Почему пчелы делают шестиугольные соты

Пчелиная экономия: почему природа предпочитает шестиугольники?

Ксения Донская

При достаточной наблюдательности в живой природе легко обнаружить строгую геометрию. В особом почете оказываются гексагоны — правильные шестиугольники. Почему их так любят пчелы и архитекторы и какие у них преимущества с точки зрения физики, рассказал английский ученый и научный журналист Филип Болл. «Теории и практики» перевели отрывок из книги «Закономерности в природе: Почему живой мир выглядит так, как выглядит», опубликованный на сайте Nautilus.

Как пчелам это удается? Соты, в которых они хранят золотистый нектар, — это чудеса инженерного искусства, набор ячеек в форме призмы с правильным шестиугольником в основании. Толщина восковых стенок строго определена, ячейки немного отклоняются от горизонтали, чтобы вязкий мед не вытекал, и соты находятся в равновесии с учетом влияния магнитного поля Земли. А ведь эту конструкцию без чертежей и прогнозов строят множество пчел, которые одновременно работают и как-то координируют свои попытки сделать соты одинаковыми.

Древнегреческий философ Папп Александрийский думал, что пчелы, должно быть, наделены «геометрическим предвидением». И кто, если не Господь, мог одарить их такой мудростью? Как писал английский энтомолог Уильям Керби в середине XIX века, пчелы — «математики от Бога». Чарльз Дарвин не был в этом уверен и проводил эксперименты, чтобы установить, могут ли пчелы строить идеальные соты, используя лишь приобретенные и врожденные способности, как предполагалось в его теории эволюции. Но все же почему шестиугольник? Это чисто геометрический вопрос. Если вы хотите сложить вместе несколько одинаковых по форме и размерам ячеек таким образом, чтобы они заполняли всю плоскость, подойдут только три правильные фигуры (с равными сторонами и углами): равносторонние треугольники, квадраты и гексагоны. Если выбирать из этих вариантов, то шестиугольные соты потребуют наименьшей общей длины перегородок, в отличие от треугольников и квадратов той же площади. Поэтому в пчелиной любви к гексагонам есть смысл: на изготовление воска тратится энергия, и они стараются минимизировать расходы — точно так же, как строители пытаются сэкономить на стоимости кирпичей. К такому выводу пришли в XVIII веке, и Дарвин объявил, что соты из правильных шестиугольников «идеальны для экономии труда и воска».

Дарвин думал, что естественный отбор наделил пчел инстинктами для строительства восковых ячеек, у которых есть весомое преимущество: на них нужно тратить меньше времени и энергии, чем на соты других форм. И хотя кажется, что пчелы действительно обладают особыми способностями в том, что касается измерения углов и толщины стен, мнения ученых по поводу того, насколько активно насекомые их используют, расходятся, поскольку скопления шестиугольников встречаются в природе довольно часто.

Если вы подуете на пузырьки на поверхности воды, чтобы согнать их вместе, то они приобретут форму шестиугольников — или, по крайней мере, приблизятся к ней. Вы никогда не увидите скопище квадратных пузырей: если даже четыре стенки соприкоснутся, они немедленно перестроятся в конструкцию с тремя сторонами, между которыми будут примерно равные углы в 120 градусов — что-то вроде центра эмблемы «Мерседеса».

Очевидно, нет никаких организмов, которые работали бы над этими склеенными пузырями, как пчелы над сотами. Рисунок образуется исключительно благодаря законам физики. Так же очевидно, что у этих законов есть определенные предпочтения: например, склонность к трехстороннему соединению стенок пузырей. Аналогичная вещь происходит и с пеной, которая сложнее по строению. Если вы дуете через соломинку в мыльную воду и создаете «гору» пузырей в трехмерном пространстве, вы видите, что их стенки при соприкосновении всегда создают четырехсторонний союз и пересекающиеся мембраны находятся под углом около 109 градусов — это угол, который имеет непосредственное отношение к тетраэдру.

Что определяет форму пузырей и закономерности образования «развилок» мыльных стенок? Природа еще более озабочена экономией, чем пчелы. Пузыри и мыльная пленка состоят из воды (и слоя мыльных молекул), и поверхностное натяжение сжимает поверхность жидкости таким образом, чтобы она занимала наименьшую площадь. Поэтому капли дождя при падении принимают форму, близкую к сферической: у сферы наименьшая площадь поверхности по сравнению с другими фигурами того же объема. На восковом листке капли воды сжимаются в маленькие бусинки по той же причине.

Поверхностное натяжение объясняет и тот узор, который образуют пузыри или пена. Пена стремится к такой конструкции, при которой общее поверхностное натяжение будет минимальным, а значит, минимальной должна быть и площадь мыльной мембраны. Но конфигурация стенок пузырей должна быть прочной и с точки зрения механики: натяжение в разных направлениях на «перекрестке» должно быть идеально сбалансировано (по тому же принципу нужен баланс при строительстве стен собора). Трехстороннее соединение в пленке из пузырьков и четырехстороннее — в пене — комбинации, которые достигают этого баланса.

Но тем, кто думает (а такие имеются), что соты — это просто застывшее обилие пузырей из теплого воска, трудно будет объяснить, как такие же множества шестиугольных ячеек получаются у бумажных ос, которые при строительстве используют не воск, а комки жеваных волокон древесины и стеблей, из которых они изготавливают подобие бумаги. Мало того, что поверхностное натяжение тут не играет особой роли, но к тому же ясно, что у разных видов ос разные врожденные инстинкты с точки зрения архитектурных решений: они могут значительно различаться.

