Недавно разразился бурный спор о том, почему соты у пчел всегда в виде шестиугольника. Спор начался из-за передачи на РенТВ, где сказали, что изначально соты делаются круглыми… Как так-то? А на самом деле, почему соты в ульях правильной шестигранной формы? Неужели сложная геометрия стала доступна простым пчёлкам? Или пчёлы не такие простые как кажутся? Давайте разбираться вместе.
Шесть граней совершенства
Пчелиная сота имеет форму правильной шестиугольной призмы (соты объемные), но если смотреть в плоскости, то это – гексагон, который в народе называют просто «шестигранник» или «шестиугольник».
Так почему пчелиные соты в ульях имеют правильную форму с шестью сторонами и углами? Это вопрос, который объединяет биологию, математику и физику, и помогает нам понять удивительное мастерство природы.
1. Начнем с биологии. Пчёлы используют воск, который они вырабатывают своими восковыми железами, для строительства сот. Эти соты служат как для хранения мёда, так и для выведения новых пчёл. Для пчёл крайне важно экономить ресурсы: и воск, и пространство в улье, ведь их запасы и рабочие руки не безграничны.
2. Заглянем в математику (геометрию). Представьте, что нужно плотно заполнить плоскость фигурами, чтобы между ними не оставалось пустого места. Такую задачу можно решить с помощью плиток разных форм, однако не все фигуры подойдут. Треугольники (пирамиды), квадраты (кубы) и шестиугольники (призмы) — единственные правильные многоугольники, которые можно использовать для этого. Из них шестигранники наиболее выгодны. Почему? Об этом чуть ниже.
3. Теперь давайте обратимся к физике. Альтернативные формы, такие как круги (цилиндры), оставили бы много пустого места между ячейками или требовали бы более сложных структур для их соединения. Это привело бы к увеличению расхода воска и снижению прочности конструкции. Шестиугольник оказался оптимальным решением с точки зрения механики: он равномерно распределяет нагрузку, что делает соты очень прочными и устойчивыми, способными выдерживать вес мёда и пчёл.
И не забывайте, что форма пчелиной соты – объёмная!
Шестигранные соты – это идеальная геометрия
Преимущества шестигранников:
- Оптимальное заполнение пространства. Как и квадраты, шестиугольники покрывают плоскую поверхность без пустот, но делают это более экономично.
- Высокая прочность и жесткость. Шестигранники сочетают в себе устойчивость треугольников и полное покрытие поверхностей, как у квадратов.
- Эффективное использование материала. Фигуры шестигранники требуют меньше строительного материала для достижения аналогичной прочности, что делает их идеальными в применении к биологическим и инженерным задачам.
Да, есть и недостаток – сложность в проектировании. Шестигранные соты могут быть несколько сложнее в проектировании и производстве по сравнению с квадратными или прямоугольными формами. Однако, пчелы их строят просто великолепно.
В конечном итоге, получается, что шестигранные соты демонстрируют оптимальный баланс между прочностью и эффективностью использования пространства, что объясняет их широкое распространение в природе и технике.
Как пчелы строят улья?
Теперь немного о том, есть ли у пчел распределение труда, кто занимается строительством ульев, и кто конкретно делает соты.
Это удивительные создания, чьё общество организовано с высокой степенью сложности и координации. Строительство ульев и производство сот – это лишь часть их деятельности, которая требует коллективной работы и чётко распределённых обязанностей.
Пчёлы ведут сложную организацию жизни, внутри которой выделяют следующие касты:
- Матка (Королева). Единственная плодовитая самка в улье, матка занимается исключительно откладыванием яиц.
- Рабочие пчёлы. Эти самки стерильны и выполняют различные обязанности в улье.
- Трутни. Самцы, чья главная функция – оплодотворение матки.
Основной задачей строительных работ занимаются рабочие пчёлы. В зависимости от возраста, эти пчёлы могут выполнять различные роли.
