У многих видов насекомых, впадающих в спячку, в организме откладывается большое количество питательных веществ, а количество воды в их тканях значительно уменьшается. Такая подготовка обеспечивает организм насекомого необходимым энергетическим материалом на период покоя и на первое время активной жизни, наступающей сразу же после пробуждения весной. Пчелы не приспособлены к накоплению большого количества питательных веществ в своем организме. Накопление жира у них составляет не более 2% к весу тела, тогда как у насекомых, впадающих в спячку, запасы жира достигают 18—20 %. Отдельно взятые пчелы не могут существовать продолжительное время в состоянии холодового оцепенения. Для того чтобы противостоять зимней стуже, они собираются в клуб и сохраняют жизнь, находясь в активном состоянии за счет потребления кормовых запасов.
Пчелы, объединенные в клуб, обладают замедленным ритмом жизни, физиологические процессы у них протекают менее интенсивно, что имеет важное значение для выживаемости пчел и экономного расходования корма во время зимнего покоя. Пчелиный клуб естественного роя за счет запасов меда, содержавшегося в медовых зобиках, при температуре 14—15 градусов прожил 28 дней, в то время как отдельные пчелы того же роя всего 2 дня. Пчелы, собранные в клуб, в период зимнего покоя потребляют корма в 20—25 раз меньше, чем одиночные пчелы за то же время.
В естественных условиях пчелиная семья в течение всего сезона активной жизнедеятельности, за исключением периода размножения, готовится к зимовке. Она строит гнездо, выращивает к зиме много рабочих пчел и заготавливает большие запасы меда.
Кормовые запасы пчелы располагают в верхней части улья, ближе к задней стенке гнезда. Ниже, главным образом в противолетковой части гнезда, пчелиная семья выращивает расплод. С наступлением осенних холодов здесь же пчелы образуют зимний клуб, который постепенно, потребляя кормовые запасы, продвигается вверх.
Слабые семьи образуют клуб при температуре наружного воздуха 13 градусов, средние — около 10 градусов, сильные — при 8 градусах тепла.
Основная масса пчел в клубе размещается на участках сотов, свободных от меда, называемых ложем, площадь которых составляет около 75% от всей площади, занятой клубом. Остальные 25% площади, занятой клубом зимующих пчел, составляют участки сотов, заполненные медом. Пчелы, сидящие на меду, вынуждены согревать его, чтобы сделать доступным для потребления.
Клуб пчел имеет форму эллипсоида (приплюснутого шара). Внутри клуба пчелы сидят неплотно и могут свободно двигаться. Тепло вырабатывается главным образом активно двигающимися пчелами, за счет их мускульной энергии. Внутри клуба, без расплода пчелы поддерживают температуру около 25—30 градусов, а в оболочке — около 15 градусов.
Внешняя часть клуба состоит из плотно сидящих пчел, образующих оболочку толщиной от 2,5 до 7 сантиметров. Пчелы в оболочке постоянно меняются местами с теми, которые сидят внутри клуба. Оболочка играет важную роль во время зимовки. Она позволяет пчелам сохранять тепло, вырабатываемое в центре. При понижении температуры окружающего воздуха клуб сжимается, уменьшается его объем, а оболочка утолщается, благодаря чему достигается уменьшение потерь тепла. При повышении температуры воздуха клуб расширяется и температура внутри него понижается.
Сначала необходимая температура в клубе обеспечивается за счет сохранения тепла, выделяемого каждой особью в процессе ее обычной жизнедеятельности.
При понижении температуры окружающего воздуха в клубе поддерживается необходимый температурный режим путем постепенного уменьшения его объема за счет уплотнения пчел в улочках (междурамочное пространство) и дополнительного размещения в пустых ячейках сотов.
При дальнейшем понижении температуры наружного воздуха необходимая температура в клубе пчел поддерживается, кроме того, еще за счет потребления дополнительного количества кормовых запасов.
