Norėdami tai išsiaiškinti, mokslininkai surinko vaizdo duomenis iš 10 avilių, kurių koriuose buvo tyčinių trūkumų, kuriuos bitės pastatė ant šešiakampių rėmų.
Daugybės bičių pastatytas koris, pagamintas iš bičių vaško, yra labai svarbus šeimos egzistavimui. Be to, kadangi bičių vaškas toks brangus, joms reikia sumažinti bičių vaško ir laikymo koryje santykį – bitės turi suvartoti apie keturis kilogramus medaus, kad išsiskirtų mažiau nei pusė kilogramo bičių vaško. Natūralus korio šešiakampių teseliavimas sumažina krašto ilgį, tenkantį talpos vienetui. Tačiau kai bitės lizdus kuria jau esamose medžių duobėse, dėl geometrinių apribojimų joms tenka maišyti įvairių dydžių ir formų ląsteles, todėl koryje susidaro netaisyklingi šešiakampiai ir topologiniai defektai.
Korių formavimo mechanizmai su geometriniais apribojimais vis dar nežinomi.
Kolorado Boulderio universiteto doktorantas Golnaras Gharooni Fardas, prižiūrimas biofiziko Orito Peleg ir aviacijos inžinieriaus Francisco López Jiménez, tyrinėjo, kaip bitės prisitaiko prie šios natūralios aplinkos.
Gharooni Fard naudojo trimatį spausdinimą, kad sukurtų eksperimentines struktūras, kurios tiksliai valdytų geometrinius nusivylimo šaltinius, taikomus šešiakampėje grotelėje (pasvirimo kampas (A) ir poslinkiai (L ir h) horizontalioje ir vertikalioje ašyje), kaip parodyta pirmoje. paveikslėlis žemiau. Tai buvo padaryta siekiant imituoti geometrinius apribojimus. Ji pridėjo apribojimų tik aiškiai apibrėžtiems sistemos elementams.
Ši rėmo geometrija neleido bitėms tiesiog išplėsti šešiakampių pamatų, kad užpildytų tuštumas.
Atlikę daugybę eksperimentų su 10 avilių, mokslininkai išmatavo bičių strategijas, kaip įveikti jų narvų plokštumų neatitikimus. Gharooni Fard ir kolegos naudojo kompiuterinio matymo metodus, kad nustatytų atskiras korio ląsteles, nufotografavę visiškai sukonstruotus rėmus. Šiais vaizdais jie atkūrė šukos struktūrą, atskleisdami ertmėje pastatytų ląstelių formų nelygumus, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau. Įkvėpti rekonstruotų šukų ir grafeno grūdelių ribų panašumų, mokslininkai sukūrė kristalografijos pagrindu sukurtą algoritmą, kad ląstelių centrai būtų išdėstyti grotelėse tose vietose, kurios sumažina kai kuriuos Lennard-Jones potencialo pokyčius.
Tyrėjai sukūrė kristalografijos metodą, kad nustatytų ląstelių centrus gardelės taškuose, kurie sumažino tam tikrą Lennard-Jones potencialą. Šis algoritmas buvo sukurtas remiantis panašumais tarp grūdų ribų rekonstruotose šukuose ir grūdų ribų grafene.
Tyrėjų eksperimentų rezultatai ir modelio prognozės rodė kiekybinį sutapimą. Pavyzdžiui, topologiniai defektai (ląstelės, turinčios daugiau ar mažiau nei šešis kaimynus) atsiranda dėl geometrinių apribojimų rinkinio, o mokslininkai nustatė reikšmingą ryšį tarp defektų tankio ir dviejų šešiakampių gardelių pasvirimo kampo. Nenuostabu, kad klaidų pasitaikydavo retai, kai tarp narvų nebuvo nuolydžio, o bitės reguliariai statydavo taisyklingus šešiakampius, kad juos sujungtų.
Eksperimentų ir modeliavimo nuoseklumas taip pat parodė kristalografinių įrankių naudojimo vertę, kad būtų galima suprasti korio sferines struktūras, atsirandančias dėl vietinės ląstelių ir jų aplinkos sąveikos.
Šaltinis: physicstoday.scitation.org/do/10.1063/PT.6.1.20221201a/
Günceleme: 02/12/2022 21:57
Būkite pirmas, kuris komentuoja