de Roxana Istudor şi Daniel Alexandrescu
Oamenii de știință au pus în evidență faptul că albinele sunt creaturi extraordinare, cu abilități cognitive certe și cu o lume senzorială pe care cercetătorii abia recent au început s-o deslușească. Una dintre minunile lumii naturale este stupul construit de exemplarele speciei Tetragonula, care res- pectă principiile cristalului.
Până la 20 de niveluri suprapuse
În 2018, o imagine a unui stup în spirală creat de un tip de albină fără ac, originară din Australia, numită Tetragonula, a devenit virală pe internet. Întreaga lume a fost impresionată de capacitatea acestor albine de a crea structuri care nu erau doar uimitoare din punct de vedere arhitectural, ci și fascinante prin frumusețea lor. Oamenii de știință nu au avut inițial nicio explicație pentru modul în care o insectă putea crea aşa structuri magnifice. Au urmat studiile care au pus în evidență că albinele au creat celulele în forme hexagonale, în care regina a depus câte un ou. A urmat o cercetare extinsă, derulată în cadrul Universității din Cambridge, care a evidențiat faptul că procesele care conduc la agregarea atomilor sau moleculelor sub formă de cristal au la bază aceeași formulă matematică pe care o folosesc albinele Tetragonula atunci când își edifică stupii. Fiecare astfel de construcție poate avea până la 20 de niveluri suprapuse, notează Live Science.
Structuri 3D deschise
Extrem de sociale, cu un raport de o matcă la circa 10.000 de lucrătoare, aceste insecte uimitoare au ierarhii stricte și stochează miere și polen în celule. „Diferitele specii din genul Tetragonula construiesc faguri cu structuri 3D deschise, constând din terase făcute una peste alta. Albinele lucrătoare adaugă celule noi la marginile fiecărei terase, fiecare dintre acestea fiind apoi umplută cu un ou și închisă înainte de a repeta procesul. Morfologia rezultată este similară cu ceea ce vedem în creșterea cristalelor, în terase de atomi sau molecule unele peste altele”, susține specialistul Silvana Cardoso. Structura deschisă realizată de albinele Tetragonula este ca o parcare cu mai multe etaje sau o rampă în spirală, „ca muzeul Guggenheim din New York”, punctează experții care au observat că exemplarele lucrătoare petrec timpul grupate la marginile de creștere ale teraselor. „Deși sunt libere să se deplaseze peste și între terase - nivelurile sunt deschise, astfel încât albinele să poată trece între ele ca într-o parcare cu mai multe etaje - albinele se găsesc concentrate pe terasele din aceste structuri 3D”, adaugă Cardoso. Noile așa-numite unități de creștere (adică atomi, molecule, ioni etc.) se atașează la marginile teraselor, numite trepte și îndoituri. Cercetătorii au examinat cuiburile și au descoperit o varietate de structuri care pot fi clasificate în modele țintă (în formă de ochi), spirale, spirale duble și terase dezordonate.
Măsurători de presiune, chimice, de dimensiune și de planeitate
Folosind modelarea matematică pentru a simula construcția stupii albinelor Tetragonula, cercetătorii au evidențiat faptul că insectele posedă o cantitate de așa-numite informații locale pentru a putea construi o astfel de structură. „Modelul nostru demonstrează că albinele nu au nevoie de un plan general pentru un astfel de stup, ci doar de un set de reguli de urmat. Comportamentul insectelor este determinat de măsurători de presiune, chimice, de dimensiune și de planeitate. Albinele simt ceva în mediul lor, fac un fel de calcule și apoi realizează o structură”, afirmă cercetătorii. Potrivit rezultatelor studiului, construcția asemănătoare celei de cristal este rezultatul autoorganizării. „Creșterea cristalelor și construcția stupilor sunt două sisteme care funcționează în sfere foarte diferite ale științei. Deci, ce duce la structuri similare? Aplicabilitatea matematicii în natură”, susțin oamenii de știință, care și-au publicat rezultatele în Journal of the Royal Society Interface.
Deplasarea verticală generează modelul spiralat
Geometria stupului de albine i-a uimit de secole pe cei care l-au examinat. Multe studii s-au concentrat pe înțelegerea modului în care aceste insecte excepționale produc celule hexagonale aproape perfect. Dincolo de împachetarea geometrică de celule învecinate, structura generală a stupului de albine Tetragonula uimește și mai mult. Studiile au evidențiat faptul că insectele construiesc folosind o adevărată rețea de formă hexagonal și pot face o matrice de această formă pur și simplu urmând o regulă pentru a construi o celulă nouă cât mai compact posibil. Potrivit oamenilor de știință, albinele par să-și folosească părțile corpului pentru măsurarea distanțelor atunci când construiesc stupii. În plus, fiecare celulă este construită de jos în sus, apoi albinele folosesc o deplasare verticală între celule, pentru a construi modelul spiralat. O astfel de construcție poate fi realizată folosind decizii în fiecare moment, care corespund celor pe care le iau albinele despre ce să facă în continuare și unde să o facă.
Respectă distanţa şi înclinarea
Atât în cristale, cât și în stupii de albine, creșterea are loc într-o manieră stratificată, fiecare strat crescând prin adăugarea de unități individuale. Experții au pus în evidență faptul că albinele iau decizia de a face planul cu o matrice hexagonală, mai degrabă decât pătrată sau triunghiulară. În același timp, o serie de structuri complexe de stupi rezultă din doar două directive în comportamentul insectelor în timpul construcției: înclinarea pe măsură ce se adaugă celule învecinate și distanța dintre nuclee. De asemenea, s-a constatat faptul că suprafața de lucru crește cu timpul, ceea ce i-a determinat pe specialiști să considere că mai multe albine se alătură succesiv construcției, pe măsură ce structura devine mai mare. Participant la studiu, fizicianul Julyan Cartwright, de la Institutul de Științele Pământului al Consiliului Național de Cercetare din Spania, susține că examinarea creșterii cristalelor și a modului în care moluștele produc marea perlă prezintă modele de spirală foarte asemănătoare cu cele ale albinelor: „Pentru a înțelege ce înseamnă informațiile locale pe care le folosesc albinele Tetragonula pentru a crea acești uimitori stupi, ne putem imagina că echivalentul pentru noi, oamenii, ar fi să construim o casă cărămidă cu cărămidă fără planul unui architect”.