UNE RUCHE DANS VOTRE MAISON

Pour apprécier la vie d'une colonie, rien ne vaut une ruche vitrée dans votre maison.



Facilement réalisable, elle vous permettra de passer  des heures  inoubliables et de faire partager avec votre entourage ce spectacle sans cesse renouvelé.

 

L'entrée des artistes de la ruche d'intérieur est une autre facette de l'activité de la colonie. 

Mais où est donc la reine ?      (solution en fin de page)





    


 Cette colonie a été récupérée dans une grange de Pargny-les-Reims
















Sur ce cadre on distingue le pollen (jaune) et les larves d'abeilles (blanches)
Récolte de pollen multicolore








SOLUTION

Pour la trouver, il suffit de trouver la couronne (normal pour une reine)




Introduction

Bienvenue sur le site des TPE sur les alvéoles.

Il s'agit de la production affiliée à notre étude des TPE de cette année 2005. Celle-ci s'inscrit dans le thème Formes et structures et est dédié à l'étude des alvéoles d'abeille. En effet, depuis longtemps les constructions si particulières des abeilles fascinent autant les biologistes que les mathématiciens : La régularité de leur édifice, leur robustesse et leur organisation intelligente séduisent toujours. Aujourd'hui encore, outre la production du miel beaucoup s'adonnent à la pratique de l'apiculture, par la fascination qu'elle génère.

Nous nous sommes dès lors demander pourquoi malgré une grande diversité dans la nature, les abeilles utlisaient une forme et une matière très particulières pour l'avéole

Généralités sur l'abeille

Avant d'aborder pleinement le sujet de l'alvéole, il convient d'introduire brièvement l'insecte à l'origine de cette étude : L'abeille.
On classe l'abeille dans le règne animal d'après le tableau suivant :

Règne :	Animal
Embranchement :	Arthropode
Classe :	Insecte
Ordre :	Hyménoptère
Famille :	Apidae
Genre :	Apis

Le nom usuel accordé à l'abeille qu'on rencontre le plus fréquement dans nos régions est l'Apis mellifera.
Les abeilles possèdent un systême social très développé, basé sur une hiérarchie : différentes castes composent la population d'une ruche : Ainsi, les abeilles ont des statuts différents les unes par rapport aux autres, entrainant de ce fait des fonctionalités divergentes.

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La reine

La reine est le seul individu femelle fertile de la colonie. Elle a été élevée dans une cellule spéciale plus vaste et ronde (et non hexagonale comme celle des ouvrières) et avec un régime alimentaire de gelée royale. Elle est la mère de toutes les autres abeilles et s'est accouplée au cours d'un vol nuptial avec plusieurs mâles. Les spermatozoïdes mis en réserve dans la spermathèque, restent vivants pendant plusieurs années et servent à féconder les ovules pendant toute la durée de la vie de la reine. Il ne peut pas coexister durablement plusieurs reines au sein d'une même colonie. Longueur : 20mm; durée de vie : 5 ans.

Les ouvrières

Ce sont les individus les plus nombreux de la colonie (plus de 40 000-60000 en général) et ce sont des femelles stériles dont le fonctionnement ovarien est bloqué. Une ouvrière d'hiver (naissance en automne) vit quelques mois de 5 à 6 et une ouvrière d'été de 5 à 6 semaines. Leur taille est de 12mm environ.

Les faux-bourdons

Les mâles, appelés aussi faux-bourdons, sont plus volumineux que les femelles. On en compte environ 2 500 par colonie, ils proviennent du développement d'ovules non fécondés. Leur unique rôle est de féconder les reines vierges. 15.16mm

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La vie de l’abeille

• nettoyeuse : chargée de la propeté des alvéoles et des autres individus de la ruche
• nourrice : nourrit les larves d'ouvrières, de faux-bourdons, et de reines
• travailleuse d'intérieur : emmagasine les récoltes, ventile la ruche, entretien les galleries.
• cirière : celle qui nous intéresse pour la présente étude : En se regroupant en grappe, elles collectent chacune des écailles de cire en les faisant passer d'abeille à abeille pour des alvéoles. Chaque alvéole pourra contenir indifféremment des larves ou du miel.
• gardienne et rappeleuse : défend l'entrée de la ruche et oriente les novices.
• butineuse : participe à la récolte du nectar et du pollen

