Материалы

Пчелиные соты становятся шестиугольными без помощи пчёл

Шестиугольные ячейки пчелиных сотов издавна восхищали людей, а потому пчёлы всегда считались одними из величайших инженеров в мире природы из-за их умения так точно и соразмерно подгонять одну ячейку к другой. Однако, полагают исследователи из Кардиффского университета (Великобритания), инженерная слава пчёл сильно преувеличена: правильная геометрическая форма шестигранных ячеек сотов возникает из-за, действующих на них физических сил, а насекомые тут лишь помощники.

Регулярный ячеистый рисунок можно сделать, если ячейки будут треугольными, квадратными или шестиугольными. Шестиугольная форма больше остальных позволяет сэкономить на стенках, то есть на соты с такими ячейками уйдёт меньше воска. Впервые такую «экономность» пчёл заметили в IV веке н. э., и тогда же было высказано предположение, что пчёлы при постройке сотов «руководствуются математическим планом». Однако в XVII веке датский учёный Расмус Бартолин усомнился в математических способностях пчёл: по его мнению, насекомые просто старались сделать каждую ячейку как можно более крупной, и физические силы, которые при этом действовали на стенки, придавали ячейкам шестиугольную форму.

В 1917 году шотландский зоолог Д’арси Томсон высказался в пользу гипотезы датского учёного: по его мнению, силы поверхностного натяжения в восковых стенках должны были превращать пузырьки восковых ячеек в шестиугольные структуры, особенно же эти силы должны были проявляться там, где встречаются стенки трёх ячеек. (Необходимо напомнить, что ещё Чарльз Дарвин высказывал предположение, будто изначально пчёлы делают ячейки сотов круглыми, однако великий натуралист не имел тому доказательств.) В 2004 году было показано экспериментально, что горячие восковые ячейки, остывая, принимают шестиугольную форму.

Ячейка сотов, сделанная недавно (слева), и ячейка спустя два дня после постройки (фото авторов работы).

Всё это оставалось проверить с участием настоящих пчёл, что и было сделано. Бхушан Карихалу и его коллеги окуривали дымом пчёл, строящих соты, после чего внимательно изучали недоделанное сооружение. Оказалось, что самые свежие ячейки в поперечнике круглые, тогда как другие, вылепленные какое-то время назад, имели привычную шестигранную форму. Воск пчёлы разогревали сами, своими телами, до 45 ˚C, и уже из этой мягкой, текучей массы лепили круглые ячейки. Остывая, восковые шарики под действием сил поверхностного натяжения принимали шестиугольную форму.

Возможно, пчёлы делают ячейки в сотах просто круглыми, а шестигранную форму те принимают позже, под действием чисто физических сил. (Фото Emely.)

С другой стороны, даже если пчёлы и не лепят сами свои шестигранники, у них всё равно остаётся много задач, в которых нужны «инженерные навыки»: например, надо определить угол наклона сотов, когда насекомые используют собственную голову как отвес, или же точно узнать толщину стенок в ячейках. В конце концов, в данном случае исследователи непосредственно не наблюдали, как пчёлы лепят круглые ячейки, после чего бросают их и переходят к следующим. Кроме того, температура в улье может приближаться к той, при которой воск начинает размягчаться, так что пчёлам, возможно, приходится всё время прилагать усилия, чтобы ячейки сохраняли шестигранную форму.

Результаты исследования будут опубликованы в издании Journal of the Royal Society Interface.