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高科技青農養蜂│晶片聽懂蜜蜂私語 大數據偵測蜂群健康

上下游新聞市集 標誌 上下游新聞市集 2017/7/27 上下游駐義大利特約記者 鄭傑憶

湖光山色的柯莫(Como)丘陵上,「嗡嗡嗡嗡」縈繞不去。許多人抱怨的惱人噪音,在巴札雷蒂(Riccardo Balzaretti)耳裡卻是別有意涵的蜜蜂私語,「像是農藥中毒時,蜂箱的音量會拉高,因為振翅頻率增加。」透過電子偵測器與無線傳輸,在電腦或手機的應用程式中,可以看出長期紀錄的曲線出現變化。

打開蜂箱,裡面是台灣也常見的義大利蜂(Apis Mellifera Ligustica),巴札雷蒂指著箱子底部,一片直徑約四公分的小紅片,可以同時記錄溫度、濕度和聲音;蜜蜂的心事,全藏在晶片裡。

巴札雷蒂指著熙熙攘攘的蜂巢向《上下游》記者解釋,「溫度也會上升,更明顯的是,蜂箱內的濕度快速下滑,因為蜜蜂忙著洗去毒物。」花蜜剛採回來時,含有相當的水分,經過蜜蜂「加工」後,含水量才會降到約17%。

為古老的養蜂注入創新,否則只是原地踏步

巴札雷蒂今年剛拿到奈米生物學博士學位,專攻酵素分析,因為向來喜歡大自然,捨棄藥廠的高薪工作,一頭栽進蜜蜂的世界。「我的夥伴卡朗德里(Niccoò Calandri)是米蘭理工大學的電機工程博士,專攻振動電子學。五年前聽聞蜂群大量消失時,我們就想投入科技養蜂,但因為學業在身無法全心投入。」

巴札雷蒂一邊完成論文,一邊拜師學養蜂、觀察蜜蜂行為,卡朗德里則發揮所長鑽研偵測器。「養蜂是古老行業,但一開始我們就決定要帶入創新,否則只是原地踏步。」在精緻農業的基礎上,精密農業在義大利如火如荼展開,可是在昆蟲界中,為全球植物擔起八成授粉工作的蜜蜂,卻沒有太多業界人士投入研發。

惱人的嗡嗡聲,在巴札雷蒂耳裡是蜜蜂的私語(攝影/鄭傑憶) © 由 上下游新聞市集 提供 惱人的嗡嗡聲,在巴札雷蒂耳裡是蜜蜂的私語(攝影/鄭傑憶)

惱人的嗡嗡聲,在巴札雷蒂耳裡是蜜蜂的私語(攝影/鄭傑憶)

同時記錄溫度、濕度與聲音,整合偵測器功能降低成本

去年底,兩人和另一名熟悉食品業的朋友成立了「三蜂」(3Bee)公司,推出記錄蜂巢內外的溫濕度、蜂群聲音,以及日照與蜂箱重量的儀器,取得專利且獲得歐盟、柯莫所在的倫巴底大區政府支持,並入選義大利麵食大廠百味來食物暨營養中心(BCFN)的青年食農創意大賽。

打開蜂箱,裡面是台灣也常見的義大利蜂,「這種蜂溫馴、勤勞且產量高」。巴札雷蒂指著箱子底部,一片直徑約四公分的小紅片,「可以同時記錄溫度、濕度和聲音,偵測器把所有功能整合在一起,降低了成本。」

雖然才剛創業,但巴札雷蒂深知要在市場存活,價格必須有競爭力,「這幾年蜂農收入不好,他們很想要提升技術、解決問題,但負擔不起太大的投資。」

偵測器同時記錄溫度、濕度與蜂群聲音(拍攝/鄭傑憶) © 由 上下游新聞市集 提供 偵測器同時記錄溫度、濕度與蜂群聲音(拍攝/鄭傑憶)

偵測器同時記錄溫度、濕度與蜂群聲音(拍攝/鄭傑憶)

千里耳聽懂蜜蜂私語,預知蜂后誕生與分蜂

學的是奈米技術,但巴札雷蒂不喜歡透過原子化、個體論來觀察大自然,「我喜歡以全觀的方式解讀。」就像蜂后、雄蜂與身兼多職的工蜂都無法單獨生存,但匯聚成群則是優秀的超級有機體。