L'abeille produit :
Le miel : un mélange de nectar de fleur et de salive. Dégusté de nos jours par tous.
Le nectar : produit obtenu sur les fleurs par les abeilles
Le pollen : produit obtenu sur les fleurs puis constitué en pelote. Il servira à l’entretien de la ruche, à l’operculation des alvéoles… C’est l’élément mâle des fleurs.
La gelée royale : Sécrétion salivaire des nourricières qui constitue la nourriture de la reine, des œufs de reine et du couvain pendant trois jours.

Description détaillée de l’abeille et de ses castes

Pour bien comprendre et localiser la production cirière sur le corps de l'abeille, nous en présentons succintement l'anatomie : Le corps de l'abeille est divisé en trois parties bien distinctes :

• la tête qui porte :
  • deux grands yeux latéraux composés de 4 000 facettes.
  • deux antennes coudées comportant douze articles poilus.
  • un appareil buccal à la fois lécheur (langue), suceur et broyeur.
• le thorax formé de trois anneaux soudés,
  • portant chacun une paire de pattes. Les six pattes de l’abeille se terminent par deux crochets. Les postérieures et moyennes sont particulièrement adaptées à la récolte (brosse et peigne) et au transport (corbeille) du pollen.
  • Sur lesquels s’attachent deux paires d'ailes membraneuses.
• l'abdomen formé de sept segments dont six sont apparents et composés de plaques rigides, une dorsale et une ventrale reliées latéralement par une lame chitineuse souple.
  • Les segments 1 à 6 montrent des stigmates servant à l'expiration.
  • Les segments 3 à 6 ont sous leurs plaques ventrales des glandes cirières.
  • Chez les femelles, l'abdomen présente à son extrémité un aiguillon venimeux

Une abeille pèse environ un demi gramme.

Nous allons donc voir où se situent précisement les zones de sécretion de la cire et les propriétés de celle-ci.

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La cire

Tout d'abord, il est à noter que l'abeille utilise sa propre cire, qu'elle sécrète elle-même.

Localisation

Pour commencer, localisons précisément les glandes cirières sur le corps de l'abeille, où est produit la cire à l'aide du schéma suivant :

Les ouvrières possèdent huit glandes cirières situées sur la partie interne des sternites des 4, 5, 6 et 7^ème segments de l'abdomen. L'importance des glandes cirières varie suivant l'âge de l'ouvrière. Elles atteignent leur maximum de développement vers le 12^ème jour après la naissance et commencent à décroître à partir du 18 ou 19^ème jour jusqu'à la mort de l'abeille. Sur le schéma, les zones de sécrétions sont mises en évidence.

Facteurs de sécrétion de la cire

Les principaux facteurs qui entrent en ligne de compte dans la sécrétion de la cire sont :

• Une température de 33 à 36°C.
• Une alimentation copieuse : beaucoup de miel facilite une sécrétion massive.(En période d'abondance, la sécrétion est active; par temps de famine, elle est nulle.)

Processus de création de la cire

Lors de la construction des alvéoles, les cirières, ou abeilles productrices de cire, sont suspendues en chaînes les unes aux autres pour former un rideau devant le site de fabrication. La cire est sécrétée sous forme de petites écailles sous leur abdomen. D'autres ouvrières les détachent et les portent à leur bouche à l'aide de leurs pattes arrières. Pendant cette période, les écailles de cire produites par ces glandes sont malaxées par les mandibules. L'abeille y incorpore, à ce moment, un solvant d'origine salivaire qui rend son malaxage plus aisé. L'écaille de cire entre dans la construction du rayon ou bien sert à l'operculation des alvéoles remplis de miel. L’opercule mesure environ 0.1mm.
L'abeille a besoin de 10 à 11 kg de miel pour produire 1 kg de cire.

Composition

Nous pourrions noter à titre informatif, que la cire est composée :

• d'hydrocarbures saturés.
• d'acides ou hydroxy-acides.
• d'alcool issu du dérivé de l’ester.
• de pigments provenant surtout du pollen et de la propolis, ainsi que des substances provenant du couvain, etc....

