В заметке Сколько взять нектара рассчитана эффективность работы пчелы по сбору и доставке нектара как доля собранного нектара за вычетом расходов самой пчелы на полёт туда-обратно и сбор. Поскольку с увеличением дальности расходы на полёт возрастают, постольку эффективность падает. Затем было показано, что эффективность также снижается с понижением температуры воздуха, т.к. растут расходы на термогенез. Расчёты были проведены для средней концентрации сахаров в нектаре 40%, а она, как известно, бывает разной - от 10 до 70%. Энергетические затраты на полёт при заданной дальности от этого параметра не зависят, но масса сожжённого нектара будет больше для менее энергоёмкого.
Проиллюстрируем это графически:
Для производства одинакового количества мёда нектара-70 потребуется в семь раз меньше, чем нектара-10. Если учесть это в эффективности, то она будет выглядеть так:
По затратам получается выгоднее летать на 8 км за нектаром-40 и на 11 км за нектаром-70, чем на 1 км за нектаром-10 (при 34°С).
Однако здесь не учтено время. Если нам надо срочно собрать много мёда, то можно "пожертвовать" эффективностью. Оценим скорость сбора мёда одной пчелой:
$$a=\frac{m_з-m_ц}{t_ц}\frac{k_н}{k_м}, $$
где \(m_з\) - загрузка зобика,
\(m_ц\) - расход нектара пчелой за один цикл (рейс),
\(t_ц\) - время одного цикла ( в среднем получается около одного часа: 1,33 часа на дальности 100 м, 0,82 часа на дальности 3 км; на меньшей дальности время цикла больше, т.к. больше загрузка, требующая больше времени на сбор),
\(k_н\) - концентрация сахаров в нектаре,
\(k_м\)- концентрация сахаров в мёде, положим 80%.
Цикл складывается из полёта "туда", сбора нектара, полёта "обратно" и пребывания в улье (гнезде) для сдачи нектара, отдыха, обмена информацией и других надобностей, положим 15 минут:
$$t_ц=t_1 + t_{сб} + t_2 + t_у $$
Этот показатель выглядит так:
Видим, что, если скорость сбора важнее эффективности, действительно, лететь на 1 км за нектаром-10 выгоднее, чем на 8 км за нектаром-40. Или, например, невыгодно брать нектар-10 ни на какой дальности, если до дальности 5 км есть нектар-40 или до дальности 7 км - нектар-70. Также лучше лететь на 2 км за нектаром-70, чем на 300 м за нектаром-40.
Интересно, пчела умеет это "считать"? Что она выберет скорость или эффективность?
В книге [3] приводятся такие данные: средняя семья за год выводит 150 тысяч пчёл, потребляет 60 кг мёда и 20 кг пыльцы. Получается одна пчела должна собрать не менее 400 мг мёда и 133 мг пыльцы. Пыльцы пчела в среднем берёт 15 мг, значит за ней она должна слетать 9 раз. Средняя дальность полёта составила 2,3 км; по графику для 34°C производительность была около 12 мг/час. Время цикла для этой дальности - около 50 минут (0,83 часа), соответственно, принос за рейс был 10 мг мёда (20 мг нектара). Графики построены в пересчёте на мёд, поэтому для "выполнения плана" пчеле на 400 мг потребуется слетать 40 раз. Итого - 49 фуражных вылета за всю жизнь. Если пчела работает сборщицей две недели, то - это не более четырёх вылетов в день. Прямо скажем - не напряжённо, пчела легко выполнит план, остальные полёты может посвятить сбору для медведя или пчеловода. При таком раскладе пчела, вероятно, выберет эффективность, а не скорость - ей некуда спешить. С другой стороны, нужно же ещё за водой летать, за прополисом...
На самом деле мы не знаем, что выберет пчела. Информацию о местах медосбора приносят разведчицы и языком танца передают её в улье своим сёстрам. В это время наша пчела прилетела и находится в улье (15 минут). Известно, что продолжительность танца определяет дальность, отклонение линии танца от вертикали даёт оценку направления относительно Солнца в горизонтальной плоскости, а частота "виляний" - качество источника. Всё это наша пчела должна воспринять, оценить, сравнить с предыдущим местом и принять решение - куда лететь.
Другой вопрос: попадёт ли наша пчела на это представление, ведь она находится в улье всего 15 минут. В той же книге описывается эксперимент 1980 года, когда был зафиксирован 1871 танец в течение четырёх периодов по 9 дней (т.е. всего 36 дней) с 8 утра до 18 вечера. Получается в среднем 52 танца в день или 5,2 танца в час. На наши 15 минут - 1,3 танца. Из этого следует, что наша пчела получит информацию хотя бы ещё об одной точке, и у неё будет выбор!
Да, для хранения данных графиков в базе данных их действительно лучше представить в виде таблиц. Это позволит легко анализировать, сравнивать и использовать данные в дальнейшем. Вот пример табличного представления графика "Эффективность доставки при 34°C" для трёх разных условий (40%, 70%, 10%) на основе трендовых уравнений, указанных на графике:
ОтветитьУдалитьВремя (ч) Эффективность, % (40%) Эффективность, % (70%) Эффективность, % (10%)
0 96,7 98,1 86,7
1 95,0 96,3 73,8
2 92,7 94,0 61,3
3 89,8 91,1 49,1
4 86,3 87,7 37,3
5 82,2 83,7 25,9
6 77,5 79,2 14,9
7 72,2 74,1 4,3
8 66,3 68,5 0,0
9 59,8 62,3 0,0
10 52,7 55,5 0,0
11 45,0 48,2 0,0
12 36,7 40,3 0,0
13 27,8 31,9 0,0
Пояснения:
Время (ч) — ось X графика (например, часы или условный параметр).
Эффективность (%) рассчитана по формулам трендов, приведённых на графике для каждого случая.
Если по формуле получалось отрицательное значение, в таблице указано 0%.
Такое табличное представление позволяет сохранить данные в базе, использовать их для анализа, построения новых графиков, а также для сравнительных исследований по теме "Дальность, скорость и эффективность медосбора".
Не понял, зачем нужно дублировать графическое наглядное представление данных табличным. Кому нужно может восстановить эти данные из приведенных на графиках формул (что, видимо, Вы и сделали; правда, там не время в часах, а расстояние в километрах). Спасибо!
Удалить