Хотя геометрия стыков стенок пузырей диктуется взаимодействием механических сил, в ней бессмысленно искать намек на то, какую форму должна принять пена. Обычная пена содержит многогранные элементы различной формы и размера. Присмотритесь — и вы увидите, что их стенки не идеально прямые: они немного изогнуты. Поскольку чем меньше пузырь, тем выше в нем давление газа, стенка маленького пузыря рядом с большим будет слегка выпирать вперед. Более того, у некоторых элементов пять граней, у других — шесть, а у каких-то только четыре или всего три. При небольшой гибкости стенок все эти формы могут образовать четырехстороннее соединение, близкое по композиции к тетраэдру, что необходимо для механической устойчивости. Так что форма пузырей может изменяться. И хотя пену можно изучать с помощью правил геометрии, по своей сути она довольно хаотична.

Предположим, что вы могли бы сделать «идеальную» пену, в которой все пузыри одного размера. Какой тогда должна быть их идеальная форма, чтобы общая площадь стенок была наименьшей, но требование для углов на стыке выполнялось? Этот вопрос обсуждался много лет, и долгое время считалось, что идеальной формой будет четырнадцатигранник c квадратными и шестиугольными гранями. Но в 1993 году была открыта немного более экономичная, хотя и менее упорядоченная структура, состоящая из повторяющейся группы из восьми разных форм. Этот более сложный рисунок был использован в качестве вдохновения для пеноподобного дизайна водного стадиона для Олимпиады 2008 года в Пекине.

Здание Национального плавательного комплекса в Пекине © Ben McMillan

Правила, работающие для пузырей в пене, также можно отнести и к другим узорам, которые обнаруживаются в живых организмах. Не только фасеточные глаза мухи состоят из групп шестиугольных ячеек, которые напоминают группы пузырей; еще и светочувствительные клетки в каждой из этих ячеек собираются в гроздья по четыре, что опять же напоминает мыльные пузыри. Даже в случае мух-мутантов, у которых таких клеток больше, можно говорить о том, что их организация более-менее идентична поведению пузырей.

Из-за поверхностного натяжения мыльная пленка, охватывающая проволочную петлю, натянута ровно, как упругая сетка батута. Но если проволочный каркас погнут, то пленка также будет выгибаться элегантным контуром, который автоматически подсказывает вам наиболее экономичный с точки зрения использования материала способ покрытия пространства, огороженного каркасом. Таким образом, архитектор может увидеть, как построить крышу для здания со сложной архитектурой и потратить минимум стройматериалов. Как бы то ни было, дело не только в экономичности этих так называемых минимальных поверхностей, но и в их красоте и элегантности; вот почему такие архитекторы, как Фрай Отто, использовали их в качестве вдохновения для своих работ.

Эти поверхности минимизируют не только площадь, но и кривизну. Чем круче изгиб, тем больше кривизна. Она может быть положительной (выпуклости) или отрицательной (углубление, впадина или прогиб). Средняя кривизна изогнутой поверхности будет нулевой, если положительная и отрицательная кривизна друг друга уравновешивают. Поэтому лист может быть весь покрыт искривлениями, а средняя кривизна окажется наименьшей. Такая минимально искривленная поверхность разрезает пространство аккуратным лабиринтом коридоров и каналов — сетью.

Фрай Отто, Олимпийский стадион в Мюнхене © Atelier Frei Otto Warmbronn

Это явление называют периодической минимальной поверхностью («периодическая» лишь означает, что эта структура повторяется вновь и вновь; другими словами, это постоянная последовательность). Когда такие последовательности были обнаружены в XIX веке, они казались просто математическим курьезом. Но теперь мы знаем, что природа извлекает из них пользу.

Клетки организмов различных видов, от растений до миног или крыс, обладают мембранами с подобными микроскопическими структурами. Никто не знает, зачем они нужны, но они встречаются настолько часто, что логично предположить, что они выполняют какую-то полезную функцию. Может быть, они отделяют один биохимический процесс от другого, упраздняя их взаимное влияние друг на друга. Или, возможно, они просто эффективны в качестве «рабочей поверхности», поскольку многие биохимические процессы протекают на мембранах, где могут находиться ферменты и другие активные молекулы. Каковы бы ни были функции таких лабиринтов, вам не понадобятся сложные генетические инструкции для их строительства: законы физики сделают все за вас.

У некоторых бабочек, таких как голубянка малинная, на крыльях есть чешуйки, в которых располагается аккуратный лабиринт из жесткого материала — хитина, — сформированный в виде определенной периодической минимальной поверхности под названием гироид. Взаимодействие между неровностями на чешуйчатой поверхности крыльев приводит к тому, что волны определенной длины — то есть определенные цвета — исчезают, в то время как другие усиливают друг друга. Этот механизм влияет на окраску насекомого.

Скелет морского ежа Cidaris rugosa — пористая совокупность ячеек в форме другого вида периодической минимальной поверхности. Это экзоскелет, который расположен снаружи мягких тканей организма, защитная раковина, на которой растут кажущиеся опасными колючки из того же минерала, который входит в состав мела и мрамора. Открытая решетчатая структура указывает на то, что материал прочный, но при этом нетяжелый, — как пенометалл, который используется в авиастроительстве.