Chimiquement, la cire est un ester de l'éthylène glycol et de deux acides gras. Les glycols sont des composés chimiques dont la formule générale est C_2nH_4n+2O_n+1. Ils possèdent au moins deux groupements alcool. La cire appartient à la famille chimique des cérides qui sont des lipides, elle est constituée d'acides et d'alcools gras à très longues chaînes (20 à 60 carbones)"

Propriétés

La cire possède des propriétés spécifiques :

• un point de fusion 64°C (ce qui différencie les cires des graisses et des huiles).
• une faible viscosité lorsqu'elle est fondue (à la différence de beaucoup de plastiques).
• une cire est insoluble dans l'eau et donc imperméable.
• une très longue conservation.
• malléable à température ambiante.
• une densité de 0.97.
• Résiste à l’oxydation et à l’hydrolyse.

  Oxydation : transformation d’un composé augmentant sa teneur en oxygène.

  Hydrolyse : décomposition chimique de la molécule d’un corps en molécules plus simples après fixation d’eau.

• Les acides et les sucs digestifs des animaux ne peuvent la détruire, à l'exception de ceux des larves de fausse teigne.

Ainsi, nous pouvoins que la cire est un corps chimiquement très stable et ses propriétés ne varient guère dans le temps, gage de résistance et de pérennité pour les abeilles. De plus elle est facilement exploitable et constitue donc un matériau idéal pour ériger des constructions; le fait que l'abeille produise elle-même sa propre cire est également un avantage, néanmoins, il faut savoir que la production de cire nécessite une grande dépense d'énergie de la part de l'abeille.

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Structure de l'alvéole

La cire sert à fabriquer les alvéoles, ces cellules à six côtés qui servent d'abri au couvain et de site d'entrepôt pour la nourriture des abeilles. La construction des alvéoles se déroule sur chaque face d'un rayon disposé à la verticale. L'élaboration d'un rayon débute par le plafond de la ruche puis s'étend vers le bas. Le gâteau de cire est constitué par des alvéoles juxtaposés. La partie émergée de chacun des alvéoles est un hexagone régulier dont le côté mesure environ 3 mm. La profondeur d‘une alvéole est de 11,5 mm. L'épaisseur de ses parois est d'environ 1/20 de mm. Chaque cellule est adossée à trois autres cellules au moyen d'une surface formée de trois losanges (rhombes).

Les alvéoles ne sont pas placés parfaitement à l'horizontale. Ils font un angle de 7 à 8 degrés vers le haut, pour éviter que le miel s'écoule hors des cellules (= capillarité). Le gâteau de cire par sa forme et son agencement est gage d’une grande solidité.

Ainsi la forme de l'alvéole est caractéristique On peut tout d'abord remarquer la forme hexagonale visible à l'observation d'une ruche. Plus intéressant encore, la structure en profondeur de l'alvéole étonne encore et toujours les mathématiciens tant son agencement est audacieux. En effet, le fond est spécifique, l'avéole n'est pas un vrai prisme parfait comme on pourrait si attendre, l'hexagone étant substitué par trois losanges pointant vers un sommet commun. De là on peut se demander si une telle organisation est profitable.

Dans un premier temps, nous nous intéresserons à l'hexagone en lui même encomparant son périmètre et son aire avec d'autres polygônes. Ensuite, nous verrons quelles sont les différences que suggère un fond en rhombes par rapport à un fond clasique (fond hexagonal).

Nous avons, en gage d'expérimentation et afin de mieux cerner la question, réalisé une modélisation de l'avéole à l'aide du logiciel Geospac.
Les fichiers sources de cette modélisation et de celles ayant permis d'appuyer et d'illustrer les démonstrations sont disponibles dans le fichier zip ci-joint : ici.
La réalisation de plusieurs patrons d'alvéoles nous a aussi permis d'apprécier le mécanisme de chevauchement des alvéoles les uns sur les autres surtout au niveau des rhombes.
Gâteau de cire : ensemble formé par tous les alvéoles d'un cadre dans une ruche.

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