Geprinte bloemen voor studie van bestuiving door insecten

Sirris scant en print bloemen in polyamide voor een onderzoekster die graag zou willen werken met reproduceerbare, herbruikbare en in alle seizoenen beschikbare modellen voor haar studies over bestuiving.

Akonieten zijn zeer aantrekkelijke bloemen voor bestuivingsinsecten want, niet alleen is hun nectar sterk suikerhoudend, als laatbloeier leveren zij voedingsstoffen aan het eind van het seizoen op een ogenblik dat deze zeldzamer worden. Deze hebben echter een complexe structuur en de honingklieren die de nectar afscheiden, zijn niet zo gemakkelijk te bereiken. De insecten moeten een lange weg volgen tussen de kelkbladen van de helm om tot bij de honingschijven te komen en op die manier de bloem te bestuiven. Niet alle insecten zijn echter daartoe in staat, door hun grootte of door hun lichaamsbouw bijvoorbeeld. Sommige, zoals dikke hommels of bijen, nemen niet altijd die weg en nemen een zogenaamd "nectardiefstal"-gedrag aan, dat erin bestaat zich direct onder de helm door te laten glijden (voor de kleinere) ofwel de helm van de bloem met hun kaken te doorboren om rechtstreeks aan hun voedsel te geraken. In dit geval komen zij niet in contact met de reproductieorganen van de bloem en is deze bijgevolg niet bestoven. 

A.L. Gauthier, onderzoekster bij Earth and Life Institute van de UCL, maakt een werk over deze gedragingen. Tot hiertoe gebruikte zij als studiemateriaal voor deze complexe bloemen lange buisjes met suikerwater daarin. Dit model staat heel ver af van de morfologie van de bloemen in de natuur. 

Sirris heeft A.L. Gauthier haar hulp aangeboden om 3D-modellen te maken die veel beter te vergelijken zijn met akonieten. Het bijkomend voordeel van dit proces is de reële mogelijkheid om waarnemingen te blijven opvolgen ook buiten de bloeitijd en dit te doen op herbruikbare en identieke bloemen (wat de variabiliteitfactor meteen uitsluit). 

Het scannen van de bloemen is niet gemakkelijk geweest. De kelkbladen zijn uiterst fijn, broos en verwelken heel snel. Met de scan heeft Sirris een 3D-model gebouwd met een vrij realistische dikte (0,5 mm) vergeleken met het printen en heeft deze in jetprinting uitgevoerd met drie verschillende harsen en één in titaanlegering met lasersintering.

De onderzoekster heeft vervolgens de componenten getest op basis van hun gemak van schoonmaken, de verspreiding van geuren, enz. Het titanium is het interessantst gebleken, maar omwille van een noodzakelijk compromis tussen kostprijs, stevigheid en resolutie, is er gekozen voor sinteren met polyamide.

Aan deze eerste prototypes zijn enkele kleine anatomische wijzigingen aangebracht. Binnenin de bloemhelm, op de plaats van de honingklieren, zijn twee uitstulpingen gemaakt gelijk met het oppervlak om de uitvoerder van het experiment toe te laten een wattenprop aan te brengen gedrenkt in kunstnectar. De helm is bovenaan afgesloten zodat het insect moet kiezen tussen de normale weg of diefstal om de nectar te bereiken, enerzijds via de zijdelings geboorde openingen van 1 mm,  anderzijds door hun kop onder de helm (langs de zijkant) door te steken. Uiteindelijk hebben we ook de stengel versterkt om manipulaties te vergemakkelijken. 

Met deze geprinte bloemen heeft A.L. Gauthier de keuzestrategie van de insecten kunnen bestuderen in functie, bijvoorbeeld, van de kleur van de bloem, de geur, enz., en waardoor zij ook elke factor afzonderlijk kon nagaan.

Zij heeft ook proeven kunnen meemaken van het leerproces van de nectardiefstal door de hommels en van overdracht van deze strategie aan de kolonie. 

Deze leercapaciteit van de insecten kunnen bestuderen is bijzonder belangrijk, onder andere in het geval van klimaatveranderingen die mutaties zouden teweegbrengen in de bloemen, waardoor de bestuivers hun gedragingen zouden moeten aanpassen.