Чтобы создать упорядоченную конструкцию из твердого неподатливого минерала, эти организмы, по всей видимости, делают макет из мягкой гнущейся мембраны и затем кристаллизуют твердое вещество внутри одной из взаимопроникающих сетей. Другие существа могут использовать минеральную пену для более сложных задач. Из нее они выстраивают конструкции-«трельяжи», которые, как зеркала, могут направлять свет за счет особенностей его отражения от рельефа. Сеть полых микроскопических каналов, напоминающих соты, в хитиновых щетинках необыкновенного морского червя (морской мыши) превращает эти волосоподобные структуры в природное оптическое волокно, которое может преломлять свет, благодаря чему цвет существа может измениться от красного до синевато-зеленого в зависимости от направления освещения. Изменение окраски помогает отпугивать хищников.

Этот принцип использования мягких тканей и мембран в качестве макета для формирования упорядоченного минерального экзоскелета широко распространен среди морских обитателей. Некоторые морские губки имеют экзоскелеты, сделанные из минеральных стержней, соединенных по принципу «паутинки» на детских площадках, и они невероятно напоминают формы, которые складываются при столкновении мыльных пузырей в пене, — и тут не может быть никаких разговоров о совпадениях, поскольку архитектуру диктует поверхностное натяжение.

Подобные процессы, известные как биоминерализация, дают впечатляющий результат в таких морских организмах, как лучевики и диатомеи. У некоторых из них встречаются аккуратно выстроенные экзоскелеты, состоящие из минеральных ячеек в виде гексагонов и пентагонов: их можно назвать морскими сотами. Когда немецкий естествоиспытатель (и талантливый художник) Эрнст Геккель впервые увидел эти формы в микроскоп в конце XIX века, он сделал их главным украшением своего собрания рисунков под названием «Красота форм в природе», которое сильно повлияло на художников начала XX века и до сих пор вызывает восхищение. Для Геккеля эти конструкции были доказательством фундаментальной креативности природы — предпочтение порядка и узоров, встроенное в сами законы естества. Даже если сегодня мы не разделяем эту теорию, что-то есть в этой убежденности Геккеля в том, что упорядоченность — это неудержимый импульс живого мира, и мы по праву можем считать его прекрасным.

Почему пчелы строят шестигранные соты

Что такое пчелиные соты

Пчелиные медовые соты – восковые ячейки, предназначенные для хранения нектара и его преобразования в мед. Также в сотах выращивают маленьких пчелок (расплод). Строится восковая конструкция из воска, который выделяется вместе с секретом специальных желез. Пчелы тратят в среднем 10–15 мг воска на постройку одной соты.

Почему соты шестиугольные

Восковые ячейки с золотым сладким нектаром – не что иное, как произведение искусства в инженерии. В основе конструкции шестиугольник правильной формы, окруженный множеством ячеек той же формы.

Интересный факт. Первым из выдающихся пчеловодов рамочный улей создал Пётр Иванович Прокопович. Свой улей он сделал в 1814 году.

Живший в Древней Греции философ Папп Александрийский полагал, что у пчел есть уникальная способность – геометрическое предвидение. И был уверен, что такими знаниями насекомых мог наделить только Господь. Существовало и множество других теорий, которые были основаны на домыслах и рассуждениях.

Чарлз Дарвин не был уверен ни в одной из них, и отвергал их реалистичность. Он долгое время проводил эксперименты в попытках выяснить, смогут ли медоносные насекомые построить восковые ячейки идеальной формы, руководствуясь лишь врожденными и приобретенными навыками, о чем гласит теория эволюции.

Пчелы создают соты не только шестиугольные, но и пятиугольные. Пятиугольные соты располагаются между маленькими и крупными сотами.

Дарвина все равно мучил один и тот же вопрос – почему соты шестиугольные? Оказалось, это имеет довольно простое объяснение. Если вы попробуете заполнить любую плоскость так, чтобы не осталось пустых мест, подходящими будут всего три геометрические фигуры, стороны и углы у которых равны, а именно:

гексагоны (более известны как шестиугольники правильной формы);
треугольники;
квадраты.

Выбирая из вышеперечисленных фигур, можно отметить, что оптимальный вариант – шестиугольник. Ячейки такой формы требуют меньшей длины и ширины перегородок, чего нельзя сказать о квадратах и треугольниках такой же площади.

Почему пчелы делают соты в виде шестиугольника? Любовь медоносных насекомых к гексагонам вполне оправданна и поддается логическому объяснению.

Шестиугольная форма является наиболее экономичной и эффективной фигурой для строительства сот.

Чтобы производить воск для строительства ячеек, пчелы используют много времени и энергетических ресурсов. Именно поэтому они стараются сократить количество расходуемого на строительство материала. Для наглядности можно обратить внимание на строителей, которые всячески стараются минимизировать затраты на кирпичи и необходимые для стройки материалы.

Сделать такой вывод удалось лишь в XVIII веке. Чарлз Дарвин объяснил, что шестигранная форма – это идеальный вариант фигуры, которая сокращает затраты воска и пчелиного труда.

Строение и назначение сот

Восковые медовые ячейки уже давно признаны людьми как объект с идеальным строением с точки зрения архитектуры. Они занимают минимум пространства, при этом оставаясь эффективным и вместительным хранилищем для медового нектара.