巴札雷蒂忙著尋找一家之主,蜂后不僅負責產卵,還統治著數萬隻的蜜蜂,攸關家族興衰。她不只體型大,嗓門也大,分蜂時工蜂會同時孵育多名蜂后,「最早破蛹而出的一隻會發出叫戰聲,高達350到550赫茲,其他還在蛹穴裡的蜂后回應聲大約是200到350赫茲。」

沒有甜言蜜語,精準的科學措詞就是巴札雷蒂與蜜蜂的情話,「相較之下,工蜂的聲音大概從190到300赫茲,雄蜂的聲音則更低沈。」在這些「獨唱」之外,聆聽成千上萬的蜜蜂「大合唱」,「可以預測是不是有新的蜂后誕生,也提早知道是不是要分蜂了。」

聽懂蜜蜂的大合唱,可以預知蜂后誕生與分蜂(攝影/鄭傑億) © 由 上下游新聞市集 提供 聽懂蜜蜂的大合唱,可以預知蜂后誕生與分蜂(攝影/鄭傑億)

聽懂蜜蜂的大合唱,可以預知蜂后誕生與分蜂(攝影/鄭傑億)

蜂巢像音箱,未來偵測器靠蜜蜂自己發電

雖然沒有文字也不會說話,但蜜蜂用身體語言,以及荷爾蒙、費洛蒙等化學物質彼此溝通,組織起龐大的群體,進行複雜的分工。巴札雷蒂指著一隻搖得花枝亂顫的工蜂,「她在跳肚皮舞(danza dell’addome,台灣慣稱「8字形舞」),告訴夥伴們蜜源在100公尺之外」,如果距離較短,則改跳圈圈舞(danza circolare)。

更神奇的是,蜜蜂也明白聲波傳遞的道理,避開塞了蜂蜜、花粉,或是鋪了蜂蠟正在蛹化的蜂房,選擇對著空巢室起舞,讓共鳴更響亮、聲音傳得更遠。

一整個蜂巢就是個音箱,還可以是部發電機,「在特定的蜂箱中,可以匯聚這些嗡嗡聲共振產生的能量,我們已經取得專利,未來的偵測器將靠蜜蜂自己發電」。目前蜂箱外的小型太陽能面板已經讓設備不用外接電力,方便隨著蜂農四處移動,一旦蜜蜂自給自足,連陽光都省了。

目前蜂箱搭配太陽能面板,方便四處移動(攝影/鄭傑憶) © 由 上下游新聞市集 提供 目前蜂箱搭配太陽能面板,方便四處移動(攝影/鄭傑憶)

目前蜂箱搭配太陽能面板,方便四處移動(攝影/鄭傑憶)

蜂巢像哺乳類一樣恆溫,忽冷忽熱就是健康出問題

蜜蜂怕冷也怕熱,身體的溫度隨環境變動,然而蜂巢卻像哺乳類一樣恆溫,介於攝氏32到36度之間,哺育蟲卵、幼蟲的「育嬰房」位在巢穴的中心,更是幾乎都維持在35度,接近人體體溫。「太熱的時候,牠們會搧動膜翅猶如風扇,原本負責採蜜的資深蜜蜂則會帶水回來,噴灑在蜂窩裡,進一步降溫。」

卡朗德里曾在美國麻省理工學院的超低溫實驗室參與研究,這項經驗有助於提高偵測器的感溫敏銳度。巴札雷蒂說:「如果溫度忽上忽下,就要密切觀察,可能是蜂后的健康不佳,或是工蜂們造成空氣過度流通。即使不是異常,也可以透過溫度,了解孵化的情況。」

義大利北部今年在二月底迎來早春,在乍暖還寒後,氣溫又急速攀升,蜂巢濕度也隨之拉高,「這時候要特別注意黴菌問題」,雲霄飛車般的氣候也造成花季紊亂、花蜜不足,「我們預先看到這趨勢,通知合作的蜂農:『蜜蜂已經飢腸轆轆』,餵食一些糖水可以避免牠們生病,甚至死亡。」

