蚂蚁粘屁股 飞机上吹泡泡？为了给花朵授粉 科学家能拼多难
授粉，将花粉从雄蕊转移到雌蕊，帮助植物结果。世界上四分之三的作物需要授粉，其中许多需要蜜蜂和蝴蝶等授粉者的帮助。
一只被花粉覆盖的蜜蜂
然而，由于气候变化和农药滥用的问题，世界上能够帮助授粉的昆虫数量已经严重减少。当然，人们可以用棉签或小刷子手工授粉。但是这种方法的人工成本太高。而且花粉的采集成本很高，用鼓风机等设备无法大规模喷雾。
二次郎宫古一直在思考如何高效、经济地人工授粉。
宫古次郎是日本北海道科技大学的副教授，他的研究领域涉及化学、生物工程和纳米科学| nanooze.org
蚂蚁屁股涂胶水
如果你观察一只蜜蜂，你会发现它的腿上和腹部有一些绒毛，这些小毛毛可以粘上花粉来完成后续的授粉过程。
因此，如果我们想设计一个人工授粉工具，我们面临的第一个问题是如何粘上花粉.
宫古Hidjiro的解决方案是在——中开发一种特殊的“胶水”。
这种胶水正是一种凝胶。常规的凝胶主要是由水组成的，但是水的蒸发会导致凝胶变质。二次郎开发的凝胶主要由离子液体组成。
离子液体是一种盐，在室温下是液体，即使放在真空或热烘箱中也不会蒸发。因此，这种离子液体制成的凝胶可以长时间保持粘度。
二次郎开发的离子液体凝胶的组成及合成方法|参考文献[1]
说起来，发现这种凝胶的过程也挺巧合的。在一次采访中，二次郎承认十年前他做过另一个完全不相关的实验。这种凝胶是当时留下的样本，一直保存在抽屉里。
两年前他搬实验室收拾东西的时候，突然发现了十年前的样本。出乎意料的是，凝胶的大小、体积和粘度多年来没有变化。而且离子液体凝胶也有很好的润湿性，可以方便的涂在头发或皮肤表面。
二次郎意识到这种凝胶可能被用来粘合花粉。
于是，他找了一些蚂蚁，在它们的屁股上涂了一些凝胶“胶水”，然后把蚂蚁放在郁金香花里。
(虽然论文中没有提到，但作者推测这些蚂蚁可能是被二次郎在实验楼外的草丛中抓到的，附近也发现了花。(
给蚂蚁屁股涂胶水，然后把蚂蚁放到花里|参考文献[1]
据观察，当这些蚂蚁在花中移动时，它们会附着大量的花粉粒。显微镜放大后，被覆蚂蚁身上的花粉量远远超过普通蚂蚁。
(左)涂有胶水的蚂蚁腹部有花粉；(右)没有胶水的蚂蚁几乎不沾花粉|参考文献[1]
考虑到肯定有很多朋友关心蚂蚁的健康。二次郎已经观察“胶蚁”好几天了。他们活的好好的，没有什么运动方面的问题。
总之，屁股上有胶水的蚂蚁，有潜力成为“蜜蜂接班人”。
当然，蚂蚁没有责任给花授粉。自然还是讲究自己的职责和分工。为了避免蚂蚁肩上的重担，二次郎把注意力转向了无人机。
无人机加马毛刷子
现在市面上的小无人机很多，价格也不贵。二次郎买了一架只有几厘米大小的无人机。
好吧，你可以在无人机上涂胶水。
因为无人机没有屁股，给它一个加点毛发，用来模拟蜜蜂体表的绒毛.
