Це питання вивчали ще у минулому столітті вчені О. Макензен, К. Риббандс, Г. Аустин, В. Сковронек , Е Джаукокс , Г. Гун, Є. Єськов, А. Торопцев та інші. Вони підтвердили, що бджоли регулюють склад повітря у вуликуі важливе значення для них має рівень кисню й вуглекислого газу всередині вулика. Бджоли відчувають рівень вуглекислого газу терморецепторами, які розміщені на антенах і завдяки цьому можуть реагувати на газовий склад у вулику.У сімдесятих роках вчений В.Лачер вивчав активність цих рецепторів залежно від концентрації СО2 у вулику. Якщо вміст у повітрі вуглекислого газу збільшується до 25%, то рецептори збільшують активність імпульсів у 8 разів. Нервові центри бджоли тим швидше одержують інформацію про необхідність зміни поведінки, чим більша концентрація вуглекислого газу у повітрі.
Використання кисню і виділення вуглекислого газу у сім’ї відбувається завдяки життєдіяльності бджіл. Дихальна система бджіл, як і усіх комах функціонує за принципом дифузії газів. Молекула кисню є меншою і дифузія його проходить в організмі бджоли швидше, ніж вуглекислого газу. Вуглекислота добре розчинна і швидко вбирається клітинами організму та не застоюється у трахеях.
У статті «Мої теорія і практика зимівлі» («УП» № 10 за 2014 рік) автор пан Ігор Сєдой згадує «коефіцієнт корисної дії органів дихання бджіл» і наводить величину – 0,19. У відношенні до живих організмів наука застосовує термін «дихальний коефіцієнт». Він виражає відношення між об’ємом вуглекислого газу та використовуваного за цей же час кисню із повітря. Так, у першій половині зимівлі, коли бджоли споживають мед для обігріву клуба дихальний коефіцієнт дорівнює одиниці (при умові, що бджола дихає чистим повітрям із концентрацією вуглекислого газу 0,03 % і кисню 20,9 %). Величина дихального коефіцієнта залежить від складу повітря у вулику та від того, який корм споживає бджола (білковий чи вуглеводневий). Навесні і влітку дихальний коефіцієнт бджоли, яка споживає пергу може бути на 30 % нижчим, адже для перетравлення білків і жирів використовується більше кисню ніж для меду.
Ми часто бачимо, як бджоли вентилюють вулик сидячи на льотку. Те ж саме вони роблять і між щільниками із розплодом. Бджоли махають крильцями не тільки, щоб охолодити гніздо, а важливіше, щоб знизити концентрацію вуглекислого газу. Дослідами німецьких вчених встановлено, що при збільшенні концентрації вуглекислого газу у гнізді бджіл в літній період в 10 раз у стільки ж збільшується кількість бджіл вентилювальниць у вулику.
Взимку також бджолам необхідно видаляти із клуба вуглекислий газ та водяну пару, особливо при сильних морозах та в період появи розплоду у кінці зими. Для видалення вуглекислого газу із клуба бджоли використовують, головно два способи. Це є зміна щільності клуба та активне вентилювання крилами. Зниження щільності клуба бджіл збільшує рух повітря через нього і тим самим покращує повітрообмін. Вентилювання бджоли починають взимку, при помірних холодах, коли концентрація вуглекислого газу навколо клуба сягає більше 3 %, а коли доходить до 7 % , то сім’я починає збуджуватись. Звуки, які видають бджоли вентилювальниці добре чути у фонендоскоп, коли прослуховують бджіл взимку, особливо, у лютому, коли є вже розплід. Так, підвищення концентрації вуглекислого газу в середовищі зимуючих бджіл до 7 % підвищує інтенсивність звуків бджіл вентилювальниць на 14 децибел і в той же час частота звуків зростає на 50 герц.
У випадку зимівлі вуликів під снігом, або, коли у щільному вулику засипані снігом, чи обмерзлі льодом льоткові отвори, з часом від накопичення вуглекислого газу бджоли починають посилювати вентиляцію і навіть підіймають температуру, а тепле повітря виходячи із вулика розтоплює сніг,чи лід утворюючи продухи, а після надходження свіжого повітря клуб заспокоюється. Буває, що бджоли у заметених снігом вуликах, не відчуваючи коливань зовнішньої температури, перебувають спокійними у клубі багато днів. Накриття вуликів снігом взимку значно зменшує втрати тепла. Досліджено, що коли вулик вкритий півметровим шаром снігу, то при зниженні зовнішньої температури від 0 ®С до – 30 ®С бджолосім’я збільшує витрату тепла лише на 15 %. Це значить, що при зменшенні втрат тепла зменшується використання корму і в той же час менше виділяється вуглекислий газ.
Відомо, що концентрація вуглекислого газу у центрі клуба взимку становить 5%, а може бути й 11% і в той же час вміст кисню у повітрі в клубі може зменшитись до 3 %. Найбільш збіднене киснем повітря і збагачене вуглекислим газом міститься у клубі та навколо нього у період зимового спокою,але, як тільки бджоли «відчувають весну», то посилюють вентилювання і переходять в активний стан. Тоді концентрація вуглекислого газу навколо клуба збільшується, а рівень кисню також підвищується усередині клуба. Рівень температури та вологості всередині клуба пов’язаний із рівнем кисню та вуглекислого газу. Закономірно, що збільшення вентиляції у гнізді зменшує рівень вологи та вуглекислого газу і збільшує вміст кисню, але це при умові нормальної вологості зовнішнього повітря. Видалення вуглекислого газу із бджолиного клуба супроводжується втратою тепла, особливо на його периферії. В умовах зимівлі бджіл при температурі від -5 С до +5 С (наприклад у зимівниках, або зимівля під снігом),у перші місяці, підвищення вуглекислого газу у гнізді сприяє пасивному стану бджілі зменшенню використання корму.
