병합, 비틀림 및 오각형: 벌집 형상

꿀벌은 몇 가지 인상적인 위업을 실행합니다. 그들은 좋은 음식 공급원의 위치를 ​​기억할 뿐만 아니라 이 정보를 동료들에게 전달할 수 있습니다. 그들은 또한 새끼를 돌보고 침입자에 대한 공격을 조직합니다.

그들은 또한 훌륭한 건축업자입니다. 셀에 있는 거의 모든 벌집은 완전한 육각형이며 각 변의 길이가 동일합니다. 이것은 벌들이 일꾼과 드론을 위해 다양한 크기의 육각형을 만들어야 한다는 사실에도 불구하고, 벌집의 반대쪽 벽에서 시작된 벌집이 종종 통합됩니다. 그들은 이러한 합병증을 어떻게 관리합니까?

새로운 논문은 자동화된 이미지 분석 시스템을 사용하여 꿀벌이 이러한 변형을 관리하는 다양한 방법을 식별합니다. 이 시스템을 만든 연구원들은 벌들이 미리 발생하는 문제를 보고 더 작은 조정을 시작하여 결국 더 큰 변화의 필요성을 피하는 데 도움이 된다는 것을 발견했습니다.

규칙적으로 지내다

문제의 꿀벌은 꿀벌이지만 많은 다른 종들이 육각형 구조를 만듭니다. 꿀벌의 육각형 행렬의 규칙성은 서기 5세기 이후로 관찰되었으며 최근 측정에서는 대부분의 경우 차이가 거의 없음을 나타냅니다.

이것은 여러 가지 주요 문제에도 불구하고 발생합니다. 먼저 벌집 하나하나의 구성에는 많은 일꾼들이 기여하기 때문에 일꾼 한 명이 일련의 본능적 움직임에 관여하는 것만으로는 규칙성을 설명할 수 없다. 또한 둥지에는 일꾼(대부분의 둥지)과 드론(수컷 번식에 사용)에 대해 서로 다른 크기를 사용하기 때문에 두 개의 다른 크기의 벌집이 필요합니다. 마지막으로 벌집은 종종 벌집의 다른 영역에서 시작하여 결국 중간 어딘가에서 수렴하는 여러 단위로 만들어집니다.

이러한 모든 문제를 관리하는 방법을 찾기 위해 동물 행동 전문가(Auburn University의 Michael Smith)는 곤충과 유사한 로봇을 연구하고 있는 Cornell University의 두 컴퓨터 과학자인 Nils Knapp과 Kirsten Petersen을 만났습니다. 그들은 각 세포의 경계를 결정할 수 있는 이미지 분석 소프트웨어를 결합하고 세포의 기본 통계(변의 수, 각 변의 길이 등)를 발견했습니다. 일꾼들에게 적당한 크기, 드론이나 던전에 특이한 것이 있는지.

조직적인 전송 등

특정 빗에 있는 대부분의 세포는 가장 필요한 자손이었습니다. 이것은 일반적으로 더 작은 작업자를 의미합니다. 그러나 드론용 셀을 만들기 전에 작업자는 크기가 원활하게 전환될 수 있도록 약간 더 큰 셀을 만들기 시작할 것입니다. 이 전환은 작동하는 데 2개의 셀만 필요했으며 작업자의 다리가 닿을 수 있는 범위보다 작은 영역을 커버했습니다.

다양한 벌집의 통합을 관리하는 것은 훨씬 더 어려웠습니다. 이것은 비정상적인 수의 면을 가진 셀이 필요할 때 발생합니다. 이미지 인식 시스템은 일반적인 육각형이 아닌 4개에서 9개의 벽 사이에서 세포를 식별했습니다. 이들은 벌집에 있는 모든 세포의 5% 미만을 차지하는 희귀했습니다. 그러나 그것은 빗의 가장자리나 두 개의 빗이 융합된 별도의 선에서 발생하는 경향이 있습니다.

6면체 벌집을 형성하는 것이 불가능할 때에도 꿀벌은 가능한 한 근접하려고 노력했습니다. 93%의 변칙개가 5면 또는 7면에 있기 때문입니다. 종종 둘은 함께 짝을 이루었습니다. 5면과 7면 세포 사이의 경계는 두 개의 오각형 또는 두 개의 7면 세포 쌍보다 더 빈번했습니다.

이러한 개별 벌집이 필요한 주된 이유 중 하나는 꿀벌이 다른 방향의 벌집을 만들어 다른 위치에서 건물을 짓기 시작하기 때문입니다. 따라서 이러한 다른 세그먼트가 서로 만나도록 성장함에 따라 육각형 행렬은 호환되지 않는 각도로 배향됩니다. 각도가 클수록 비육각형 셀을 사용해야 할 필요성이 커집니다. 극단적 인 경우 벌집이 융합되는 선을 따라 셀의 절반 이상이 6면이 아닌 다른 것을 가지고 있습니다.

그러나 벌들은 문제가 다가오는 것을 볼 수 있었고 다른 벌집이 만나기 전에 육각형을 비틀기 시작했습니다.

이것이 깨달음인가?

연구자들은 그들이 본 것을 정확하게 요약합니다.

“벌들은 빗이 결합될 때 틈새로 육각형 세포를 효과적으로 ‘굴린다'”고 그들은 적었습니다. “기울기 차이가 작으면 이 롤링 셀이 육각형 모양을 유지할 수 있지만 기울기 차이가 크면 꿀벌은 비 육각형 모양을 사용하여 빗을 융합합니다.” 그리고 이 모든 것이 서로 다른 두 가지 셀 크기를 관리하는 복잡성에 걸쳐 있음을 기억하십시오.

저자에게 이 모든 것은 빗살을 만드는 과정이 순전히 본능적이지 않다는 것을 나타냅니다. 그들이 구성에 관련된 “인지 과정”이라고 부르는 것이 있어야 합니다. 벌의 뇌는 우리가 잘 이해하는 것과는 거리가 멀다(우리가 가장 가까이에서 알고 있는 종은 아마도 초파리일 것이다). 초파리). 이를 통해 이러한 프로세스가 어떻게 생겼는지 알 수 있습니다.

PNAS, 2021. DOI: 10.1073/pnas.2103605118 (DOI 정보).