Fusies, torsies en vijfhoeken: de structuur van honingraten

De bijen leveren indrukwekkende prestaties. Ze onthouden niet alleen de locatie van goede voedselbronnen, maar ze kunnen deze informatie ook doorgeven aan hun leeftijdsgenoten. Ze zorgen ook voor hun jongen en organiseren aanvallen tegen indringers.

Het zijn ook geweldige bouwers. Bijna elke honingraat in de cel is een perfecte zeshoek en elke zijde heeft dezelfde lengte. Dit ondanks het feit dat bijen zeshoeken van verschillende groottes moeten bouwen voor arbeiders en drones, vaak met honingraten die begonnen op de tegenoverliggende muren van de bijenkorf. Hoe gaan ze om met deze complicaties?

Een nieuw artikel gebruikt een geautomatiseerd beeldanalysesysteem om de verschillende manieren te identificeren waarop bijen deze transformaties beheren. De onderzoekers die het systeem maakten, ontdekten dat de bijen problemen van tevoren zien aankomen en kleinere aanpassingen gaan doen, wat uiteindelijk helpt om grotere veranderingen te voorkomen.

blijf regelmatig

De bijen in kwestie zijn honingbijen, hoewel een aantal andere soorten zeshoekige structuren creëren. Regelmaat van hexagonale matrices van honingbijen is waargenomen sinds de 5e eeuw na Christus, en recentere metingen wijzen op zeer weinig verschil tussen hen: elke zijde van de zeshoek is meestal zeer dicht in lengte bij de andere.

Dit gebeurt ondanks een aantal grote uitdagingen. Allereerst dragen veel arbeiders bij aan de constructie van elke honingraat, dus de regelmaat kan niet alleen worden verklaard door de betrokkenheid van een enkele arbeider bij een reeks instinctieve bewegingen. Bovendien hebben nesten twee honingraten van verschillende afmetingen nodig, omdat ze verschillende maten gebruiken voor werksters (het grootste deel van het nest) en darren (mannetjes die worden gebruikt voor de fokkerij). Ten slotte worden honingraten vaak gebouwd als meerdere eenheden, beginnend in verschillende delen van de bijenkorf en uiteindelijk ergens in het midden samenkomen.

Om erachter te komen hoe je met al deze problemen om kunt gaan, ontmoette diergedragsspecialist (Michael Smith van Auburn University) twee computerwetenschappers van Cornell University: Nils Knapp en Kirsten Petersen, die werken aan insectachtige robots. Samen stelden ze beeldanalysesoftware samen die de grenzen van elke cel kon bepalen, en ontdekten ze basisstatistieken voor de cellen: het aantal zijden, de lengte van elke zijde, enz. Ze kunnen vervolgens worden gecategoriseerd op basis van de vraag of ze de juiste maat hebben voor arbeiders, drones of dat er iets ongewoons in de cel is.

Georganiseerde transfers en meer

De meeste cellen in een bepaalde kam waren de nakomelingen die het meest nodig hadden. Dit betekent werknemers, en ze zijn meestal kleiner. Maar voordat ze cellen voor de drones gaan bouwen, zullen arbeiders cellen gaan bouwen die iets groter zijn, wat een soepele overgang in grootte mogelijk maakt. Voor deze overgang waren slechts twee cellen nodig om te werken en het besloeg een gebied dat kleiner was dan het bereik van de benen van een werknemer.

Het beheren van de integratie van de verschillende honingraten was aanzienlijk moeilijker. Dit gebeurt wanneer cellen met een ongebruikelijk aantal zijden nodig zijn. Het beeldherkenningssysteem identificeerde cellen van vier tot negen muren, in plaats van de typische zeshoekige vorm. Deze waren zeldzaam, goed voor minder dan 5 procent van alle cellen in de honingraat. Maar het komt meestal voor aan de randen van de kam of in afzonderlijke lijnen waar twee kammen zijn versmolten.

Zelfs toen het niet mogelijk was om een ​​zeszijdige bijenkorf te vormen, probeerden de bijen zo dicht mogelijk te komen, aangezien 93 procent van de afwijkingen vijf- of zevenzijdig was. Vaak zijn de twee aan elkaar gekoppeld; Grenzen tussen vijf- of zevenzijdige cellen kwamen vaker voor dan twee- of twee-zevenzijdige celparen.

Een van de belangrijkste redenen waarom deze individuele bijenkorven nodig zijn, is dat de bijen op verschillende locaties gaan bouwen door honingraten met verschillende oriëntaties te maken. Dus als deze verschillende segmenten groeien om elkaar te ontmoeten, zullen de hex-matrices onder onverenigbare hoeken worden georiënteerd. Hoe groter de hoek, hoe groter de noodzaak om niet-hexagonale cellen te gebruiken. In extreme gevallen heeft meer dan de helft van de cellen langs de lijn waar de honingraten samensmelten iets anders dan zes zijden.

Maar de bijen zagen het probleem aankomen en begonnen de zeshoeken te draaien voordat de verschillende honingraten elkaar ontmoetten.

Is dit besef?

De onderzoekers vatten nauwkeurig samen wat ze zagen.

“De bijen ‘rollen’ de zeshoekige cellen effectief in de opening wanneer kammen worden gecombineerd”, schreven ze. “Als het kantelverschil klein is, kunnen deze rollende cellen hun zeshoekige vorm behouden, maar als het kantelverschil groot is, gebruiken bijen niet-zeshoekige vormen om de kammen samen te smelten.” En onthoud, het is allemaal gelaagd over de complexiteit van het beheren van twee verschillende celgroottes.

Dit alles geeft voor de auteurs aan dat het proces van kammen bouwen niet puur instinctief is. Er moeten bij de constructie betrokken zijn wat zij ‘cognitieve processen’ noemen. Het bijenbrein staat ver af van alles wat we heel goed begrijpen (de soort die we het dichtst bij kennen is waarschijnlijk de fruitvlieg). fruit vlieg). Dit maakt het uitzoeken hoe die processen eruit kunnen zien.

PNAS, 2021. DOI: 10.1073/pnas.2103605118 (Over DOI’s).

READ  NASA brengt de Hubble-ruimtetelescoop na een maand in veilige modus weer online

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *