¿Te has preguntado por qué los panales de abejas parecen obras de arte geométrico? Cualquiera que haya visto alguna vez un panal se habrá asombrado al ver la perfección de sus formas. Y es que sus hexágonos parecen obra de personas con excelentes conocimientos matemáticos y gran habilidad constructiva. Sin duda alguna, el panal de abejas es una de las estructuras más impresionantes que nos ha dado la naturaleza.
En este artículo, exploraremos a fondo la estructura hexagonal de los panales de abejas, desentrañando las razones detrás de esta elección geométrica y su impacto en diversos campos, desde la arquitectura hasta la tecnología espacial.
Cada celda hexagonal de un panal está construida con ángulos exactos de 120°. Sin reglas, sin calculadora, sin planos. Lo increíble es que logran instintivamente lo que nosotros necesitaríamos calcular con fórmulas complejas.
Pero aquí viene lo realmente alucinante: no es que las abejas sepan matemáticas. Su secreto está en millones de años de evolución. ¿No te parece fascinante como la evolución puede crear soluciones tan elegantes? ¿El resultado? La forma más eficiente posible para almacenar miel sin desperdiciar ni una gota de cera.
Si quieres conocer un poco más sobre los panales de abejas, aquí te dejamos información interesante que quizás no conocías antes.
La geometría de los panales de miel de las abejas
La Estructura de una Colmena de Abejas
Las abejas son una de las especies que más expectación causan debido a su organización social, su inteligencia y el producto de gran calidad que fabrican. Como ya sabemos, estos insectos elaboran sus colmenas en forma de hexágonos, donde viven y cada miembro realiza una función específica según su edad y sus características.
Se conoce con el nombre de colmena a la estructura cerrada, ya sea natural o artificial, dentro de la cual habitan las abejas. Podría decirse que esta es la armadura exterior, ya que en la parte de dentro se configura el panal compuesto por celdas hexagonales que crean los propios insectos a base de cera.
En el interior de la colmena encontramos diferentes estructuras formadas por celdillas de cera, que es lo que se conoce como panales. Así, una colmena está constituida por diferentes panales estructurados. Es en el panal donde se desarrollan las larvas y las abejas elaboran su deliciosa miel.
Como comentábamos anteriormente, una colonia puede estar constituida por hasta 80.000 abejas:
- Abeja reina: Es la madre de la colonia. Su función consiste en poner huevos y mantener la unión dentro de la colmena a través de sus feromonas. Dependiendo de la época del año y las diferentes condiciones de la colmena, la cantidad de huevos puede variar. Factores como el aumento o disminución de las floraciones o el néctar, influyen significativamente en la cantidad de huevos por puesta. Así, en temporadas muy favorables, la reina puede llegar a poner hasta 2.000 huevos al día.
- Abejas obreras: Constituyen el grupo más numeroso dentro de la colmena y son las responsables de la mayor parte del trabajo. Se encargan de recoger el néctar y elaborar la miel, cerrar las celdillas de los panales, cuidar a la reina, alimentar a las crías, o incluso ventilar los panales.
- Zánganos: Su función principal es la de fecundar a la abeja reina. Generalmente, las obreras matan a la mayoría de los zánganos una vez acabada la temporada apícola. Solo en las colonias más fuertes se les permite vivir una vez finalizada la temporada.
La organización dentro de la colmena es muy estricta, de tal forma, que cualquier alteración en su funcionamiento puede desorientarlas o alterar su conducta.
Dado que la apicultura es una actividad muy antigua, con el paso de los años se han ido perfeccionando los materiales y las técnicas. El objetivo es garantizar que las abejas tengan una vida más larga y saludable, así como incrementar la capacidad de las tareas de recolección.
Por ello, las colmenas naturales apenas tienen presencia en la actualidad. Estas fueron las primeras que se ubicaban en los huecos de los árboles, las rocas o cualquier otro recoveco. Hoy en día, las colmenas modernas construidas por la mano del hombre se pueden dividir en las siguientes subcategorías:
- Colmenas horizontales: Suelen tener una capacidad fija con una cámara de cría en el centro de la estructura y las zonas de miel en los laterales.
- Colmenas verticales: En este caso, la capacidad es variable porque la colmena se puede agrandar hacia arriba colocando paneles móviles encima de la cámara de cría.
No existe una única estructura en cuanto a colmenas se refiere. La composición varía según diferentes factores, como por ejemplo si es natural o artificial, el lugar donde esté ubicada o el número de abejas. Sin embargo, se pueden mencionar algunas partes que suelen ser comunes en la mayoría de las estructuras que son construidas por los apicultores:
- Soporte estable para colocar la colmena de tal forma que esté separada del suelo.
- Piso o fondo de la colmena que se localiza en la parte inferior y es donde se sitúa la cámara de cría.
- Cámara de cría que hace referencia al primer cajón donde están los panales con la producción.
- Piquera que es una abertura en la parte inferior de la colmena que sirve de acceso a las abejas.
