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La construcción de panales imperfectos revela la capacidad arquitectónica de las abejas
El panal de abejas es considerado la cúspide de la arquitectura biológica por su capacidad para maximizar la superficie de almacenamiento y minimizar el material de construcción.
En el siglo IV, Pappus de Alejandría se maravilló de la "previsión geométrica" de las abejas, mientras que Charles Darwin la calificó como "el más maravilloso de los instintos conocidos".
Para construir una sola celda, múltiples abejas deben depositar, moldear y dar forma a la preciada cera; dado que un colectivo no supervisado construye la estructura, se desconoce si cada abeja posee habilidades arquitectónicas o si actúan como simples autómatas.
"En este estudio fundamental, observamos un sistema que ha evolucionado de forma natural y que resuelve retos similares de forma casi óptima", afirma la Dra. Kirstin Petersen, investigadora del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad de Cornell.
"Entender cómo la evolución puede llevar a estos organismos que tienen trucos arquitectónicos nos da una idea de cómo se pueden construir estructuras que sean polivalentes, fuertes y resistentes a diferentes perturbaciones ambientales", añadió el Dr. Michael Smith, investigador del Departamento de Ciencias Biológicas de la Universidad de Auburn, del Departamento de Comportamiento Colectivo del Instituto Max Planck de Comportamiento Animal y del Centro para el Estudio Avanzado del Comportamiento Colectivo de la Universidad de Konstanz.
Las abejas construyen dos tipos de celdas hexagonales en forma de panal: las pequeñas para la cría de abejas obreras y las más grandes para la cría de zánganos, las abejas macho reproductoras.
El reto surge cuando las abejas deben unir las celdas más pequeñas con las más grandes, porque las geometrías no permiten un ajuste perfecto. Uno de los problemas es que las abejas no remodelan sus celdas.
"Cualquier acción que realicen en un lugar decide efectivamente lo que va a ocurrir después", dijo la Dra. Petersen.
"Además, para las abejas melíferas, la cera es el material más caro energéticamente. Cuando construyen algo con cera, están siendo lo más frugales posible".
Por ello, las abejas emplean otras formas -pentágonos o heptágonos- para unir paneles de celdas de zánganos y obreras perfectamente hexagonales.
Además de construir celdas de diferentes formas, las abejas también construyen celdas de tamaño irregular, y a veces incluso combinan varios tipos de celdas irregulares.
Los investigadores denominan a estos pares y tríos de celdas irregulares "motivos" y demuestran que determinadas combinaciones se producen con más frecuencia de lo esperado por el azar.
"A veces las abejas pasan de construir un tipo de celda a otro, pero lo hacen gradualmente, a lo largo de varias celdas, lo que sugiere que están pensando en el futuro", dijo la Dra. Petersen.
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| Las celdas marcadas con diferentes colores para mostrar sus orientaciones revelan cómo se construyen diferentes parches en el panal con una inclinación consistente cuando las abejas fusionan dos parches; nótese que también se utilizan celdas irregulares de cinco y siete lados a lo largo de las líneas de fusión. Crédito de la imagen: Kirstin Petersen / Nils Napp / Cornell University. |
En el estudio, los autores montaron 12 colonias en el campo con marcos que carecían de la cera y el alambre habituales en su interior, para que las abejas pudieran construir panales naturales sin guías.
Al final de la temporada, tomaron imágenes especialmente iluminadas y luego escribieron un software a medida para identificar, ordenar y medir automáticamente los vértices, ángulos, tamaños y geometrías de miles de celdas.
Los investigadores desarrollaron un modelo informático teórico que les permitió analizar las configuraciones y probar las formas óptimas en que las células podían encajar de forma continua con las limitaciones de espacio.
"Utilizamos el modelo para preguntarnos cuánto podrían mejorar las abejas. Y resulta que no mucho mejor", dijo la Dra. Petersen.
Hace más de 200 años, el entomólogo suizo Francoise Huber sugirió que las abejas podrían utilizar celdas intermedias para unir un panal, pero carecía de las herramientas modernas para medir miles de celdas y validar su idea.
"Hacían falta estas herramientas para demostrarlo con rigor. Así que no es de extrañar que nadie lo haya hecho antes", dijo el Dr. Smith.
Fuentes, créditos y referencias:
El artículo sobre los resultados se publicó en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
Créditos a SciNews