Il glomere: conduttività termica e metabolismo
Le api sono tra i pochissimi insetti delle zone temperate che non trascorrono l’inverno ibernandosi o in uno stadio immaturo (uovo, larva o pupa) ma che restano attivi. Per sopravvivere alle temperature rigide, ottimizzando il consumo di energia, quando la temperatura si abbassa le api si riuniscono in un glomere, di forma approssimativamente ellissoide. Lo scopo è di ridurre la dispersione di calore. Tanto più la temperatura ambiente è bassa, tanto più il glomere si contrae, accrescendo la densità e diminuendo la superficie a contatto con l’aria. Inoltre nella zona più densa, il mantello isolante esterno, i peli toracici delle api si intrecciano tra loro, intrappolando l’aria e costituendo uno strato dalla capacità isolante pari a quella delle piume di un uccello o della peluria dei mammiferi. Esperimenti effettuati impiegando api mutanti prive di peli hanno mostrato che a 2° consumavano il 21% in più di ossigeno rispetto alle loro sorelle pelose, e hanno perso più api cadute in coma termico.
Al centro del glomere la temperatura può raggiungere 35° in presenza di covata. Man mano che ci si sposta verso l’esterno, la temperatura diminuisce, per raggiungere circa 9° nel mantello periferico: una temperatura appena superiore a quella alla quale le api cadono in coma termico. Il grafico seguente illustra la relazione tra temperatura e distanza dal centro del glomere di una piccola famiglia di Ape mellifera di razza Carnica: 4252 api, equivalenti a 608 g, con circa 30 cm quadrati di covata fresca, con la temperatura ambiente a 2° C (E. E. Southwick, Allometric relations, metabolism and heat conductance in clusters of honey bees at cool temperatures, Journal of comparative Physiology B, vol. 155:2, p. 145).
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Il diagramma riporta anche la massa di api nelle varie parti del glomere, espressa in frazione decimale (fractional mass). Il 22% delle api si trovava nel centro del glomere, mentre il restante 78% andava a costituire lo strato isolante.
Il volume occupato dal glomere era di 1686 cm cubi. Southwick ha calcolato il volume minimo che potrebbe essere teoricamente occupato da 4252 api, se le si uccidesse e immergesse nell’acetone: occuperebbero 617 cm cubi. Questo significa che il volume effettivamente occupato è pari a oltre 2.7 volte il volume minimo teorico. Ciò è dovuto in parte al fatto che le api sono situate nei favi. Come mostra la figura successiva, i favi agiscono da isolante: dove ci sono api la temperatura è elevata, sul lato opposto è molto freddo. Solo una parte delle api, dunque, è esposta al freddo: quelle che si trovano nei corridoi tra i favi.
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Southwick compara il metabolismo delle api con quello di uccelli, mammiferi e rettili. Il grafico seguente rappresenta il consumo di calorie al giorno rispetto alla massa del glomere e rispettivamente alla massa corporea. Mentre a una temperatura di 15° il consumo di una colonia è in proporzione al suo peso, così come accade per uccelli, mammiferi e rettili, quando le api si raggruppano in glomere il loro consumo cresce in proporzione minore alla massa di api: questo perché un glomere più grande disperde meno calore rispetto al volume occupato dalle api.
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Le due linee delle api si intersecano a circa 1.7 kg. Questo significa che una colonia di oltre 1700 grammi di api (= circa 17’000 api) consuma meno in glomere che non a 15°.