Обладая поведенческой терморегуляцией, медоносные пчелы при понижении температуры мигрируют в наиболее нагретое место, образуя гроздь или зимний клуб. Обычно таким местом является расплод, а при его отсутствии — какая-либо другая зона с повышенной температурой. Как только пчелы собрались в кучу, без каких-либо ухищрений с их стороны начинает действовать механизм самообогрева и создается то распределение температур, которое мы наблюдаем в гнезде. Далее, когда такие условия сложились, каждая особь ведет себя в соответствии с ее физиологией и теми микроклиматическими условиями, которые ее непосредственно окружают (М.Линдауэр, 1960).
В центральной области при температуре 20–36°С особи активны, находятся в движении, и это создает иллюзию, что они специально трудятся над обогревом гнезда. Ближе к поверхности клуба его температура понижается и там, где она приближается к критической, пчелы менее подвижны, сидят спокойно и образуют слой, принимаемый за защитную корку. Под критической обычно понимают температуру, стимулирующую холодовое оцепенение — 13,5°С (Е.К.Еськов, 1995). Однако перейти в спокойное состояние пчелы могут и раньше этого предела, то есть при 15°С и выше (Т.С.Жданова, 1963).
Хотя в корке пчелы и сидят спокойно, долго они там оставаться не могут и вынуждены пробиваться в теплую зону, где можно пополнять запасы корма, но и здесь не задерживаются надолго: повышенная концентрация диоксида углерода и водяных паров вынуждает их двигаться из центра к поверхности.
При понижении наружной температуры снижается и температура наружного слоя пчел. Если она достигнет критической, особи устремляются внутрь, заполняют все свободное пространство, и в первую очередь пустые ячейки — клуб сокращается. Таким образом при прежних его энергозатратах тепло выделяется в меньшем объеме, а температура во всех зонах, в том числе и на поверхности, растет.
Однако бесконечно клуб сокращаться не может, уже при –3,5°С одна половина пчел занимает 90% всех пустых ячеек, а вторая — примерно такой же объем в улочках (О.С.Львов, 1954). С большой долей вероятности можно предположить, что при –5 (–6)°С сокращение клуба, о котором так много говорят пчеловоды, исчерпает себя. Если понижение температуры продолжится, температурный режим клуба восстанавливается исключительно за счет повышения тепловыделения, что наглядно видно на рисунке, построенном на основании изучения термогенеза пчелиной семьи, содержащейся на воле в специальном улье-калориметре.
Представление гнезда пчелиной семьи в виде образования с внутренними источниками тепла позволяет не только объяснить происходящие в пчелином гнезде процессы, но и в ряде случаев прогнозировать их на основе закономерностей теплофизики.
В качестве примера рассмотрим энергозатраты пчел на обогрев клуба в семьях разной силы при максимальном их уплотнении. С учетом ряда упрощающих предпосылок в установившемся режиме клуб зимующих пчел можно представить в виде шара, его температурное поле выразится уравнением
где t — температура в заданной точке, °С; r — текущий радиус, м; qv — интенсивность внутренних источников, Вт/м3; λ — теплопроводность слоя пчел, Вт/(м.град).
Решение этого уравнения для центра клуба имеет вид (Г.Карслоу, Д.Егер, 1964)
где tц и tпов — температура соответственно в центре и на поверхности клуба, °С; R — радиус клуба, м.
Откуда величина qv, характеризующая энергетическую напряженность пчел, равна 
Зная количество пчел в семье и принимая при максимальном уплотнении объем, занимаемый одной пчелой, равным объему сотовой ячейки — 328 мм3, а λ = 0,1 Вт/(м.град); tц = 33°С, tпов = 13°С, получаем 
Результаты расчетов приведены в таблице 2, где указаны суммарные энергозатраты всей семьи Qобщ и затраты энергии в расчете на одну пчелу.
Как видно из таблицы 2 общее тепловыделение семьи, что вполне очевидно, с увеличением ее живой массы (силы) возрастает с 2,73 Вт (семья зимует на одной улочке) до 6,99 Вт (семьи на 12 улочках), то есть в 2,5 раза. Средние же затраты, приходящиеся на одну пчелу, возрастают с уменьшением живой массы семьи более резко — с 0,23 до 1,09 мВт, то есть в 4,7 раза.
Приведенное в таблице 2 общее тепловыделение семьи силой 8 улочек составляет 5,9 Вт. Полученный нами показатель в экспериментах на такой же семье при температурах от 5 до –5°С составлял в среднем 7,5 Вт, что довольно близко к расчетному. Подобным же образом можно проанализировать и ряд других ситуаций в пчелином гнезде и не только в зимнем, но и в летнем.
Обратимся снова к опыту H.Esch (1960). Из приводимых им данных следует, что на поверхности клуба температура тела пчелы превышает окружающую на 1–2°С, в его центре — на 3–6°С, то есть она в три раза больше.
В соответствии с законом Ньютона—Рихмана количество тепла, отдаваемого нагретым телом, пропорционально разности температур тела и среды,
qпч = αF(tпч – tвозд), где qпч — количество тепла, выделяемого пчелой, Вт; α — коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2.град); F — площадь тела пчелы, м2; tпч и tвозд — температура соответственно тела пчелы и окружающего ее воздуха, °С.
При постоянной площади тела пчелы и постоянном коэффициенте теплоотдачи количество выделяемого ею тепла в центре будет втрое выше, чем на поверхности клуба.
Иными словами, пчелы в клубе ведут себя как типичные пойкилотермы. Уровень обмена у них растет с повышением температуры.
А.И.КАСЬЯНОВ
НИИ пчеловодства
Адрес редакции журнала "Пчеловодство":
