Пчелиная семья в процессе эволюции приобрела способность приспосабливаться к различным условиям внешней среды. Эту способность следует рассматривать как факт исключительной биологической важности, позволивший пчёлам, как и гомотермным животным, в течение тысячелетий жить и размножаться на нашей планете.
Одно из самых изумительных приспособлений пчелиной семьи к температурным факторам среды – способность формироваться в клуб. Пчелиная семья приспособилась к тому, чтобы максимально сократить интенсивность обмена веществ в периоды, когда она лишена возможности пополнять запасы корма. В период зимнего покоя основной обмен у пчёл в клубе приблизительно в 4-5 раз ниже, чем летом. Так как интенсивность теплоотдачи зависит в основном от уровня энергетического обмена, то и теплоотдача пчелиного клуба изменяется примерно в такой же степени. Поэтому если теплоотдача 2-х кг семьи (20 тыс. пчёл) в период активной деятельности составляет 28,4 Вт, то теплоотдача пчелиного клуба такой же массы в период зимнего покоя будет равна 7-5,7 Вт. Чем сильнее пчелиная семья, тем ровнее температура в гнезде, тем меньше сравнительная теплоотдача и расход кормов на 1 кг её веса.
Исходя из приведённых выше данных можно сделать вывод, что в отношении теплоотдачи пчелиная семья, собранная в зимний клуб, должна подчиняться закону Рубнера, который гласит, что с уменьшением относительной поверхности, т.е. с уменьшением отношения площади поверхности тела к его объёму (наблюдаемым у более крупных животных), интенсивность теплоотдачи относительно меньше, чем у более мелких животных. Интенсивность теплоотдачи в единицу времени, отнесённая к единице массы пчелиной семьи, закономерно уменьшается по мере возрастания массы клуба. Этим, прежде всего, и объясняется тот факт, что сильные пчелиные семьи гораздо легче переносят зимовку в условиях низких наружных температур.
Объясняя механизм приспособления пчелиной семьи к пониженным температурам воздуха, некоторые авторы считают, что при понижении температуры наружного воздуха клуб сжимается, и отдача тепла наружу уменьшается. Напротив, при увеличении температуры размеры клуба увеличиваются, и отдача тепла возрастает.
Эти выводы не совсем правильны: сделав расчёты на основании закона Ньютона-Рихмана можно сказать, что, чтобы утверждения биологов-пчеловодов были в какой-то мере достоверными, необходимо площадь поверхности клуба в последнем случае уменьшить хотя бы в 6,5 раз. При этом теплоотдача клуба по сравнению с начальными данными уменьшается всего лишь на 8%, что не соответствует представлениям биологов о характере количественной взаимосвязи этих параметров.
Приведённые выше соображения говорят о том, что пчелиный клуб по своим терморегуляторным возможностям должен быть аналогичен гомотермному организму, который в определённом температурном интервале стремится поддерживать обмен веществ, а, следовательно, и теплоотдачу на более или менее постоянном комфортном уровне – путём изменения теплоотдающей площади поверхности. При дальнейшем снижении температуры, когда аппарат физического терморегулирования пчелиного клуба не в состоянии обеспечить равновесие между теплообразованием и теплоотдачей за счёт уменьшения теплообменной площади поверхности, пчелиная семья вынуждена вырабатывать дополнительную энергию (теплопродукцию) путём увеличения потребления мёда.
Усиленная внутриклубовая вентиляция возникает при низких температурах воздуха, когда в результате уменьшения теплоотдающей поверхности клуба уменьшается и его пористость (процентное содержание пор в клубе), что в значительной мере увеличивает сопротивление проходу воздуха из центра клуба к его внешней поверхности. Поэтому, несмотря на усиливающийся эффект вентиляции внутри клуба, у поверхности его скорость перемещения вентилируемого воздуха очень мала. Пчёлы были бы слишком расточительны, интенсивно выбрасывая из клуба наружу с таким трудом добытое за счёт потребления корма тепло. Есть все основания полагать, что внутриклубовая вентиляция, помимо чисто гигиенического значения, выполняет функции дополнительного автоматического регулятора вырабатываемого пчёлами тепла (калорифера), взаимосвязанного с температурой окружающего воздуха, пористостью клуба, его размерами. Этот регулятор позволяет поддерживать оптимальные температуры в центре и на поверхности клуба.
Таким образом, можно сделать вывод о том, что пчелиный клуб представляет собой пористую систему с внутренними источниками тепла, в которой в определённом температурном диапазоне осуществляется гибкое равновесие между теплообразованием и теплоотдачей, обеспечивающее соответствующие и относительно постоянные для каждого периода года температуры в клубе и на его поверхности.
В заключении необходимо подчеркнуть, что с понижением температуры воздуха в определённом температурном диапазоне клуб уменьшает теплообменную площадь поверхности (сжимается) но теплоотдача его остаётся на более или менее постоянном уровне. При дальнейшем снижении температуры, когда возможности терморегулирования путём уменьшения поверхности уже исчерпаны, теплоотдача клуба возрастает за счёт усиливающейся теплопродукции семьи.
