摘要：古今中外許多科學(xué)家對蜜蜂巢房的精確結(jié)構(gòu)都給予了極大的關(guān)注和極高的贊賞，但一直以來人們都無法解釋這一精確結(jié)構(gòu)的形成機制。Pirk博士等從全新的角度對這一結(jié)構(gòu)的形成機制進行了研究，提出了巢房的規(guī)則六角形結(jié)構(gòu)很有可能是通過蜂蠟自身流體平街過程實現(xiàn)的推斷，同時認(rèn)為巢房底部并不是規(guī)則的錐形結(jié)構(gòu)，而是一個半球形，這一推斷有望在該領(lǐng)域獲得重大突破。

公元4世紀(jì)，古希臘數(shù)學(xué)家Pappus在其巨著《數(shù)學(xué)匯編》中對蜜蜂巢房就有了精彩的描述，稱蜂窩的優(yōu)美形狀是自然界最有效勞動的代表。他猜想，截面呈六邊形的蜂窩，是蜜蜂采用最少量的蜂蠟建造而成的。他的這一猜想被稱為“蜂窩猜想”，并已被數(shù)學(xué)界證實。受蜂巢結(jié)構(gòu)的啟迪，人們創(chuàng)造性地發(fā)明了各種蜂窩結(jié)構(gòu)技術(shù)和產(chǎn)品，他們具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、用料省、覆蓋面廣、強度高和重量輕等眾多優(yōu)點。例如，在移動通訊領(lǐng)域，按蜂窩結(jié)構(gòu)設(shè)置機站的位置，能以最少的投資覆蓋最大的區(qū)域，并使機站內(nèi)的手機獲得最好的通訊信號。以蜜蜂巢房結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的蜂窩技術(shù)已被廣泛用于航空、航天、通信、建筑等領(lǐng)域，并越來越被人們所重視。

一直以來，蜜蜂巢房結(jié)構(gòu)的精確性和優(yōu)美性吸引了數(shù)學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)、行為學(xué)甚至是遺傳學(xué)領(lǐng)域的眾多學(xué)者的關(guān)注?？茖W(xué)家們從物理學(xué)、數(shù)學(xué)、行為學(xué)等角度對蜜蜂巢房精確結(jié)構(gòu)形成機制進行研究。迄今為止還沒有找到令人完全信服的解釋。長期以來，人們都認(rèn)為是蜜蜂有意識地建造了完美的六角形巢房，稱蜜蜂是“天才的建筑師”，但至今無法解釋蜜蜂是如何測量出如此精確的角度和寬度。

目前，南非比勒陀利亞大學(xué)做博士后研究工作的德國學(xué)者Christian Pirk博士，主要從事蜜蜂行為學(xué)和生態(tài)學(xué)研究。在2004年提出蜜蜂巢房規(guī)則六角形結(jié)構(gòu)很有可能是通過流體平衡過程實現(xiàn)的。這一假設(shè)主要基于以下兩個理由：

1．規(guī)則而精確的形狀常在有自組織屬性的系統(tǒng)中出現(xiàn)。平面上兩兩緊密相連的相同直徑的圓，在各面受均一壓力的條件下，圓與圓接觸的6個點將會變成6條相同的直線(如圖1)。相似的是，巢脾上每個巢房都與6個完全相同的巢房緊密相連。一般在筑脾時會有很多工蜂忙碌于巢房的周圍。

2．蜂蠟可塑性很高，在40℃左右就可出現(xiàn)固液共存的狀態(tài)，可通過緩慢流動達到平衡。在觀察箱中，離蜜蜂造脾位置1cm的地方溫度可達35～37℃，而在有同等數(shù)量工蜂但無造脾行為的地方溫度不到29℃。由于巢房壁太薄以及造脾工蜂會移除位于巢房壁上的溫度探頭，無法直接獲得造脾位置巢房壁的溫度，但可以肯定的是，造脾位置巢房壁的溫度要高于所測溫度，也就是說蜜蜂造脾位置巢房壁的溫度足以使蜂蠟達到固液共存的狀態(tài)，而使得蜂蠟達到流體平衡成為可能。另外，據(jù)報道，在巢房中的工蜂可以依靠體熱將溫度提高到40℃以上。

根據(jù)該假設(shè)，蜜蜂筑造巢房壁時只要在保證巢房堅固性的前提下將盡量少的蜂蠟累積于圓形巢房壁之上，接著利用體溫進行加熱，使蜂蠟達到良好的熱塑性，在六邊壓力相同的條件下，巢房壁蜂蠟通過流體平衡形成正六邊形的圓柱體。但并不是所有的巢房都是規(guī)則的正六邊形結(jié)構(gòu)。這可能與巢房形成條件不一致有關(guān)。

此外，Pirk博士等還研究了蜜蜂巢房底部結(jié)構(gòu)。在新巢房(平底巢礎(chǔ))內(nèi)灌入一種不需加熱就極易成形的樹脂，室溫下凝固之后，小心地取出樹脂。取出的樹脂底部并沒有形成明顯的邊。也就是說，巢房底部很有可能不是我們平常認(rèn)為的由三個相同的菱形(鈍角為109°28’，銳角為70°32’)組成的錐形，而是一個半球形。而我們平常所見到由的三個相同的菱形組成的底是一種視覺假象。因為每個巢房與巢脾另一面的三個巢房交叉，通過半透明的巢房底部可以隱約看到三個巢房的底邊，與巢房口的六條邊在視覺上形成了三個菱形(如圖2)。

圖 1 

圖 2 巢房底部視覺假象

可以想象，蜜蜂給巢房壁六邊施以相同的壓力和筑造半球性底面要比精確測量其角度容易得多。蜜蜂用頭部對巢房底部蜂蠟進行擠壓就完全可能實現(xiàn)筑造半球形底面。根據(jù)以上假設(shè)和實驗結(jié)果，蜜蜂在筑造巢房時就不需要進行精確的測量。

盡管這一假設(shè)和實驗結(jié)果仍需進一步的驗證，但它從一個全新的角度對蜜蜂巢房結(jié)構(gòu)形成機制進行了研究，有望對巢房結(jié)構(gòu)的形成機制做出完美的解釋，在該研究領(lǐng)域意義重大，同時足以沖擊我們的傳統(tǒng)觀念，讓我們重新考慮蜜蜂到底是不是我們平常所說的“天才建筑師”。

參考文獻（略）

引自《中國蜂業(yè)》2006，57（1）

浙江大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院 鄭火青 胡福良 林賢統(tǒng)