二次郎有一些马鬃，准备贴在无人机上。然而，这些鬃毛杂乱无章地伸展开来，毛发的许多表面无法使用，而且可以染色的花粉数量有限。
为了让马毛竖起来，二次郎用马毛在基底上施加一定的电压。由于静电作用，马鬃一根根竖起，形成垂直排列的毛阵。这和冬天脱毛衣时静电会让头发竖起来是一个道理。
在马毛阵列上涂离子液体凝胶“胶”变化不大。
(左)施加电压后，马鬃竖起；(右)涂了胶水的马鬃阵没有塌陷|参考文献[1]
最后把站立的马毛垫贴在无人机下面，就完成了一只人工蜜蜂。
当雄蜂触碰到花朵时，涂有胶水的马毛可以捕捉到大量花粉。
不远处的实验室朋友们控制着无人机，让这只“人工蜜蜂”不停地在花丛中盘旋坠落，从而完成了授粉工具的职责。
无人机授粉过程| CNN
当然，这种“人工蜜蜂”也有很多缺点。比如它需要人来控制，每一只人工蜜蜂都需要配备一个优秀的人类无人机驾驶员。更糟糕的是，无人机虽然不到4厘米，但冲击力还是太猛，很容易把花弄坏。
开飞机吹泡泡
人工授粉在二次郎停滞了。如何克服无人机授粉的这些缺点？这些问题目前没有很好的答案。难道只能等到更尖端的无人机和更先进的控制系统研发制造出来吗？
他和儿子一起玩泡泡，一边玩一边思考这些问题。
看到肥皂泡打在儿子的脸上，二次元再次受到也许泡泡能够用来授粉.的启发
想必此时二次元的儿子会纳闷：这不过是吹个泡泡而已。爸爸为什么这么开心？
就这样，二次元开始和同事们搅起泡沫。表面活性剂是气泡中的关键成分，表面活性剂的种类很多。如何找到自己生命的核心纪念碑泡泡，需要耐心探索。
他们将花粉与不同的表面活性剂混合，并不断调整比例。在这个过程中，二次元发现，当气泡形成时，表面活性剂会转化为双层分子，头部对着水膜，尾部对着空气。花粉粒被气泡溶液挤出，吸附在膜表面。
气泡中的表面活性剂形成双层分子，将花粉推向气泡膜表面|参考文献[3]，中国化：圆形正方形
在试验了各种泡沫配方后，Eijiro的团队选择了0.4%月桂酰胺丙基甜菜碱。
这个配方产生的气泡更强，对环境的危害更小。据二次郎说，“你甚至可以喝”。
他们吹泡泡，每个泡泡可以粘2000粒花粉。你甚至可以在泡泡液中加入一些含硼、钙、钾的营养物质来增强花粉萌发。更重要的是，气泡又轻又软，足以落在花上而不损伤雄蕊。
泡泡落在雄蕊上|参考文献[3]
二次郎和他的助手用花粉泡沫溶液填充泡沫枪。他们带着精密的设备走进一个果园，向花园里的梨花开枪。
泡泡枪可以直接发射沾有花粉的泡泡|参考文献[3]
实验中，二次郎在每朵梨花上喷2~10个泡泡。16天后，这些泡沫授粉的花95%结果，这是与传统手工授粉结果率相同.对照组没有授粉的结果率只有58%(风和昆虫帮助给出少量的粉末)。
泡沫授粉产生的果实形状和大小与传统方法相同|参考文献[3]
经计算，泡沫授粉所需的花粉粒要少得多。传统的小刷子人工授粉一次消耗花粉1747 mg。泡泡法只用两三个肥皂泡就可以完成一次授粉，每次花粉不到0.1 mg。
二次郎满意地放下枪，开始构建进化版的“人工蜜蜂”。
这次无人机是个大人物，因为需要携带满满的泡泡液。助手还改装了一个自动泡泡机，挂在GPS控制的无人机上。
这架气势磅礴的飞机堪称“授粉之王”——，每分钟可发射5000个花粉泡，从2米的高度打花成功率达90%。
无人机下方悬挂气泡发生器|参考文献[3]
当然，即使是传粉之王也还是有局限性的。刮风下雨的日子不能用泡沫授粉。不过话说回来，在刮风下雨的日子里，蜜蜂似乎不怎么努力工作。
小结
从放在抽屉里10年的样品，到儿子玩的时候吹出来的泡泡，宫古小次郎的人工授粉之路还在继续。
他向我们展示了科研与兴趣的结合，做出了真正的“趣味科学”。
最后，让我们感受一下花粉泡泡机的威力。
无人机下悬挂的自动泡泡机在泡沫授粉的方法|参考文献[3]
piu piu piu~~
作者名片
作者：圆形正方形
编辑：悲伤的小铊
排版：浓缩
标题图来源：参考文献[3]
参考文献：
[1]车谢卡，S. A .于，y .m .E. (2017).材料工程人工授粉者。化学，2(2)，224-239。
[2]罗杰斯，K. (2020)。研究发现，由于蜜蜂供应短缺，肥皂泡可以帮助授粉。https://edition . CNN.com/2020/06/17/world/soap-bubble-robotic-授粉-study-scn/index.html
[3]杨，x .E. (2020).肥皂泡授粉。iScience，2020，101188
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