راز ریاضیاتی کندو های مارپیچ که زنبور های استوایی می سازند - وبلاگ علیکایی

به گزارش فرادید، زنبور های نژاد تتراگانولا (Tetragonula) در خلق شاهکار های پیچیده معماری با استفاده از سلول های موم زنبور عسل شش ضلعی تخصص دارند. براندون اسپکتور به لایو ساینس گفته است که هر سلول منفرد هم محل فرود یک تخم است و هم یک بلوک ساختمانی برای سازه هایی که می توانند تا 20 سطح ارتفاع رشد نمایند. کندو های زنبور های بدون نیش اشکال مختلفی دارند، از جمله دسته هایی از دایره ها، یک مارپیچ، یک مارپیچ دوتایی و گروهی از تراس های بی نظم.

انواع الگو های پیچیده در کندو های زنبور های بدون نیش استوایی

اینکه چگونه و چرا زنبور ها بدون هیچ نقشه ای، اشکال پیچیده را می سازند، دانشمندان را گیج نموده است، اما محققان نشان داده اند که برای ساخت این الگو ها هر زنبور منفرد ممکن است تنها از چند قانون ساده پیروی کند.

جولیان کارترایت، متخصص ریاضیات طبیعت در شورای ملی تحقیقات اسپانیا، به Live Science گفته است: هر زنبور اساساً از یک الگوریتم پیروی می نماید. وقتی هر زنبور از قوانین یکسانی در قسمت های مختلف کندو پیروی می نماید، یک الگوی کلی ظاهر می گردد.

کارترایت اضافه می نماید که قبلاً هم قوانین مشابهی را دیده است. این الگو در بعضی نرم تنان هم دیده می گردد که کارترایت قبل از روی آوردن به زنبور ها آن ها را مطالعه نموده است و می گوید هر دو از یک الگو پیروی می نمایند که نخستین بار در دهه 1950 با پرسش چگونگی مارپیچ شدن کریستال ها درباره آن مطالعه شد.

کارترایت می گوید: یکی از اعضای تیم ما، چند عکس از شانه های زنبور عسل را به من نشان داد و من میخ کوب شدم. از آن موقع به بعد، در خصوص چگونگی ساخت این الگو ها در خصوص زنبور ها مطالعه کردیم و توانستیم ایده هایی را از نگاه کردن به رشد کریستال و نحوه ساختن بعضی صدف ها به وسیله نرم تنان مطرح کنیم؛ آن ها هم الگو های مارپیچی و هدف بسیار مشابهی با زنبور ها دارند.

کارترایت و همکارانش دریافتند که یک مدل کامپیوتری از زنبور های بدون نیش می تواند با پیروی از دو قانون ساده از همتایان طبیعی خود تقلید کند.

کندوی دیجیتالی با یک سلول شروع شد و سپس زنبور های کارگر دو گزینه داشتند: یا می توانستند سلول دیگری را به سمتی که کندو در حال رشد بود، کمی بالاتر از بقیه اضافه نمایند، یا می توانستند سلول شان را بالای لایه پایینی انباشته نمایند، تا زمانی که به قدر کافی از لبه فاصله داشته باشد. مدل کامپیوتری همان اشکال کندویی را پیدا کرد که زنبور ها در طبیعت ایجاد می نمایند.

این معادلات نشان دهنده یک سطح هلیکوئیدی با شعاع کاهشی از پایین به بالا و شیب α در هر دو جهت شعاعی و فرعی است

31 گونه زنبور تتراگانولای بومی اقیانوسیه وجود دارد. زنبور ها اغلب با الگوی کندویی که ایجاد می نمایند متمایز می شوند. محققان عقیده دارند جزئیات قوانین تک تک زنبور های کارگر برای خلق ساختار های پیچیده ای که استاد آن هستند ممکن است به صورت ژنتیکی رمزگذاری گردد.

تیم هرد حشره شناس سال 2018 گفت که برای ما روشن نیست مزیت شکل مارپیچی برای زنبور ها دقیقاً چیست، اما ممکن است جریان هوا را در کندو بهتر کند یا به حرکت بهتر ملکه در خانه خود یاری کند.

اما مدل رایانه ای نشان می دهد که الگو های زنبور ها کاملا بر اساس قوانین شیمیایی اساسی هستند که بر تمام مواد روی زمین حاکم است.

محققان می گویند: رشد کریستال و ساخت شانه زنبور عسل دو سیستمی هستند که در حوزه های علمی بسیار متفاوت عمل می نمایند. پس چه چیزی منجر به ساختار های مشابه می گردد؟ این زیبایی کاربرد ریاضیات در طبیعت است.