- Separador de reina que consiste en una rejilla entre la cámara de cría y la primera alza. Su función es evitar que la abeja reina pase al piso superior.
- Alzas melarias que hace referencia al lugar donde se colocan los panales destinados al almacenamiento de miel.
- Panales que es el sitio donde las abejas van depositando la miel.
- Entretecho que es la parte que se sitúa entre la última alza y el techo, y funciona como aislante.
- Techo que se coloca en la parte superior y sirve para cerrar la colmena.
Parece casi imposible que unos insectos tan pequeños como las abejas sean capaces de construir colmenas tan perfectas. Estos animales tienen la capacidad natural de elaborar cera a partir de la mezcla que realizan entre su propia saliva y algunos productos vegetales. Gracias a esta composición y a su disposición para organizarse, pueden modelar a la perfección su vivienda.
Aunque se trata de una estructura bastante compleja, las abejas suelen tardar una semana aproximadamente en finalizar la construcción.
Las abejas son unos animales fantásticos, capaces de crear diferentes productos de la colmena, a cuál más especial. Pero además, son unas excelentes arquitectas, que construyen los panales de sus colmenas de manera magistral.
Un panal de abejas es hexagonal por la curiosa manera en la que los crean. Esto se debe a que las abejas comienzan a crear esferas a partir de la producción de cera. Esta sustancia la elaboran ellas con unas glándulas que tienen en el abdomen.
La arquitectura de un panal de abejas es tan interesante que es recurrente ver algún dibujo de panales de abeja. Cada celda podrá ser de un tamaño diferente, dependiendo del tipo de abeja que habite en ella. Sin duda, la que destaca entre las demás es la celda de la abeja reina: mucho más grande y en forma de cúpula alargada.
Hay un tipo de abeja silvestre que hace el panal debajo de la tierra. En el caso de que te encuentres un panal de abejas en tu hogar, puedes contactar con los bomberos para que lo retire sin riesgos.
La Eficiencia en la Naturaleza: ¿Por qué Hexágonos?
Las abejas eligen esta forma hexagonal para construir las celdas de los panales y de esta forma utilizan la menor cantidad de cera posible. La fabricación de cera es un proceso costoso que requiere tiempo y un gran consumo de calorías.
El panal es construido por abejas obreras y es utilizado para depositar la miel y el polen.
Según algunos estudios, la composición en forma de hexágono tiene su explicación en que se trata de la figura geométrica con la que mejor se puede aprovechar el espacio. Al mismo tiempo, constituye una base sólida para almacenar el polen y la miel en el interior.
Alrededor del año 36 a.d.C., Marco Terentius Varro, en su libro sobre agricultura, escribió sobre la forma hexagonal del panal de abejas.
La respuesta al por qué las celdas de las colmenas son hexagonales podría venir de Pappus de Alejandría, un prestigioso matemático griego. Según su teoría, las abejas utilizan el hexágono porque les permite almacenar más cantidad de miel que otras formas geométricas, pero utilizando la misma cantidad de material para su construcción.
Además de su capacidad de almacenaje, la estructura hexagonal es sólida, perfecta para almacenar su preciada miel. Cabe destacar que el peso de la colmena en vacío difiere mucho de cuando está llena de miel. Finalmente, las celdas de las colmenas también están diseñadas para adaptarse a la anatomía de las abejas.
Como explica Crespo, la forma hexagonal, “les permite almacenar más cantidad de miel que otras formas geométricas utilizando la misma cantidad de material para su construcción”. No olvidemos que ellas mismas son las que producen, a través de unas glándulas en su abdomen, la cera con las que construyen las paredes de las celdas. Producir más material les supondría un enorme esfuerzo.
Las abejas comienzan construyendo de una forma circular las celdas, muy pegadas para que los círculos, a medida que se van juntando, se deformen creando los lados del hexágono. Se generan así las paredes comunes entre una y otra celda y se va consolidando una estructura fuerte y sólida. También hay que tener en cuenta que la forma hexagonal se adapta perfectamente a la fisionomía de las abejas y se convierte en un estupendo aislante como cuna de larvas y almacén de miel.
¿Cuáles son las razones por las que el panal de abeja se basa en hexágonos regulares? Los científicos han determinado que si el panal de abeja fuera redondo u octogonal, se quedaría vacío. Si fuera triangular o cuadrangular, se reduciría el espacio disponible.
La estructura del panal de abeja es espléndido, con incontables estancias regulares de forma hexagonal, con espacios asociados idénticos, separados entre si por paredes de cera. Todos los panales de abeja del mundo están construidos del mismo modo.
El Teorema del Panal de Abeja: Una Demostración Matemática
Había dos teorías en competencia para explicar esta estructura hexagonal. La conjetura del panal de abeja era una conjetura hasta que se demostró, como veremos más adelante, y se convirtió en teorema matemático. La conjetura afirma: “Cualquier partición del plano en regiones de igual área tiene un perímetro al menos del mosaico de panal hexagonal”.
