Premium

Získejte všechny články
jen za 89 Kč/měsíc

Včely stavějí plástve z kroužků, ale vycházejí jim šestiúhelníky

Včelí plástev zajímá architekty i techniky. Její tvary jsou tak rafinované, že někteří přírodovědci dokonce uvažovali, zda včely nejsou schopné nějakých početních úkonů. Ale jak se zdá, ke stavbě tohoto dokonalého díla stačí fyzika a teplo.

Opuštěný úl včely květné (Apis florea), která obývá hlavně Jižní Asii. | foto: Sean.hoyland via Wikipedia

Když ve čtvrtém desetiletí před naším letopočtem psal Marcus Terentius Varro knihu o zemědělství, uvedl, že pro tvar včelí plástve existují dvě možná vysvětlení. První říká, že šestiúhelníky v plástvi přirozeně vyhovují šesti včelím nohám. Druhé je matematické: šestiúhelníky byly podle tehdejších matematiků nejlepší způsob, jak zaplnit plochu, a tedy také nejlepší využití místa v plástvi.

Není jasné, jaký důkaz pro své tvrzení Varro měl, ale opravdu to tak je. V roce 1999 nalezl obecný matematický důkaz pro tuto domněnku Thomas C. Hales. Od té doby jsou včely oficiálně ve využití plochy plástve nepřekonatelné (více si můžete přečíst česky zde). Nyní se ovšem zdá stále jasnější, že včely přímo tento tvar nestavějí. Toto uspořádání jim vzniká "pod rukama" samovolně.

Kepler se uměl mýlit

Včely inspirovaly nejen antické myslitele, ale také například i Johanese Keplera. Jeho zajímavé matematické postřehy odvozené od struktury včelího úlu se řešily do 20. století a byly velmi podnětné. A to i přesto, že se pozorování nezakládala na pravdě.

Kepler předpokládal, že dno komůrek je tvarované do pravidelných rovných ploch. Ve skutečnosti je konec komůrek tvarovaný do polokoule a domnělý kosočtverečný dvanáctistěn je ve skutečnosti pouze optický přelud vzniklý při pohledu na poloprůhlednou plástev (viz. Bauer a Bienefeld).

Komůrka včelí plástve podle Keplerových představ. Dno (vpravo), podle něj...

Řešení problému, zda tato včelí komůrka, vzniklá jen v učencově hlavě, je nejlepším možným tvarem pro využití omezeného prostoru, přesto plodně zaměstnalo řadu matematiků. Jejich postupy se dnes používají například při při programování řady úloh.

Včely vytvářejí kruhy, ale díky vlastnostem stavebního materiálu z něj postupně vznikají místo kruhů šestiúhelníky. Od roku 2004 pro to máme poměrně přesvědčivé důkazy. Jihoafricko-německý tým tehdy ukázal, že horký vosk, který se nalije na plochu s kruhovými výčnělky, po odstranění této formy zatuhne do šestiúhelníků. Byl to hezký, ale nepřímý důkaz.

Nyní se podařilo podobný děj pozorovat přímo v úlu britsko-čínskému týmu, který vedl Bhushan Karihaloo z Univerzity v Cardiffu. Práce vyšla v časopisu JRS Interface (placený přístup zde). Vědci vyhnali včely z úlu během stavby a zachytili na snímcích nově vzniklé komůrky, které mají zřetelně kruhový tvar. Starší komůrky však postupně přerůstaly v charakteristické šestiúhelníky.

Z fyzikálního hlediska dochází ke změně tvaru komůrek díky působení povrchového napětí v místech spojů stěn. Můžeme si to představit tak, že v tomto místě se postupně srážejí dohromady do jednoho bodu, a v důsledku napřimují původně zakřivené stěny kružnic do šestiúhelníků.

Neznamená to, že by včely pro tento vývoj událostí nic nedělaly. Narovnání stěn sice proběhne samovolně, ale jen v případě, že vosk má dostatečnou teplotu, a je tedy polotekutý. Včely se tak musí postarat, aby v místě, kde se staví nové komůrky, byla dostatečně vysoká teplota, někdy o více než 10 °C vyšší než v jiných částech úlu.

