В процессе обмена веществ непрерывно происходит изменение и превращение энергии. Скрытая энергия сложных веществ корма при их расщеплении освобождается, превращаясь в тепловую, механическую и другие виды. Организм пчел в процессе жизнедеятельности требует много энергии, поэтому нуждается в постоянном ее пополнении. Таким источником пополнения является корм.
В явлениях обмена осуществляются также и пластические процессы. Пластический процесс — это замена разрушенных веществ клеток новыми и увеличение числа клеток. Названные процессы приобретают существенное значение во время эмбрионального и постэмбрионального развития и роста пчелы. У взрослой пчелы энергетические процессы преобладают над пластическими, и меньшая часть корма тратится на восстановление изношенных клеток.
Белковый обмен. Живой протоплазме клетки присуща способность из продуктов распада белков корма создавать частицы живого вещества. Под влиянием ферментов белки расщепляются до аминокислот. Аминокислоты поступают в ток крови и с ней разносятся по всему организму. Из доставленных кровью аминокислот в клетках создаются белки, свойственные белкам организма пчелы.
Процессы построения белка осуществляются в том случае, если пчела потребляет корм, белки которого дают необходимые для организма аминокислоты. Такой корм называется полноценным. Когда же белок корма не содержит некоторых необходимых аминокислот, то корм будет неполноценным. Он вызывает прекращение роста, снижение функции некоторых органов и т. д. Количество поступающего белка должно возместить распад белка в организме взрослой пчелы. В клетках распад белка не останавливается на аминокислотах, а идет дальше. Продукты конечного обмена белка — вода, углекислота, мочевая кислота и другие вещества — выводятся из организма. Консистенция и цвет кала взрослой пчелы зависят от корма. Цвет кала у пчелы нормальной семьи колеблется от желтоватого до темнокоричневого и зависит главным образом от цвета оболочек пыльцы.
Кал у молодых, нелетных, а также у зимующих пчел более густой, чем у пчел летных. Водянистые, жидкие испражнения бывают у пчел при неблагоприятных условиях зимовки (недоброкачественный корм, сырой омшаник и пр.), при отравлениях во время опыливания садов, леса и пр. В кале имеется много пустых или наполовину использованных зерен пыльцы, комочков перитрофической мембраны, кристаллов минеральных солей, мочевой кислоты и большое количество бактерий. Химические анализы указывают на значительное содержание в кале белка и жира, что свидетельствует о быстром продвижении корма через кишечник пчелы и о неполном его использовании.
При недостатке белкового корма (перги) наступает белковое голодание пчелы. Сперва оно проявляется в прекращении вскармливания расплода, а затем и в преждевременной смерти пчел.
Углеводный обмен. Из средней кишки в кровь пчелы могут поступать только простые сахара, главным образом фруктовый (фруктоза) и виноградный (глюкоза) сахар. В клетках из этих сахаров синтезируется гликоген (животный крахмал), у личинки — в жировых клетках, а у взрослой пчелы — в мышечной ткани.
При потребности организма в сахаре гликоген под влиянием ферментов расщепляется до виноградного сахара. Затем он поступает в кровь, где и происходит его дальнейшее использование.
Углеводы в клетках организма пчелы подвергаются окислению, которое проходит ряд этапов и заканчивается образованием углекислоты и воды. Этот процесс сопровождается освобождением значительного количества энергии, которая идет на поддержание определенной температуры гнезда и на работу пчел.
Жировой обмен. Из полости средней кишки продукты расщепления жиров поступают в клетки стенок этой кишки. Здесь из них образуется нейтральный жир, который поступает в кровь и ее током разносится по всем клеткам. В виде запасов жир откладывается в большом количестве у личинки в жировом теле. У взрослых пчел жир, входящий в состав тела, является связанным в клетках. Распад жиров идет постепенно и проходит ряд промежуточных стадий. Конечные продукты этого процесса — углекислота и вода. При этом также освобождается энергия.
Интенсивность обмена веществ зависит от состояния организма пчел, их возраста, работы, состояния семьи, температуры и т. д. Об интенсивности этих процессов можно судить до продуктам распада веществ корма, выделяемым из организма. Зная количество поглощенного организмом кислорода и выделенной углекислоты, можно определить количество жиров, белков и углеводов, распавшихся в организме пчелы.
Процессы окисления сопровождаются освобождением энергии, 75—80% которой превращается в тепло, а остальное количество в энергию движения или другой ее вид. Но и эти виды энергии, в конечном счете, превращаются в тепло, отдаваемое организмом во внешнюю среду. Вся энергия, превращенная в организме, может быть выражет в единицах тепла — калориях.
С точки зрений энергетической затраты организма, казалось бы возможным заменить равное количество белка (пергу) углеводом (медом). Но это было бы неправильно. Изучение обмена веществ указывает на невозможность такой замены. Расход энергии в организме взрослой пчелы зависит от многих условий. Интенсивность обмена веществ при полном покое животного составляет так называемый основной обмен. У пчелы основной обмен при температуре 18° за 1 час равен 0,3 калории. У взрослой пчелы с увеличением температуры внешней среды расход энергии уменьшается, а с понижением температуры, наоборот, увеличивается.
При движении по стенкам улья пчела тратит за 1 час 18,5 калории, а при полете трата энергии за то же время увеличивается до 240 калорий. Вот почему, когда источник корма отстоит далеко от пасеки, например на 8 км, пчела возвращается пустой, затратив весь собранный нектар на энергию, потребовавшуюся на такой длительный полет. Обмен веществ и энергии у личинки и куколки пчелы. Весь период открытой личиночной стадии характеризуется интенсивным накоплением пластического и резервного материалов. За счет их совершается весь дальнейший метаморфоз (превращение) пчелы.
В начале личиночной жизни, когда корм особенно богат белком и жиром, происходит накопление в теле личинки главным образом белка. Уже к четырем дням жизни личинки количество белка достигает своего максимума и остается на этом уровне до выхода пчелы из ячейки. К концу третьего дня, с изменением кормового режима личинки, происходит накопление гликогена и жира. В это время корм личинки состоит преимущественно из углеводов и жира (мед и перга).
После запечатывания ячейки дальнейшее развитие личинки и куколки происходит за счет накопленных резервных веществ. При перестройке личиночных органов в органы взрослых пчел одновременно с расходованием жира и гликогена происходит значительное выделение энергии. Поэтому печатный расплод имеет более высокую температуру, чем личинки. Отдача тепла куколками не дает основания считать, что куколка может сама себя обогреть. Весь процесс превращения требует определенной температуры. Нормально он протекает при 34—36° тепла. Если температура гнезда будет низкой, например 25°, то метаморфоз сначала замедляется, а вскоре совсем прекращается. Поэтому и выделение тепла куколкой при этих условиях бывает невелико и не может поднять температуру до 35°. В результате куколки могут даже погибнуть. Вот почему приходится применять меры для утепления гнезда (особенно весной). Это значительно облегчает пчелам поддержание необходимой температуры в гнезде, при которой метаморфоз совершается нормально.