Binas drömbostad – del 1

Samhällen av honungsbin har funnits i miljontals år. Gott om tid för dem att hitta den bästa möjliga bostaden och att anpassa sig till denna. Vad är binas drömbostad och kan biodlarens kupor mäta sig med denna?

Drömbostaden av ett bisamhälle i nordiskt klimat är det ihåliga trädet.1 (Foto: Matt Somerville)
Det ihåliga trädet

I vårt nordiska klimat är binas ursprungliga bostad det ihåliga trädet.1 Bildandet av en hålighet i träd börjar med att det uppstår en öppning genom barken och den yttre veden. Detta kan till exempel ske när en kvist dör eller bryts av. Genom denna öppning har insekter och svamp tillgång till den inre veden att livnära sig på. Det kan ta många tiotals år att så skapa en hålighet i ett levande träd som är tillräckligt stor för att hysa ett bisamhälle.

Två steg i bildandet av en hålighet i träd: döda kvistar till vänster och hål genom barken där döda kvistar har funnits till höger.

Träd kan leva länge med en hålighet i stammen. Transporten av vätskan från rötterna sker i yttre skikten och behöver därför inte påverkas av håligheten i mitten. Trädets stabilitet vid stark vind påverkas inte heller nämnvärt. Veden ytterst i stammen har en betydligt större påverkan på trädets stabilitet än veden i mitten, se formeln. Detta leder till att ett massivt trädstam med 50 cm diameter är bara omkring 3 % stabilare än samma stam med en hålighet av 20 cm diameter i mitten.

Förmågan att motstå böjning S av en cylinderformat trästam beräknas enligt följande formel. Bidraget av en bit trä dA beror på dess avstånd r från mittpunkten av trädet i kvadrat där D_t är trädets diameter och D_h diametern på håligheten.
S=\frac{2}{D_t}\int_A r^2 dA=\pi\frac{D_t^4-D_h^4}{32D_t}
För beräkningen av en massiv trästam sätts D_h=0.

När ett bisamhälle bygger sitt bo i ett ihåligt träd tar bina först bort den mjuka, ruttna veden så att väggarna är fasta och stabila för att kunna hålla vaxkakorna.2 Väggen kläs sedan fullständigt med propolis som inte bara är luft- och vattentät men även har svampdödande egenskaper. Denna förberedelse kan leda till att håligheten slutar att växa inom trädet. Bisamhället och trädet ingår därmed i en symbios där båda parter gynnas av deras samvaro.

Skydd mot kyla och hetta

För att beskriva isoleringsförmågan av väggarna i en bibostad kan man använda sig av värmegenomgångskoefficienten, det så kallade U-värdet. Detta värde säger hur mycket arbete bina behöver utföra per sekund för att hålla insidan en grad varmare än utsidan. Med sjunkande U-värde är det svårare för värmeenergin att tränga igenom väggen. Ett lägre U-värde ger alltså en bättre isolering.

I tabellen visas U-värdet av väggen i en typiskt biträd2 jämfört med väggar som bikupor vanligtvis är uppbyggda av. Det visar sig att det kräver tre gånger så mycket arbete att hålla en viss temperatur bakom en 2,5 cm tunn trävägg jämfört med väggarna i det ihåliga trädet, isolerade träkupan, halmkupan eller cellplastkupan.

Termiska egenskaper av väggarna i olika bibostäder där de röda värden visar större avvikelser från det ihåliga trädet. (Källa: www.u-value.net)

För att ytterligare förstå vikten av isoleringsförmågan kan man titta på väggtemperaturen på insidan av boet. I tabellen visas ett exempel där bisamhället håller en temperatur på 20 grader i boet medan det är minus 10 grader utanför. Den tunna oisolerade träväggen är då 4 grader kall på insidan medan de bättre isolerande väggar ger en mer behaglig temperatur omkring 13 till 15 grader.

Isoleringsförmågan påverkar inte bara hur värmen släpps ut genom väggen men även hur värmen släpps in till boet från utsidan. På en varm sommardag och särskilt när solen står på bibostaden kan det bli för varmt i en kupa av tunn trä, även i vårt nordiska klimat. Detta kan vara kritiskt för bisamhället som strävar efter konstanta förhållanden i yngelrummet. Dessutom kan vaxet bli mjukt redan vid små temperaturhöjningar med risk för deformation. Här blir bina tvungna att ställa om värmehushållningen till att kyla boet. En bättre isolerad vägg har ett högre motstånd att släppa igenom värmeenergi åt båda hållen och skyddar därför inte bara mot kyla men även mot hetta.

Skydd mot temperaturändringar

Temperaturen utomhus kan variera starkt över loppet av ett dygn. Detta sker huvudsakligen med skillnader på natt och dag men även mellan soligt och molnigt eller på grund av vädersvängningar. Bisamhället strävar dock mot konstanta förhållanden till exempel i yngel- och vinterklotet.

Förmågan av en vägg att ta hand om temperaturändringar beror på dess lagringskapacitet av värmeenergi. Denna lagringskapacitet säger hur mycket energi väggen tar upp vid en uppvärmning om en grad. Som visas i tabellen kan väggen i det ihåliga trädet spara upp till hundra gånger mer värmeenergi än väggar i biodlarens kupor. Denna höga lagringskapacitet av värmeenergi påverkar temperaturen på insidan av det ihåliga trädet på två sätt, en tidsförskjutning och en dämpning av yttre temperaturändringar.

När väggen värms utifrån av det varmare vädret på dagen eller direkt av solsken tar det en viss tid tills värmeenergin når fram till insidan. I ett för bina typiskt ihåligt träd tar det tio till fjorton timmar för en temperaturändring att tränga igenom den tjocka väggen, se tabellen. Detta gör att väggen värmer boet på natten, när luften som strömmar in genom ingången är kall, och kyler boet på dagen, när den inströmmande luften är varm. Denna förskjutning av temperaturändringar motverkar alltså variationen i lufttemperaturen mellan dag och natt och leder till en jämnare temperatur i boet.

Temperaturförändringen på ut- och insidan av väggen i en bibostad under en dag.

En hög lagringskapacitet dämpar även yttre temperaturändringar så att temperaturen inte varierar lika mycket på insidan av väggen som på utsidan. Sista kolumnen i tabellen listar upp temperaturändringen på insidan av de olika väggarna när temperaturen varierar med tjugo grader på utsidan. Samma situation visas i diagrammet över loppet av ett dygn.

I biodlarens kupor överförs yttre temperaturändringar nästan oförändrade till insidan så att bina ständigt blir tvungna att anpassa sin värmehushållning. Däremot varierar temperaturen på vägginsidan i det ihåliga trädet med bara några få grader. Här håller sig temperaturen relativt konstant vid ett medelvärde vilket underlättar värmehushållningen, se diagrammet.

Med en så pass effektiv dämpning av temperaturändringar i det ihåliga trädet minskar även risken att bina luras ut för tidigt efter vintern av några timmars sol när det egentligen fortfarande är för kallt att flyga. Å andra sidan tar det inte mer än en halv dag för varmare temperaturer att nå insidan av boet så att vårutvecklingen borde inte hämmas nämnvärt.

Precis som isoleringsförmågan kan skydda mot både kyla och hetta så agerar en hög lagringskapacitet som en buffert mot både yttre och inre temperaturändringar. Om bisamhället ökar aktiviteten och därmed genererar mer värme kan denna energin lagras i väggen så att temperaturen i boet bara stiger marginellt. När aktiviteten sänks igen finns en del av denna värmeenergin kvar i väggen som då värmer bisamhället.

Ett bisamhälle i ett videträd i Simrishamns kommun. (Video: Gunnar Weidt)

Slutsats

Samhällen av honungsbin har över en väldigt lång tid evolutionärt anpassat sig till att bo i ihåliga träd. De tjocka väggarna i träden skyddar bisamhällen effektivt mot kyla, hetta och även temperaturändringar. Det visar sig att biodlarens kupor i bästa fall enbart delvis efterliknar detta skydd. Binas förmåga att klara sig även i oisolerade kupor kan misstolkas till att de termiska egenskaperna inte spelar någon roll. Riktigt så enkelt är det dock inte.

Inom evolutionsbiologin beskriver livshistorieteorin hur organismer fördelar sina begränsade resurser på olika aktiviteter.3 I kampen om livet inom den naturliga selektionen har bina genom tiden optimerat och maximerat användningen av sina resurser. Om bina konfronteras med andra förutsättningar än vad de är anpassade för måste resurserna omfördelas. En aktivitet kan bara få mer resurser genom att dra ner på en annan aktivitet. I biodlarens kupor blir bisamhällen tvungna att använda en del av sina resurser för att kompensera det sämre termiska skyddet. Resurser som istället kunde investeras i att städa ut angripet yngel eller att göra honung.

Om biodlaren vill förbättra förutsättningarna för sina bin så ger bikupan möjligheter för optimering. Det är inte svårt att isolera kuporna vid eget bygge och dessutom finns väl isolerade kupor färdigt att köpa. Då värmen stiger uppåt är det viktigast med isolering på sidorna och taket av kupan. En bra isolering medför dock sällan ett skydd mot temperaturändringar. Detta beror på att det lätta isoleringsmaterialet har ett lågt värmelagringskapacitet. Ett bättre skydd mot temperaturändringar kan uppnås genom att bygga tyngre kupor till exempel av tjockare virke.

Källor
  1. T.D. Seeley, Honeybee democracy, Princeton University Press (2010)
  2. T.D. Seeley, R.A. Morse, The nest of the honey bee (Apis mellifera L.), Insectes Sociaux 23(4), 495–512 (1976)
  3. D. Sadava, D. Hillis, C. Heller, M. Berenbaum, Life: the science of biology, W.H. Freeman, 10th edition (2012)
Dela

4 reaktioner till “Binas drömbostad – del 1”

  1. Väldigt intressant. Kanske missade det men. Hur tjock räknar du med att väggarna i trädstammen är?

    En kupa i skog blir även en kupa i skugga med jämnare temperatur och troligen mindre vind. (Tycker lite synd om bina på toppen av Gothia towers) Biodlare vill gärna ställa kupan i sol under bar himmel. Regn skall inte störa dem under vintern har jag ofta hört. ( Vilket de ju inte gör i en trädstam.)

    1. Tack Gustaf! Jag använde en väggtjocklek på 15 till 20 cm för biträdet i artikeln, se tabellen. Detta baserar mest på längden av ingången som Seeley hittade i sin undersökning från 1976. Biträd är förmodligen oftast ännu tjockare, se följande artikel.

Kommentera

E-postadressen publiceras inte. Obligatoriska fält är märkta *

Denna webbplats använder Akismet för att minska skräppost. Lär dig hur din kommentardata bearbetas.