Соты - Honeycomb

Для использования в других целях см. Соты (значения).
Соты
Нижняя часть натурального гребня из Apis dorsata имеет ряд незанятых камер.

А соты это масса шестиугольная призматическая воск клетки построены медоносные пчелы в их гнезда сдерживать их личинки и магазины медовый и пыльца.

Пчеловоды можно удалить соты целиком для сбора меда. Медоносные пчелы потребляют около 8,4 фунта (3,8 кг) меда, чтобы выделить 1 фунт (454 г) воска,[1] поэтому имеет смысл вернуть воск в улей после сбора меда. Структура соты может оставаться в основном нетронутой, когда мед извлекается из нее путем распечатывания и центрифугирования в центробежной машине. медогонка. Если соты слишком изношены, воск можно повторно использовать разными способами, в том числе для изготовления листов сот. Фонд с шестиугольным узором. Такие фундаментные листы позволяют пчелам строить соты с меньшими усилиями, а шестиугольный узор оснований ячеек размером с рабочего не позволяет пчелам строить соты большего размера. дрон клетки.

Фундаментная плита "искусственные соты", в которой пчелы уже заполнили несколько ячеек.

Свежую новую расческу иногда продают и используют в целости и сохранности как гребень мед, особенно если мед намазывают на хлеб, а не используют в кулинарии или в качестве подсластителя.

Выводок со временем темнеет из-за коконов и сброшенных шкур личинок, встроенных в клетки, и следа за многими ногами, называемого пятном путешествия[2] пчеловодами на кадрах из сотового меда. Соты в "супер "которые не используются для вывода расплода (например, путем размещения исключитель королевы ) остается светлым.

Многочисленные осы, особенно Polistinae и Веспины сконструируйте гребни с шестигранной призмой из бумаги вместо воска; у некоторых видов (например, Brachygastra mellifica ) мед хранится в гнезде, технически образуя бумажные соты. Однако термин «соты» для таких конструкций используется нечасто.

Геометрия сот

Натуральные соты на здании
Соты с яйцами и личинки
Пчелы начинают строить соты с вершины каждой секции. Когда ячейка наполняется медом, пчелы запечатывают ее воском.
Крупный план заброшенного Apis florea гнездо в Таиланд. Шестиугольная сетка восковых ячеек по обе стороны от гнезда немного смещена друг относительно друга. Это увеличивает прочность гребня и снижает количество воска, необходимого для создания прочной конструкции.
Дальнейшая информация: Узоры в природе

Оси сотовых ячеек всегда почти горизонтальны, а открытый конец выше заднего. Открытый конец ячейки обычно называют верхом ячейки, а противоположный конец - дном. Клетки склон немного вверх, между 9 и 14 °, к открытым концам.[нужна цитата ]

Существуют два возможных объяснения того, почему соты состоят из шестиугольников, а не из любой другой формы. Во-первых, шестиугольник черепица создает раздел с ячейками одинакового размера, сводя к минимуму общее количество периметр ячеек. Известный в геометрия как домыслы, это было дано Ян Брокек и доказано много позже Томас Хейлз. Таким образом, гексагональная структура использует минимум материала для создания решетки ячеек в пределах заданного объем. Вторая причина, приведенная Д'Арси Вентворт Томпсон, состоит в том, что форма просто является результатом процесса объединения ячеек отдельными пчелами: в некоторой степени аналогично граничным формам, созданным в поле мыльные пузыри. В подтверждение этого он отмечает, что маточники, построенные по отдельности, имеют неправильную форму и бугорки, без видимой попытки повысить эффективность.[3]

Закрытые концы сотовых ячеек также являются примером геометрической эффективности, хотя и трехкратной.размерный.[4] Концы представляют собой трехгранные (т.е. состоящие из трех плоскостей) участки ромбические додекаэдры, с двугранные углы всех прилегающих поверхностей размером 120 °, угол, который минимизирует площадь поверхности для заданного объема. (Угол, образованный краями на вершине пирамиды, известный как четырехгранный угол, составляет примерно 109 ° 28 '16 "(= arccos (−1/3)).)

