我们发现蜜蜂总是密密麻麻,成群结队,考虑到我们自己在炎热的夏天如何取暖,我们不禁怀疑蜜蜂是否有如此密集的人口不怕热?
所有物种都有一个最佳的资源或条件范围,例如光照条件、可用水量和温度等。
在这个最佳点的两端(高点和低点),物种将开始表现出压力。以温度为例,如果温度过高或过低,一个物种就难以生存。蜜蜂的最佳温度约为33摄氏度。
在每年的夏季,有两个对蜂巢温度不利的强大因素,无情的阳光将万物送入高温,拥挤的蜂群进一步升高温度。(夏天一个蜂巢一般能容纳4万只蜜蜂,每只蜜蜂都会产生热量)
夏天他们是怎么调节蜂巢温度的?
给蜂箱送水调节温度!
如果您认识养蜂人,您就会知道在夏季,湿度和温度都是养蜂人考虑和密切监控的重要条件。大约35摄氏度是蜂巢温度阈值,之后蜜蜂变得敏感。
当温度超过这个阈值时,为了让蜂巢保持凉爽,蜜蜂就会开始表现出一些非常有趣的行为。
蜜蜂会开始收集水并将其带回蜂巢降温。这个过程类似于我们在大热天出汗的过程。这种技术称为蒸发冷却。
当水分或汗液蒸发时,热量随着温度下降而散去。工蜂在白天扇动水滴以增加蒸发并创造空气循环。
他们通常保持蜂巢内至少50%左右的相对湿度。在这个湿度区域之外,长时间的波动会对蜂巢幼崽的健康和蜂巢的整体健康造成危险。
睡在外面!
如果你曾经在炎热的夏日路过一个蜂巢,停下来看着蜂巢而不用担心被蜇,你会发现许多蜜蜂都呆在蜂巢外面。
蜜蜂通常生活在大而拥挤的巢穴中,通常巢穴的入口很窄。当蜂巢内变热时,一群蜜蜂爬到入口处,用翅膀当风扇,吸出热空气,让冷空气进来。
白天,人满为患不是问题,因为有许多觅食者和无人机在蜂巢外面。然而,到了晚上,当所有蜜蜂都返回时,蜂巢会变得拥挤不堪,温度也会过高。
对于这种拥挤,蜜蜂有一个很好的解决办法,那就是睡在外面。
在夏季的几个月里,大多数健康的蜂巢都有很高比例的蜜蜂在蜂巢入口附近游荡,尤其是在晚上。
这些蜜蜂大部分时间都在外面度过,在柔和的月光下静静地休息以保持凉爽。更重要的是,这还通过限制蜂群中蜜蜂的数量来防止巢穴过热。
如果夜间气温下降,蜜蜂可以回到室内取暖。如果没有,他们会整夜待在外面。
蜜蜂如何自我组织成这些活的通风单元?
夏天的高温对蜜蜂来说真的不是问题,因为它们可以自我调节,那么问题又来了,蜜蜂是如何自组织进入这些生活通风单元的呢?通风装置呢?对于可以用语言交流的人来说,这是一项艰巨的工作。
哈佛大学JohnA.的研究人员为蜂巢通风。
几千年来,蜜蜂等社会性昆虫进化为利用流体动力学,共同解决机械稳定性、温度调节和通风等生理问题。
测量和计算模型的结合量化并解释了扇形蜜蜂如何创造紧急的大规模流体模式来为它们的巢穴通风。
事实证明,蜜蜂不需要复杂的招募或交流机制来保持巢穴凉爽,而是个体蜜蜂对温度变化的扇动反应,以及流体力学的物理学,导致它们的集体空间组织,这它恰好是一种有效的冷却解决方案。
该论文于2019年2月发表在《英国皇家学会界面杂志》上。该实验始于2017年夏季的三伏天。在数周的时间里,研究人员在野外观测站监测了一组人工蜂箱。
研究团队测量了蜂房的温度、进出蜂房的气流,以及蜜蜂在蜂房入口扇风的位置和密度。
他们观察到,蜜蜂没有分散在蜂巢入口,而是聚集在最热的区域,并将空气流出量最大的区域与空气流入量最大的较冷区域分开。
重要的是,他们发现不同的蜜蜂有不同的温度阈值,超过该阈值它们就会开始拍打翅膀,这样它们就能更好地响应温度变化。
在对系统进行建模时,研究人员发现所有这些行为都与巢穴的环境物理有关。
火炬让蜜蜂感受蜂巢上游的温度,不同的温度阈值让通风更持续,蜂巢温度更稳定。
此外,由于摩擦和流体的物理特性,簇将流入和流出分开,让更多的冷空气进入鸟巢。
这项研究展示了蜜蜂如何利用其物理环境的动态来大规模组织生理过程。虽然这是一个以物理学为中心的故事,但具有遗传和进化根源的生物变异可能在这个系统中发挥重要作用。
根据研究,温度阈值的个体差异不仅导致更稳定的蜂巢温度,而且这种多样性对于有效通风所需的扇风行为模式的稳定性至关重要。
研究人员说,从大型HVAC系统到冷却我们计算机的风扇,受生物启发的自组织系统可能比现有系统更好地适应和响应特定需求。
结语
有时候看似简单的事情,往往蕴含着不简单的道理。蜜蜂的这些行为可能会给我们带来更高效的科技产品。
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