Fusiones, torsiones y pentágonos: la estructura de los panales

Las abejas realizan hazañas impresionantes. No solo recuerdan la ubicación de buenas fuentes de alimentos, sino que también pueden comunicar esta información a sus compañeros. También cuidan a sus crías y organizan ataques contra intrusos.

También son grandes constructores. Casi todos los panales de la celda son un hexágono perfecto y cada lado tiene la misma longitud. Esto es a pesar del hecho de que las abejas tienen que construir hexágonos de diferentes tamaños para trabajadores y drones, y a menudo se incorporan panales que comenzaron en paredes opuestas de la colmena. ¿Cómo manejan estas complicaciones?

Un nuevo artículo utiliza un sistema de análisis de imágenes automatizado para identificar las diferentes formas en que las abejas manejan estas transformaciones. Los investigadores que crearon el sistema encontraron que las abejas ven problemas con anticipación y comienzan a hacer ajustes más pequeños que, al final, ayudan a evitar la necesidad de cambios más grandes.

mantente regular

Las abejas en cuestión son abejas melíferas, aunque otras especies crean estructuras hexagonales. La regularidad de las matrices hexagonales de las abejas se ha observado desde el siglo V d.C., y las mediciones más recientes indican muy poca diferencia entre la mayoría de ellas: cada lado del hexágono suele tener una longitud muy similar a los demás.

Esto sucede a pesar de una serie de desafíos importantes. En primer lugar, muchos trabajadores contribuyen a la construcción de cada panal, por lo que la regularidad no puede explicarse solo por la participación de un solo trabajador en una serie de movimientos instintivos. Además, los nidos necesitan dos panales de diferentes tamaños, ya que utilizan distintos tamaños para los trabajadores (la mayor parte del nido) y los zánganos (los machos se utilizan para la reproducción). Finalmente, los panales a menudo se construyen como unidades múltiples, comenzando con diferentes áreas de la colmena y eventualmente convergiendo en el medio en algún lugar.

Para averiguar cómo manejar todos estos problemas, el especialista en comportamiento animal (Michael Smith de la Universidad de Auburn) se reunió con dos científicos informáticos de la Universidad de Cornell: Nils Knapp y Kirsten Petersen, quienes están trabajando en robots parecidos a insectos. Crearon un software de análisis de imágenes que podía determinar los límites de cada celda y descubrieron las estadísticas básicas de las celdas: el número de lados, la longitud de cada lado, etc. El tamaño adecuado para trabajadores o drones, o si hay algo inusual en la mazmorra.

Traslados organizados y más

La mayoría de las células de un panal en particular eran las crías que más lo necesitaban. Esto significa trabajadores, que suelen ser más pequeños. Pero antes de comenzar a construir celdas para los drones, los trabajadores comenzarán a construir celdas que son un poco más grandes, lo que permitirá una transición suave en tamaño. Esta transición solo requirió dos celdas para operar y cubrió un área más pequeña que el alcance de las piernas de un trabajador.

Gestionar la integración de los diferentes panales fue considerablemente más difícil. Esto sucede cuando se terminan necesitando células con un número inusual de lados. El sistema de reconocimiento de imágenes identificó celdas de cuatro a nueve paredes, en lugar del típico hexágono. Estos eran raros, representando menos del 5 por ciento de todas las células en el panal. Pero tiende a ocurrir en los bordes del peine o en líneas separadas donde se fusionan dos peines.

Incluso cuando no era posible formar una colmena de seis lados, las abejas intentaron acercarse lo más posible, ya que el 93 por ciento de las anomalías eran de cinco o siete lados. A menudo, los dos se han emparejado; Los límites entre las celdas de cinco y siete lados fueron más frecuentes que en pares de dos pentagramas o dos celdas de siete lados.

Una de las principales razones por las que estas colmenas individuales son necesarias es que las abejas comenzarán a construir en diferentes lugares haciendo panales de diferentes orientaciones. Por lo tanto, a medida que estos diferentes segmentos crecen para encontrarse entre sí, las matrices hexagonales se orientarán en ángulos incompatibles. Cuanto mayor sea el ángulo, mayor será la necesidad de utilizar celdas no hexagonales. En casos extremos, más de la mitad de las celdas a lo largo de la línea donde se fusionan los panales tienen algo más de seis lados.

Pero las abejas pudieron ver venir el problema y comenzaron a torcer los hexágonos antes de que se encontraran los diferentes panales.

¿Es esto darse cuenta?

Los investigadores resumen con precisión lo que vieron.

«Las abejas efectivamente ‘enrollan’ las celdas hexagonales en el espacio cuando se combinan los panales», escribieron. «Si la diferencia de inclinación es pequeña, estas celdas giratorias pueden mantener su forma hexagonal, pero cuando la diferencia de inclinación es grande, las abejas usan formas no hexagonales para fusionar los panales». Y recuerde, todo se superpone a la complejidad de administrar dos tamaños de celda diferentes.

Todo esto, para los autores, indica que el proceso de construcción de peines no es puramente instintivo. Debe haber lo que ellos llaman «procesos cognitivos» involucrados en la construcción. El cerebro de la abeja está muy lejos de todo lo que entendemos muy bien (la especie más cercana que conocemos de cerca es probablemente la mosca de la fruta). mosca de la fruta). Esto hace que averigües cómo se verían estos procesos.

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