Bioakustyka pszczół - co mówi ul, zanim go otworzysz

Bioakustyka pszczół bada dźwięk i drgania ula jako nośnik informacji o stanie rodziny (Apis mellifera). Zamiast czekać na kolejny przegląd „na wszelki wypadek”, można wcześniej usłyszeć zmianę - i zdecydować, czy rodzina potrzebuje wizyty.

Dlaczego warto słuchać ula?

Przegląd ręczny co dwa-trzy tygodnie nie zawsze nadąża za dynamiką rojenia i chorób. Zapylanie owadami to istotny kapitał rolnictwa: Gallai i współpracownicy (2009) oszacowali wartość usług zapylania na rząd około 153 miliardów euro rocznie. Wcześniejszy sygnał z ula oznacza mniej zbędnych objazdów i większą szansę na interwencję na czas - z poszanowaniem dobrostanu pszczół.

Jak duże są straty rodzin? Stany Zjednoczone i Europa

Straty rodzin są mierzalne, ale dokładny procent zależy od kraju, zimy i metody ankiety. Nie ma jednej uniwersalnej liczby „na zawsze”.

• Stany Zjednoczone: zima 2023/24 - szacunek około 37% strat zimowych rodzin zarządzanych (ankieta Apiary Inspectors of America / Auburn University; przedział ufności ok. 31-45%). W wielu sezonach straty w skali całego roku bywały jeszcze wyższe - w historycznych ankietach Bee Informed Partnership często wskazywano rząd ok. 40-55% rocznie, zależnie od roku.
• Europa: międzynarodowa sieć COLOSS zbiera porównywalne dane o stratach zimowych. Wyniki różnią się między krajami. Przykłady zimy 2023/24: Włochy ok. 18%, Holandia ok. 21%, Belgia (nadzór krajowy) ok. 27% strat zimowych; we Francji ankieta ENMHA raportowała ok. 31% strat w szerszej definicji.

Wniosek prosty: straty są realne i powtarzają się w badaniach. Dlatego sens ma ciągła, nieinwazyjna obserwacja - także akustyczna.

Co już pokazano w nauce?

• Rojenie z dźwięku - Ferrari i in. (2008): zmiany widma w ulu przed wylotem (m.in. wzrost aktywności wokół ok. 110 Hz, potem wzrost amplitudy i częstotliwości).
• Drgania plastra - Bencsik i in.; Ramsey i in. (2020, Scientific Reports): modele uczenia maszynowego na widmach z akcelerometru, wysoka skuteczność w odróżnianiu rodzin przygotowujących się do rojenia, nawet z wielodniowym wyprzedzeniem.
• Obecność matki - m.in. prace Politechniki Gdańskiej (Cejrowski, Szymański i in.) oraz analizy częstotliwościowe / MFCC w innych laboratoriach.
• Monitoring zdalny - m.in. Qandour i in. (2014); przeglądy Abdollahi i in. (2022) oraz Hadjur i in. (2022) o precyzyjnym pszczelarstwie, czujnikach i sieciach.

Dlaczego dziś warto o tym mówić?

Bioakustyka ula nie jest nowym pomysłem. Badania od lat pokazują, że dźwięk i drgania mogą sygnalizować rojenie, brak matki czy inne anomalie - często wcześniej niż widać to przy przeglądzie. Z nauki wiemy więc, że to dobry kierunek predykcji.

Przełom, dla którego poświęcamy czas w Living Labie, leży gdzie indziej. Technologia BioAcoustic DeepTech - chroniona zgłoszeniem patentowym P.455746 - pozwala przenieść tę wiedzę do realnej pasieki w warunkach off-grid: małe urządzenia przy ulach zbierają przez cały sezon sygnatury akustyczne bez wymiany baterii, a wnioskowanie (wyuczona AI) odbywa się w centralnym miejscu (Master). Nie trzeba wysyłać surowego nagrania ani mieć przy każdym ulu stałego zasilania i silnego sygnału sieciowego „pod streaming”.

Dlatego działamy jako Living Lab: w realnych warunkach ula oznaczamy i etykietujemy dane, żeby droga od sygnału rodziny do jasnej wskazówki dla pszczelarza opierała się na faktach z terenu - a nie tylko na laboratorium.

Co robimy w Living Labie PrzyJaCzułki?

Przy ulu oznaczamy zjawiska przy rodzinie (BeeRec AI), etykietujemy pobrane dane (Maya) i budujemy podstawę pod monitoring, który ma wracać do pasieki jako jasna wskazówka: kiedy i do której rodziny zajrzeć (BeeEcho AI). Nie chodzi o to, by pszczelarz czytał spektrogram jak radiolog - tylko by wiedział, gdzie skupić uwagę. Pasiekę prowadzi Patrycja Gajewska, wspierana w zakresie technologii, inżynierii i doskonałości procesowej przez Arka Paździerskiego. Living Lab to badawcza rola tego samego terenu; kontekst projektu BeeEcho AI prowadzony jest w ramach współpracy z firmą BioAcoustic DeepTech P.S.A.: bioacoustic.eu.

Czego bioakustyka nie zastąpi?

Nie zastępuje dobrej gospodarki pasiecznej ani opieki weterynaryjnej. Nie „leczy” rodziny samym mikrofonem. Daje wcześniejszy sygnał i mniej przeglądów na zapas, redukuje koszty i ślad węglowy - obok obserwacji, genetyki i badań jakości miodu.

Źródła

1. Ferrari S., Silva M., Guarino M., Berckmans D. (2008). Monitoring of swarming sounds in bee hives for early detection of the swarming period. Computers and Electronics in Agriculture. doi:10.1016/j.compag.2008.05.010
2. Ramsey M.-T. i in. (2020). The prediction of swarming in honey bee colonies using vibrational spectra. Scientific Reports. doi:10.1038/s41598-020-66115-5
3. Bencsik M. i in. (2011). Identification of the honey bee swarming process by analysing the time course of hive vibrations. Computers and Electronics in Agriculture. doi:10.1016/j.compag.2011.01.004
4. Qandour A., Ahmad I., Habibi D., Leppard M. (2014). Remote beehive monitoring using acoustic signals. Acoustics Australia, 42(3), 204-209.
5. Abdollahi M., Giovenazzo P., Falk T.H. (2022). Automated Beehive Acoustics Monitoring: A Comprehensive Survey. Applied Sciences. doi:10.3390/app12083920
6. Hadjur H., Ammar D., Lefèvre L. (2022). Toward an intelligent and efficient beehive monitoring system. Computers and Electronics in Agriculture. doi:10.1016/j.compag.2021.106604
7. Gallai N., Salles J.-M., Settele J., Vaissière B.E. (2009). Economic valuation of the vulnerability of world agriculture confronted with pollinator decline. Ecological Economics. doi:10.1016/j.ecolecon.2008.06.014
8. IPBES (2016). Assessment Report on Pollinators, Pollination and Food Production. ipbes.net
9. COLOSS - Prevention of COlony LOSSes. coloss.org
10. Apiary Inspectors of America / Auburn University - US beekeeping survey 2023-2024 (straty zimowe). apiaryinspectors.org
11. Przykłady europejskie 2023/24: IZS Venezie (Włochy, COLOSS); Wageningen / NBV (Holandia); FASFC HealthyBee (Belgia); ENMHA (Francja).
12. BioAcoustic DeepTech - Living Lab / BeeEcho AI. bioacoustic.eu