Η ΙΔΙΟΤΗΤΑ ΤΗΣ ΟΜΟΙΟΣΤΑΣΗΣ ΚΑΙ ΠΩΣ ΑΥΤΗ ΕΚΔΗΛΩΝΕΤΑΙ

Ίσως η πιο χαρακτηριστική ιδιότητα του μελισσιού ως υπεροργανισμού είναι η ικανότητά του να διατηρεί τη θερμοκρασία του μέσα σε ορισμένα για κάθε εποχή ανώτερα και κατώτερα όρια, παρά τη μεταβολή της θερμοκρασίας στο περιβάλλον. Αυτό συνιστά ένα παράδειγμα του γενικότερου βιολογικού φαινομένου της ομοιόστασης.

Στον κόσμο των εντόμων η ιδιότητα ειδικά της θερμικής ομοιόστασης του μελισσιού αποτελεί μοναδική εξαίρεση, καθώς αυτή την ιδιότητα την έχουν φυλογενετικά πιο ανώτεροι οργανισμοί, π.χ. τα θηλαστικά. Η ομοιόσταση πάντως με τη γενικότερη έννοιά της χαρακτηρίζει ακόμη και ολόκληρα οικοσυστήματα.

Οι μηχανισμοί ειδικά για τη θερμική ομοιόσταση του μελισσιού κατά τη χειμερινή περίοδο στα εύκρατα κλίματα είναι οι ακόλουθοι (Winston 1987): Ο πρώτος είναι η επιλογή του χώρου εγκατάστασης ενός αφεσμού. Ο χώρος αυτός στην ελεύθερη φύση είναι ως γνωστόν μια κουφάλα δένδρου συνήθως ή η κοιλότητα ενός βράχου, και παρέχει στον ένοικο του άμεση προστασία από βροχές, και ανέμους, αλλά και ως ένα βαθμό από τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος.

Από την στιγμή που θα έχει εγκατασταθεί το μελίσσι στο συγκεκριμένο χώρο, οι μέλισσες θέτουν σε εφαρμογή το δεύτερο μηχανισμό, δηλαδή σφραγίζουν με πρόπολη μη απαραίτητα ανοίγματα, αποτρέποντας έτσι την διαφυγή (κυκλοφορία) του αέρα προς το περιβάλλον, η οποία συνεπάγεται απώλεια θερμότητας. Παράλληλα οι μέλισσες περιορίζουν για τον ίδιο σκοπό την είσοδο του ενδιαιτήματός τους στη διάρκεια του χειμώνα, σχηματίζοντας ένα είδος κουρτίνας με πρόπολη.

Ο τρίτος κατά σειράν μηχανισμός, ο οποίος βοηθάει τη θερμική ομοιόσταση του μελισσιού, είναι η ίδια η δομή των κηρηθρών σε συνδυασμό και με το γεγονός ότι αυτές είναι αναρτημένες κατ' ευθείαν από την οροφή του ενδιαιτήματος. Τα άδεια κέρινα κελιά και ο αεροστεγανός αποκλεισμός των διαδρόμων μεταξύ γειτονικών κηρηθρών στο ύψος της οροφής συντελούν στο να εγκλωβίζεται εν μέρει εκεί ο θερμός αέρας και να διατηρεί για μεγαλύτερο διάστημα σημαντική ποσότητα από τη θερμότητά του. Ο εγκλωβισμός του αέρα στους συγκεκριμένους χώρους ενισχύεται με το σχηματισμό της μελισσόσφαιρας.

Η ίδια η μελισσόσφαιρα συνιστά τον πιο σημαντικό μηχανισμό ομοιόστασης του μελισσιού στη διάρκεια του χειμώνα. Στην θερμοκρασία των +18 °c οι μέλισσες αρχίζουν να συσπειρώνονται πλησιάζοντας η μια την άλλη ανάμεσα στους διαδρόμους των κηρηθρών. Η πυκνότητα των μελισσών είναι μεγαλύτερη στην περίμετρο της μελισσόσφαιρας, ενώ στο κέντρο η απόσταση μεταξύ τους παραμένει τόση, ώστε αυτές να κινούνται άνετα επάνω στις επιφάνειες των κηρηθρών.

Όσο η θερμοκρασία περιβάλλοντος πέφτει τόσο ο όγκος της μελισσόσφαιρας μειώνεται. Από ένα σημείο και κάτω σχηματίζεται στην περιφέρεια της μελισσόσφαιρας ένα στρώμα από πολύ πυκνά διατεταγμένες μέλισσες, που έχουν το κεφάλι τους στραμμένο προς το κέντρο της μελισσόσφαιρας και την κοιλιά τους προς τα έξω. Ο σχηματισμός αυτός ονομάζεται "φλοιός " της μελισσόσφαιρας. Το πάχος του φλοιού επίσης αυξομειώνεται αντιστρόφως ανάλογα προς την αυξομείωση της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος, καθώς προστίθενται ή αφαιρούνται αντίστοιχα νέα στρώματα επάλληλα μελισσών. Αλλά και η πυκνότητα των μελισσών σε κάθε στρώμα αυξάνει όσο εξακολουθεί η πτώση της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος. Με τη μεταβολή του όγκου της μελισσόσφαιρας μειώνεται η επιφάνεια ακτινοβολίας του μελισσιού έτσι ώστε η απώλεια θερμότητας αυτής της μορφής ανά μέλισσα περιστέλλεται δραματικά.