Процесс строительства начинается с создания центральной части улья, часто называемой «центральной рамкой». От неё пчёлы строят остальную часть улья радиально.
Откуда пчелы берут воск для строительства сот?
Пчёлы-строительницы, обычно это молодые рабочие пчёлы (от 12 до 18 дней от роду), выделяют воск особыми железами. Воск выделяется в виде маленьких чешуек, которые пчёлы затем используют для формирования сот. Это происходит следующим образом:
- Выделение воска. Молодые пчёлы выделяют воск через специальные железы.
- Формирование вощины. Пчёлы собираются в группы, чтобы придавать форму восковым чешуйкам. Вощина - это пустые соты.
- Строительство ячеек. Пчёлы изгибают и формируют восковую массу в шестиугольные ячейки. Такая форма позволяет максимально эффективно использовать пространство и обеспечивает прочность конструкции.
Каждая ячейка используется для различных целей: хранения мёда, пыльцы или для выращивания новых пчёл.
Кроме строительства, рабочие пчёлы выполняют и другие задачи:
- Кормление. Рабочие пчёлы кормят личинок и матку.
- Охрана. Одна часть рабочих пчёл занимается охраной улья.
- Сбор. Пчёлы-фуражиры (старшие рабочие пчёлы) собирают нектар и пыльцу из цветов.
Таким образом, строительство улья – это координированный процесс, требующий усилий и чёткой организации коллектива. Каждая пчела имеет свою роль и выполняет её с высокой степенью точности, что обеспечивает успешное существование и развитие всей пчелиной колонии.
Какие размеры у пчелиных сот?
Вы не поверите, но абсолютно все соты (и в искусственных деревянных уликах, и в природе) имеют одинаковые размеры:
- горизонтальный диаметр колеблется в пределах от 5,3 до 5,7 мм;
- глубина ячеек от 10 до 12 мм;
- на каждом 1 кв см помещается около 4 ячеек;
- толщина сот до запечатывания расплода составляет в среднем 22 мм, а после запечатывания увеличивается до 25 мм;
- объем одной ячейки примерно равен 0,28 куб см.
Существуют различные типы ячеек: трутневые, медовые и для расплода, которые отличаются размерами и глубиной. Медовые ячейки обычно глубже, тогда как трутневые чуточку шире.
Так соты изначально шестигранные или всё же круглые?
Недавно была передача на РенТВ (из-за которой и состоялся спор и родилась эта статья), где говорилось, что пчелы делают соты… круглыми, а потом под воздействием тепла и силы тяжести, соты становятся шестиугольными.
Каким образом? Оказывается, тепло вырабатывают сами пчелки. Получается, что пчелы изначально делают соты круглыми, а потом пустые места заполняют воском. Рабочие пчелы своими телами нагревают соты до 45 градусов – воск плавится – заполняя все пустые места. Так и получается шестиугольная форма.
Однако это противоречит тому утверждению, что когда пчелы строят соты в форме шестиугольников, то используют меньше воска, так как периметр шестигранника меньше круга? Именно об этом позаботилась природа…
Вместо заключения
Получается, что геометрически, шестигранники обладают наилучшим соотношением площади к периметру среди других правильных фигур, которые могут без зазоров покрыть плоскость. А главное, что шестиугольники помогают пчелам экономить материал и энергию. Ведь когда они строят соты в форме шестиугольников, то могут использовать меньше воска, но при этом получают больше места для хранения мёда.
Таким образом, природа выбрала шестигранную форму для пчелиных сот не случайно – это результат эволюции, в ходе которой были «отработаны» самые эффективные способы использования природных ресурсов. Пчёлы, не осознавая этого сами, следуют принципам математической оптимизации и эффективности.
Но тогда причем тут круг?
Благодарю, что дочитали до конца. Лайк – лучшее спасибо мне! А вы как думаете, пчелы изначально делают шестигранники или это тепло и гравитация делают соты такими из круглых?
