znanost-zgodba 29.11.2019 7:17

S prvim monitoringom in metodami strojnega učenja do boljšega poznavanja in zaščite čmrljev

Ljubljana, 29. novembra - Po dolgoletnih prizadevanjih raziskovalcev se je začel projekt, s katerim bodo zasnovali prvi monitoring najpomembnejših divjih opraševalcev - divjih čebel - v Sloveniji. Njihova vloga je bila dolgo zapostavljena, kljub temu, da so pogosto bolj učinkoviti od medonosnih čebel. Med divje čebele poleg čebel samotark spadajo tudi čmrlji, ki si jih slovenski znanstveniki tudi s pomočjo strojnega učenja prizadevajo bolje razumeti.

Ljubljana.
Raziskovalec na Institutu Jožef Stefan Anton Gradišek in doktor matematike ter ljubiteljski raziskovalec in gojitelj čmrljev Janez Grad.
Foto: Anže Malovrh/STA

Ljubljana.
Doktor matematike ter ljubiteljski raziskovalec in gojitelj čmrljev Janez Grad.
Foto: Anže Malovrh/STA

Ljubljana.
Raziskovalec na Institutu Jožef Stefan Anton Gradišek.
Foto: Anže Malovrh/STA

Ljubljana.
Raziskovalec na Institutu Jožef Stefan Anton Gradišek.
Foto: Anže Malovrh/STA

Ljubljana.
Čmrlji, ki jih na svojem vrtu goji Janez Grad.
Foto: Anže Malovrh/STA

Ljubljana.
Čmrlji, ki jih na svojem vrtu goji Janez Grad.
Foto: Anže Malovrh/STA

Ljubljana.
Čmrlji, ki jih na svojem vrtu goji Janez Grad.
Foto: Anže Malovrh/STA

Ljubljana.
Čmrlji, ki jih na svojem vrtu goji Janez Grad.
Foto: Anže Malovrh/STA

Opraševalci so ključnega pomena tako za kmetijstvo kot tudi ohranjanje naravnih ekosistemov. Če so za najpomembnejše opraševalce dolgo veljale najštevilčnejše medonosne čebele, pa je postalo jasno, da je ključnega pomena pestrost opraševalcev. Divji opraševalci, kot so denimo čmrlji, so namreč pogosto bolj učinkoviti opraševalci od medonosnih čebel.

Slednje se zaradi kratkih rilčkov za sesanje medičine izogibajo cvetju, ki ima dolge vratove, za katere poskrbijo čmrlji. Še posebej pomembni so za rastline, ki potrebujejo opraševanje s stresanjem cveta. Taka sta na primer paradižnik in borovnica in še 16.000 drugih rastlin. Nepogrešljivi so tudi pri rastlinah, ki imajo zelo globoke cvetove in so zato za medonosno čebelo, ki ima zelo kratek jeziček, nezanimivi, je povedal Danilo Bevk z Nacionalnega inštituta za biologijo.

Posebnost čmrljev je, da so dejavni tudi v slabem vremenu, kar je pomladi v času cvetenja sadnega drevja zelo pogosto. "Zaradi tega in še nekaterih lastnosti bi lahko rekli, da so najbolj pomembni divji opraševalci, a pomembni so tudi ostali, torej čebele samotarke, muhe trepetavke, metulji itd." je povedal Bevk.

Ljubiteljsko gojenje čmrljev

Medtem ko je v Sloveniji ljubiteljsko čebelarstvo zelo priljubljeno, je gojenje čmrljev manj poznano, z njim se ukvarja nekaj več kot 180 ljubiteljev, ki čmrlje gojijo na svojih vrtovih. Eden takih je doktor matematike in upokojeni zaslužni profesor informatike na Ekonomski fakulteti v Ljubljani Janez Grad, ki čmrlje že 35 let goji na vrtu za domačo hišo.

Vsako leto na njegove vrtu domuje približno sedem vrst čmrljev. "Tako kot lastovka pride v svoje gnezdo, matice po zimskem spanju, priletijo nazaj v panje," je povedal Grad.

Prezimijo le matice

Čmrljaki na Gradovem vrtu so v jesenskem času prazni, čmrlji pa so v tem času že nekje na polovici zimskega spanja, ki običajno traja sedem mesecev. Zimo sicer preživijo le v preteklem letu izlegle matice, ki se pozimi zarijejo v zemljo v gozdu, kjer umaknjeni od ljudi, živali in svetlobe, otrple v tleh hibernirajo vse do zgodnje pomladi, ko nastanejo nove čmrlje družine, delavke, samčki in nove matice.

Razvoj čmrljih družin je odvisen od vremena. Če je pomlad zgodnja, se lahko nove čmrlje družine pojavijo že konec februarja. Najhujše pa je, če zgodnji in topli pomladi sledi mrzlo obdobje. V tem primeru matice zapustijo gnezdo, svojo zalego pa prepustijo usodi. Ko se po hladnem obdobju vrnejo v gnezdo, je pogosto že prepozno. Letošnji maj je bil mrzel in deževen, kar se bo po besedah enega najboljših poznavalcev čmrljev v Sloveniji Janeza Grada naslednje leto poznalo.