Восковые ячейки для хранения меда подразделяют на несколько типов:

пчелиные – классические, самые распространенные соты в форме шестигранника. В данном типе восковых коробочек хранятся перга, мед и выращиваются рабочие пчелки. В основном соты такого типа встречаются на пасеке, в ульях, где большая часть его жителей – именно рабочие насекомые. На 1 см 2 улья приходится до 4–6 ячеек, глубина которых составляет от 10 до 12 мм. После процесса запечатывания расплода глубина станет 25 мм, до процесса – около 20 мм. В процессе выращивания пчел объем сот существенно уменьшается из-за остатков коконов. Как только трудолюбивые насекомые замечают, что пространства для хранения медового нектара стало меньше, они достраивают новые ячейки. У южных пчел маленькие соты, у насекомых, обитающих на севере, практически в 2 раза больше. Для построения одной соты пчелы тратят от 10 до 14 мг воска;

При температуре около 45 °C воск, превратившись в очень вязкую жидкость, начинает медленно течь. Силы поверхностного натяжения выдавливают воск из стыков стенок сотов, в результате чего стенки становятся плоскими, а сами соты — шестиугольными.

трутневые – данный вид сот строится только тогда, когда пчелы могут свободно строить улей самостоятельно. В первую очередь, они отличаются от пчелиных ячеек своей вместительностью. На 1 см 2 уместится не более 2–3 сот, а глубина составляет 14–16 мм. Для создания одной соты пчелы тратят около 30 мг воска. Пчелы не хранят в таких ячейках пергу, в них запечатывается только мед для дозревания;
переходные – пчелы строят их там, где проходит граница пчелиных сот и трутневых. Данный вид ячеек не имеет особых функций, и служит для заполнения образовавшегося свободного пространства между вышеупомянутыми сотами. Ячейки чаще всего имеют неправильную форму. Они могут быть чересчур длинными, кривыми и пр. Размер таких ячеек – около 12–13 мм, в них не выращиваются пчелы, не хранится перга. Нередко пчелы заполняют переходные соты медом;
маточники – самые крупные по размеру, в которых выращиваются матки. Такие ячейки насекомые строят только в двух случаях – гибель матки либо подготовка к роению. В первом случае маточники называются свищевыми, во втором – роевыми. Роевый тип сот встречается на ребрах ячеек. Матки откладывают в них яйца еще во время построения. По мере выращивания и увеличения личинок стены достраиваются.

Назначение пчелиных сот

В жизни большой пчелиной семьи восковые медовые ячейки имеют множество различных и важных функций:

выращивание, содержание и кормление пчел;
место жительства медоносных насекомых;
хранение нектара, его преобразование в мед.

Каждая из перечисленных функций очень важна для жителей улья или пасеки.

Опытные пчеловоды существенно облегчают работу пчел, сокращая расход времени на построение сотовой конструкции. Благодаря этому у насекомых появляется больше времени на сбор и изготовление медового продукта.

Особенности хранения

Медовые соты ничем не уступают в полезных свойствах самому меду. Именно поэтому так важно знать, как правильно хранить их в домашних условиях. В сотовом меде содержится натуральный прополис, который выступает в роли консерванта природного происхождения.

Помните о том, что существуют факторы, которые могут значительно сократить срок годности и качество пчелиных сот. К ним относятся:

повышенный уровень влажности (оптимальный вариант – до 60%);
попадание прямых солнечных лучей – под их воздействием мед в сотах разрушается;
насекомые. Худший вредитель для сотового меда – это восковая моль. Чтобы обезопасить себя от такого гостя – храните соты в хорошо проветриваемом помещении, при температурном режиме не выше 10 градусов;
плесень, развивающаяся при низких показателях влажности воздуха. Избавиться от нее будет проблематично, в большинстве случаев соты с медом придется просто отправить в утиль.

В гнезде пчел находится около 8 сот, которые располагаются вертикально. Особи приносят нектар на нижние ярусы. Когда он после обогащения специальными ферментами становится медом, пчелы переносят его на соты, расположенные сверху.

Кроме всех перечисленных причин, которые могут нанести существенный урон сотовому меду, помните о том, что соты отлично впитывают посторонние запахи.

Соты следует упаковывать отдельно и хранить подальше от продуктов с резким ароматом.

Сотовый мед хранится в жидком виде около 3 лет, при соблюдении условий хранения.

Вкусовые качества и польза восковых сот делают их важным и незаменимым продуктом для человека. Сотовый мед долго хранится, благодаря чему вы сможете в любое время года порадовать себя ароматным медовым чаем или вкуснейшей выпечкой с добавлением пчелиного продукта.

Почему пчелы мастерят именно такие соты?

Хорошо, не понравился мой интригующий вопрос, зададим его более корректно.

Вот здесь некий Демьян Лукич задает конкретный вопрос

Сколько я наблюдаю за ними и все удивляюсь: как мудро они работают! Как дивно строят соты — такие

правильные и красивые ячейки мастерят, нам (людям) таких ни за что не сделать.

Может есть научно обоснованный ответ на этот вопрос или все таки как утверждает Демьян Лукич на самом деле кто то (сверхъестественный ) научил пчел уму разуму ?

В продолжение темы

Предыдущий ответ получился немного голословный, надежды больше возлагались на статьи по ссылкам, поэтому возникла необходимость его дополнить.

Пена

Если пена из пузырей (оболочек, состоящих из воды и слоя молекул ПАВ) на плоскости получается не гексагональной, то это «какие-то неправильные ПАВ». Точнее, из собрания пузырей получаются пузыри не одного калибра, мелкие из них забивают пространство между крупными и картинка получается неочевидной. В подтверждение фото:

Обратите внимание, равновеликие оболочки образуют шестигранники, мелкие же между ними строят трёх-, четырёх- и пятигранники. Если бы пузырьки были ещё помельче, то давление в них не позволило преодолеть силы поверхностного натяжения (СПН) и они остались бы полусферами. Но если бы пена была идеальной, т. е. состояла из одинаковых (по объёму) и крупных (по отношению к толщине плёнки) пузырей, то мы бы увидели подобие пчелиных сот.

