Vínculos, giros y pentágonos: la arquitectura de las colmenas

Las abejas logran algunas hazañas impresionantes. No solo recuerdan la ubicación de buenas fuentes de alimentos, sino que también pueden transmitir esta información a sus colegas. Cuidan a sus polluelos de la colmena y organizan ataques contra los intrusos.

También son excelentes constructores. Cada panal de una colmena es un hexágono perfecto, y cada lado tiene la misma longitud. Aunque se requería que las abejas crearan hexágonos de diferentes tamaños para trabajadores y zánganos, a menudo comenzaban combinando colmenas en paredes opuestas de la colmena. ¿Cómo manejan estos problemas?

Un nuevo artículo utiliza un método de análisis de imágenes automatizado para identificar diferentes formas en que las abejas manejan estos cambios. Los investigadores que crearon este sistema anticipan los problemas con las abejas y comienzan a hacer pequeños cambios, lo que eventualmente las ayuda a evitar la necesidad de grandes cambios.

Estar en orden

Las abejas en cuestión son abejas, aunque muchas especies forman estructuras hexagonales. La regulación de las filas hexagonales de abejas se remonta al siglo V d.C., y las mediciones recientes sugieren que la mayoría de ellas tienen muy poca variación: cada lado del hexágono está generalmente muy cerca del otro.

Esto sucede a pesar de muchos desafíos importantes. Inicialmente, muchos trabajadores contribuyen a la construcción de cada colmena, por lo que un trabajador no puede explicar la rutina realizando una serie de movimientos intuitivos. Además, las colmenas requieren dos tamaños diferentes de colmenas porque usan diferentes tamaños para los trabajadores (en su mayoría colmenas) y para los zánganos (machos utilizados para la reproducción). Finalmente, las colmenas a menudo se construyen en varias unidades, comenzando en diferentes partes de la colmena y finalmente se encuentran en algún lugar en el medio.

Para averiguar cómo se manejan todos estos problemas, un experto en comportamiento animal (Michael Smith de Auburn) se asoció con dos informáticos en Cornell: Nils Knob y Kirsten Peterson, que trabajan con insectos parecidos a robots. Juntos, armaron un software de análisis de imágenes que podía identificar los límites de cada celda y encontraron las estadísticas básicas de las celdas: el número de páginas, la longitud de cada página, etc. ¿Hay algo inusual en el tamaño o celda adecuados para trabajadores o drones?

Cambios ordenados y diferentes

La mayoría de las células de un panal determinado son para la descendencia más necesitada. Es decir, pequeños trabajadores en general. Pero antes de que las células de los drones puedan comenzar a formarse, los trabajadores comienzan a formar células un poco más grandes, lo que permite una transición más suave. Solo es necesario administrar dos celdas para este cambio, y esto implica un área físicamente más pequeña que la que alcanza las piernas de un trabajador.

Manejar la conexión de diferentes colmenas es muy desafiante. Esto ocurre cuando se necesitan celdas con un número anormal de páginas. El sistema de reconocimiento de imágenes identifica celdas con cuatro a nueve paredes en lugar del hexágono habitual. Estos son raros y representan menos del 5 por ciento de todas las células de la colmena. Pero tienden a ocurrir en los bordes del peine o en líneas separadas donde los dos peines se unen.

Incluso cuando no se pudo formar la celda de seis lados, las abejas intentaron acercarse lo más posible porque el 93 por ciento de las abejas tenían cinco o siete lados. A menudo, los dos se unieron; Los límites entre celdas con cinco y siete lados ocurren con más frecuencia que cuando se conectan dos celdas de cinco lados o dos celdas de siete lados.

Una razón importante por la que estas celdas laterales extrañas son necesarias es que las abejas comienzan a construir en diferentes lugares formando colmenas en diferentes direcciones. Por lo tanto, a medida que estos diferentes segmentos crecen para encontrarse entre sí, sus filas hexagonales tendrán ángulos no coincidentes. Deben usarse celdas de ángulo más grande, a menudo hexagonales. En los casos más graves, más de la mitad de las celdas en la línea de panal están separadas por más de seis lados.

Pero las abejas pueden ver venir el problema y comienzan a torcer los hexágonos antes de encontrarse con las diferentes colmenas.

¿Es cognitivo?

Los investigadores resumen claramente lo que vieron.

«Las abejas efectivamente ‘enrollan’ las celdas hexagonales a intervalos cuando peinan los panales», escribieron. «Si la diferencia de pendiente es pequeña, estas celdas giratorias pueden mantener su forma hexagonal, pero cuando la diferencia de pendiente es grande, las abejas usan formas hexagonales para combinar los panales». Recuerde, todos estos están apilados en la parte superior de un complejo que administra dos celdas de diferentes tamaños.

Todo esto sugiere que para los profesores, el proceso de elaboración del peine no es del todo intuitivo. Deberían ser lo que ellos llaman «procesos cognitivos» en construcción. El cerebro de la abeja está lejos de todo lo que entendemos (las especies más cercanas a nosotros probablemente sean las moscas de la fruta). Trosophila). Es útil saber si esos procesos pueden parecer un desafío.

PNAS, 2021. DOI: 10.1073 / pnas.2103605118 (Acerca de los DOI).