蜂巢結構…………………………………………

巧妙的蜂房構造

蜂巢是蜜蜂所建的巢穴,它們是由眾多正六邊形的蜂蠟巢室所組成。蜂巢裡除了蜜蜂之外,還有它們的幼蟲,並巧奪天工的蜂巢儲存蜂蜜和花粉。蜜蜂建築蜂巢似乎是基於它們的本能,生物學一般的理論均認為自然界裡這麼有效能形狀的現象是由於自然選擇。

而孵化蜜蜂幼蟲的『蜂巢』經過一段時間後,會漸漸變得昏暗,因為繭會嵌進巢室,並留下很多足跡,當看見這些在蜂巢蜂蜜框上,養蜂家稱為「活動污跡」(Travel Stain)。「巢板」(Honey Super)上的蜂巢因為不能用來孵化蜜蜂幼蟲,所以便會保持光亮顏色。

蜂巢的幾何形狀其巢室的中心線總是似水平的,而巢室的非角度行排(non-angled rows)也是水平地排成一線。因此,每個巢室都有兩個垂直的「牆」,由兩個角牆構成「地板」和「天花板」。而巢室的斜度是些微地向上,在9至14度之間,朝向開端,這樣蜂蜜便不至流出。

什麼蜂巢是六邊形,而非其他形狀的?現在的說法有兩個:
第一種說法由波蘭數學家、物理學家暨天文學家Jan Brożek提出,六邊形能以每範圍最小的周界去平鋪一平面,就是說六邊形結構可以在一定體積裡,能用最少的材料去建造一個最寬敞的巢室。
另一種說法由蘇格蘭生物學家、數學家暨古典學者達西湯普森(D'Arcy Wentworth Thompson)提出,他認為六邊形形狀是基於個別的蜜蜂們將巢室擺放在一起的程序:有些類似在肥皂泡間製造的邊界形狀。

巧奪天工的數學邏輯應用

蜂巢巢室的末端也是幾何效能的例子,雖然是三維和不起眼。末端是一個所有鄰近表面兩面角度為120°的三面錐形,在一定容量最小化表面面積的角度(一個在錐形頂部邊緣形成的角度大約為109°28'16"( = 180°- arccos(1/3)))。

巢室的形狀就像是兩個相對的蜂巢層互相套疊對方,而末端的各個平面都是和對邊的巢室共用的。

蜂巢3D幾何圖 相對層蜂巢

●蜂巢巢室3D幾何圖

●相對層蜂巢的巢室合併在一起

【圖片來源引自Blogger.com網站】/【照片來源本研究團隊親自拍攝】

蜂房原料、製成與功能

當然個別巢室並非如上圖顯示的幾何完美:在一個實際的蜂巢裡,"完美"的六邊形是有少許百分比偏差的。在較大的雄蜂蜂巢和較小的工蜂蜂巢之間的過渡地區,或當蜜蜂遇到障礙時,巢室型狀都可能會歪曲的。

1、蜂房的原料:蜜蜂對住所選定後,必須構造蜂房(俗謂蜂巢),以為將來生活的據地,正如人類建造房屋一樣。但其他生物造巢,是蒐集天然物來利用。而蜜蜂的造巢則不同,牠全仗自己分泌的蜜蠟來造窠。牠建築的材料,既清潔美觀又堅固耐用,而且又很合於自己生活的需要。牠分泌蜜蠟時,必先飽食花蜜和花粉,然後集體靜止在一起數小時至十餘小時,使溫度增高。然後在腹部關節左右,各分泌出四片白色鱗狀的蠟片,約二耗薄的鱗片,稱之為蠟鱗。蜜蜂分泌蠟鱗多的時候,蜂箱底上也有落下的,一看便知道蜜蜂在分泌蜜蠟,再用口取下,在口中嚼碎,而作為造成蜂房的原料。

2、蜂房的造成:蜜蜂所造成的蜂房,與其他蜂類的巢稍有不同。蜜蜂的巢是每片兩面造成六角形筒狀的蜂房,其底部的角度,在力學上不但正確而且最強有力,且其材料最為節省。經過很多數學家計算証明,此種巧妙的建造蜂房方法,實在是人類所望塵不及

3、蜂房的種類:一群蜂中以工蜂為主力,所以工蜂育成的巢房最多。至於雄蜂房,因雄蜂體積稍大,所以雄蜂育成巢房則比工蜂育成巢房稍大。至於作為貯蜜或貯存花粉用時,則不分工蜂房和雄蜂房,只要幼蜂出來空的巢房,都可以打掃清潔作貯藏食糧之用。關於育成蜂王的巢房,多半另外建造或者將空房改造,其形狀有如落花生,不但大而且長。此種蜂王育成的蜂房,多半蜂王出來後,便將其棄置或毀去。此種巧妙的工程,像蜜蜂這小小的昆蟲,能有如此精緻的建築術,實在是宇宙空間一個永遠不能解的謎。

 【資料來源整理自維基百科】

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