Впрочем, вот ссылка на статью (а куда деваться) в подтверждение сказанного:

Но не только вода и ПАВ. Ту же структуру приобретают пенометаллы, в которых расширение водорода позволяет получить более или менее схожие по размеру и по форме металлические ячейки.

Главное

Главным в первом ответе было утверждение, что пчёлы строят соты из «стандартных» трубочек, а те вследствии действия СПН слипаются и растягиваются в шестигранники. Фото из статьи под названием «Пчелиные соты становятся шестиугольными без помощи пчёл» ясно позволяли это увидеть:

давал объяснение физики процесса. Получалось, как в случае с образованием структурной пены.

Однако червячки сомнений не оставляют свою работу — дырявят сознание. А хватает ли СПН для завершения работы, начатой пчёлами? Ведь пчелиный воск хоть и пластичный материал, но не жидкость, его температура плавления 62—68 °С. При оптимальной температуре, поддерживаемой пчелами-вентилировщи цами в пределах 22-28 °С, он представляет собой твёрдый материал.

Что здесь скажешь. Во-первых, никто эксперименты не ставил, величину СПН не измерял. Так что слипание стенок трубочек за их счёт остаётся под вопросом. Но в оригинальном материале на английском языке, по которому была написана статья, говориться следующее:

Следует напомнить, что при 35 °C, воск уже становится пластичным материалом. И ещё:

То есть пчёлы могут изнутри «утаптывать» стенки ячеек, помогая СПН добиться идеальных шестигранников.

Послесловие

Многие вопросы были бы сняты, если бы была сделана съёмка процесса строительства сот их архитекторами. Съёмка в замедленном и в скоростном режиме, с применением макроскопической съёмки, так чтобы были видны все детали. Почему это не сделано до сих пор, непонятно. Поэтому пришлось создать вопрос на эту, теперь уже другую тему.

К вопросу, почему у пчел получаются именно такие соты можно подойти двояко. Можно любоваться и удивляться красотой и правильностью пчелиных построек. Не делать попыток ни в чём разобраться, отдать всё на волю высших сил и не пробовать воссоздать подобное самому. Например, смоделировать хотя бы процесс строительства в мысленном эксперименте.

А можно опереться на собственную философию и наблюдательность (отличную от “наблюдений” Демьяна Лукича), искать объяснения, ставить опыты. В этом плане заявленная категория наука и техника находится в более выгодном положении, чем рубрика философия, непознанное.

Добавим к сложностям создания сот то, что пчелы мастерят их в полной темноте, т. е. не имея общего плана строительства, не видят результат своего труда, а размеры сот в стандартной рамке улья меняются от верха к низу рамки. Для меда они одни, для трутней — другие, различаются так же пчелиные и маточные.

Как можно укладывать цилиндрические предметы наиболее компактно, не пользуясь зрением, например, батарейки в коробку, — только используя другое чувство — осязание. А оно у насекомых (в том числе и у муравьёв) настолько развито великолепно, что те применяют его ещё и для коммуникации между собой.

Ну а если не просто укладывать цилиндры, а лепить из пластичного воска ёмкости, да так, словно штамповать их один к одному, — здесь нужен стандартный измерительный инструмент. А он у пчёл “под рукой”, как и у человека с его антропогенной палатой мер и весов. Эти вершки, пяди, локти, аршины и сажени, т. е. лапки пчелы, которых не четыре, а шесть. Четырьмя можно зафиксироваться на краях уже построенных сот, задать базовые координаты, а две другие использовать для производства следующих ячеек.

Теперь про удивительные шестигранники. А являются ли они таковыми, — представляется что нет. Зачем такие сложности, когда более простой в изготовлении и рациональной в использовании является незамысловатая цилиндрическая форма. Здесь придётся упомянуть возмутителя спокойствия Ч. Дарвина, который ещё до навязывания его имени неизвестной ему теории эволюции, сделал предположение, что пчёлы мастерят именно круглые соты.

А доказали это совсем недавно, сделав две фотографии. Одну сразу после изготовления, другую — после высыхания и твердения пластичного пчелиного воска.

Если не брать во внимание эзотериков, утверждающих, что и в камне есть душа, то странно, почему кристаллы, образующие правильные формы, в том числе имеющие вид шестигранников, и водяные пузыри, склеивающиеся на поверхности луж по чётким линиям геометрических фигур, никто не подозревает ни в мудрости, ни в способности научится уму разуму.

Исход упомянутого в вопросе диспута с Демьяном Лукичом был предрешён в силу его ненаучности. Одному было легче поверить в необъяснимость видимого, другому суметь доказать, не вооружившись знаниями. И даже научный спор зависит от личностных качеств человека. Например, подвешенности языка и последовательности в изложении своих позиций, как это случилось в противостоянии таких учёных мужей, как Ньютон и Лейбниц. И только время расставило всё по своим местам.

В конце концов ни пчеловод, ни лектор биологами не были, базовыми знаниями по энтомологии не обладали. Сложное и многообразное поведение общественных насекомых можно принять за некую разумность или коллективный разум, но все они опираются на приобретённые навыки условно-рефлекторных связей и безусловные рефлексы. Безусловные, кстати сказать, считались до недавнего времени неизменяемыми, а сейчас, наоборот, оказалось, что они могут исчезать и закрепляться из приобретённых навыков.