幼蟲習慣黑暗,但太陽光譜是蜜蜂的「指南針」

巴札雷蒂小心翼翼將巢框放回蜂箱:「慌張用力的話,會誤傷蜜蜂。檢視蜂巢的時間不能太長,因為蟲卵、幼蟲對陽光很敏感,牠們習慣黑暗。」箱內偵測器也是為了避免打擾蜜蜂,「讓他們摸黑好辦事。」

箱子外則有採光儀,「我們想了解,蜜蜂在什麼光譜下會特別賣力採蜜。」巴札雷蒂解釋著,蜜蜂藉著太陽界定方位,以此向夥伴通風報信,指出花源位置與距離。當人類看到紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫時,大紅花在蜜蜂的眼裡卻是黑色的,牠們倒是可以看到紫外線反射出來的顏色,一些人類眼中的白花,對蜜蜂而言則是彩色的。

蜂眼的光譜與人類不同,看到的顏色也不一樣(攝影/鄭傑憶) © 由 上下游新聞市集 提供 蜂眼的光譜與人類不同,看到的顏色也不一樣(攝影/鄭傑憶)

蜂眼的光譜與人類不同,看到的顏色也不一樣(攝影/鄭傑憶)

儀器幫專業蜂農精益求精,讓業餘者及早發現問題

蜂箱底部安置的電子秤隨時記錄重量,可以估計蜂群數量。而且蜂農外出時,不用開箱干擾蜂群就知道採蜜情況。「看似簡單,但很有幫助。蜂箱沒裝滿就離開是浪費,蜂農白跑這一趟;裝滿了卻沒移開,蜜蜂會停止採蜜或準備分蜂,同樣沒有達到應有的效率。」

巴札雷蒂說:「專業蜂農要的就是精益求精。此外,這幾年來的氣候變遷,加上蟲害與藥害,還有一些新問題,像是蜂蟎逐漸對化學藥劑出現抗藥性,他們希望借助精密的儀器,找出解決之道。」

不過,在義大利的七萬養蜂人家中,高達八成是業餘蜂農,「蜂潮」還在米蘭、杜林、羅馬等大都會蔓延,「雖然政府規定,即使僅擁有一只蜂箱也要在衛生所登記,以利追蹤疫情。問題是,許多人根本不知道蜜蜂生病了,也就沒通報。等到發現,已經擴散。」巴札雷蒂說:「透過偵測器,可以幫助他們及早發現問題。」

紅色蜂箱底部裝了電子秤(攝影/鄭傑憶) © 由 上下游新聞市集 提供 紅色蜂箱底部裝了電子秤(攝影/鄭傑憶)

紅色蜂箱底部裝了電子秤(攝影/鄭傑憶)

透過儀器收集大數據,了解蜜蜂的健康

精密儀器像是蜜蜂的守護者,但巴札雷蒂說:「硬體只是一部分,更重要的是,我們透過這些儀器蒐集大數據,進行分析、預測,了解各地差異,找出問題、提供諮詢,化解蜜蜂的危機、提高蜂農的收入。」不少養蜂協會加入科技蜂箱的測試,從義大利南北各地匯聚數據,接下來則要把網絡延展到歐洲。

近年來,蜜蜂消失、生病甚至大量死亡,「在大規模單一栽種的地區,類尼古丁農藥很可能就是蜜蜂殺手。但在這丘陵地,作物多樣、蜜蜂有不同的食物,就要進行多變數分析,才能找出原因,這時候掌握足夠的數據就是關鍵。」

像蜜蜂一樣,巴札雷蒂知道合作與分工的重要性:「我們負責監測、匯聚可靠的數據,然後通報主管機關、蜂農,進一步的研究則需要專家投入。」

蜜蜂當媒人,把科技創新者、蜂農、專家、學者與消費者湊在一起,三蜂的應用軟體也是通風報信的社交媒體,民眾還可以認養蜂箱。巴札雷蒂說:「這幾年田園的景況並不好,蜜蜂微恙無法授粉,沒有果實就沒有種子,人類挨餓的日子也就不遠了。」幫幫蜜蜂,也就是幫幫我們自己。

義大利的蜂箱都要登記「戶籍」(攝影/鄭傑憶) © 由 上下游新聞市集 提供 義大利的蜂箱都要登記「戶籍」(攝影/鄭傑憶)

義大利的蜂箱都要登記「戶籍」(攝影/鄭傑憶)

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