Voštiny, tedy víčka a plástev se zbytky medu, které jsou výborné na žvýkání jako zdravá přírodní žvýkačka.

Ukázka plástve, kterou si včely vytvoří samy bez rámu, který jim připraví včelař.

Zvláštní roli v tom hrají zřejmě dělnice-specialistky se zvýšenou tělesnou teplotou, které podle všeho dokážou vosk hotové komůrky zahřát až na 40 °C. Je to však jen odhad, protože se nepodařilo přesvědčivě identifikovat každou včelu, která se na stavbě komůrek podílela. Ale je to pravděpodobné, vědci totiž nepřišli na jiný způsob, jak jinak by mohly během finálního tvarování buňky vosk zahřát na dostatečnou teplotu.

Nesouhlasit můžeme dál

Ale ne každý s tím souhlasí. Letos v lednu dva němečtí vědci zveřejnili v podstatě přímou odpověď na práci z roku 2004 (placený přístup odsud). Jejich pozorování včelího úlu infračervenou kamerou (tedy citlivou na teplo) ukazují, že včely vosk během vytváření komůrek nezahřejí na dostatečnou teplotu, aby mohlo dojít k ryze fyzikálnímu narovnání stěn.

Jak vypadá inspirace včelí pláství v praxi: BMW předvádí lehkou výplň prahu u svého elektromobilu i3, která má ochránit posádku při bočním nárazu.

Vědecké dohady kolem této otázky tedy ještě úplně nekončí. Zdá se, že lepší argumenty mají k dispozici zastánci teorie o samovolné fyzikální změně tvaru komůrek v plástvi. Rozhodnuto ovšem bude až ve chvíli, kdy si to zastánci a odpůrci této hypotézy dokonale "vyříkají", tedy najdou všechny chyby v pracích svých protivníků. Pak by se mělo ukázat, který názor je lepší. To je alespoň optimistická charakteristika vývoje vědeckého poznání. Pesimisté však říkají, že situaci změní až postupné vymření zastánců starších hypotéz.

Ať už je pravda jakákoliv, včelí plástve budou i nadále zdrojem zajímavé inspirace. Bhushan Karihaloo Technetu napsal, že se jejich vlastnostmi s kolegy zabývá už delší dobu. Plástve jsou například nečekaně odolné proti změnám teplot a pevné, a to zřejmě díky postupnému zapracování hedvábných vláken z kokonů včel, které se v nich vylíhnou. Autoři doufají, že by podrobné zkoumání těchto a dalších vlastností mohlo vést ke zlepšení některých dnes používaných materiálů.

Uznání "přes mrtvoly"

Že i ve vědě je někdy fakta nestačí vaše oponenty přesvědčit, dokazuje nedávný příklad z chemie, kdy se "rebel" nakonec stal nositelem Nobelovy ceny.

Hrdinou příběhu je Daniel Shechtman z Izraelského technologického institutu v Haifě. Schechtman během stáže na univerzitě Johnse Hopkinse v Baltimoru v roce 1982 zpozoroval pod mikroskopem něco, co věda nepovažovala za možné: pravidelné krystaly, které se nikdy neopakovaly (odborně řečeno šlo o materiál s pětičetnou symetrií).

Běžné krystalické materiály jsou složené z opakujících se "klonů", tedy krystalů stejného tvaru. V látce pod mikroskopem se nedal najít žádný opakující se tvar, přitom byla zcela jasně také strukturovaná.

Schechtman byl přesvědčený, že narazil na něco zcela převratného a nazval nový úkaz kvazikrystaly. Jeho původní pozorování se mu znovu a znovu potvrzovalo. Časem se podařilo vyjasnit i matematické zákonitosti jejich struktury.

