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一群蜜蜂悬在树上。图源:科罗拉多大学博尔德分校法勒实验室
2022年10月27日-研究人员在铜博尔德第一次用过吗x射线计算机断层扫描(也称为CT扫描)来观察蜂群内部蜜蜂．
扫描可以更深入地观察这些不起眼的昆虫:研究小组发现，蜜蜂不会随机聚集在一起。相反，它们似乎遵循令人惊讶的复杂数学规则，或研究人员所说的“比例定律”，形成了圆顶状结构。该研究的资深作者说，这些结果有一天可以帮助工程师设计更有弹性的建筑物，甚至是行为很像昆虫的微型机器人群Orit法勒．
尽管蜜蜂的大脑只有沙粒大小，但它们仍能实现这一切。
“我受过物理训练，这些定律对我来说并不明显，”法勒说，他是麻省理工学院的助理教授BioFrontiers研究所而且计算机科学系科罗拉多大学博尔德分校。“但蜜蜂不知何故知道如何安排自己，以保持它们的机械稳定性。”
该集团他们于10月17日发表了研究结果发表在《科学报告》杂志上。
他指出，让蜜蜂安静地坐着接受x光检查需要一些工作奥尔加Shishkov他是这项研究的第一作者，也是生物前沿法勒实验室的博士后研究员。
首先，研究人员依靠蜂王在实验室中诱导成千上万只工蜂加入蜂群——这些结构通常是倒挂的，看起来有点像蠕动的果冻模具。然后，研究小组在一台最初为兽医医院开发的小型CT机前旋转这些蜂群。
这项努力是成功的:该小组的方法非常精确，你可以在3D扫描中挑出单个蜜蜂。这些图像可以为科学家们提供一种新的工具，以了解蜜蜂和其他群居昆虫是如何创造这种变形的“超级有机体”的。
希什科夫说:“我们想知道的一件事是蜜蜂对不同温度的反应。”“如果外面很冷，它们如何让蜂群内部保持温暖?”如果天气热，他们怎么保持凉爽?”
偷看里面的内容
书的开头是一段勇敢的旅程:法勒解释说，当蜂巢过于拥挤时，蜂王就会飞走寻找另一个地方居住。蜂王会带着成千上万的工蜂，它们偶尔会聚集在蜂王周围以保护她的安全——这是一个嗡嗡作响、起伏不定的安全细节。
法勒说:“你可以发现这些蜂群悬挂在几乎任何种类的表面，从树木到长凳和汽车。”“他们是宏伟的小型集会。”
它们也非常灵活。例如，在之前的一项研究中，法勒和她的同事摇晃蜂群，试图模拟一阵风的力量。作为回应，蜜蜂平展成煎饼状，帮助它们在混乱中保持稳定。
然而，有一件事一直困扰着法勒的团队:“到目前为止，我们还不能窥视蜂群内部，看看发生了什么。”
把重心放在我身上
为了做到这一点，包括科罗拉多大学博尔德分校本科生克劳迪娅·陈和克莱尔·艾莉森·麦当娜在内的研究小组扫描了11群蜜蜂，其中包含4000到10000只昆虫。
根据研究人员的计算，蜂群的工作原理有点像拉拉队金字塔。更多的蜜蜂聚集在蜂群的底部，然后越往上越稀疏。蜜蜂似乎也会自行安排，这样每一层的重量都不必超过它的公平份额。在数学术语中，该结构遵循比例定律，其中每一层支撑的权重大致等于其自身重量的1 / 2次方。
希什科夫说:“这个比例定律的意思是，每一层最终使用的可用强度与其他每一层相同。”
在同一项研究中，希什科夫和她的同事们对蜜蜂进行了测试，计算出一只蜜蜂能携带多少重量。事实证明，一只蜜蜂平均可以举起35只其他蜜蜂。蜂群中的蜜蜂最多只能举起大约四只其他蜜蜂。
研究报告的合著者Kaushik Jayaram解释说，研究小组发现的这种比例定律在自然界中很常见。例如，在人类举重运动员中，你能举起多少个哑铃往往取决于你的体重——这种关系遵循着一个令人惊讶的一致的数学公式。
“同样的法律似乎也适用于蜜蜂，”加州大学洛杉矶分校的助理教授贾亚拉姆说Paul M. Rady机械工程系．“这个比例定律的存在暗示着，对于这样的结构，可能存在我们还不知道的一般组织原则。”
对希什科夫来说，她很喜欢和蜜蜂一起工作，因为没有蜂蜜的保护，这些小昆虫不会(太)蜇她。
希什科夫说:“它们在蜂群中出奇地友好。”
欲了解更多信息:https://www.colorado.edu/
2022年11月10日
