چرا کندوی زنبور عسل شش ضلعی است؟

این کندوی زنبور عسل است. از نمای دور چه می‌بینید؟

از دور ممکن است دایره بنظر بیایند، انگار که برای پر کردن بدنه کندو ساخته شده‌اند.

نمای نزدیک کندوی زنبور عسل

حالا نگاهی به نمای نزدیک داشته باشیم:

چه جزئیات جدیدی را می‌بینید؟ آیا متوجه اشکال شش ضلعی سلول‌ها شدید؟

محققان برای درک دنیایی که در آن زندگی می‌کنیم از قوه بصری خود استفاده می‌کنند. وقتی دانشمندان به پدیده‌ای برخورد می‌کنند که با دیدن آن گیج می‌شوند، مانند سلول‌های شش ضلعی کندو، از خودشان سوال می‌پرسند و سعی می‌کنند با بیان اَدله آن پدیده را درک کنند.

ادعای علمی دانشمندان در خصوص سلول‌های شش ضلعی را بررسی می‌کنیم:

ادعای علمی در مورد شش ضلعی بودن کندوی زنبور عسل چیست؟

ادعای علمی به یک مشکل یا یک سوال علمی پاسخ می‌دهد و معمولا عبارتی است که درک یک پدیده را شرح می‌دهد و همیشه با شواهد و آمار علمی حمایت می‌شود.

دلیل یا توجیهی که ارائه می‌شود شواهد را بطور منطقی به ادعا متصل می‌کند. معمولا بر پایه تعاریف علمی، قانونی، حقوقی یا قواعد استوار است.

در صورت جمع‌آوری شواهد بیشتر یا ایجاد ارتباطات منطقی می‌توان در آن تجدید نظر کرد.

اغلب از فرایند توسعه و شرح موضوعِ یک ادعا به عنوان “CER” (مخفف کلمات Claim, Evidence, Reasoning) یاد می‌‎شود.

چرا زنبور عسل از طرح شش ضلعی برای ساخت کندو استفاده می‌کند؟

سلول‌های کندو از موم ساخته می‌شوند. ماده‌ای که وقتی دمای کندو مناسب باشد، از غده‌های زیر شکم زنبورهای کارگر ترشح می‌شود. سپس موم را به همراه عسل و گرده گل می‌جوند و در نهایت موم زنبور عسل تولید می‌شود. همین کار را برای ساخت سلول‌های مخصوص تخم ریزی ملکه انجام می‌دهند.

زنبورها باید کندویی موثر بسازند. زنبورها برای تهیه عسل که غذای قندی برای کندو است، شهد و گرده گل جمع‌آوری می‌کنند. عسل انرژی مورد نیاز برای زنده ماندن، ادامه نسل و همچنین ساخت کندو را فراهم می‌کند. برای تولید مومِ کافی، زنبور کارگر نیاز به انرژی زیادی دارد و باید عسل زیادی مصرف کند.

چه مقدار عسل مصرف می‌شود تا موم تولید شود؟

برخی مطالعات نشان می‌دهد زنبورها برای تولید 50 گرم موم باید 450  گرم عسل مصرف کنند. تصور کنید که زنبور باید به ملاقات چند گل برود تا بتواند شهد را به 450 گرم عسل تبدیل کند.

بطور میانگین هر زنبور در طول عمرش می‌تواند ½ قاشق چایخوری عسل تولید کند. اگر قرار باشد یک زنبور 450 گرم عسل تولید کند باید شهد 2 میلیون گل را بمکد. کل زنبورهای یک کلونی در طول عمرشان 142 هزار کیلومتر سفر می‌کنند. هم اکنون می‌دانید که تولید موم کار دشواری است.

مقداری آب را در استوانه مدرج اندازه گیری کنید تا این سهم را تصویرسازی کنید. (30 میلی‌لیتر= 28 گرم)

450 گرم عسل برابر است با 240 میلی لیتر آب. (در عکس زیر از رنگ استفاده شده تا آب شبیه به عسل شود)

50 گرم موم برابر است با 60 میلی لیتر آب. (میزان آب معمولی)

مقدار عسل و موم را مقایسه کنید.

زنبورها هنگام ساخت کندو باید مطمئن شوند که هیچ منابعی از موم را هدر نمی‌دهند تا مجبور به صرف انرژی بیشتر نباشند. این بدین معناست که باید از کمترین مقدار ممکنِ موم برای ساخت کندو استفاده کنند که بتواند بیشترین مقدار ممکن عسل را در خود جای دهد.

آزمون‌های علمی برای پاسخ به چرایی شش ضلعی بودن کندوی زنبور عسل؟

می‌خواهیم بررسی کنیم اشکال مختلف چطور می‌توانند بر مقدار موم و فضای مورد نیاز در ساختِ کندو تاثیر بگذارند.

این بررسی‌ها به ترتیب انجام می‌شوند؛ چراکه هریک بر نتیجه تست قبلی استوار است. این آزمایش‌ها برای آموزش به کودکان بسیار مناسب است.