Какой бы ум увидел пчеловод, когда летящая обратно с взятком пчела не сразу находит свой улей, если после её вылета из него, достаточно передвинуть с прежнего места на расстояние меньше чем одного метра. Улей стоит рядом, но на новом месте, и сразу сбой бортового компьютера.

Как бы он удивился, если в улей проберётся пчела-кукушка, убьёт матку, а вместо неё подкинет яйцо, чтобы потом рабочие пчёлы выкармливали паразитов, не имеющих аппарата для сбора пыльцы. ЦНС, состоящую из цепочки нервных узлов и пары грибовидных тел, легко обмануть с помощью феромонов.

Да и какая разумность в том чтобы отдавать добрую половину своих пищевых запасов, питаясь при этом сладкой водой, вместо того чтобы бежать на новое место подальше от человека, который вмешался в поведенческую программу. Программа писалась около 100 миллионов лет, начиная с мелового периода, а отлаживалась адаптивной радиацией.

Согласитесь, многовато для работы высших сил, способных творить чудеса в одно мгновение. Это человек с его экологической войной против пчёл способен вычеркнуть из живых целый вид в одночасье. При этом ему грозит не только лишения себя мёда, но и растительных продуктов, потому что ни одно насекомое не может так хорошо опылять, как пчёлы-мёдоносы.

Как пчелы делают соты, из какого материала, какой формы и почему

Пчелы, являясь социальными насекомыми, нуждаются в надежном укрытии для хранения запасов пищи и выращивания расплода.

Таким местом является улей, который состоит из ячеек, называемых «соты».

Пчелы делают соты слаженно, как единый организм — каждой особи отводится своя роль в строительстве общего дома.

Роль сот в пчеловодстве

Соты выглядят как ячейки призматической формы с углублением на донышке, сформированном из трех наклоненных ромбов. В поперечном сечении призма выглядит как правильный шестиугольник, чьи стенки одновременно являются стенками соседних ячеек.

По мере того, как пчелы строят улей, увеличивается количество сот. Они размещаются рядами, между которыми насекомые оставляют свободное пространство – дорожки для обслуживания подрастающих личинок, производства и упаковки меда. Из этого следует вывод о роли сот в гнезде:

являются местом для кладки яиц и развития взрослой особи;
используются в качестве резервуара для хранения пищи – меда и перги;
выполняют несущие функции – конструкция в виде шестигранников отличается устойчивостью и прочностью.

Закладка куколок в соты

Расплод, требовательный к вентиляции, чаще занимает ячейки около летка – места, через которое взрослые особи покидают и возвращаются в улей. Соты с медом и пергой располагаются по краям, преимущественно в верхней части вощины.

В диких ульях соты обычно размещаются вертикально в дуплах деревьев, в пещерах и расщелинах, в земле. Пчеловод, организуя гнездо для новой семьи, стремится облегчить процесс извлечения меда, осмотра насекомых и гнезда. Для этого используются медовые рамки с искусственной вощиной.

Листы из воска с двусторонним оттиском донышек крепят на деревянную раму и вставляют в корпус – эта конструкция служит основой для сот в улье. С их помощью пчеловод задает вектор для роста ячеек в нужном направлении, а также их оптимальный диаметр, что позволит минимизировать количество трутней.

Ячейки, построенные недавно, имеют светло-желтый цвет. По мере их эксплуатации они становятся темнее из-за остатков коконов расплода, меда и перги. Из-за этого уменьшается доступный объем, что приводит к измельчанию новых поколений пчел, снижению продуктивности улья. Чтобы избежать этого, пчеловоды регулярно проверяют состояние ячеек и заменяют старую вощину новой.

Устройство и форма соты

Форма соты пчелы – правильная шестиугольная призма. Такая геометрическая фигура позволяет расходовать доступную площадь с предельной эффективностью – между ячейками не остается свободного пространства. Помимо этого, насекомому требуется меньше воска для постройки стенок, а сама конструкция отличается прочностью.

По мнению исследователей, шестигранная форма не является проявлением инженерных навыков пчел. В ходе наблюдений ученые заметили, что первоначально ячейки круглые, а просветы между ними рабочие особи залепляют воском. Поскольку для развития теплолюбивых личинок пчелы разогревают улей сокращением мышц, воск размягчается, становится пластичнее. Сила поверхностного натяжения не позволяет ячейке расплыться и придает ей правильную геометрическую форму.

Материал для сот

Строительный материал — то из чего сделаны соты – организмы пчел вырабатывают самостоятельно с помощью восковыделительных желез. Воск является основой для перегородок каждой ячейки. По своему составу продукт пчелиной жизнедеятельности представляет смесь из 50 химических соединений с преобладанием сложных эфиров, ациклических углеводородов и жирных кислот. Обладает легким запахом меда.

Воск при комнатной температуре — твердый материал, имеющий небольшую зернистость на излом. При стандартной для улья температуре (35 С о ) он пластичен, а при большем нагревании становится жидким. Его цвет различается в зависимости от наличия примесей:

светло-желтый или белый цвет имеет воск, выработанный весной;
желтый или коричневатый оттенок приобретается в поздние периоды и зависит от питания пчелы;
зеленоватый цвет дает примесь прополиса – смолистого вещества, вырабатываемого медоносами;
темно-бурыми или черными соты становятся после смены нескольких поколений расплода – в них остаются посторонние примеси.

