Идеальные шестиугольные конструкции, вдохновленные сотами в пчелиных гнездах, широко используются для создания всего: от крыльев самолетов, лодок и автомобилей до лыж, сноубордов, упаковки и акустических материалов.
Проблемы возникают, когда из-за нехватки места или ремонта инженеры должны поддерживать механическую прочность конструкции при соединении вместе промышленных сотовых панелей, каждая из которых имеет ячейки разного размера.
Высокопроизводительные компьютеры, используемые с 3D-принтерами, могут решить эту проблему в будущем, но могут ли пчелы предоставить более эффективную и адаптируемую стратегию? Новое исследование показало, что они могут. Оказывается, медоносные пчелы — опытные архитекторы, которые планируют заранее и создают ячейки неправильной формы и различные углы, чтобы соединить однородные решетки, когда их ограничивает ограниченное пространство.
Специальная визуализация природных сот и компьютерное моделирование показали, что рабочие пчелы будут изменять наклон, размер и геометрическую форму ячеек, чтобы соответствовать различным строительным задачам, согласно статье «Несовершенная конструкция сот раскрывает архитектурные возможности медоносных пчел», опубликованной 26 июля. в Трудах Национальной академии наук.
Пчелы, как известно, строят гексагональные соты двух типов: маленькие для выращивания рабочих пчел и большие для выращивания трутней, самцов репродуктивных пчел. Проблема — и некоторая предусмотрительность — возникает, когда пчелы должны соединять решетки, состоящие из более мелких ячеек, с более крупными, поскольку геометрия не позволяет обеспечить бесшовное соединение. Одна из проблем заключается в том, что пчелы не модифицируют свои клетки.
В результате пчелы используют другие формы — пятиугольники или семиугольники — чтобы связать вместе панели идеально шестиугольного трутня и рабочих ячеек. Помимо создания ячеек разной формы, пчелы также создают ячейки неправильного размера, а иногда даже комбинируют несколько типов ячеек неправильной формы. Авторы называют эти пары и тройки неправильных клеток «мотивами» и показывают, что конкретные комбинации встречаются чаще, чем ожидалось случайно.
Иногда пчелы переходят от одного типа ячеек к другому, но это изменение происходит постепенно, по нескольким ячейкам, что говорит о том, что они планируют архитектуру сот заранее.