Los investigadores están utilizando big data y tecnologías inteligentes para mejorar las condiciones de las abejas y guiar a los apicultores.
Por Sofia Strodt, Horizon: La revista de investigación e innovación de la UE
Con un “ping” electrónico, el profesor Dirk de Graaf recibe una alerta en su teléfono inteligente: es un mensaje de una colmena en problemas.
De Graaf, profesor de fisiología biomédica y fisiología de insectos y director del Laboratorio de Entomología Molecular y Patología de las Abejas de la Universidad de Gante (Bélgica), ha pasado los últimos cinco años desarrollando un sistema de recopilación de datos para colmenas que espera pueda mejorar en gran medida las tasas de supervivencia.
Colmenas inteligentes
Como parte de una iniciativa de investigación a nivel europeo, el proyecto B-GOOD , de Graaf y un equipo de investigadores de 13 países europeos unieron fuerzas entre mediados de 2019 y noviembre del año pasado para explorar cómo las nuevas tecnologías podrían ayudar a apoyar tanto la salud de las abejas como la sostenibilidad de la apicultura.
Los investigadores han creado un sistema de seguimiento que puede detectar problemas en una colmena y ofrecer consejos personalizados al apicultor sobre cómo intervenir. Este sistema es un aliado potencialmente crucial para los apicultores, de los que se estima que había unos 615.000 en la UE en 2021.
Desarrollaron un panal digital, una placa de circuito delgada equipada con varios sensores alrededor de los cuales las abejas construyen sus panales. Varios de ellos en cada colmena pueden luego transmitir datos a los investigadores, lo que proporciona un seguimiento en tiempo real.
El siguiente paso fue determinar cuál era la mejor manera de interpretar los datos. “El desafío era determinar qué parámetros contribuían más al estado de salud de una colonia”, dijo de Graaf.
Durante tres temporadas, el equipo monitoreó cerca de 400 colonias, distribuidas en los 13 países participantes, lo que les permitió construir algoritmos para ayudar a interpretar los datos recopilados por los peines digitales.
“Resulta que el peso es un buen indicador de si una colonia sobrevivirá al invierno”, dijo de Graaf. “Gracias a nuestra tecnología, ahora podemos identificar las colonias que necesitan intervención. Esto se comunica luego a los apicultores mediante alertas personalizadas con instrucciones específicas”.
Apicultura con conocimientos tecnológicos
Las abejas son una especie clave, esencial para la polinización de plantas silvestres y de muchos cultivos alimentarios, como el chocolate, el café, los tomates y los arándanos. Se calcula que alrededor de cuatro de cada cinco especies de cultivos y plantas silvestres en Europa dependen, al menos en cierta medida, de la polinización por insectos.
Sin embargo, el número de polinizadores silvestres en Europa y el mundo está disminuyendo rápidamente debido al impacto combinado del cambio climático, la pérdida de hábitat y el uso generalizado de pesticidas. Según la Lista Roja Europea , las poblaciones de aproximadamente una de cada tres especies de abejas, mariposas y sírfidos están amenazadas. Para de Graaf, los efectos de los pesticidas son particularmente perjudiciales.
“Muy a menudo las abejas no mueren inmediatamente cuando están expuestas a pesticidas, pero desarrollan problemas de memoria y finalmente no logran regresar a su colmena”, dijo de Graaf.
Algunos apicultores, en su mayoría jóvenes y expertos en tecnología, ya utilizan la recopilación automática de datos de las colmenas. Ahora, el objetivo es promover el uso de estas herramientas en toda la comunidad apícola, lo que permitirá una recopilación de datos a mayor escala. Para ello, los investigadores están trabajando en estrecha colaboración con la EU Bee Partnership , una plataforma de gestión de datos y salud de las abejas a escala de la UE creada en 2017.
“Si más apicultores recurrieran a este sistema, sería un cambio radical; nos ayudaría a analizar la salud de las abejas desde un ángulo diferente”, afirmó de Graaf.
La tecnología desarrollada también podría ayudar a los apicultores a planificar sus futuras colmenas. El equipo de B-GOOD ha utilizado los datos para crear paisajes virtuales que predicen cómo responderá una colmena a determinadas condiciones ambientales. “Esto funciona un poco como un simulador de vuelo, pero para apicultores”, dijo de Graaf.
La financiación continua de la UE permitirá a los investigadores de B-GOOD continuar su valioso trabajo a través de la iniciativa de investigación BETTER-B , que continuará hasta mayo de 2027.
Vista interior
El profesor Thomas Schmickl, profesor de zoología en la Universidad de Graz, Austria, también ha pasado los últimos cinco años explorando el uso de tecnología de vanguardia para apoyar la salud de las abejas melíferas como parte de otra iniciativa de investigación llamada HIVEOPOLIS que se desarrolló desde 2019 hasta marzo de este año.
