科學家正在利用微小的二維碼追蹤蜜蜂的行動，並對它們的覓食習慣收集突破性的見解。透過監測成千上萬隻蜜蜂，研究人員發現，雖然大多數蜜蜂離開蜂巢的時間很短，但有些蜜蜂會冒險外出數小時。 這項技術可以完善覓食範圍的估計並改進認證標準，從而徹底改變有機養蜂業。

研究人員在數千隻蜜蜂的背上貼上二維碼，以追蹤它們何時離開蜂巢以及離開多久。 圖片來源：Margarita López-Uribe、Robyn Underwood、Julio Urbina、Diego Penaloza-Aponte 與團隊

在賓州和紐約州的農村地區，數百隻蜜蜂的背上帶著微小的二維碼–這並不是一種時尚宣言，而是一項科學研究的一部分。 賓州州立大學的研究人員，包括昆蟲學家和電氣工程師，正在利用這些標籤追蹤蜜蜂離開和返回蜂巢的時間。 他們的目標是更了解蜜蜂覓食的時間，以及最終它們採集花粉和花蜜的距離–這是蜜蜂研究中一直存在的謎。

早期研究結果表明，雖然大多數蜜蜂的短途旅行只持續幾分鐘，但也有一小部分蜜蜂會在蜂巢外停留兩個多小時。 有了新的追蹤系統，研究小組有望收集更多的數據，以完善他們對蜜蜂行為的理解。

Lorenzo L. Langstroth早期職業教授、昆蟲學副教授兼論文作者瑪格麗塔-洛佩斯-烏裡韋（Margarita López-Uribe）說：「這項技術為生物學家提供了以以前不可能的方式研究系統的機會，特別是在有機養蜂方面，」HardwareX是一份開放獲取期刊的確切或研究人員在工作中藉鑑了研究人員在工作中使用的確切研究人員或使用期刊，以便詳細介紹研究人員在工作中藉鑑”在野外生物學中，我們通常只是用眼睛觀察事物，但我們作為人類所能進行的觀察數量永遠無法達到機器所能做到的規模。

研究人員使用市場上銷售的設備在六個蜂場的每個蜂群入口處安裝了一個每週七天、每天24 小時運行的追蹤攝影機。 在這個蜂群中，攝影機被安裝在一個標有W5 的保護盒中，在一個供蜜蜂進出的小縫隙上方。 每個養蜂場（包括六個蜂群）的設備總成本不到1，500 美元。 圖片來源：Margarita López-Uribe、Robyn Underwood、Julio Urbina、Diego Penaloza-Aponte 和團隊/賓州州立大學

蜜蜂就像高度安全建築的工人一樣，”嗡嗡”地進出蜂巢，閃爍著背上的通行證。 它們可以自由出入，但透過研究小組開發的自動成像系統對它們進行數位跟踪，該系統可以監控蜜蜂何時離開蜂巢，何時透過帶有攝影機感測器的客製化入口返回蜂巢。

黏在蜜蜂背上的二維碼被稱為”信任標籤”，它攜帶的識別資訊量最小，即使在低解析度條件下，也能透過成像系統快速檢測和記錄。 研究人員說，該系統打破了傳統昆蟲學野外工作中研究人員對蜜蜂進行有限時間的目視觀察，從而實現了更全面、更廣泛的觀察。

一般來說，有機養蜂意味著蜂箱不使用化學殺蟲劑、除草劑和合成化學處理劑，並遠離污染區。 雖然美國農業部的國家有機標準委員會在2010 年建議了蜂蜜和其他蜂產品”有機”認證的具體標準，但這些標準從未獲得通過。 洛佩斯-烏裡韋表示，蜜蜂在需要時能夠進行長距離飛行–據估計，蜜蜂能夠從蜂巢飛出10公里。但研究小組推測，這樣的距離並不常見，蜜蜂一般飛行的距離也短得多，可能不到一公里。 因此，2010 年建議的有機養蜂對飼料和監視區的要求可能過高。

研究人員說，隨著對蜜蜂覓食範圍有更好、更精確的了解，這種情況可能會改變。 蜜蜂透過一種稱為”搖擺舞”的肢體行為向蜂群中的其他蜜蜂傳達食物來源的位置。 洛佩斯-烏裡韋說，研究人員花了大量時間觀察並試圖解碼搖擺舞，以確定蜜蜂離開蜂群有多遠–準確追蹤蜜蜂個體的覓食時間可以幫助這一過程。

“搖擺舞是我們所掌握的有關蜜蜂覓食的最佳資訊來源，但這是基於人類的觀察，兩週內可能每天觀察一次，每次一小時。 因此，我們聯繫了電子工程團隊，看看是否有技術可以更好地進行這些觀察，”López-Uribe 說。 “我們的目標是了解10 公里的估算在生物學上是否準確。我們能否確定蜜蜂離開蜂巢到底有多遠？”