1. تست شکل سلول‌های موم
2. تست دیوارهای مشترک سلول‌ها
3. تست سطح اشکال مختلف سلول
4. تست حجم سلول‌ها

آزمون1: شکل سلول های کندو

بیایید برای یک لحظه تصور کنیم که زنبور کارگر هستیم. اگر از اشکال مختلف استفاده کنیم کندو چه شکلی خواهد بود؟ شما می‌توانید با استفاده از این بلوک‌ها سطح جغرافیایی اشکال مختلف را آزمایش کنید تا ببینید کدام اشکال برای ساخت کندو بهتر بکار می‌آید. سعی کنید از یک مهره به هر تعداد که می‌توانید با کمترین هدر رفت فضا استفاده کنید.

با انجام این تست متوجه می‌شوید که مهره دایره بیشترین پرت فضا را دارد. اگر زنبور از شکل دایره برای ساخت سلول‌های کندو استفاده می‌کرد قطعا فضای خالی زیادی باقی می‌ماند که برای پُر کردنش انرژی زیادی لازم داشت.

آزمون2: دیوارهای مشترک سلول های کندو

مهره‌های دیگر فضای خالی کمتری بجا می‌گذارند. 3 مهره وجود دارد که می‌توان بگونه‌ای تنظیم کرد که هیچ فضایی بینشان باقی نماند. مهره مثلث، مربع و شش ضلعی‌ها. دلیل اینکه این مهره‌ها انقدر خوب در هم چفت می‌شوند این است که آنها دارای زوایایی هستند که دیوارهای مشترکی ایجاد می‌کند.

زنبورها می‌توانند با ساخت کندو به اشکالی که بیشترین اضلاع مشترک را دارند از کمترین موم و در نتیجه کمترین انرژی استفاده کنند.

آزمون3: محیط مهره‌های مختلف

به یاد داشته باشید زنبورها کندو را برای ذخیره عسل می‌سازند. هنگام ساخت کندو در تلاشند فضای پرت بیرون را به حداقل و فضای ذخیره عسل را به حداکثر برسانند. پس به سراغ تست بعدی می‌رویم. با انجام این تست درمی‌یابیم که مهره شش ضلعی بهترین محیط را داراست. حالا نوبت تست حجم است.

آزمون4: حجم سلول های کندو

برای این تست از لوله‌های مدرج و شن استفاده می‌کنیم. الگوهای 3 بُعدی با طرح‌های مربع، مثلث و شش ضلعی را بسازید. مقداری شن را در داخل آنها بریزید و سپس همان شن را به لوله‌های مدرج آزمایشگاهی منتقل کنید.

حقیقت، چرا کندو 6 ضلعی است؟

در زمان‌های قدیم دانشمند رومی به نام مارکوس ترنتیوس (Marcus Terentius Varro) مجموعه‌ای از زنبورها را مورد مطالعه قرار داد و طرح شش ضلعی را فشرده‌ترین طرح برای کندو معرفی کرد. اما هزاران سال بعد در سال 1999 ریاضی‌دانی به نام توماس هیل (Thomas Hales) از دانشگاه میشیگان توانست با استفاده از قوانین ریاضی حقیقت کندو را بیان کند. توماس نتیجه گرفت که هرچه سلول‌های کندو فشرده‌تر باشد زنبورها انرژی و موم کمتری نیاز دارند. که همین امر به آنها کمک می‌کند انرژی خود را برای فعالیت‌های مهمتری حفظ کنند.

وقتی زنبورها سلول‌های شش ضلعی می‌سازند، اضلاع به خوبی با هم چفت می‌شوند. در حقیقت تا کنون هیچ زنبوری دیده نشده که سلولی غیر از طرح شش ضلعی بسازد. توضیحات خانم Sue Cobey محقق زنبور در دانشگاه واشینگتن را می‌خوانیم.

«با انجام آزمایش‌های بالا متوجه می‌شوید که سلول دایره‌ای خیلی کارایی ندارد. چون فضاهای خالی زیادی هدر می‌رود. با اینکه طرح مربع یا مثلث فضای خالی بجا نمی‌گذارد زنبورهای کارگر نمی‌توانستند از این طرح‌ها استفاده کنند چراکه مقاوم‌ترین و کارآمدترین طرح شش ضلعی است.»

هندسه این طرح با استفاده از کمترین ماده بیشترین وزن را تحمل می‌کند. از یک کلنی زنبور تقریبا 45 کیلوگرم عسل برداشت می‌شود. بنابراین ساختار کندو برای تحمل این وزن و حفاظت از عسل‌ها مخصوصا در فصل زمستان بسیار اهمیت دارد.

مدتی پیش، برخی محققان با پدیده‌ای مواجه شدند که زنبورها ساختن سلول را با ایجاد طرح دایره روی موم شروع می‌کردند. محققان نمی‌دانند چرا چنین اتفاقی می‌افتد، اما بنظر می‌آید زنبورها با استفاده از دمای بدنشان موم را ذوب و سپس طرح شش ضلعی به آن می‌دهند.

همچنین طرح شش ضلعی در سازه‌های انسان‌ها هم بسیار پر کاربرد است. مانند پُل‌ها، هواپیماها و ماشین‌ها. به مواد استحکام مازادی می‌بخشد. علاوه بر این موادی که با طرح شش ضلعی ساخته شده‌اند می‌توانند فشار زیادی را تحمل کنند حتی اگر از مواد سبک‌تری در ساخت استفاده شود. اشکال شش ضلعی تقریبا برای هر آنچه که می‌خواهید بسازید بکار می‌آید.