Získat uznání však bylo těžké. Jeden z koryfejů moderní chemie, Linus Pauling, prohlásil, že "neexistují kvazikrystaly, ale jenom kvazivědci". Až do Paulingovy smrti v roce 1994 se kvazikrystaly pohybovaly na okraji oficiální chemie, i když se Schechtmanovi ozvala celá řada kolegů, kteří před ním podobné struktury pozorovali. Ale neměli čas, vůli, odvahu či vytrvalost si za tak kontroverzním pozorováním stát.

Situace se změnila v podstatě až se smrtí Linuse Paulinga v roce 1994. Od té doby jsou kvazikrystaly předmětem intenzivního zájmu vědců a už se uplatňují i v praxi. Například u některých typů LED osvětlení, jako tepelná izolace ve spalovacích motorech či jako součást nepřilnavého povrchu pánví. A Nobelova cena za chemii v roce 2011 putovala právě k "pseudovědci" Schechtmanovi.

Příklad atomární struktury kvazikrystalu, v tomto případě stříbra a hliníku


Vše o elektromobilech a nové éře automobilismu, světových trendech v této oblasti a měnící se legislativě. Prohlédněte si nejnovější modely elektromobilů a podívejte se, jak dopadly v testovacích jízdách redaktora Technetu, Václava Nývlta, který za volanty aut do zásuvky objevuje krásy i strasti elektromobility.

Občerstvená Dacia Spring v akci. Teď už je víc autem a vejde se do půl milionu

Faceliftovaná Dacia Spring

VIDEO Málokteré auto schytalo po svém uvedení takový posměch jako Dacia Spring v roce 2021. Výkon pouhých...

Dálnice jsou v ČR pro elektroauta zdarma, cizinci však prohrávají s byrokracií

Nabíječka MOL Plugee u dálnice D1 ve směru na Brno.

Petra, Pražanka vdaná do Nizozemska, se jako každé léto chystá navštívit příbuzenstvo v Česku, s...

Turecká klička kolem cel EU na elektroauta z Číny. BYD přivítal Erdogan

Součástí smrště novinek nejprodávanější čínské značky BYD, je její první čistě...

VIDEO Největší čínský výrobce elektromobilů BYD se dohodl s tureckou vládou, že v Turecku postaví továrnu...

Skoro polovina majitelů elektromobilů v USA už auto na baterky nechce

Problém první? Dobíjecích stanic je v USA málo. Za druhé je problém je najít. A...

Na oblíbenou značku nářadí nebo piva nedáme dopustit. Kvalita nepotřebuje reklamu, chválí se totiž...

Škoda prodlouží život Fabii, Kamiqu a Scale. Elektromobilizace totiž vázne

Škoda Epiq

VIDEO Škoda Auto prodlouži výrobu modelů Fabia, Kamiq a Scala do konce desetiletí. Důvodem je i pomalejší...

Čína vyšetřuje dovoz vepřového z Evropské unie. Ta se důsledků neobává

Prodavač porcuje vepřové na trhu v Pekingu. Čínské ministerstvo obchodu...

Čína zahájila vyšetřování možného dumpingu ze strany dovozců vepřového ze zemí Evropské unie,...

Ministr Habeck jede do Číny žehlit cla na elektromobily. Němcům se nelíbí

Německý ministr hospodářství Robert Habeck v Berlíně (17. listopadu 2022)

Německá vláda se v dalších dnech bude snažit zabránit tomu, aby nová cla Evropské unie vůči čínským...

  • Nejčtenější

Za celosvětový kolaps IT systémů může nečekaně absurdní chyba

Nepovedená aktualizace bezpečnostního softwaru společnosti Crowdstrike způsobila pád počítačů a serverů s operačním systémem Windows do „modré obrazovky smrti“. Ani po restartu se nespustí. Některé...

19. července 2024  11:01,  aktualizováno  18:52

Padouši dostali další balík ukradených hesel. Není tam náhodou i to vaše?

Aktualizovaná databáze deseti miliard ukradených hesel koluje po internetu a je k dispozici kyberpadouchům. Ověřte, zda tam není i vaše heslo. V textu vás naučíme používat jedinečná a silná hesla,...

