honey bee comb

Un vistazo al talento arquitectónico de las abejas

Panal de abejas

A mis hijos les gusta construir con ladrillos Lego. Así que les hice una enorme mesa de Lego, que ocupaba aproximadamente una cuarta parte de nuestra sala de estar.En esa mesa, puedo ver que se muestran sus talentos arquitectónicos, o tal vez Mejorar Es una palabra mejor, de un día para otro.

Cada vez que abro una de mis colonias de abejas melíferas, pienso lo mismo. Casi siempre se construyen panales nuevos, lo que me maravilla del talento arquitectónico de las abejas. Aunque la mayoría de los peines están formados por hexágonos del tamaño de un trabajador muy eficientes (más sobre esto más adelante), siempre hay cosas que no son hexágonos regulares. Transición de celdas de trabajadores a celdas de drones, fusionar celdas de trabajadores con direcciones ligeramente diferentes, o lo que sea.

Pero, ¿son las abejas realmente arquitectos, o es una sola abeja que se tambalea hacia adelante, construye una celda y luego otra, y finalmente obtiene un peine? ¿Qué tan comunes son las células de forma irregular? ¿Las células irregulares se fabrican individualmente o en combinaciones predecibles? ¿Existe una estrategia común sobre cómo realizar la transición en el peine? En otras palabras, ¿tienen las abejas una biblioteca de comportamientos arquitectónicos que indiquen que están en funcionamiento procesos cognitivos similares a los de los arquitectos?Estos son los temas de la cuadragésima sexta nota en nuestro laboratorio, hemos resumido «La estructura de panal imperfecta revela las habilidades de construcción de las abejas, » Escrito por Michael Smith y colegas y publicado en la revista procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias [2021].

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En su estudio, Smith y sus colegas proporcionaron 12 colonias Abeja italiana No contiene cimientos ni marcos de madera sostenidos por alambres. Esto permite a los trabajadores elegir la ubicación, el número y el tipo de peines (foto 1). En 19 días, se construyeron peines en 23 fotogramas, luego se retiraron los fotogramas de las colonias y se tomaron fotos de alta resolución para cada peine.

En cada peine se identifican tres áreas generales de interés: «peine perfecto», «transición» y «fusión». Un «peine perfecto» se define como un área de celda del tamaño de un trabajador repetido o un dron que no está cerca del borde del marco, transición o área de fusión. La «transición» se define como el lugar donde los trabajadores pasan de construir una celda del tamaño de un trabajador a una celda del tamaño de un dron. El área de «fusión» se define como el lugar donde el trabajador fusiona dos peines en uno.

A continuación, se utiliza el análisis de imagen automático para cada celda en cada peine para determinar la longitud de la pared, la longitud de pared a pared, el ángulo de la celda, el área de la celda y la inclinación de la celda. Esto permite al autor evaluar el grado de regularidad de las células en «combinación perfecta» y el grado de irregularidad de las células en «transición» y «fusión». Para probar si los trabajadores han construido una combinación de celdas irregulares («motivos»), los autores compararon las incidencias esperadas de pares y trillizos irregulares observados con las incidencias esperadas basadas en el azar. Finalmente, para probar si la «fusión» ocurrió por accidente o al integrar información en múltiples celdas, Smith y sus colegas desarrollaron dos modelos matemáticos en competencia desde la perspectiva de fusionar dos mosaicos hexagonales completamente regulares. Un modelo es puramente parcial y no intenta construir ninguna celda no ideal, mientras que el otro modelo utiliza la optimización global para encontrar la cobertura espacial completa de múltiples celdas que pueden tener celdas deformadas.

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¿Entonces, qué fue lo que encontraron? ¿Qué tan perfecto es el «peine perfecto»? Las celdas del «peine perfecto» son muy consistentes, lo que no debería sorprender a quienes hayan observado detenidamente el peine antes. Para cualquiera que quiera saber, después de medir 4414 celdas de trabajo, el autor encontró que el área de la celda = 25,7 ± 0,9 mm2, Longitud de pared = 3,2 ± 0,1 mm, longitud de pared a pared = 5,4 ± 0,2 mm, ángulo de celda = 120,0 ± 2,5 °. Al medir 2.586 celdas UAV, se encuentra que el área de la celda = área de la celda 37.5 ± 1.5 mm2, La longitud de la pared es de 3,8 ± 0,2 mm, la longitud de pared a pared es de 6,6 ± 0,2 mm y el ángulo del orificio es de 120,0 ± 3,2 °.

¿Y la transición? ¿Ajustó el tamaño y / o la forma de la celda durante el proceso de construcción? Sí Sí. Para hacer la transición entre peines de trabajador y peines de drones, o fusionar peines en el mismo plano, los trabajadores construyen celdas de tamaño mediano o celdas de forma irregular cuando se acercan a la transición. Como se muestra en la Figura 1a-b, el 4,4% de las células son …

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