Lecții pe care le învãțãm de la albine (I)
Dacă în loc să ne bucurăm de produsele finite realizate de albine, precum mierea și ceara, am fi mai atenți la modul perfect în care aceste insecte își construiesc fagurii, folosind lecții de matematică? Avem multe de învațat de la natură dacă suntem atenți să o privim și nu doar să o exploatăm pentru ceea ce ne servește exclusiv nouă, oamenilor.
Biomimetica sau biomimetismul reprezintã imitarea de modele, sisteme și elemente ale naturii în scopul de a rezolva probleme umane complexe. Este literalmente urmãtoarea etapã a evoluției umane. „Cei care sunt inspirați de un alt model decât Natură muncesc zadarnic”- vorbele înțelepte atribuite lui Leonardo DaVinci.
Poate cã nu am urmat modelele care trebuie, încercând sã trãim pe aceastã planetă exploatând natura și ducând, în final, la exterminarea unor specii. De exemplu, ce ar fi dacă ne-am uita mai atent la albine? Oamenii adoră mierea și zumzetul albinelor din grădină – un sunet care ne oferă o stare de liniște și pace într-o zi caldă de vară. Dar dincolo de a le domestici și folosi, poate ar fi bine să și învățam din felul în care se organizează. Cum ar fi, despre modul în care iși construiesc stupii, fagurii.
Având în vedere importanța cerii și a mierii, nu ar trebui să fie surprinzător faptul că albinele au fost în cele din urmă domesticite. De ce am făcut asta? Turmele de capre și oi, soiurile de cultură pe care le-am cultivat și selectat de milenii au fost alese pentru că au gustul pe care ni-l dorim sau reprezintă ajutorul de nădejde – cum este câinele domestic. La fel și albinele, ele sunt ajutoare domestice. Am conturat evoluția lor pentru a se potrivi nevoilor noastre.
Biomimetica este însă puțin diferită. În cadrul acestui concept nu folosim efectiv animalele sau insectele, sau produsele lor, ci doar ideile lor, modul în care acestea rezolva anumite probleme. Cum?
Oamenilor de știință le-a luat aproape două mii de ani pentru a dovedi că albinele sunt printre cei mai eficienți constructori din lume. Pappus a fost unul dintre primii matematicieni greci, în secolul al IV-lea, care bănuiau că forma elegantă a fagurelui nu este doar rezultatul unui înnăscut simț estetic și geometric, ci mai ales al eficienței naturii. El a ghicit că modelul repetat al figurilor cu șase fețe pe care le vedeți într-o secțiune transversală a fagurelui este folosit deoarece utilizează cea mai mică cantitate de ceară pentru a stoca multă miere. Teoria lui a fost demonstrată abia în 1999, de către matematicianul Thomas Hales de la Universitatea Michigan.
Pentru a înțelege logica albinelor, și poate chiar a o folosi în viața noastră de zi cu zi, este esențial să știm cum iși fac stupii:
Pasul unu – găsirea locului
Albinele sălbatice aleg, de obicei, să-și construiască cuiburile în lemn scobit, fisuri de stâncă, partea inferioară a acoperișurilor. După ce au găsit un loc pe care îl consideră potrivit pentru stupul lor, albinele vor începe construcția cuibului lor de sus în jos.
Ulterior, albinele muncitoare pregătesc spațiul, acoperind pereții cu un strat subțire de propolis. Această substanța este obținută din rășini vegetale colectate de albine, ceară secretată de glandele din abdomenul lor și saliva lor. Albinele folosesc propolis pentru a acoperi suprafețele din interiorul stupului lor în diferite etape ale construcției, deoarece are proprietăți antimicrobiene ce ajută la protejarea coloniei de germenii nocivi, care pot fi introduși din exterior odată terminat stupul.
Pasul doi – construcția fagurelui
În continuare, albinele vor mesteca ceara pe care o secretă până când este moale, legând bucățîle împreună, pentru a forma în cele din urmă celule individuale. Aceste celule hexagonale vor fi folosite pentru depozitarea nectarului, polenului, apei, mierii, ouălor și larvelor.
Albinele muncitoare tinere excretă ceară caldă, fiecare cam de dimensiunea unui cap de ac. Alți lucrători iau aceste bucăți de ceară proaspăt produse și le poziționează cu atenție pentru a forma camere (sau celule) verticale, cu șase fețe, cilindrice. Fiecare dintre cei șase pereți are exact aceeași lațime, iar pereții se întâlnesc la un unghi de exact 120 de grade, producând una dintre „figurile perfecte” ale geometriei, un hexagon regulat.
Wow! Cum știu albinele aceste lecții de matematică? De ce albinele nu fac fiecare celulă triunghiulară, pătrată sau de altă formă? De ce au laturile drepte în primul rând? La urma urmei, ceara caldă ar putea la fel de bine forma pereți curbați.
Modelul concis și ordonat este un simbol pentru structură, ordine, utilitate și rezistență – și cu un motiv întemeiat. Acest model nu s-a produs întâmplător. Albinele au descoperit o modalitate de a-și construi casa care le servește incredibil de bine.
