Модель пчелы и улья

 Предыдущие заметки были посвящены модели пчелы, и, надо сказать, помогли мне лучше понять физические явления, связанные с состоянием покоя и полёта, а также некоторые поведенческие особенности при медосборе. Эти результаты (прежде всего модель термогенеза и температуры) в дальнейшем будут использованы при моделировании клуба пчёл на зимовке. Но прежде чем перейти к моделированию клуба, необходимо создать модель жилища семьи медоносных пчёл, в котором этот клуб будет располагаться. Данной заметкой я начинаю серию по моделированию пчелиного жилища - гнезда. Оно состоит прежде всего из сот, в которых пчёлы выращивают расплод, хранят запасы мёда и перги, располагаются для отдыха и сна. Соты пчёлы строят  обычно внутри некоторого укрытия, защищающего гнездо по периметру от внешних угроз. Это может быть дупло, расщелина в скалах, улей, колода и т.п.  Соты состоят из ячеек, которые пчёлы строят из вырабатываемого ими же воска. Ячейки могут быть разных размеров в зависимости от...

Пчеле для полёта необходима температура торакса не ниже 27°C. Однако, если мы посмотрим на график температуры пчелы в покое в заметке Температура и мощность термогенеза пчелы , то увидим, что это условие обеспечивается в пасмурную погоду только при температуре воздуха выше 17°C, а на солнце - выше 10°С. Но первые очистительные облёты пчёлы делают и в пасмурную погоду уже при температуре 10-12°C. Для того, чтобы взлететь пчела разогревает торакс до рабочей температуры путем изометрического сокращения летательных мышц. При этом махания крыльями не происходит. Такой режим можно назвать режимом печки. Работа этих мышц осуществляется с КПД 4.4%, остальное идёт на нагрев, т.е. КПД такой печки составляет 95.6%!  В заметке про термогенез  была сделана попытка оценить какая дополнительная мощность нужна пчеле, чтобы поднимать свою температуру со скоростью 2°C в минуту, получилось - нужно 6.3 мВт. Сделано это было ещё до создания модели (по крайней мере без её применения). Но теперь-то...

В прошедшую субботу был на слёте Ассоциации Естественного Пчеловодства. Слёт проходил в замечательном месте, названном Посольство пчёл. Было много желающих, но количество мест ограничено, поэтому приехали те, кто успел записаться заранее. Встретил много энтузиастов, которые тоже очень уважительно относятся к пчеле. Огромная благодарность организатору и радушному хозяину Ивану Пигарёву. Но не буду делать репортаж или описывать насыщенный день (работали и отдыхали с 10 до 19 часов и было много интересного) - это просто невозможно сделать в рамках одной заметки, оставлю здесь для памяти только то, что сам доложил (чтоб потом невозможно было отпереться :-). В частности, я нескромно заявил, что в ходе работы над моделью сделал 14 открытий о пчеле, потом скромно добавил - для себя. И решил ими поделиться с общественностью, может быть для кого-то это тоже будет новым знанием: 1.  Для горизонтального полёта пчеле нужно примерно в 2 раза меньше механической мощности, чем для парящего. 2. Г...

 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: На графиках видно, что при доставке менее концентрированного нектара эффективность ниже, т.к. сжигать в полёте его приходится больше. Также при любой концентрации есть максимальная дальность, при которой эффективность становится равной нулю (а далее - отрицательной). Наприме...

При написании заметки Температура и мощность термогенеза пчелы , в частности раздела "В полёте", я наткнулся на серию из восьми статей в немецком Журнале сравнительной физиологии под общим подзаголовком "Flight of the honey bee", где группа авторов опубликовала результаты своих лабораторных экспериментов с использованием аэродинамической трубы и специально созданных чувствительных механических весов. Конечно захотелось сравнить эти экспериментальные данные с моей теоретической моделью, изложенной в заметке Полёт пчелы . Однако нужно иметь в виду, что условия лабораторных экспериментов отличаются от условий полёта в природе. Первые четыре статьи были опубликованы в одном томе журнала (том 158) в ноябре 1989 года. Их названия (в Google-переводе): I. Температура поверхности грудной клетки и терморегуляция во время привязанного полета [ 11 ] . II. Температура внутренней и поверхностной грудной клетки и энергетические критерии, корр...

Введение Помню, в школе на уроках биологии рассказывали про теплокровных и холоднокровных животных; насекомых, а, значит, и пчелу относили к холоднокровным. Поэтому когда первый раз прочитал, что пчела - пойкилотермное животное, слегка насторожился. Оказалось - зря, это тоже, что холоднокровное, но "по-научному", ещё встречается "эктотермное". А теплокровные - гомойтермные или эндотермные; они способны сохранять постоянную температуру тела, независимо от температуры окружающей среды - это птицы и млекопитающие, остальные - холоднокровные. Итак, согласимся: пчела - пойкилотермное животное. Однако, "всё не так однозначно". Например голый землекоп - холоднокровное млекопитающее. А в мае 2015 года нашли  "полностью теплокровную рыбу"  . Оказалось, правда, на мой взгляд, не полностью - она способна держать температуру всего на 5°С выше окружающей. Выделяют отдельную группу гетеротермных животных, куда относят как некоторых холоднокровных, так и н...