Ovvero come le api rispondono al segnale “Antò, fa caldo!”
Se volete fare un ripasso, ecco i link delle puntate precedenti

Parte 1 – Isolamento termico, spifferi e sigillanti

Parte 2 – Termostati, riscaldamento e sistemi di controllo delle temperature

La temperatura ottimale all’interno di un alveare è di 35 °C , anche in caso di temperature esterne torride. Per sopravvivere al caldo eccessivo le api utilizzano un complesso meccanismo per ottenere il raffreddamento. In caso di alte temperature, auspicabilmente solo in estate e soprattutto durante il giorno, il surriscaldamento dell’alveare è improbabile che si verifichi: la maggior parte delle api è impegnata nelle attività di bottinamento e pure i fuchi sono fuori dall’alveare.  Inoltre, durante la notte, se l’alveare è sovrappopolato, le api istintivamente si dispongono fuori dall’alveare trascorrendo la notte fuori e al fresco. Tuttavia, per far sì che la camera di covata si trovi nelle condizioni ottimali, diverse strategie di raffreddamento sono messe in pratica dalle operaie all’interno dell’alveare.

Ventilazione e raffreddamento
Per raffreddare l’alveare, le api ventilano muovendo le loro ali. È stato osservato che quando la temperatura dell’aria all’interno dell’alveare supera i 35 °C, diverse centinaia di api si sparpagliano nell’alveare per prendere posizione e dare inizio al processo di ventilazione. Queste api, dette appunto ventilatrici, forzano la circolazione dell’aria all’interno dell’alveare. Tuttavia, se la temperatura aumenta arrivando a circa 40 °C, parte delle api si sposta fuori l’alveare, in prossimità dell’ingresso, sul predellino e inizia l’attività di ventilazione. Le api ventilatrici utilizzano una esatta strategia: si dividono in gruppi e zone distinte e regolano il flusso di entrata e di uscita dell’aria. La corrente d’aria calda spinta all’esterno verrà rimpiazzata/sostituita con aria fresca proveniente dall’esterno che entrerà in maniera automatica nelle zone in cui non ci sono ventilatrici. È importante notare che durante lo scambio d’aria si verifica anche un sufficiente scambio gassoso tra ossigeno e CO2 e ristabilendo il giusto tasso di umidità.
Come per le api, in condizione di elevate temperature, la chiave per il raffreddamento di una costruzione,  realizzata dagli esseri umani, è la rimozione di ciò che incrementa il calore. Questo è realizzabile usando sia un sistema di ventilazione naturale, come fanno le api ventilatrici, che un sistema di ventilazione forzata che può introdurre aria fresca rimpiazzando quella calda. Un sistema molto simile a quello delle ventilatrici che si dispongono lungo l’ingresso è il ventilatore posto sotto le finestre che espelle aria calda/ bollente da uno spazio interno che è rimpiazzata dall’aria fresca proveniente dall’esterno. Un altro tipo di ventilazione sono i sistemi di ventilazioni che si trovano nei bagni e nelle cucine per portare l’aria interna all’esterno.

Cappotto termico
Come fanno le api per proteggere la covata? Si sono inventate il guscio termico: le operaie assorbono il calore attraverso la pressione esercita dal torace sulla superficie riscaldata. Le api, successivamente, vanno via dall’area dell’alveare più calda (l’area di covata) e dissipano il calore assorbito. Una strategia simile è stata utilizzata dai costruttori attraverso una doppia copertura delle costruzioni per cui la prima, più esterna, funge da muro esterno e la seconda funge da strato isolante permettendo al calore di entrare nella costruzione attraverso la ventilazione.

Gestione dell’evaporazione
Un’altra strategia per abbassare la temperatura interna utilizzata dalle api è il raffrescamento tramite evaporazione grazie al principio ben noto del potere rinfrescante dell’evaporazione dell’acqua . Il principio di funzionamento del sistema di raffreddamento per evaporazione è simile a quello utilizzato dalle api e mostrato in figura.

Per eseguire il funzionamento dell’evaporazione le api rigurgitano l’acqua che hanno trasportato all’interno dell’alveare attraverso il loro corpo. Altre operaie inizieranno a ventilare, creando attivamente un circolo d’aria umida all’interno dell’alveare. Ecco, potremmo individuare oltre alle similitudini “classiche” del superorganismo con i mammiferi anche la capacità di termoregolare attraverso la sudorazione!

