Bin och getingar använder samma knep för att bygga bo trots oberoende evolution • Earth.com

By | July 31, 2023

Forskare har upptäckt att bin och getingar oberoende av varandra utvecklade anmärkningsvärt liknande arkitektoniska tekniker, trots deras olika evolutionära ursprung och de olika material de använder för konstruktion.

De två arterna delar en gemensam praxis: skapandet av hexagonala celler. Men vad som är ännu mer spännande är deras konsekventa inställning till att lösa en komplex konstruktionsutmaning som uppstår när en perfekt hexagonal struktur inte kan uppnås.

Precis som hajar och valar har utvecklat analoga kroppsstrukturer för att anpassa sig till sina vattenmiljöer, bygger bin och getingar hexagonala celler för sina bon. Denna konfiguration erbjuder en idealisk balans mellan styrka och lagringsyta, vilket minskar behovet av byggmaterial.

Men bin och getingar kan inte alltid bygga en perfekt sexkantig cell. Detta gäller särskilt när båda arterna behöver rymma sexhörningar av olika storlek på ett enda kamark.

Studerar bin och getingar

Vissa arter av bin och getingar bygger två distinkta storlekar av hexagoner: mindre celler hyser arbetare, medan större celler rymmer drönare och drottningar. Denna diskrepans i cellstorlekar utgör ett betydande arkitektoniskt problem. Hur kan dessa två olika storlekar hexagoner passa perfekt på ett enda kamark?

För att undersöka, samlade forskarna bilder av bon från hela världen som avbildade arbetar- och reproduktionsceller i samma kam. Teamet leddes av Dr. Michael L. Smith, biträdande professor vid institutionen för biologiska vetenskaper vid Auburn University och en affilierad medlem av Max Planck Institute for Animal Behavior.

Med hjälp av anpassad programvara extraherade experterna noggrant mätningar per cell från ett imponerande antal celler, uppgående till 22 745.

Vad forskarna hittade

Studien visade att i arter som Metapolybia mesoamerica fanns det inga arkitektoniska gåtor att reda ut. Både arbetar- och reproduktionsceller var lika stora. Å andra sidan utgjorde arter som Apis andreniformis en betydande utmaning, med reproduktionsceller som är upp till 2,7 gånger större än arbetarceller.

Genom denna undersökning av tio arter hittade Smith och hans team ett gemensamt mönster: när skillnaden mellan arbetar- och reproduktionsceller växte började insekterna bygga icke-hexagonala celler. Dessa var i första hand 5- och 7-sidiga celler byggda i par, med den 5-sidiga cellen skapad på arbetarsidan och den 7-sidiga cellen på avelssidan.

Mönstret dök upp hos alla arter av bin och getingar som fick hantera varierande cellstorlekar. Denna observation var fascinerande, med tanke på den kända affiniteten hos dessa insekter för hexagonala strukturer.

Bin och getingar kom fram till samma slutsats

Teamet utvecklade en matematisk modell som förutsäger antalet icke-hexagonala celler att införliva, baserat på deras upptäckter om skillnaden i cellstorlek.

Forskarna fann att vissa arter konsekvent överträffade modellens förväntningar genom att integrera mellanstora celler i övergångsregionen, vilket minskade behovet av icke-hexagonala celler.

Trots en evolutionär separation på mer än 179 miljoner år verkar bin och getingar på egen hand ha kommit fram till samma arkitektoniska lösning för att hantera detta skalbara problem. Även med olika byggmaterial och oberoende ursprung för hexagonala celler, antar de alla samma konstruktiva tillvägagångssätt.

imponerande resultat

“När vi väl kunde plotta alla data var resultaten imponerande – du kan se hur bina och getingarna använde mellanstora celler för att göra en gradvis förändring, men också hur de icke-hexagonala cellerna var konsekvent arrangerade i kammen. “, sa Dr. Smed.

Denna studie bidrar till vår förståelse av hur kollektiva system kan bygga adaptiva och motståndskraftiga strukturer utan centraliserad kontroll. Konstruktionen av dessa kammar beror inte på en enda “arkitekt”. Istället bidrar hundratals, eller till och med tusentals, enskilda bin och getingar till slutprodukten.

Studien, publicerad i tidskriften PLOS Biologifick stöd av National Science Foundation, German Research Foundation, ett Packard Scholarship for Science and Engineering och GETTYLABS.

Mer om bibon

Bibon är fascinerande strukturer som bin bygger för att hysa sina kolonier. De är invecklade och effektiva system byggda för både skydd och näring av bikupans medlemmar. Här är en närmare titt på några av egenskaperna hos bibon:

Material

Bin använder vax, som de producerar från körtlar i buken, för att bygga sina bon. Den mest kända strukturen i ett bibo är bikakan, som består av hexagonala celler gjorda av bivax.

honungskakor

Honeycombs är ett under av naturlig ingenjörskonst. Varje cell i en bikaka är en perfekt hexagon, en form som möjliggör den mest effektiva användningen av utrymmet med minsta möjliga mängd byggmaterial. Bin använder cellerna för en mängd olika ändamål, som att lagra honung och pollen och föda upp sina ungar.

Organisation

Bibon är välorganiserade strukturer. Det finns celler för arbetsbin, drottningar och drönare. Storleken och placeringen av dessa celler skiljer sig beroende på deras syfte. Arbetarbiceller är i allmänhet mindre, medan drottningceller är större och vanligtvis placerade längst ner eller i kanten av kammen.

Temperaturkontroll

Bibon har också ett anmärkningsvärt temperaturkontrollsystem. Arbetarbin kontrollerar temperaturen inuti kupan genom att lufta sina vingar för att kyla ner den eller kurra ihop sig för att generera värme.

Skydd

Bibon är designade med skydd i åtanke. De har vanligtvis en enda ingång, vilket gör det lättare för bin att försvara sig mot rovdjur och inkräktare.

Plats

Beroende på art bygger bin sina bon på olika platser. Vissa föredrar ihåliga träd eller berghålor, medan andra kan bygga i marken. Vissa biarter bygger till och med sina bon i konstgjorda strukturer.

Varje biart har sitt eget unika sätt att bygga och organisera sitt bo, och att studera dessa metoder ger forskare insikt i deras komplexa sociala strukturer och beteenden.

—-

Kolla in oss på EarthSnap, en gratis app från Eric Ralls och Earth.com.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *