Lorsque la température de l'air environnant directement la colonie descend en dessous de 14° C, la colonie se regroupe sous forme de grappe qui se rapproche d'une sphère, car elle recherche l'économie de la chaleur. Les abeilles qui se trouvent au centre produisent de la chaleur, tandis que celles qui se trouvent en surface forment une couche isolante dont l'épaisseur varie entre 2 et 8 cm.
Les abeilles vivent en société et doivent produire, par leur activité musculaire et leur métabolisme, suffisamment de chaleur pour maintenir une température minimale à la périphérie du groupe, et rester au contact des provisions accumulées pendant la saison précédente.
Lorsque la température atteint 7°, toutes les abeilles sont intégrées à la grappe. Cette température doit être maintenue en surface, sinon les abeilles qui s'y trouvent s'engourdissent et peuvent se détacher.
Au-dessus de 7°, la grappe se dilate, en dessous elle se contracte, réduisant ainsi la surface de déperdition de la chaleur.
Le mécanisme principal qui permet à la colonie de lutter contre le froid réside dans la contraction et expansion de la grappe, dont le fonctionnement dépend d'un contact permanent avec le miel, source d'énergie.
L'enveloppe isolante de la grappe est très efficace, car la chaleur rayonnée est très faible. Elle n'est même pas suffisante pour faire apparaître au plafond d'une ruche une couche d'air plus chaud. A quelques centimètres de la grappe, on relève des températures proches, à quelques degrés près, de celle de l'air extérieur sous abri, que la ruche soit bien isolée ou non.
Les abeilles qui forment la couche isolante sont calmes, la tête dirigée vers le centre, les ailes légèrement levées à un angle d'environ 45°. Les cellules vides, libérées par le dernier couvain, sont occupées par des abeilles.
Les abeilles qui se trouvent au centre de la grappe sont moins serrées et produisent de la chaleur par leur métabolisme et leur activité musculaire, en quantité suffisante pour que la température à la surface dépasse 7°. La température centrale peut descendre jusqu'à 15°. Elle oscille entre 20 et 35°. Une grappe normale émet un léger bruissement, semblable à celui que l'on produit en prononçant très faiblement « ch ». Un dérangement inhabituel se traduit par une augmentation d'intensité, qui correspond à une réaction de la grappe, suivie d'une élévation de la température interne.
Une température très basse, -30° par exemple, pendant une période prolongée, peut entraîner une forte contraction de la grappe, lui faisant perdre contact avec les provisions et provoquant ainsi un engourdissement fatal. Les colonies faibles sont les plus vulnérables, car elles présentent un rapport défavorable entre le nombre d'abeilles et la surface de déperdition. Elles doivent donc maintenir une température interne plus élevée qu'une colonie forte et consomment davantage par abeille.
L'utilisation optimale des provisions est réalisée lorsque la température autour de la grappe se situe aux environs de 7°. La théorie selon laquelle la consommation de miel est d’autant plus élevée que la température est plus basse n'est pas fondée. On a constaté, en effet, qu'une colonie peut consommer davantage à -2° qu'à – 9°. Ce sont surtout les changements brusques de température et les perturbations diverses qui provoquent des élévations importantes de la température interne de la grappe, et donc une consommation accrue. En hiver, les abeilles ont besoin de calme.
Une isolation trop poussée peut se révéler nuisible aux abeilles. Par exemple, dans une belle journée d'hiver, le réchauffement de l'air extérieur n'est même pas perçu par la colonie et elle perd ainsi une occasion précieuse d'effectuer un vol de propreté.
Le vol de propreté
Les abeilles sont des insectes hygiénistes : les déchets qu’elles produisent s’accumulent dans leur ampoule rectale et elles peuvent rester plusieurs semaines sans déféquer, afin d’éviter le développement d’agents pathogènes dans la ruche.
Quand les températures à l’ombre frôlent les 10 - 12°C, la température intérieure de la ruche monte très vite et on assiste à une extraordinaire explosion de l’activité de la ruche. Un grand nombre d’abeilles qui sont restées claustrées longtemps en profitent pour sortir, vider leur ampoule rectale et prendre le soleil, d’autres partent déjà en reconnaissance des environs, d’autres encore en profitent pour chercher des minéraux sur les sols humides. Mais les abeilles savent que ce n’est pas encore le printemps et à l’intérieur, la reine a besoin de chaleur. Après une brève sortie, elles rentrent à nouveau pour céder leur place à celles qui sont restées pour veiller à la température intérieure. Plus la colonie sera forte plus les abeilles seront nombreuses à sortir.
Après le vol de propreté, les différentes glandes des abeilles entrent à nouveau en fonction. Les glandes hypopharyngiennes et mandibulaires chez les nourrices, les glandes cirières chez les abeilles constructrices et les glandes de Dufour et Koshevnikov chez la reine. Toutes ces transformations font que la colonie renaît et que la reine recommence sa ponte. Ce ne sont que quelques dizaines d’œufs d’abord, mais cela permet de remettre la machine en route. Ce n’est que à condition que les températures montent, que la colonie revivra vraiment. Si la reine est en forme et la colonie assez forte, la reine commencera alors réellement sa ponte. Les premières provisions de pollen rentreront et ce sera aux abeilles d’hiver à faire qu’en sorte la transition se passe au mieux.