При благоприятных условиях одна пчелиная семья может выделить до 2 кг. воска за сезон. При этом пчелы-сборщики обычно не отвлекаются от сбора меда, поскольку в гнезде всегда присутствуют молодые особи, выполняющие всю работу по строительству. Для производства воска на продажу пасечники используют выбракованные соты – старые или избыточные, оставшиеся к концу медосборного сезона.

Восковые железы пчелы

Виды сот и их описание

Пчелиная семья отличается предельной функциональностью. Это же касается и конструкций, возводимых ими. Кажущиеся похожими друг на друга соты, тем не менее, различаются глубиной и диаметром. В зависимости от предназначения, исследователи различают следующие виды сот:

Пчелиные. Диаметр отверстия колеблется в пределах 5 мм., а глубина – чуть больше сантиметра. Наиболее многочисленный и универсальный тип ячеек, используемый для выращивания рабочих особей, складирования меда и перги.
Трутневые. Отличаются размером – диаметр и глубина больше на несколько миллиметров. Из-за этого матке не удается оплодотворить откладываемые яйца, и в них развиваются мужские особи – трутни. На зиму эти соты обычно заполняются медом, но не пергой.
Переходные. В улье располагаются в промежутках между пчелиными и трутневыми и не выполняют особых функций, кроме хранения меда на зиму. Могут иметь неправильную форму и различный размер.
Маточники. Самые крупные ячейки, надстраиваемые поверх старых. По внешнему виду они напоминают свисающие наперстки. Пчелы строят их в двух случаях – перед роением или после смерти матки. Роевые маточники имеют округлое дно и строятся из старого воска. При потере пчелиной матки рабочие достраивают стенки вокруг соты с личинкой и кормят ее только маточным молочком. Такие ячейки светлее роевых — пчелы используют для этого свежий воск – и называются свищевыми.
Медовые. Так как для хранения пищи нужен больший объем, пчелы строят медовые соты глубокими (около 2 см.). Помимо этого, их стенки слегка изогнуты кверху, чтобы избежать вытекания меда.

Соты с маточниками

Ячейки, не занятые расплодом или запасами пищи, пчеловоды называют «сушь». Их наличие важно для расширения или образования новых семей, увеличения объемов медового хранилища перед медосбором.

Как пчелы строят соты

Строительные работы в жилище ведут преимущественно молодые пчелы, чьи крылья еще недостаточно окрепли для полетов. Восковыделительные железы растут до 18-го дня жизни пчелы, а после начинают деградировать. Воск выделяется с нижней части брюшка в виде тонких пластинок. Его выработка напрямую зависит от обеспеченности насекомого кормом.

Строительство обычно начинается весной, когда пчелиной семье необходимо увеличивать свою численность и приступить к заготовке запасов. Ульевые пчелы группируются на краях вощины или рамки, откуда и начинают расширение улья. Восковые пластинки счищаются лапками с брюшка и отправляются к челюстям пчелы, где та их разминает и создает пластичный шарик. Сформированные фрагменты, напоминающие «язычки», расширяются и соединяются. Так формируется дно ячейки, а в дальнейшем по его периметру наращивают стенки.

Производительность

Производительность пчелиной семьи зависит от множества факторов, поэтому любая оценка будет приблизительной. Стандартная рамка для улья размером 43,5 на 30 см. способна вместить около 8000 пчелиных ячеек с двух сторон. Учитывая средний объем ячейки (0,28 см 3 ), с рамки можно получить чуть больше двух литров меда.

Для хорошей доходности пасеки пчеловоду следует контролировать количество установленных рамок – их всегда должно быть достаточно для расширения гнезда пчелами. Недостаток места приводит к тому, что задерживается кладка яиц маткой, уменьшается количество рабочих пчел. Во время медосбора также необходимы свободные площади для размещения добытого нектара, в противном случае насекомые могут бездействовать или начать роиться.

Польза для пчел и человека

Соты – важнейшая конструкция пчелиного дома. Здесь начинается их жизненный путь, хранится пища, подрастает новое поколение. Однако, соты представляют интерес не только для пчел, но и для человека. Воск – материал, из которого они состоят – второй по важности продукт пчеловодства.

Благодаря уникальному химическому составу он является хорошим обеззараживающим средством и активно применяется для производства лекарственных препаратов и косметических средств. Крема и мази на основе воска успокаивают раздраженную кожу и слизистые оболочки, способствуют заживлению поврежденных кожных покровов.

Особо ценятся соты с медом – в них также содержится прополис и забрус (свежий воск, которым пчелы запечатывают заполненные ячейки). Обычно их разжевывают и сплевывают воск. Организм при этом насыщается витаминами и полезными элементами, укрепляющими иммунитет и улучшающими работу желудочно-кишечного тракта.

Интересные цифры

Суммарно в состав пчелиного воска входит около 50 различных химических соединений.

Объём ячейки — около 0,28 см 3

Между тем научные данные и практический опыт показывают, что от каждой семьи можно получать до 2 кг воска.

В соте стандартной рамки (размером 435×300 мм) с двух сторон содержится около 8000 пчелиных ячеек.

Понятие что такое соты, загадка внешнего вида, преимущества и особенности

Знания и понятия у людей о том, что такое восковые соты, являются неполными. Большинство интересных фактов о них представляют собой загадочные явления, которые не может объяснить наука.