15. července 2024

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

OBRAZEM: Jugoslávské karavany byly zcela jiný level než ty z NDR, PLR a ČSSR

V roce 1965 se ve slovinském městě Novo Mesto začala psát historie továrně vyráběných jugoslávských a následně slovinských karavanů. Tak vznikla značka Adria, jejíž život se potom přenesl přes rozpad...

23. července 2024

Mistr vedlejších rolí Krška hrál geniálně alkoholiky a muže zlomených osudů

Herec Vladimír Krška, který se narodil před 100 lety, byl téměř čtyři desítky let členem souboru pražského Divadla na Vinohradech. Na jeho scéně vytvořil na osmdesát rolí.

22. července 2024

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Vyzkoušeli jsme 3D tiskárnu pro děti. Je to hračka, která tiskne hračky

Pod značkou Kidoodle míří na trh 3D tiskárna určená přímo pro děti. Spoustu hotových modelů připravených k tisku k ní výrobce přibalil, tisknout však můžete i vlastní výtvory. Má své mouchy, ale...

19. července 2024

OBRAZEM: Jugoslávské karavany byly zcela jiný level než ty z NDR, PLR a ČSSR

V roce 1965 se ve slovinském městě Novo Mesto začala psát historie továrně vyráběných jugoslávských a následně slovinských karavanů. Tak vznikla značka Adria, jejíž život se potom přenesl přes rozpad...

23. července 2024

NASA ruší projekt roveru, který měl hledat vodu na Měsíci

Už minulý rok měla na Měsíc vyrazit pojízdná laboratoř Viper, jejímž cílem mělo být hledání vody a ledu na naší přirozené oběžnici. Neustálé zdržování a růst nákladů vedly nakonec k tomu, že se celý...

22. července 2024  18:01

Mistr vedlejších rolí Krška hrál geniálně alkoholiky a muže zlomených osudů

Herec Vladimír Krška, který se narodil před 100 lety, byl téměř čtyři desítky let členem souboru pražského Divadla na Vinohradech. Na jeho scéně vytvořil na osmdesát rolí.

22. července 2024

Barbone. To jsou extrémně výkonné počítače pro gamery i revoluční PC s nano nástřikem

Advertorial

Stolní počítače si na trhu udržely své místo i přes masivní nástup levných notebooků. Mezi přední značky stolních počítačů na českém trhu patří značka Barbone od společnosti T.S.BOHEMIA, která letos...

22. července 2024

Jak správně ochránit děti před úžehem? Omezte nosítka i šátky
Jak správně ochránit děti před úžehem? Omezte nosítka i šátky

Úžeh je přehřátí organismu, ke kterému dochází při nadměrnému vystavení těla přímému slunečnímu záření. Nejčastěji se projevuje malátností, bolestí...

Za celosvětový kolaps IT systémů může nečekaně absurdní chyba

Nepovedená aktualizace bezpečnostního softwaru společnosti Crowdstrike způsobila pád počítačů a serverů s operačním...

IT problémy způsobily kolaps bank i letišť. V Evropě i jinde ve světě

Řadu zemí v pátek zasáhly problémy s počítačovými systémy. Letiště kvůli výpadku čelila potížím s odbavováním letů,...

Rozvádím se, oznámila dubajská princezna na Instagramu manželovi a jeho milenkám

Dubajská princezna Mahra (30) a její manžel šejk Mana Bin Mohammed Al Maktúm (25) se po loňské svatbě rozvádí. Dcera...

Sto tun obilí za hodinu. Na Hané mají výjimečný kombajn, jeden z patnácti na světě

Až sto tun obilí dokáže za hodinu sklidit nový kombajn CR11 firmy New Holland, který vyjel do obilných lánů v okolí...

Piju každý den. Dřív nebo později se upiju k smrti, líčí bývalý fotbalista Fenin

Fotbalista Martin Fenin (37) neprožívá nejlepší období. Nejen, že mu nevyšlo manželství s policistkou Beatou, se kterou...