memo-x

Berita, komentar, dan fitur terbaru dari The Memo X

Penggabungan, torsi, dan segi lima: struktur sarang lebah

Lebah menjalankan beberapa prestasi yang mengesankan. Mereka tidak hanya mengingat lokasi sumber makanan yang baik, tetapi mereka juga mampu mengkomunikasikan informasi ini kepada rekan-rekan mereka. Mereka juga menjaga anak-anak mereka dan mengatur serangan terhadap penyusup.

Mereka juga pembangun yang hebat. Hampir setiap sarang lebah di dalam sel berbentuk segi enam sempurna, dan setiap sisinya memiliki panjang yang sama. Ini terlepas dari kenyataan bahwa lebah harus membangun segi enam dengan ukuran berbeda untuk pekerja dan drone, sering kali menggabungkan sarang lebah yang dimulai di dinding sarang yang berlawanan. Bagaimana mereka mengelola komplikasi ini?

Sebuah makalah baru menggunakan sistem analisis gambar otomatis untuk mengidentifikasi berbagai cara lebah mengelola transformasi ini. Para peneliti yang membuat sistem menemukan bahwa lebah melihat masalah datang lebih awal dan mulai membuat penyesuaian yang lebih kecil, yang pada akhirnya membantu menghindari kebutuhan akan perubahan yang lebih besar.

tetap teratur

Lebah yang dimaksud adalah lebah madu, meskipun sejumlah spesies lain membuat struktur heksagonal. Keteraturan matriks heksagonal lebah madu telah diamati sejak abad ke-5 M, dan pengukuran yang lebih baru menunjukkan perbedaan yang sangat kecil di antara mereka: setiap sisi segi enam biasanya sangat dekat panjangnya dengan yang lain.

Hal ini terjadi meskipun sejumlah tantangan besar. Pertama-tama, banyak pekerja berkontribusi pada konstruksi setiap sarang lebah, sehingga keteraturan tidak dapat dijelaskan hanya dengan keterlibatan satu pekerja dalam serangkaian gerakan naluriah. Selain itu, sarang membutuhkan dua sarang lebah dengan ukuran berbeda, karena mereka menggunakan ukuran berbeda untuk pekerja (sebagian besar sarang) dan drone (jantan digunakan untuk berkembang biak). Akhirnya, sarang lebah sering dibangun sebagai beberapa unit, mulai dari area sarang yang berbeda dan akhirnya menyatu di tengah suatu tempat.

Untuk mengetahui bagaimana menangani semua masalah ini, spesialis perilaku hewan (Michael Smith dari Auburn University) bertemu dengan dua ilmuwan komputer dari Cornell University: Nils Knapp dan Kirsten Petersen, yang sedang mengerjakan robot mirip serangga. Bersama-sama, mereka mengumpulkan perangkat lunak analisis gambar yang dapat menentukan batas setiap sel, dan menemukan statistik dasar untuk sel—jumlah sisi, panjang setiap sisi, dll. Mereka kemudian dapat dikategorikan berdasarkan apakah ukurannya tepat untuk pekerja, drone, atau apakah ada sesuatu yang tidak biasa di dalam sel.

Transfer terorganisir dan banyak lagi

Sebagian besar sel di sisir tertentu adalah keturunan yang paling membutuhkan. Ini berarti pekerja, dan mereka biasanya lebih kecil. Tetapi sebelum mereka mulai membangun sel untuk drone, pekerja akan mulai membangun sel yang sedikit lebih besar, memungkinkan transisi ukuran yang mulus. Transisi ini hanya membutuhkan dua sel untuk beroperasi, dan mencakup area yang lebih kecil dari jangkauan kaki pekerja.

Mengelola integrasi sarang lebah yang berbeda jauh lebih sulit. Ini terjadi ketika sel dengan jumlah sisi yang tidak biasa akhirnya dibutuhkan. Sistem pengenalan gambar mengidentifikasi sel di mana saja dari empat hingga sembilan dinding, daripada bentuk segi enam yang khas. Ini jarang terjadi, terhitung kurang dari 5 persen dari semua sel di sarang lebah. Tapi itu cenderung terjadi baik di tepi sisir atau di garis terpisah di mana dua sisir menyatu.

Bahkan ketika tidak mungkin untuk membentuk sarang bersisi enam, lebah berusaha untuk sedekat mungkin, karena 93 persen dari anomali itu bersisi lima atau tujuh. Seringkali, keduanya dipasangkan bersama; Batas antara sel lima atau tujuh sisi lebih sering daripada pasangan sel dua atau dua tujuh sisi.

Salah satu alasan utama mengapa sarang individu ini diperlukan adalah bahwa lebah akan mulai membangun di lokasi yang berbeda dengan membuat sarang lebah dengan orientasi yang berbeda. Jadi, karena segmen yang berbeda ini tumbuh untuk bertemu satu sama lain, matriks heksagonal akan diorientasikan pada sudut yang tidak kompatibel. Semakin besar sudutnya, semakin besar kebutuhan untuk menggunakan sel non-heksagonal. Dalam kasus ekstrem, lebih dari setengah sel di sepanjang garis tempat sarang lebah menyatu memiliki sesuatu selain enam sisi.

Tetapi lebah dapat melihat masalah yang akan datang, dan mereka mulai memutar segi enam sebelum sarang lebah yang berbeda bertemu.

Apakah ini realisasi?

Para peneliti secara akurat merangkum apa yang mereka lihat.

“Lebah secara efektif ‘menggulung’ sel-sel heksagonal ke dalam celah ketika sisir digabungkan,” tulis mereka. “Jika perbedaan kemiringan kecil, sel-sel bergulir ini dapat mempertahankan bentuk heksagonalnya, tetapi ketika perbedaan kemiringan besar, lebah menggunakan bentuk non-heksagonal untuk menggabungkan sisir.” Dan ingat, itu semua berlapis kompleksitas mengelola dua ukuran sel yang berbeda.

Semua ini, bagi penulis, menunjukkan bahwa proses pembuatan sisir tidak murni naluriah. Pasti ada apa yang mereka sebut “proses kognitif” yang terlibat dalam konstruksi. Otak lebah jauh dari apa yang kita pahami dengan baik (spesies terdekat yang kita kenal dekat mungkin adalah lalat buah). lalat buah). Ini membuat mencari tahu seperti apa proses itu.

PNAS, 2021. DOI: 10.1073/pnas.2103605118 (Tentang DOI).

READ  Helikopter Mars Innovation bersiap untuk penerbangan pertamanya di planet lain