Solo existen tres polígonos regulares que teselan el plano: cuadrados, triángulos equiláteros y hexágonos regulares. Si tenemos un cuadrado, un triángulo equilátero y un hexágono regular del mismo perímetro, el hexágono es el que contiene más área. A efectos de ahorro de material, dos celdillas hexagonales adyacentes son ya más económicas que dos triangulares o cuadradas.
En 1999 el matemático americano Thomas Callister Hales (1958) envió para su publicación un artículo sobre esta conjetura titulado: “The Honeycomb Conjecture”. El artículo fue publicado en el 2001 en la revista Discrete & Computational Geometry.
El problema del panal nunca se había resuelto, excepto bajo hipótesis especiales, tales como la de convexidad.
Bien, pues en 1999 el matemático de la Universidad de Michigan Thomas C. Hales demostró lo que ya Varro había intuido: que los hexágonos son el medio más económico para construir un panal, sólo que lo hizo de modo absolutamente preciso y también bastante más complejo, por lo menos para aquellos que somos legos en la materia.
Lo cierto es que esta estructura permite a las abejas construir celdillas con el volumen suficiente para almacenar miel para el invierno y proporcionar espacio suficiente para sus larvas utilizando muy poco material de construcción. Este material no es otro que la cera -sintetizada en unas glándulas abdominales de las obreras- y resulta bastante cara de producir. Para segregar 1 gr de cera, una abeja debe consumir unos 15 g de miel.
Acabamos de ver que la estructura hexagonal de las celdillas de las abejas en un plano es la ideal para gastar menos cera y acumular más miel. Sin embargo si miramos un panal de frente, el enrejado de hexágonos son solo las entradas en un plano, mientras que el estudio del fondo de las celdas es también muy importante tanto para guardar material como para el ahorro de cera, así como para encajar en dos planos. Lo más lógico era suponer que las celdas son simplemente prismas hexagonales el fondo cerrado.
Inspiración en la Arquitectura y la Ingeniería
Como no podía ser de otra manera este portento natural ha servido de inspiración a constructores humanos. Edificios, puentes y hasta un telescopio de la NASA se han basado en las celdas hexagonales de las colmenas. La madre naturaleza es sabia y los ingenieros y arquitectos de nuestro tiempo lo saben, no dudan en fijarse en ella para inspirar sus obras.
Saber por qué las celdas de las colmenas son hexagonales ha servido como inspiración para la construcción de diferentes estructuras de gran envergadura. Desde edificios y puentes hasta un fantástico telescopio de la NASA.
A continuación vamos a ver que las matemáticas sirven para el desarrollo y no se quedan solo en números, conjeturas y teoremas. Como ejemplo, para ilustrar lo que acabamos de decir, vamos a ver una aplicación de esta conjetura, ya teorema, en la construcción de un telescopio, el James Webb Space Telescope (JWST), en honor al que fue administrador de la NASA durante el Proyecto Apolo.
La capacidad de un telescopio viene condicionada por el tamaño del espejo que tiene, porque el objetivo es recoger la mayor cantidad posible de luz del cosmos sobre una superficie, un área total sin áreas inactivas. El JWST está incluido en un observatorio espacial que ayudará a descubrir los misterios del cosmos.
El Hexágono en la Vida Cotidiana
Si nos fijamos bien, nos daremos cuenta de que el hexágono es muy utilizado en nuestro día a día; por ejemplo, los tornillos de mayor resistencia son hexagonales, sea mediante un hexágono interno o externo. ¡El Hexágono resulta realmente fantástico!
Con la introducción de las casillas hexagonales en Civilization V, la estrategia de la saga abrazaba esa mayor profundidad. Además de aportar ese toque adicional de realismo, solucionaba a al vez otros dos problemas. Por un lado, la inconsistencia relativa a que moverse en diagonal entre casillas cuadriculadas pierde cierto realismo. A grandes rasgos, saltar de una esquina a otra supone un aumento de la velocidad del 141% en vez de el 100% ortogonal.
Por último, hay otro añadido que ofrece una mesa de juego con casillas hexagonales con el que no cuentan las cuadrículas, y es algo tan simple como la razón que, en primer lugar, nos hace maravillarnos con la estructura de los panales de abejas.
En Enero de 2018, el diseño Hexagonal de Fairland fue finalmente patentado. El Hexágono es un regalo de la Naturaleza, y debería haber muchos más de sus elementos de ella que inspiren al ser humano a hacer su vida más sencilla e inteligente.
| Concepto | Descripción |
|---|---|
| Colmena | Estructura donde habita la colonia de abejas. |
| Panal | Estructura dentro de la colmena, formada por celdas hexagonales de cera. |
| Abeja Reina | La madre de la colonia; pone huevos y mantiene la unión con feromonas. |
| Abejas Obreras | Recogen néctar, elaboran miel, cuidan a la reina y crías. |
| Zánganos | Fecundan a la abeja reina. |