***
Model de inspirație
Inginerul de talie mondială al regnului animalelor – albina de miere – a inspirat arhitecți din întreaga lume. Există un număr surprinzător de structuri construite pe ideea de a reproduce stupul. Fie că este vorba de casa în formă de stup sau de fagurele complex din interiorul ei, constructorii par că se lasă mereu inspirați de designurile naturale. “Designul hexagonal evocă geometriile naturale pe care le găsești în anumite formațiuni de corali sau faguri”, spune Bjarke Ingels, din grupul de arhitecți BIG cu sediul în Copenhaga și New York. Pentru el, a utiliza forma fagurelui înseamnă capacitatea constructorului de a îmbunătăți peisajul natural. – din punctul de vedere al utilizatorului și al comunității. Alți arhitecți au găsit o muză în utilitatea stupilor, în compactitatea fagurelui și în modelul artistic pur al creațiilor albinelor.
Casele în formă de stup pot fi găsite în Irlanda și Scoția. De exemplu, în Kent, Irlanda există cabane din mozaic de piatră care oferă atât un adăpost robust, cât și o formă de camuflaj. Modele similare au fost găsite în întreaga lume, unele vechi de 4.000 de ani. Casele din fiecare regiune erau realizate din diferite tipuri de materiale, fiecare îmbinânduse cu peisajele locale. În mod uimitor, aceste structuri care arată ca niște bordeie sunt mai avansate decât par, oferind un sistem natural de încălzire și aer, precum și protecție împotriva animalelor sălbatice. În interior, cupola înaltă servește pentru a colecta aerul mai fierbinte, explică Ronald Rael, fondatorul EarthArchitecture.org, într-un articol despre casele tradiționale sub formă de stupi.
Modelul fagurelui este folosit de arhitecți și designeri și în zilele noastre: compania Panelite din New York oferă o sticlă izolatoare ClearShade hexagonală, care reglează pasiv căldura, lăsând în continuare multă lumină să intre în încăperi. Zgârie-norii Sinosteel din Tianjin, China, folosesc ferestrele tip fagure cu același efect.
***
Fagurii, știm cu toții, stochează miere. Mierea este, evident, valoroasă pentru albine. Îi hranește pe cei mici. Susține stupul. Face ceară, cea care ține împreună fagurele. Este nevoie de mii și mii de ore, zeci de mii de zboruri pe câmp, pentru a aduna nectarul din floare după floare, după floare, așa că odată întoarse la stup albinele vor să construiască o structură de depozitare sigură, rezistentă, dar și simplu de realizat.
Deci cum gândesc acest întreg proces? Să presupunem că încep fagurele cu o celulă de o formă total întâmplătoare. Dacă ar face așa, atunci ar apărea întrebarea cum va arăta următoarea celulă. Asta, în condițiile în care nu vor să aibă goluri între celule, ci o structura cât mai compactă. Deci următoarea celulă trebuie realizată astfel încât să o închidă pe prima. Iar a treia celulă, din nou, va trebui să fie proiectată pentru a se potrivi primelor două. Fiecare celulă ar fi puțin diferită și asta ar însemna că albinele muncitoare ar lucra pe rând, făcând mai întâi o celulă, apoi adaptând celula următoare la prima, și așa mai departe.
Dar nu acesta este modul albinelor de a munci. Dacă te uiți cum construiesc albinele un fagure, vei vedea că nu lucrează una singură în timp ce în jurul ei lenevesc alte câteva zeci, așteptându-și rândul. Nu, toată lumea lucrează simultan, constant. Nu există albine inactive, ar pierde timpul. De aceea, pentru ca albinele să termine un fagure cât mai repede, eficient, este mai simplu ca fiecare celulă să fie identică. Dacă laturile sunt toate egale – perfect hexagonale – fiecare celulă se potrivește perfect cu toate celelalte. În acest fel, un fagure este practic un puzzle, toate piesele se potrivesc.
Dar de ce nu fac celule de formă ovală sau rotundă? Foarte simplu. Ar crea goluri care ar avea nevoie de ceară suplimentară pentru a fi închise. Deci înțelegeți de ce un fagure construit din forme rotunde nu ar fi bun? Ce e mai eficient? Este un adevăr matematic că există doar trei figuri geometrice cu laturi egale care se pot potrivi între ele pe o suprafață plană, fără a lăsa goluri: triunghiurile, pătratele și hexagoanele.
Și atunci de ce nu au ales albinele triunghiul sau pătratul? Așa cum spuneau matematicienii antici greci, structura construită din hexagoane este un pic mai compactă decât cea din pătrate sau triunghiuri. Iar acest lucru contează. Cu cât este mai compactă structura, cu atât este nevoie de mai puțină ceară pentru a construi fagurele. Ceara este scumpă. O albină trebuie să consume aproximativ 225 de grame de miere pentru a produce 28 de grame de ceară. Deci, dacă urmăriți cheltuielile, vă doriți cel mai bun plan de construcție pe care îl puteți găsi.
Cu alte cuvinte, fagurele nu este doar o capodoperă a ingineriei, ci este absolut perfect în economisirea forței de muncă și a materialului de construcție: ceara.
Articol preluat din numărul 264, februarie 2020, al Revistei CARIERE. Pentru detalii legate de abonare, click aici.