Controllo dell’umidità e della qualità dell’aria
Oltre al controllo dell’umidità le api devono mantenere differenti livelli di umidità in diverse zone dell’alveare, principalmente attraverso il meccanismo della ventilazione. Similmente alle nostre costruzioni, la ventilazione in un alveare non è solo importante, come già detto, per espellere il calore interno, per evitare il surriscaldamento, ma anche per ridurre i livelli di concentrazione di CO2 e del vapore acqueo introducendo ossigeno per migliorare la qualità dell’aria. Un alveare umido e bagnato, può trovarsi nella spiacevole situazione di avere a che fare con la formazione di condensa dovuta ad aria umida. Conseguenze? In casi estremi può portare all’ indesiderata formazione di muffa al centro della camera di covata o all’insorgere di patologie: se nell’uomo l’umidità è correlata all’insorgere dell’asma, per le api l’alto tasso di umidità, specialmente in primavera, può favorire la comparsa della peste europea  e della covata calcificata.
Si è dimostrato che le colonie di api sono capaci di regolare l’umidità all’interno del proprio alveare nonostante l’alternarsi di diverse condizioni metereologiche nell’arco di un anno. Dalle ricerche emerge che se la temperatura del fondo si attesta a 10 °C, il livello di umidità è ben controllato a temperatura costante. Come riescono? La sola possibile spiegazione è che ci sia un ricambio d’aria all’interno dell’alveare alla stessa temperatura ma differente umidità relativa attraverso il processo di ventilazione attiva fatto dalle ventilatrici. Ma come avviene questo processo? Per prima cosa, le api ventileranno aria fredda all’interno dell’alveare attraverso uno lato dell’ingresso, l’aria calda e asciutta scalderà e aumenterà l’umidità, e allora l’aria umida sarà convogliata verso il basso. Come risultato, l’aria calda che incontrerà il fondo freddo diventerà umida. Comunque, grazie alle api che si trovano sui favi, avviene lo scambio di calore. Proprio come un deumidificatore le api scalderanno l’aria umida e la trasformeranno in aria asciutta che viene ventilata al centro del favo. Questa tecnica di controllo della temperatura e dell’umidità relativa è molto simile alla ventilazione meccanica e alle unità di recupero calore dei nostri edifici. Questa strategia, oltre alla ventilazione, assicura la salubrità dell’alveare. Inoltre le api sterilizzano i loro alveari con la propoli la quale conferisce  all’intera colonia  ciò che viene considerata una sorta di immunità sociale grazie ad alcune desiderabili proprietà, agognate dagli uomini, antibatteriche e antimicotiche per l’igiene della colonia. Nei nostri edifici, il controllo della qualità dell’aria ha recentemente acceso l’interesse dei ricercatori. La qualità all’interno degli edifici implica il controllo del livello di CO2, così come anche del monossido di carbonio, di componenti volatili organiche, particolati e contaminanti microscopici. I comuni sistemi per la qualità dell’aria implicano la filtrazione e l’uso di ventilazione per diluire i contaminanti.

CONCLUSIONI

Molte similitudini possono essere colte tra gli alveari e i nostri edifici per quanto riguarda i sistemi di gestione delle condizioni termiche e sono riassunte nella tabella precedente.
Tuttavia, possiamo ancora imparare molto dalle gestione della termoregolazione fatta dalle api, per esempio, il fatto che la stabilità della temperatura è davvero considerevole e ben mantenuta rispetto alle condizioni ambientali. Questo è dovuto alla decentralizzazione e alle decisioni prese in maniera collettiva dall’intera colonia. Qualsiasi forma di disturbo o variazione rilevata all’interno dell’alveare è individualmente valutata da ogni ape e l’informazione è immediatamente trasmessa grazie al loro speciale linguaggio di comunicazione formato dai feromoni e dalla danza. Possiamo confrontare ciò con i differenti sistemi di controllo di riscaldamento e raffreddamento di una casa attraverso decine o centinaia di termostati installati nei nostri edifici, ma i nostri sistemi hanno principalmente un controllo centralizzato che fornisce una risposta lenta.
Chiaramente, per milioni di anni, le api hanno dimostrato di utilizzare un’eccellente strategia per la termoregolazione dei propri alveari. Poiché condizioni meteo estremamente fredde e ondate di calore sono sempre più comuni a causa dei cambiamenti climatici dovuti al riscaldamento globale, c’è da domandarsi se le api siano in grado di adattarsi facilmente nel mantenere efficienti ed efficaci le loro tecniche di termoregolazione. Un’altra domanda da porsi è come il cambiamento climatico impatterà sul comportamento, sulla fisiologia e sulla distribuzione delle api e quali possono essere le interazioni tra le api e le malattie. E poi, avranno bisogno di un nostro ulteriore aiuto per sopravvivere? La risposta è preziosa e necessita di investimenti, sia in termini economici che di studio, nelle future ricerche.

Bibliografia

Jarimi, H, Tapia-Brito, E and Riffat, S. 2020. A Review on Thermoregulation Techniques in Honey Bees’ (Apis Mellifera) Beehive Microclimate and Its Similarities to the Heating and Cooling Management in Buildings. Future Cities and Environment, 6(1): 7, 1–8. DOI: https://doi.org/10.5334/fce.81

Siefert P, Buling N, Grünewald B (2021) Honey bee behaviours within the hive: Insights from long-term video analysis. PLoS ONE 16(3): e0247323. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0247323