Компьютерная модель сотовой ячейки, показывающая шестиугольную трубку, оканчивающуюся тремя равными ромбами, которые встречаются в точке на оси ячейки.
Трехмерная геометрия сотовой ячейки

Форма ячеек такова, что два противоположных сотовых слоя вставляются друг в друга, причем каждая грань закрытых концов используется совместно противоположными ячейками.[4]

Компьютерная модель двух противоположных сотовых слоев, показывающая три ячейки на одном слое, сочетающиеся с тремя ячейками на противоположном слое.
Противоположные слои сотовых ячеек подходят друг к другу

Отдельные ячейки не демонстрируют этого геометрического совершенства: в обычной гребенке отклонения в несколько единиц. процентов от «идеальной» шестиугольной формы.[4] В переходных зонах между большими ячейками соты трутня и меньшими ячейками рабочей соты, или когда пчелы сталкиваются с препятствиями, формы часто искажаются. Ячейки также расположены под углом примерно 13 ° от горизонтали, чтобы мед не капал.[5]

Сотовый участок, содержащий переход от рабочих ячеек к трутным (более крупным) - здесь пчелы образуют нерегулярные и пятиугольные ячейки (отмечены красными точками).
Западные пчелы и соты

В 1965 г. Ласло Фейес Тот открыл трехгранную пирамидальную форму (состоящую из трех ромбовидные ), используемый пчелой, не является теоретически оптимальной трехмерной геометрией. Конец ячейки, состоящий из двух шестиугольников и двух ромбов меньшего размера, на самом деле будет на 0,035% (или примерно одна часть на 2850) эффективнее. Эта разница слишком мала, чтобы измерить ее на реальных сотах, и не имеет отношения к экономике улья с точки зрения эффективного использования воска, учитывая, что дикие соты значительно отличаются от любого математического понятия «идеальной» геометрии.[6][7]

Роль температуры парафина

Пчелы используют свои усики, челюсти и ножки для манипулирования воском во время создания гребня, при активном нагревании воска.[8] Во время строительства гексагональных ячеек температура парафина составляет от 33,6 до 37,6 ° C, что значительно ниже температуры 40 ° C, при которой воск считается жидким для начала строительства новой гребенки.[8] Температура тела пчел является фактором, определяющим идеальную температуру воска для построения сот.[9]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Грэм, Джо. Улей и мед. Гамильтон / Иллинойс: Dadant & Sons; 1992; ISBN.
  2. ^ «Глоссарий пчелиных терминов». Ассоциация пчеловодов округа Монтгомери. Получено 2018-02-08. потемнение на поверхности сотового меда, оставленного на некоторое время в улье, вызванное тем, что пчелы выслеживают прополис по поверхности.
  3. ^ Томпсон, Д'Арси Вентворт (1942). О росте и форме. Dover Publications. ISBN.
  4. ^ а б c Нацци, Ф (2016). «Шестиугольная форма сотовых ячеек зависит от строительного поведения пчел». Научные отчеты. 6: 28341. Дои:10.1038 / srep28341. ЧВК  4913256. PMID  27320492.
  5. ^ Фриш, Карл фон (1974). Архитектура животных. Нью-Йорк: Харкорт Брейс Йованович.
  6. ^ Бессьер, Густаво (1987). Il Calcolo Differenziale e Integrale — Reso Facile ed Attraente.IL (на итальянском языке) (VII изд.). Милан: Хёпли. ISBN  9788820310110.
  7. ^ Джанни А. Сарконе.«Решенная угловая головоломка ячеек сот».2004.
  8. ^ а б Бауэр, Д; Бинефельд, К. (2013). «Гексагональные соты пчел не производятся с помощью процесса жидкого равновесия». Naturwissenschaften. 100 (1): 45–9. Дои:10.1007 / s00114-012-0992-3. PMID  23149932.
  9. ^ Pirk, C.W .; Hepburn, H.R .; Radloff, S.E .; Тауц, Дж (2004). «Гребни для пчел: строительство посредством процесса жидкого равновесия?». Naturwissenschaften. 91 (7): 350–3. Дои:10.1007 / s00114-004-0539-3. PMID  15257392.