Слабые семьи начинают расходовать корм на дополнительный обогрев клуба при снижении температуры наружного воздуха до +8 градусов примерно на 2 месяца раньше, чем сильные. С увеличением количества потребляемого корма у пчел повышается обмен веществ, в результате чего они быстрее изнашиваются и выходят из зимовки менее жизнеспособными.
Когда семья во время зимовки находится в нормальном состоянии, то количество потребленного ею кислорода и выделенного углекислого газа находится в определенном соотношении. Это соотношение может нарушаться в зависимости от количества съеденного корма и состояния пчел. Было установлено, что в спокойном состоянии пчел их потребность в кислороде в расчете на килограмм веса за 1 час составляет 457 кубических сантиметров; в возбужденном состоянии эта величина возрастает до 297 000 кубических сантиметров, то есть в 650 раз. Вот почему следует избегать лишнего беспокойства пчел в период зимнего содержания.
В процессе зимовки по мере наполнения задней кишки калом активность пчел, как и клуба в целом, повышается. Пчелы начинают выделять больше тепла. Клуб становится более рыхлым, объем его увеличивается. В связи с этим пчелы покидают ячейки ложа сначала в центре клуба, а позднее все далее к периферии. Создаются благоприятные условия для начала червления матки. При наличии в гнезде расплода резко возрастает возбудимость и активность пчел в клубе, и они сидят в ячейках сотов только в оболочке клуба. Пчелы быстрее, чем в начале зимовки, реагируют на любой источник раздражения, особенно свет, даже красный. В период зимовки пчелы питаются в основном медом. Образование тепла происходит за счет его окисления.
В результате потребления килограмма меда образуется 2720 калорий тепла, 1448 граммов углекислоты и 502 грамма воды. При этом чем сильнее семья, тем легче ей поддерживать температурный режим, тем меньше изнашиваются пчелы и меньше расходуется корма на единицу живого веса.
Следует иметь в виду, что клуб пчел не обогревает в гнезде пространства, расположенного за его пределами. И на небольшом расстоянии от клуба температура близка к температуре вне улья. Образующиеся в клубе пары воды удаляются из гнезда вместе с потоком теплого воздуха в процессе вентиляции улья или скапливаются в холодных местах его, образуя влагу.
Отток из гнезда углекислого газа протекает менее активно из-за его большего удельного веса. Однако пчелы приспособились переносить высокое содержание углекислоты в клубе. Внутри зимнего клуба концентрация углекислого газа достигает 3—4%, а содержание кислорода 18%. Приспособленность пчел к высокой концентрации углекислого газа связана с тем, что повышенное содержание углекислого газа действует замедляющим образом на процессы обмена веществ, вследствие чего уменьшается потребление пищи, предупреждается переполнение задней кишки. В результате создаются благоприятные условия для зимовки.
Высокая концентрация углекислого газа в гнезде создается благодаря корке клуба, которая с понижением наружной температуры уплотняется и затрудняет приток свежего воздуха. О высоком значении углекислого газа во время зимнего покоя говорит тот факт, что перед зимовкой пчелы тщательно замазывают и проклеивают прополисом все щели, создающие сквозняк, и сокращают леток улья, в результате чего приток свежего воздуха уменьшается. Известны также многочисленные случаи успешной зимовки пчел под землей и в траншеях, сохранения пчел во время перевозки семей в толстостенных ульях с закрытыми летками и пересылки пчел в закрытых фанерных ящиках без достаточного притока свежего воздуха.
Повышение температуры в клубе, вызванное беспокойством пчел или повышением температуры в зимовнике, ведет к разрыхлению корки клуба, в результате чего концентрация углекислого газа понижается и условия зимовки ухудшаются.