Schmickl es el fundador del Laboratorio de Vida Artificial (ALL) en la Universidad de Graz, un laboratorio de investigación internacional e interdisciplinario que realiza investigaciones en las áreas de inteligencia de enjambre, autoorganización, robótica de enjambre y algoritmos de inspiración biológica.
Gran parte del trabajo que se realiza en ALL se basa en inspirarse en la naturaleza para fundamentar los avances en robótica. En HIVEOPOLIS, los investigadores están dando la vuelta a esta situación y, en cambio, están estudiando cómo los avances en robótica podrían ayudar a sustentar a la naturaleza. Schmickl llama a este concepto ” hackeo de ecosistemas” .
“Las abejas son extremadamente poderosas. Si las apoyas, apoyas el medio ambiente que las rodea”, afirma Schmickl. “La polinización sólo se puede mantener con la ayuda de las abejas”.
Señala que, si los insectos polinizan menos, los rendimientos de los agricultores disminuirán, lo que provocará un aumento de los precios de los alimentos. Esto, a su vez, presiona a los agricultores para que adopten métodos agrícolas intensivos que dañan el medio ambiente y que conducen a una mayor disminución de las poblaciones de insectos. Es un círculo vicioso.
Al igual que el equipo de B-GOOD, los investigadores de HIVEOPOLIS han desarrollado un panal digital equipado con sensores. Al medir las temperaturas en diferentes puntos de la colmena, los investigadores pueden mapear eficazmente lo que sucede en el interior.
De esta manera, los apicultores pueden identificar, por ejemplo, dónde se encuentra la cría en la colmena, el llamado nido de cría, y así abrir la colmena sin tocar la zona sensible del nido de cría.
Mantenerse caliente
Pero los peines digitales de HIVEOPOLIS no son sólo sensores; pueden activarse para calentar ciertas partes de una colmena, lo que según Schmickl podría marcar una diferencia importante en las tasas de supervivencia.
“Muchas colonias de abejas mueren en invierno”, dijo. “Necesitan miel para sobrevivir, pero a veces estos depósitos están fuera de su alcance, por lo que las abejas mueren de frío al intentar alcanzarlos”. Al ayudar a mantener a las abejas calientes durante el invierno, los apicultores pueden aumentar la tasa de supervivencia de las colonias.
“Es la primera vez que podemos cambiar la temperatura desde el interior del peine, enviando directamente la orden a través de Internet. Nadie había hecho eso antes”, afirmó.
En un principio no estaba claro cómo reaccionarían las abejas a la tecnología. Sin embargo, los experimentos han confirmado que no sólo las colonias han reaccionado positivamente, sino que la inteligencia del enjambre responde a los cambios de temperatura reduciendo la producción de calor de las abejas, lo que las ayuda a ahorrar energía.
Abejas bailando
Inspirado por el trabajo del investigador austriaco Karl von Frisch, el equipo de HIVEOPOLIS también investigó el potencial de comunicarse con las abejas de una manera particularmente original.
En 1973, von Frisch recibió el Premio Nobel por su trabajo para descifrar la danza de las abejas, una danza que utilizan las abejas para comunicar la ubicación de sus fuentes de alimento.
Postuló que el ángulo de la colmena, la formación de la danza y la velocidad del movimiento de balanceo se combinaban para indicar la dirección y la distancia de la fuente de alimento. Este tipo de comunicación a través del movimiento parece ser único en el mundo de los insectos y es una fuente de fascinación para los investigadores.
El Dr. Tim Landgraf, profesor de inteligencia artificial y colectiva en la Universidad Libre de Berlín (Alemania), uno de los socios de HIVEOPOLIS, amplió su trabajo anterior , que incluía el desarrollo de una abeja bailarina robótica, RoboBee, y proporcionó los primeros indicios de que las abejas podrían estar dispuestas a seguir el ejemplo de un compañero digital.
En HIVEOPOLIS, el laboratorio de investigación de Landgraf ha creado un sistema para observar danzas reales de abejas y traducirlas a un mapa para analizarlas más de cerca.
En última instancia, el equipo de HIVEOPOLIS cree que un robot de este tipo podría guiar a las abejas hacia sitios de alimentación seguros y alejarlas de áreas peligrosas, como sitios contaminados por pesticidas o enfermedades, pero primero quieren comprender mejor la danza.
Schmickl espera que los apicultores aprovechen el trabajo realizado: “Tenemos los prototipos, ahora le toca al libre mercado aprovechar estas tecnologías a mayor escala”.
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