蜂巢

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蜂巢
去除外殼的蜜蜂蜂巢,可見蟲卵和幼蟲
蜜蜂由每部分的頂部開始建立它們的蜂巢。當蜂蜜填滿蜂巢後,蜜蜂會以蜂蠟把巢室封口。

蜂巢蜜蜂所建的巢穴,由眾多正六邊形蜂蠟巢室所組成。蜂巢裡除了蜜蜂之外,還有它們的幼蟲,並儲存蜂蜜花粉。而馬蜂亞科(Polistinae)和胡蜂亞科(Vespinae)的胡蜂所建立的蜂巢則是用紙所造成的,而非蜂蠟

養蜂家會拆掉整個蜂巢去獲取蜂蜜。蜂蜜的提取可以透過打開蜂巢取出巢板,然後把它放進分離蜂蜜的離心機裡旋轉。另外,有時候新的蜂巢會以不加人工的蜂巢蜂蜜形式售賣,尤其是用來塗麵包的蜂蜜;烹調或加入茶調味的蜂蜜則以提取液形式售賣。

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[編輯]

蜂巢巢室的中心線總是似是水平的,而巢室的非角度行排(non-angled rows)也是水平地(非垂直地)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。

那麼為甚麼蜂巢是六邊形,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。為支持此論點,他指出個別建造的蜂王巢室,它們多是不規則和凹凸不平,不是以最有效率的方式製作。

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的形狀的現象是由於自然選擇

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)))。

電腦繪製的蜂巢巢室模型,顯示一個六邊形管接觸在三個相等的菱形,而這三個相等菱形都交匯在巢室軸線的同一點上。
蜂巢巢室3D幾何圖。

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。

電腦繪製的兩個相對的蜂巢層模型, 顯示其中一蜂巢層的三個巢室適合地和對面層的另三個巢室合併在一起。
相對層蜂巢的巢室合併在一起。

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。而在1965年,匈牙利數學家拉茲洛·費耶·托斯發現蜜蜂所用的三面錐形(由三個菱形組成)不是理想最佳的三維幾何形狀。而由2個六角形和2個較小菱形組成的巢室末端將會多.035%(或接近1/2850)的效能。

參見[編輯]

參考書目[編輯]

  • Graham, Joe. The Hive and the Honey Bee. Hamilton/IL: Dadant & Sons; 1992; ISBN 0-915698-09-9
  • Thompson, D'Arcy Wentworth (1942). On Growth and Form. Dover Publications. ISBN 0-486-67135-6.
  • "The Mathematics of the Honeycomb" (June 1985). Science Digest, pp. 74-77.

外部連結[編輯]