研究人員將二維碼貼在幼蜂的背上，這些蜜蜂還不會飛，也沒有尖銳的刺。 在一個季節裡，他們標記了32,000 多隻蜜蜂。 圖片來源：瑪格麗塔-洛佩斯-烏裡韋、羅賓-安德伍德、胡里奧-烏爾維納、迭戈-佩納洛薩-阿蓬特及其團隊

昆蟲學家們找到了電子工程學教授、該研究的共同通訊作者胡利奧-烏爾維納，他又找到了電子工程學博士生、該研究的共同通訊作者迭戈-佩納盧薩-阿蓬特。

Urbina說：”以前沒有這樣的研究成果。這篇論文是朝著正確方向邁出的第一步，我們有機會做得更多–這在很大程度上是因為我們團隊之間不斷增強的協同作用。”

研究人員強調，這並不是生物學家和工程師各自為政的合作。 相反，專家們在彼此的學科中都扮演了新手的角色，以便更好地了解具體的需求和限制。 電氣工程師在現場工作，學習如何處理和監測蜜蜂的第一手資料，而昆蟲學家則參觀實驗室，了解設計和建造自動化技術需要考慮哪些因素。

Penaloza-Aponte 說：”過去開發的蜜蜂監測系統都是在受控實驗室環境下或附近運行的。我們的目標是開發一種可以在農村環境下運行的系統，遠離實驗室，使用太陽能供電，並使一切都開源。任何人都可以使用和修改這個系統。”

取得也是一個令人擔憂的問題。 使用的所有設備都是市場上可以買到的，每個養蜂場（包括六個蜂群）的總成本不到1500 美元。

研究人員使用了AprilTags，這是一種比人類的小指甲蓋還小的二維碼，可以黏在工蜂身上，而不會妨礙其行動或對其造成傷害。 在整個活躍的春夏季節，研究團隊每隔兩週就會在六個蜂群中給600 隻剛從蜂箱中出來的小蜜蜂貼上標籤。 他們總共標記了六個蜂場的32,000 多隻蜜蜂。

賓州州立大學養蜂推廣教育工作者、論文合著者羅賓-安德伍德（Robyn Underwood）說：”我們的目標是幼蜂，這樣就能更準確地追踪它們的年齡，尤其是它們何時開始飛，何時停止飛。”她解釋說，幼蜂也更柔軟，還不會蜇人，所以更容易處理。 ” 一旦蜜蜂到了可以飛行的年齡，它就會離開蜂群，並出現在攝像頭下。我們的傳感器會實時讀取二維碼，並捕捉蜜蜂的ID、日期、時間、移動方向（離開或進入蜂巢）和溫度。在整個蜂季中，我們都可以跟踪每隻蜜蜂。它什麼時候離開？什麼時候回來的？”

研究人員發現，大多數旅行通常持續一到四分鐘，這可能是為了在覓食前查看天氣或在蜂巢外排出。 較長的旅行通常持續不到20 分鐘，但有34% 被標記的蜜蜂離開蜂巢的時間超過了兩個小時。 研究人員說，這可能反映出蜜蜂的覓食時間異常漫長，也可能是蜜蜂再也沒有回到蜂巢，或是蜜蜂顛倒進入蜂巢而漏檢。 在一些花朵較少的星期裡，更多的蜜蜂花了更多的時間覓食，這可能是因為它們必須走更遠的路才能找到足夠的食物。

安德伍德說：”我們還發現，蜜蜂一生中覓食的時間比最初想像的要長很多。我們看到蜜蜂的覓食時間長達六週，而它們在兩週大時才開始覓食，因此它們的壽命比我們想像的要長很多。”

每個蜂巢的攝影機每週運行七天，每天24 小時不間斷地工作，每個攝影機都連接到一台微型電腦上，研究人員每週訪問一次，將數據上傳到他們的筆記型電腦上。研究人員在監測初期遇到了一個意料之中的問題–蜜蜂在蜂巢入口處閒逛。 攝影機一天內會偵測到它們各自的QR 碼數百次。

迭戈說：”原來，有些蜜蜂喜歡在入口處閒逛，每次它們經過時，攝像頭都會讀取它們的信息。這就是編程如此方便的原因。它可以削減離群數據，幫助確保我們追踪的是真正有意義的數據。”

研究人員目前正在與維吉尼亞理工大學的團隊合作，評估覓食持續時間與解碼搖擺舞的匹配。 研究人員說，接下來，他們希望標記和追蹤其他蜜蜂物種以及其他類型的蜜蜂，如無人蜂或蜂王，以便更多地了解蜂群的這些方面。 他們還計劃為科學家和養蜂人舉辦研討會，學習如何建立和使用自己的監測系統。

編譯自/ ScitechDaily