Εξάλλου με το μηχανισμό του φλοιού περιορίζεται στο ελάχιστο δυνατόν η απώλεια θερμότητας και με διάχυση στους γύρω χώρους. Σημαντικό ρόλο εδώ παίζει η τριχοφυία του θώρακα των μελισσών. Το τρίχωμα του συνόλου των μελισσών του "φλοιού" αποτελεί στην κυριολεξία μια πρώτης τάξεως "γούνα" για τη μελισσόσφαιρα, η οποία συγκρατεί τον ζεστό αέρα ανάμεσα στα πυκνά και διακλαδισμένα σαν στάχυ τριχίδια.

Με όλες τις πιο πάνω αναφερόμενες ιδιομορφίες στη δομή και λειτουργία της μελισσόσφαιρας το μελίσσι κατορθώνει τελικά να δαπανά τη μικρότερη ανά μονάδα βιομάζας ποσότητα θερμότητος για να ξεχειμωνιάσει σε σύγκριση με όλα Τα θηλαστικά (Gordon et al 1982).

Η θερμότητα παράγεται στο κέντρο της μελισσόσφαιρας και διαχέεται προς την περιφέρεια. Αυτό έχει ως συνέπεια να παρουσιάζεται μια διαβάθμιση της θερμοκρασίας από το κέντρο προς το φλοιό της μελισσόσφαιρας. Η θερμοκρασία στην επιφάνεια του φλοιού πάντως δεν πέφτει ποτέ κάτω από τους +8 °c. Αυτό είναι και το κρίσιμο όριο για να μπορεί να συγκρατείται στη θέση της μια μέλισσα του φλοιού. Ωστόσο οι μέλισσες αλλάζουν θέση περιοδικά στη μελισσόσφαιρα. Αυτές του φλοιού μετά από κάποιο διάστημα μετακινούνται στα ενδότερα Και αντικαθίστανται από άλλες, πριν εξαντληθούν ενδεχομένως τα όρια αντοχής τους στο στρες των χαμηλών θερμοκρασιών.

Οι απαραίτητες θερμίδες για τη λειτουργία της μελισσόσφαιρας προέρχονται από την βιολογική καύση του μελιού με μικροδονήσεις των θωρακικών μυών, χωρίς να χρειάζεται να δονούνται και τα φτερά. Οι θωρακικοί μύες της μέλισσας αποδείχθηκε οτι είναι ο ποιό δραστήριος από πλευράς μεταβολισμού ιστός στο ζωικό βασίλειο (Esch,1964).

Το καλοκαίρι αντίθετα το μελίσσι διατηρεί τη θερμοκρασία του σταθερά στους 35 °C, που είναι η φυσιολογική για την ανάπτυξη του γόνου. Η μελισσόσφαιρα έχει ήδη διαλυθεί από Τα μέσα της άνοιξης, οι μέλισσες αφήνουν όλο και μεγαλύτερη απόσταση μεταξύ τους όσο πλησιάζει το καλοκαίρι, πολλές βγαίνουν έξω από την κυψέλη σε ημέρες καύσωνα και σχηματίζουν ένα "γένι" στην πρόσοψη, σκιάζοντάς την. Η πρόπολη που στένευε το χειμώνα την είσοδο έχει και αυτή αφαιρεθεί από εκεί. Παράλληλα οι νεροκουβαλήτριες φέρνουν άφθονο νερό που ραντίζεται επάνω στις κηρήθρες, ενώ η ομάδα των αεριστριών φτερουγίζει "εν στάσει" μπροστά στην είσοδο απομακρύνοντας το ζεστό αέρα από το μελίσσι. Με την έντονη κυκλοφορία του αέρα εξατμίζεται γρήγορα και το ραντισμένο νερό και αυτό προκαλεί σχετική ψύξη.

Η ιδιότητα της θερμικής ομοιόστασης επιτρέπει στο μελίσσι να αντιμετωπίζει με επιτυχία τόσο υπερβολικά υψηλές θερμοκρασίες έως και +73 °c (Lindauer 1954), όσο και εξαιρετικά χαμηλές έως -80 °c (Southwick, 1988), αρκεί να έχει άμεση πρόσβαση σε νερό στην πρώτη περίπτωση και επαρκείς τροφές (μέλι) αποθηκευμένο στις κηρήθρες.