Un nuevo estudio encuentra que pueden. Resulta que las abejas melíferas son arquitectas hábiles que planifican con anticipación y crean celdas de forma irregular y una variedad de ángulos para unir celosías uniformes cuando el espacio limitado las restringe.
Imágenes especiales de panales naturales y modelado por computadora revelaron que las abejas obreras cambiarán la inclinación, el tamaño y las formas geométricas de las celdas para enfrentar diferentes desafíos de construcción, según el documento, «La construcción en peine imperfecta revela las habilidades arquitectónicas de las abejas melíferas», publicado el 26 de julio. en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
«En este estudio fundamental, analizamos un sistema evolucionado naturalmente que resuelve desafíos similares de una manera casi óptima», dijo Kirstin Petersen, profesora asistente de ingeniería eléctrica e informática en la Facultad de Ingeniería y coautora del artículo.
«Comprender cómo la evolución puede conducir a estos organismos que tienen trucos arquitectónicos nos da una idea de cómo se pueden construir estructuras de usos múltiples, fuertes y resistentes a diferentes perturbaciones ambientales», dijo el primer autor Michael L. Smith, Ph.D. ’17, profesor asistente de ciencias biológicas en la Universidad de Auburn, quien comenzó este trabajo mientras estaba en Cornell.
Se sabe que las abejas construyen dos tipos de celdas de panal hexagonales: las pequeñas para criar abejas obreras y las más grandes para criar zánganos, las abejas reproductoras masculinas. Un desafío, y algo de previsión, surge cuando las abejas deben unir celosías hechas de celdas más pequeñas con las más grandes, porque las geometrías no permiten un ajuste perfecto. Un problema es que las abejas no remodelan sus celdas. «Cualquier acción que tomen en un lugar decide de manera efectiva lo que sucederá después», dijo Petersen. Además, para las abejas melíferas, la cera es el material más caro energéticamente, dijo Smith.
«Cuando construyen algo con cera, son lo más frugales posible», dijo Smith, quien también es miembro afiliado del Instituto Max Planck de Comportamiento Animal de la Universidad de Konstanz en Alemania.
Como resultado, las abejas emplean otras formas, pentágonos o heptágonos, para unir paneles de células obreras y drones perfectamente hexagonales. Junto con la construcción de celdas de diferentes formas, las abejas también construyen celdas de tamaño irregular y, a veces, incluso combinan múltiples tipos de celdas irregulares. Los autores se refieren a estos pares y tripletes de células irregulares como «motivos» y muestran que las combinaciones particulares ocurren con más frecuencia de lo esperado por casualidad.
A veces, las abejas cambiarán de construir un tipo de célula a otro, pero lo hacen gradualmente, en varias células, lo que sugiere que están pensando en el futuro, dijo Petersen.
En el estudio, Smith instaló 12 colonias en el campo con marcos que carecían de la cera y el alambre habituales en el interior, para que las abejas pudieran construir panales naturales sin guías. Al final de la temporada, los investigadores tomaron imágenes especialmente iluminadas y luego escribieron un software personalizado para identificar, clasificar y medir automáticamente los vértices, ángulos, tamaños y geometrías de miles de celdas. El coautor Nils Napp, profesor asistente de ingeniería eléctrica e informática en la Facultad de Ingeniería, desarrolló un modelo informático teórico que les permitió analizar configuraciones y probar formas óptimas en las que las células podrían encajar juntas de manera continua bajo las limitaciones de espacio. Usaron el modelo para preguntar, ¿cuánto mejor podrían hacerlo las abejas? «Y resulta que no es mucho mejor», dijo Petersen.
Hace más de 200 años, la entomóloga suiza Francoise Huber sugirió que las abejas podrían usar células intermedias para fusionar un panal, pero carecía de las herramientas modernas para medir miles de células y validar su idea.
«Realmente se requirieron estas herramientas para mostrar eso de manera rigurosa», dijo Smith. «Así que no es sorprendente que nadie haya hecho esto antes».
En el trabajo futuro, los investigadores pueden explorar si los panales están optimizados para la resistencia mecánica y probar la amplitud del repertorio arquitectónico de la abeja.