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蜜蜂受到极大的压力。 美国蜂蜜蜂群的数量一直在下降，平均减少 几乎40％ 自2010以来。 这种下降的最大原因是寄生虫传播的病毒， Varroa Destructor。 但这不是一种自然情况。 寄生虫通过养蜂实践传播，包括将蜜蜂保持在与其天然树木空洞居住地非常不同的条件下。
几年前， 我证明了 人造蜂蜜蜂箱中的热量损失是天然巢中的热量损失的数倍。 现在，使用工程技术更常见的探测工业问题， 我已经证明了 目前人造荨麻疹的设计也会产生较低的湿度，有利于人体 瓦螨 寄生虫。
树洞内的天然巢穴会产生高湿度，蜜蜂茁壮成长，从而阻止它们 瓦螨 从繁殖。 因此，如果我们可以重新设计养蜂人的荨麻疹来重建这些条件，我们可以帮助阻止寄生虫并让蜜蜂有机会恢复。
蜂蜜蜂群的生命与其家庭密切相关。 我们可以从中看到这一点 复杂的方式 蜜蜂选择正确大小和属性的巢，以及它们如何努力修改它们。 事实上，巢可以被视为蜜蜂本身的一部分，这一概念在生物学中被称为“扩展的表型“，指生物的基因影响世界的所有方式。
也许扩展表型的最常见的例子是海狸，它通过控制水坝的水流来塑造其环境。 通过控制两种流体（空气和水蒸气）的流动以及充当流体热量的物质，巢穴可以使蜜蜂类似地调整环境。
蜜蜂选择一个空心的树，底部有一个入口，使巢内的热空气不太可能逃逸。 然后，他们通过在内壁和任何小孔或裂缝上施加树脂树脂的抗菌蒸气阻滞密封剂来对其进行改性。 这进一步防止了任何热空气泄漏，并有助于保持适当水平的水蒸气。 在巢内，蜜蜂建造了一个包含数千个细胞的蜂窝，每个细胞都为幼虫（婴儿蜜蜂）或制作蜂蜜提供了绝缘的小气候。
不自然的设计
尽管蜜蜂巢的重要性，我们建造它们的荨麻疹几乎没有相似之处，并且天然树巢的性质很少，欧洲蜜蜂进化而来。 在21st世纪，我们仍然使用1930s和1940s中设计的荨麻疹，基于1850s的想法。 天然巢穴只是科学的 最近接受了1974的调查 并研究他们的 物理属性仅在2012中开始.
人造蜂房是深蹲和方形（例如45cm高），由薄木（厚2cm）和大入口（大约60cm²）构成，下面通常有大的金属丝网开口。 它们被设计成便宜，并且养蜂人可以轻松接触蜜蜂并去除蜂蜜。 相比之下，欧洲蜜蜂进化的天然树巢平均高（约150cm），狭窄（20cm），厚壁（15cm）和小入口（7cm²）。
人造蜂房与天然巢穴。 德里克米切尔
为了评估人造蜂房如何重建天然巢穴的条件，我需要测量它们周围的流体（空气，水蒸气和热量）的流量。 为此，我转向物理科学和工程学的一个方面 thermofluids，研究液体，气体和燃烧固体，以及状态，质量和能量运动的变化。
在蜜蜂巢中，这意味着蜂蜜和花蜜中糖的“燃烧”，水的蒸发和冷凝，以及空气流过巢。 它还包括由蜜蜂通过入口运输或通过墙壁泄漏的所有物品。
蜜蜂巢所产生的各种障碍可以用作巢内产生的所需能量和湿度的数学模型中的方便边界。 我的新研究将这些模型与来自的数据相结合 实验研究 蜂蜜蜂巢和蜂巢的热特性研究 行为研究 蜜蜂如何通风巢。
这使我能够将人造蜂巢和树巢的平均湿度与蜜蜂及其寄生虫所需的湿度进行比较。 我发现大多数人造蜂房的热量损失要比树巢高7倍，入口尺寸要大8倍。 这会产生较低的湿度，有利于寄生虫。
我的研究表明，蜜蜂巢的作用显然远比简单的避难所复杂得多。 简单改变蜂巢设计以降低热量损失和增加湿度，例如使用较小的入口和较厚的墙壁，可以减少由蜂蜜蜂群引起的压力。 Varroa Destructor. 我们已经知道了 简单地用聚苯乙烯代替木材建立荨麻疹可以显着提高蜜蜂的存活率和蜂蜜产量。 对巢穴热流体复杂性的更多研究将使我们能够设计出最佳的蜂巢，以平衡蜜蜂与人类饲养者的需求。
关于作者
Derek Mitchell，机械工程博士候选人， 利兹大学
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