Форма пчелиных сот близка к идеальной, поэтому сетчатая конструкция обладает большой грузоподъемностью, высокой термостойкостью и устойчивостью к транспортировкам. А полезные свойства, которыми они наделены, помогают при лечении и профилактики многих видов заболеваний.

Что это такое

Пчелиные соты – это такое восковое изделие, которое представляет шестигранную форму и состоит из сетчатой конструкции с множеством отверстий одинакового диаметра. В дикой природе они возводятся и фиксируются на любых поверхностях, и могут неподвижно находиться как в горизонтальном, так и в вертикальном положении.

Главной загадкой в пчеловодстве остается вопрос о возможностях возведения идеальной формы ячеек, т. е. как пчелы добывают ресурсы и создают точные модели, которые не имеют малейшей погрешности.

Шестиугольные соты состоят из воска, который вырабатывается у пчел непосредственно в процессе строительства гнезда. В постройке принимает участие весь улей, при этом, каждый из команды занимается своими обязанностями. Делятся пчелы на небольшие подгруппы, не мешая друг другу.

Форма и внешний вид

Медоносные пчелы строят соты в идеальных пропорциях. Они получаются в форме равностороннего шестиугольника, который скрепляется боковинами с другими сетчатыми конструкциями в улье.

Длина отверстий в рамках составляет от 5 до 6 миллиметров. Размер углубления — от 10 до 14 миллиметров. Эти параметры зависят от функциональных особенностей эксплуатируемых ячеек.

Внешний вид свежих сетчатых конструкций обладает белым оттенком. Дальше соты пчел темнеют и становятся коричневыми и темно — бурыми, потому что из-за их частого использования, отходные материалы их хозяев накапливаются на стенках. Но они не утрачивают своих полезных свойств и качеств.

Строительство сот

Понимая, из чего пчелы делают соты, можно убедиться в качественной работе их хозяев.

Происходит ежегодная реконструкция старых сот в весенний период. Именно тогда у насекомых начинает вырабатываться восковой материал в больших количествах. Новые сетчатые конструкции пристраиваются сверху, давая возможность старым частям функционировать.

Что касается незаселенных ульев, они застраиваются, начиная с нижней части и боков. Далее формируется верхний ярус, и делаются ячейки, двигаясь вертикально вниз. Почему и зачем это происходит? Всего лишь для удобства и экономии места в гнездах.

Соты пчелиные возводятся интересным образом. В то время, как пчелы строят их на начальных этапах, не имея устойчивой поверхности, медоносы прикрепляются одна к другой и создают цепочку, по которой отправляют воск до точки назначения. Особь, расположенная в конце цепочки, формирует из воска ячейку.

По своим свойствам, восковой материал является универсальным источником высококачественного сырья, который при полном застывании обладает следующими свойствами:

высокая прочность;
устойчивость;
долговечность;
дезинфекция материалов, находящихся в отверстии.

Т. к. сетчатая конструкция представляет собой резервуар, хранящий мед, применение дезинфицирующего состава повышает качество продукта и способствует увеличению его сроков хранения.

Состав

Сетчатые конструкции диких пчел сделаны только из воска и в своем составе имеют большое количество микро и макроэлементов, что делает их полезными для здоровья человека.

Структура воска в сотах:

сложные и простые кислоты;
минеральные вещества;
витамины групп А, В и С;
древесные смолы;
ароматические природные масла и т. д.

Таблица некоторых составных частей, которые имеют соты пчелы.

Благодаря эффективным пропорциям всех веществ, составляющих соты, полезные свойства их увеличиваются, если их жевать и употреблять внутрь организма. Все эти элементы, усваиваются полностью.

Разновидности

Вся пасека формируется по строгим правилам, а все сотовые пласты выглядят по — разному. Виды сетчатых конструкций отличаются друг от друга по своим функциональным качествам и размерам.

Расплодные. Применяются для выращивания потомства. Бывают: пчелиные (диаметр 5,35 мм, глубь 11 мм); трутневые соты (диаметр 6,95 мм, глубь 15 мм);
Маточные. Являются самыми объемными. Их возделывает непосредственно пчеломатка. Подразделяются на: роевые и свищевые (диаметр 23 мм). Роевые строятся по бокам сетчатой конструкции перед роением особей. Свищевые нужны для выращивания и выкармливания сменной матки.
Медовые. Для удобства хранения медового продукта, имеется наклон под углом от 3 до 5 градусов, благодаря чему он препятствует вытеканию меда и способствует его длительному хранению. Также увеличена глубь емкости для большей вместимости. Расположение медовых типов удалено от расплодных для удобства пчеломатки.
Смешанные. Их назначение всегда варьируется. Среди них есть пустые ячейки, которые резервируются особями для дальнейших работ в улье.

Иногда расплодные ячейки используются не по назначению. Когда нет выращиваемого потомства, их применяют для резервуара под мед для пчел.

Полезные свойства

Пользу имеет не только мед, но и сетчатые конструкции. Сфера их применения весьма разнообразна. С восковым материалом работают: косметическая, химическая, пищевая и лекарственная промышленности, чем очень многого добиваются в своих результатах.

Употребление воска помогает в профилактике и лечении разных заболеваний, начиная с пищевода, заканчивая неврологией. Местное применение помогает в лечении повреждений кожи и используется для массажа.

Поэтому, пополнив знания о том, что такое восковые соты, можно совершить для себя множество открытий, ведь данный продукт является незаменимым для красоты и здоровья каждого человека.