Все эти данные свидетельствуют о том, что зимний пчелиный клуб обладает большой пластичностью обмена веществ, что позволяет ему при неблагоприятных условиях среды резко понижать обмен веществ и экономно расходовать корм, когда семья лишена возможности пополнять его запасы. В зимний период, продолжающийся в средней полосе до 7 месяцев, пчелы клуба, несмотря на их слабую активность, все же перемещаются на сотах.
Передвижение пчелиного клуба происходит вследствие поедания корма на той части сотов, где клуб разместился с осени. Если меда на каждой рамке достаточно, движение клуба происходит вверх в направлении к задней стенке улья по тем же улочкам, в которых сидят пчелы. Такое перемещение проходит довольно легко. Если же в рамках, где разместился клуб, мало меда, то пчелы, израсходовав его, вынуждены перемещаться на соседние рамки. Совершить такой переход пчелы в состоянии лишь при достаточно высокой окружающей температуре, когда они более активны.
При низкой температуре окружающего воздуха (ниже нуля) клуб вследствие своей малой подвижности вовсе не может передвигаться, и пчелы погибают с голода, хотя в другой части гнезда будут находиться соты с медом. Поэтому пчеловод должен оставлять на зиму только соты, содержащие не менее 2—2,5 килограмма меда.
Перемещение пчел связано с их возбуждением, в результате которого поднимается температура клуба и увеличивается потребление корма. Это в конечном счете приводит к быстрому переполнению кишечника, развитию поноса и преждевременной гибели пчел.
В первые месяцы зимовки пчелиные семьи потребляют сравнительно мало корма—в среднем 20—25граммов в день, или 600—700 граммов в месяц. К концу зимы, когда температура в клубе повышается, расход корма постепенно возрастает до 1—1,2 килограмма в месяц. С появлением расплода расход меда удваивается.
Пчелы, зимующие в помещениях, в период зимовки ни разу не вылетают на облет и не испражняются. Только весной во время первого облета они освобождаются от кала, накопившегося за зиму.
Объясняется это тем, что в зимний период жизнедеятельность пчел значительно ослабевает, кроме того, они питаются пищей, которая еще с лета подготовлена к непосредственному усваиванию организмом.
Однако, несмотря на высокую усвояемость меда, он все же дает непереваримые остатки (до 1,8%), скапливающиеся в задней кишке пчел. Стенки этой кишки обладают способностью сильно растягиваться, и поэтому она может вместить при нормальных условиях зимовки всю массу непереваримых остатков.
Способность пчел накапливать в задней кишке большое количество кала имеет очень большое значение, так как служит защитным приспособлением против развития инфекции. Кал, накапливающийся в задней кишке, не загнивает. Этому препятствует фермент каталаза, выделяемый специальными ректальными железами, расположенными в стенках задней кишки. Пчелы могут удерживать до 40 миллиграммов кала. Дальнейшее превышение каловой нагрузки вызывает у них понос.
При благоприятной зимовке и доброкачественном корме накопление кала идет сравнительно медленно и, не достигает максимальной величины, так как уже в апреле пчелы имеют возможность облететься. Но если пчелы питаются медом с примесью пади, то уже в декабре кишечник пчел бывает переполнен. Резкие смены температуры в зимовнике, нарушение покоя пчел также ведут к перегрузке кишечника, в результате которой появляется понос. Если в семье появился понос в середине зимы, то чаще всего пчелы погибают.
К концу зимнего периода матка очень часто начинает откладку яиц. При беспокойной зимовке яйцекладка может наступить в декабре. С появлением расплода температура в клубе поддерживается на постоянном уровне 34—35 градусов, клуб становится рыхлым, пчелы начинают свободнее перемещаться в нем, больше потребляют корма. Наступает критический момент в жизни пчелиной семьи: задняя кишка переполняется непереваримыми остатками пищи. В теплую погоду пчел выносят из зимовника, они облетываются и освобождаются от накопившихся за зиму экскрементов. После весеннего очистительного облета наступает активный период в жизни пчел.