Ogroža jih človek, bolezni in podnebne spremembe

Podnebne spremembe so sicer eden najpogostejših vzrokov za ogroženost čmrljev. Za večino čmrljev bodo podnebne spremembe v Evropi neugodne. Po pričakovanjih raziskovalcev bi lahko glede na predvidene podnebne spremembe do leta 2100 skoraj polovica vrst čmrljev izgubila od 50 do 80 odstotkov sedanjega območja razširjenosti, je povedal Bevk.

"Spremembe sicer za nekatere vrste pomenijo tudi priložnost. Verjetno ravno zaradi podnebnih sprememb se je k nam pred dobrim desetletjem razširil sredozemski čmrlj. Podnebne spremembe bodo seveda negativno vplivale na opraševanje, zato je še toliko bolj pomembno, da ohranimo čim večjo pestrost opraševalcev."

Čmrlje pa ogrožajo tudi različne bolezni in nekatere ptice, ki spomladi lovijo matice, njihov največji sovražnik pa je po besedah Grada človek, ki z intenzivnim kmetijstvom, pogostimi in prezgodnjimi košnjami in uporabo pesticidov uničuje habitat čmrljev.

Prvi monitoring čebel samotark in čmrljev

V Evropi je bilo doslej najdenih 68 vrst čmrljev, od katerih kar četrtini grozi izumrtje, pri polovici pa populacije upadajo, je pojasnil Bevk. V Sloveniji je zabeleženih 35 vrst čmrljev, med katerimi nekaterih že dolgo niso opazili, vendar njihovega izumrtja ne morejo dokazati, saj monitoringa divjih čebel v Sloveniji doslej ni bilo.

Po petih letih prizadevanj raziskovalcev se je novembra začel projekt, s katerim bodo prvič zasnovali monitoring divjih čebel - čebel samotark in čmrljev - v Sloveniji.

"S projektom želimo zasnovati metodologijo monitoringa divjih čebel, monitor testno izvesti na izbranih območjih, oceniti stanje divjih čebel in oblikovati usmeritve za vzpostavitev trajnega monitoringa divjih opraševalcev v Sloveniji," je pojasnil Bevk.

Na ta način bodo po navedbah Nacionalnega inštituta za biologijo, ki vodi projekt, končno dobili konkretne podatke o gibanju populacij čmrljev in čebel samotark pri nas, kar je nujno za pripravo primernih ukrepov varovanja in spremljanja učinkovitosti teh pomembnih opraševalcev. Z rednim monitoringom Slovenija lahko postane med vodilnimi na tem področju v Evropi, so zapisali.

Raziskave čmrljev s pomočjo strojnega učenja

K boljšemu poznavanju čmrljev z raziskavami zvoka in temperature pomembno prispevajo tudi raziskovalci na Odseku za inteligentne sisteme Instituta Jožef Stefan, ki zadnjih nekaj let tesno sodelujejo s profesorjem Gradom.

Kot je pojasnil raziskovalec z IJS Anton Gradišek, se je profesor Grad pred nekaj leti oglasil na IJS s prošnjo, da bi mu raziskovalci pomagali analizirati brenčanje čmrljev, ki ga je v preteklih sezonah snemal z mikrofonom. Na inštitutu so s pomočjo Gradovih posnetkov razvili aplikacijo, ki deluje na podlagi strojnega učenja ter s pomočjo naprednih računalniških metod iz zvoka brenčanja prepozna, za katero vrsto čmrlja gre, in ali gre za matico ali delavko.

Raziskovalci IJS sicer niso prvi, ki so se lotili raziskovanja čmrljev, se pa njihove raziskave od drugih razlikujejo v tem, da niso narejene v kontroliranih pogojih v laboratoriju, temveč v naravi, na Gradovem vrtu, ki je po besedah Gradiška odličen naravni laboratorij. Poleg tega imajo v tem naravnem laboratoriju možnost spremljati veliko različnih vrst, medtem ko se običajne študije osredotočajo le na nekaj bolj zanimivih vrst.

Raziskovalci IJS s čmrlji delajo različne raziskave, med drugim na področju zvoka in temperature. Na področju raziskav zvoka čmrljev so razvili enostavno metodo za snemanje preleta čmrljev, s katero ugotavljajo, kdaj so čmrlji bolj aktivni, kar je odvisno od vrste čmrljev. Na področju temperature pa s pomočjo majhnih senzorjev temperature in termometrov v panju spremljajo, kako dobro čmrlji vzdržujejo temperaturo, kar je pomembno za razvoj ličink. Če je temperatura primerna, se bodo razvijale dobro, če je prevroče ali hladno, pa bo to vplivalo na razvoj kolonije.

"Raziskave so pokazale, da lahko precej dobro prepoznavamo vrste čmrljev, kar je pomembno za bodoče študije biodiverzitete. Študije temperature pa se zanimive tudi v luči podnebne krize in njenega vpliva a razvoj čmrljev," je povedal Gradišek.

V prihodnje si želijo raziskati tudi komunikacijo med čmrlji v gnezdu, denimo, kako sporočajo, kje je hrana v gnezdu, kar čebele počnejo preko plesa osmice, zanima jih tudi, kako bi spreminjaje temperature v panju in v okolici vplivalo na njihovo aktivnost.