Bunu öğrenmek için bilim insanları, arıların altıgen çerçeveler üzerine inşa ettikleri peteklerinde kasıtlı kusurlar bulunan 10 kovandan görüntüleme verileri topladı.
Sayısız arı tarafından inşa edilen balmumundan oluşan petek, bir koloninin varlığı için çok önemlidir. Buna ek olarak, balmumu çok pahalı olduğu için balmumunun petekteki depolama alanına oranını azaltmaları gerekir – arılar yarım kilodan daha az balmumu salgılamak için yaklaşık dört kilo bal tüketmelidir. Bir peteğin altıgenlerinin doğal mozaiklenmesi, birim depolama kapasitesi başına sınırın uzunluğunu azaltır. Ancak arılar yuvalarını halihazırda var olan ağaç kovuklarına inşa ederken, geometrik sınırlamalar nedeniyle çeşitli boyut ve şekillerdeki hücreleri karıştırmak zorunda kalırlar, bu da petekte düzensiz altıgenlere ve topolojik kusurlara yol açar.
Geometrik kısıtlamalara sahip peteklerin oluşumunu yöneten mekanizmalar hala bilinmiyor.
Colorado Boulder Üniversitesi’nde doktora öğrencisi olan Golnar Gharooni Fard, biyofizikçi Orit Peleg ve havacılık mühendisi Francisco López Jiménez’in gözetiminde arıların bu doğal ortama nasıl uyum sağladığını araştırdı.
Gharooni Fard, aşağıdaki ilk şekilde gösterildiği gibi, altıgen kafes üzerine uygulanan geometrik hayal kırıklığı kaynaklarını (yatay ve dikey eksenlerdeki eğim açısı (A) ve kaymalar (L ve h)) hassas bir şekilde kontrol eden deneysel çerçeveler oluşturmak için üç boyutlu baskı kullandı. Bu, geometrik kısıtlamaları taklit etmek için yapıldı. Sınırlamaları yalnızca çerçevenin açıkça tanımlanmış boşluklara ayrılmış öğelerine eklemiştir.
Bu çerçeve geometrisi, arıların boşlukları doldurmak için altıgen temelleri basitçe genişletmelerini engelledi.
Araştırmacılar, 10 kovan üzerinde yaptıkları bir dizi deneyden sonra, arıların kafes düzlemlerindeki uyumsuzlukların üstesinden gelme stratejilerini ölçtüler. Gharooni Fard ve meslektaşları, tamamen inşa edilmiş çerçevelerin fotoğraflarını çektikten sonra, petek hücrelerini tek tek tanımlamak için bilgisayarla görme tekniklerini kullandılar. Bu görüntülerle, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, boşluk içinde inşa edilen hücre şekillerinin düzensizliğini ortaya çıkaran tarak yapısını yeniden oluşturdular. Araştırmacılar, yeniden yapılandırılan taraklardaki tane sınırları ile grafendekiler arasındaki benzerliklerden esinlenerek, hücre merkezlerini kafes içinde Lennard-Jones potansiyelinin bir çeşidini en aza indiren konumlara yerleştirmek için kristalografi tabanlı bir algoritma geliştirdiler.
Araştırmacılar, hücre merkezlerini kafes içinde belirli bir Lennard-Jones potansiyelini en aza indiren noktalara yerleştirmek için kristalografi tabanlı bir yaklaşım oluşturdular. Bu algoritma, yeniden yapılandırılan taraklardaki tane sınırları ile grafendeki tane sınırları arasındaki benzerliklerden yola çıkılarak geliştirildi.
Araştırmacıların deneylerinin sonuçları ve modelin tahminleri niceliksel bir uyum gösterdi. Örneğin, topolojik kusurlar (altıdan fazla veya daha az komşusu olan hücreler) bir dizi geometrik kısıtlamadan kaynaklanıyor ve araştırmacılar kusurların yoğunluğu ile iki altıgen kafesin eğim açısı arasında önemli bir ilişki buldular. Şaşırtıcı olmayan bir şekilde, kafesler arasında eğim olmadığında hatalar nadirdi ve arılar düzenli olarak bunları birleştirmek için düzenli altıgenler inşa ettiler.
Deneyler ve simülasyonlar arasındaki tutarlılık, hücreler ve çevreleri arasındaki yerel etkileşimden kaynaklanan bal peteği küresel yapılarını anlamak için kristalografik araçların kullanılmasının değerini de göstermiştir.
Kaynak: pubs.aip.org/physicstoday/online/41912/How-do-honeybees-handle-geometric-frustration
