Termoregulace včelstva je jednou z nejpozoruhodnějších kolektivních schopností sociálního hmyzu. Včelstvo udržuje v plodovém prostoru konstantní teplotu 34,5–35,5°C s přesností ±0,5°C bez ohledu na vnější teplotu, která se může pohybovat od −30°C do +40°C. Tato schopnost je podmínkou správného vývoje plodu a přežití celé kolonie.
Mechanismy zahřívání
Primárním zdrojem tepla jsou svaly dělnic. Dělnice kontrahují letové svaly bez pohybu křídel – tzv. thorakální termogeneze – čímž produkují teplo přesně tam, kde je potřeba. Dělnice zahřívající plást vtiskneme tyto svaly do buněk s plástami nebo se přímo fixují na zapečetěné buňky a svými těly je zahřívají. Vědecké experimenty ukázaly, že jedna dělnice může tímto způsobem zvýšit teplotu buněk v kontaktu o 1–2°C. Skupinové zahřívání desítek nebo stovek dělnic tak vytváří dostatečný tepelný výkon i za mrazivých podmínek.
Mechanismy chlazení
Ochlazování úlu je aktivní a energeticky náročný proces. Při přehřívání (vnější teplota nad 35°C nebo velká snůška) dělnice aktivují ventilaci pomocí křídel – přijímačky medu třepetají na místě a vytlačují teplý vzduch ven přes česno, zatímco přicházející vzduch proniká skulinami v úlu. Nejúčinnější metodou chlazení je odpařování vody. Dělnice přinášejí kapičky vody a rozmazávají je po buňkách s plástem, čímž při odpařování odčerpávají velké množství tepla. Při extrémním horku může jedna kolonie přinést a odpařit až 1 litr vody denně. Proto je klíčové, aby mělo včelstvo v letních měsících přístup ke zdroji čisté vody v okruhu do 200 metrů.
Regulace vlhkosti
Optimální relativní vlhkost v plodovém prostoru je 40–50 %. Nízká vlhkost způsobuje vysoušení larev a vajíček, vysoká vlhkost naopak podporuje rozvoj plísní a nosemózy. Větrání zajišťuje nejen teplotní regulaci, ale i správnou vlhkost. Propolis a vosk na stěnách buněk fungují jako pufrační materiál – absorbují vlhkost při přebytku a uvolňují ji při nedostatku.
Vliv mikroklimatu na vývoj plodu
Teplota 34,5°C je přesně optimem pro vývoj pracovní dělnice. Odchylky pouhých 1–2°C mají měřitelné důsledky. Při 33°C se prodlužuje vývoj larev a vylíhlé dělnice mají slabší orientační schopnosti (to bylo prokázáno pokusem kde byly záměrně ochlazeny larvy a výsledné dělnice hůře navigovaly). Při teplotách nad 36°C vzrůstá mortalita larev a počet deformovaných jedinců. Přesná termoregulace je proto evoluční výhodou, která přímo ovlivňuje biologickou zdatnost celého včelstva.
Zimní chomáč a tepelná ekonomie
V zimním období tvoří dělnice tzv. zimní chomáč – hustou kuličku obklopující matku. Vnější vrstva chomáče funguje jako izolační plášť, vnitřní vrstva aktivně produkuje teplo metabolismem cukrů. Při vnější teplotě −15°C udržuje jádro chomáče teplotu 18–20°C, při zahájení kladení matkou (obvykle leden–únor) stoupá jádro na 35°C. Tento fyziologický přechod z klidové na aktivní termoregulaci je kritickým momentem – včelstvo potřebuje dostatek zásob medu, protože energetická spotřeba se dramaticky zvyšuje. Nedostatek zásob nebo roztříštěnost chomáče při výkyvu počasí jsou nejčastějšími příčinami zimního úhynu.