Найбільший рівень кисню і найменший вуглекислого газу у повітряному середовищі вулика відмічається у весняно-літній період, коли у гнізді є найбільше відкритого розплоду.У цей період бджоли найактивніше вентилюють гніздо, щоб забезпечити киснем розплід та мінімізувати вплив на нього виділеного вуглекислого газу.
Продовжуючи розгляд питання повітряного режиму у вулику в різні періоди життя бджоло сім’ї слід звернути увагу на те, який вплив має вуглекислий газ на дорослих бджіл, їх личинок, маток.
У вісімдесятих роках минулого століття в Московській сільгоспакадемії вчені Олександр Торопцев та Євген Єськов проводили дослідження впливу вуглекислого газу на бджіл і довели, що бджоли та їх личинки можуть витримувати значне підвищення у вулику концентрації вуглекислого газу, але вплив його має негативні наслідки.
Дослідами було встановлено, що підвищений вміст у вулику вуглекислого газу в період личинкової стадії бджіл зменшує розвиток бджолиного хоботка і він стає меншим від норми. Але на розвиток маток підвищений вміст у вулику вуглекислого газу (до 3%) не мав значного впливу, лише відмічено у невеликої частини піддослідних маток дещо зменшену кількість яйцевих трубок. Решта ознак залишились такими, як у маток, що вирощувались у звичайних умовах.
Вуглекислий газ використовується для наркозу бджіл. Та все ж, як показали досліди в Іллінойському університеті польського вченого В.Сковронека та американця Е.Джейкокса після перебування бджіл до 20 хвилин у вуглекислому газі їх вік скорочувався у два рази. Це ж підтвердив у своїх дослідах американський вчений К. Риббандс. Вони також дослідили, що бджоли після наркотизації вуглекислим газом швидше «дорослішають», тобто у молодшому віці починають виконувати функції, які властиві бджолам старшого віку. Такі бджоли швидше облітуються і виконують роботи поза вуликом, але вони швидше зношуються і гинуть. Якщо вуглекислим наркозом обробити 20–ти денних бджіл, то вже на другий день у них спадає активність і, якщо у нормі третина бджіл такого віку носить обніжжя, то після наркотизації вони припиняють виконувати цю роботу.
Підвищений рівень вуглекислого газу зменшує жирове тіло бджоли і сповільнює роботу усіх залоз внутрішньої секреції, а також і воскових залоз. Короткотривала наркотизація вуглекислим газом молодих маток прискорює їх дозрівання і вони швидше вилітають на спаровування та раніше відкладають яйця. Дослідами встановлено, що після двадцятихвилинного наркозу матки стають більш привабливими для бджіл і це можна використовувати для підсадки їх у важкі періоди.
На біологічний стан та вік бджіл має вплив тривале перебування їх у відносно невеликих концентраціях вуглекислого газу. Його концентрація до 6 % зумовлює здатність бджіл витримувати максимальну температуру переохолодження більш ніж мінус 7®С.
Цікаво те, що коли короткочасне перебування бджіл у високих концентраціях вуглекислого газу сповільнює розвиток гіпофарингіальних залоз, то тривале перебування бджіл в атмосфері із підвищеним вмістом вуглекислого газу стимулює їх розвиток. Наприклад, у бджіл, які утримувались за межами вулика у перші два тижні в атмосфері 10 % концентрації вуглекислого газу гіпофарингіальні залози були майже у два рази більше розвинуті, ніж у бджіл, які мали необмежений доступ до свіжого повітря. Тому стає зрозумілим, що кращий розвиток цих залоз у зимових бджіл ніж у літніх пов’язаний із перебуванням у атмосфері вулика із підвищеним вмістом СО2 . Взимку концентрація цього газу має вплив на активність бджіл та їх фізіологічний стан. Внаслідок його дії бджоли споживають менше корму. Але, перебування бджіл тривалий час (у другій половині зими) у вулику із високим вмістом вуглекислого газу, який виділяється в процесі метаболізму бджолами, сповільнює весняний розвиток бджолосімей. Причиною такої ситуації є те, що бджоли, перебуваючи довгий час у підвищеній концентрації вуглекислого газу фізіологічно інтенсивніше зношуються. В їх тілі залишається значно менше білків та жиру, які в таких умовах більше витрачаються.
Отже, якщо бджолосім’я, заощадивши в умовах підвищеної концентрації СО2 корм у вулику, добре виходить із зими, то у весняний період її розвиток буде сповільнений. Тому, враховуючи вище сказане, можна зробити висновок, що перебування личинок та бджіл у атмосфері із підвищеним вмістом вуглекислого газу є шкідливим. Зрозуміло, що вентиляція у вулику має важливе значення, а особливо в час зимівлі бджіл.
| 
