Le api:

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Gli insetti costituiscono un gruppo zoologico immenso che i naturalisti stimano in più di un milione di specie. Gli insetti hanno un corpo composto da tre parti; la testa formata da sei o sette segmenti, il torace formato da tre segmenti, l'addome formato di dieci segmenti. Hanno tre paia di zampe due paia di ali, un sol paio di antenne, il loro sviluppo comporta una metamorfosi.
L' alimentazione è variabile e l'apparato boccale presenta un'adattamento al loro regime alimentare.
Le ghiandole salivari sono ben sviluppate e possono presentare delle specializzazioni. L'escrezione avviene tramite organi speciali noti con il nome di tubi di Malpighi.
Il sistema nervoso comprende una parte centrale, il cervello e una diramazione nervosa ventrale.
Gli organi sensoriali sono molto sviluppati.
Il sistema circolatorio è formato da un cuore contrattile e un vaso sanguigno, l'aorta. Il sistema respiratorio è costituito da sacchi aerei e di trachee che si ramificano all'estremità.
La riproduzione presenta numerose varianti, in generale i sessi sono separati, i maschi hanno un aspetto esteriore diverso dalle femmine. I fenomeni di partonogenesi sono frequenti.
Il ruolo principale degli insetti è l'impollinazione dei fiori, detta entomofila, a differenza dell'impollinazione anemofila dovuta al vento. Gli insetti si classificano in imenotteri, coleotteri, lepidotteri, ditteri.
L'ape cosiddetta domestica appartiene all'ordine degli imenotteri. I caratteri essenziali degli imenotteri sono la metamorfosi completa, ali membranose, partonogenesi frequente, dimorfismo sessuale accentuato, cervello ben sviluppato.
La famiglia degli Apidae, si suddivide nei generi Melipona, Bombus, Trigona, Apis a cui appartiene l'ape domestica. Al genere Apis appartengono quattro specie l'Apis cerana, l'Apis florea, l'Apis dorsata, e l'Apis mellifica.

L'Ape cerana - o ape indica - è diffusa in gran parte dell'Asia Cina, Giappone, India, gran parte della Siberia, in Afghanistan a ovest arriva in contatto con l'ape mellifica. Le colonie d'api sono poco popolose e non propolizzano, sono oggetto di allevamento.
L'Ape dorsata, ape gigante dell'India, la si trova nel Sud-Est asiatico fino alle Filippine è molto aggressiva e costruisce un solo favo all'aperto, non è un ape propriamente domestica.
L'Ape florea ha la stessa distribuzione dell' ape dorsata è un ape di piccola taglia e costruisce un solo favo.
L'Ape mellifica - o ape occidentale - pare che si sia sviluppata nella regione dell'Himalaya e derivi dall'ape cerana. L'ape mellifica è la più diffusa del genere Apis, questa specie popola l'Europa, l'Africa, l'Asia Occidentale e dopo l'esplorazione dei nuovi continenti è stata introdotta nelle Americhe, in Australia, in Nuova Zelanda.
La specie apis mellifica conta numerose razze che si distinguono per i caratteri morfologici dovuti alla loro diffusione geografica. L' inventario preciso è ancora da fare. Le principali razze sono:

l'ape mellifica mellifica, ape nera che popola l'Europa occidentale e settentrionale, ape con sviluppo primaverile tardivo ma con buone capacità di svernare con temperature molto basse. Sottospecie dell'ape mellifica mellifica sono l'apis mellifica sylvarum diffusa in Scandinavia, l'apis mellifica lehzei diffusa in Olanda.
l'ape mellifica ligustica -o ape italiana- diffusa in quasi tutto il territorio italiano, dalle zone pedemontane del Nord fino alla Calabria, in Sicilia si trova l'ape mellifica sicula di colore scuro. L'ape ligustica si differenzia dalle altre razze perché le operaie hanno i primi segmenti dell'addome di colore giallo chiaro, le regine sono gialle dorate, con enorme capacità di ovodeposizione, la colonia è operosa e docile e poco portata alla sciamatura. Di negativo le colonie hanno la tendenza al saccheggio e alla deriva. Le regine di razza ligustica vengono esportate in tutto il mondo, ceppi puri di api ligustica si trovano ormai solo in un isola di fronte l'Australia.
l'ape mellifica carnica l'area di diffusione di questa razza copre le Alpi centro orientali, l'Austria, la Slovenia e la parte meridionale dell'ex-URSS. ll colore è scuro e la taglia è più grande della ligustica e della mellifica. Si sviluppa rapidamente in primavera, ma registra una forte propensione alla sciamatura. Sottorazze della carnica sono apis mellifica cecropia diffusa in Grecia, apis mellifica banatica diffusa nell' ex-Iugoslavia el 'apis mellifica acervorum diffusa nell'area del Mar Nero.
l'Ape mellifica caucasica - o ape grigia -, è un'ape operosa ma propolizza molto e costruisce tante celle reali, è diffusa nel Caucauso.
l'Apis mellifica adansonii-o ape africana- è: diffusa nell'Africa centrale, varie sono le sottorazze, apis mellifica monticola vive nella zona del Kilimangiaro, l'apis melificalitorea diffusa nelle zone rivierasche del lago Tanganica;apis mellifica nubica diffusa in Etiopia e Eritrea.
l'Apis mellifica intermissa è diffusa in Algeria Marocco, Tunisia, ape aggressiva e propensa alla sciamatura.
l'Apis mellifica syriaca, presente in Turchia, Siria, Israele, Giordania, Libano.
l'Apis mellifica cypria è diffusa nell'isola di Cipro
l'Apis mellifica lamarckii- o ape egiziana, aggressiva e incline alla sciamatura, costruisce molte celle reali.
l'Apis mellifica remipes, somiglia alla ligustica, diffusa in Iran e Turchia.
l'Apis mellifica taurica diffusa in Crimea.
l'Apis mellifica sahariensis diffusa nelle oasi.
l'Apis mellifica jemenitica, diffusa nello Yemen e nel sud-Arabia
l'Apis mellifica adami, in omaggio a Frère Adam;si trova nell'isola di Creta.
l'Apis mellifica capensis, diffusa in Sud-Africa.

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Il corpo dell'ape operaia adulta è rivestito da uno strato protettivo, provvisto di setole e peli ed è formato di tre parti, la testa, il torace, l'addome. La testa e il torace sono nettamente distinti dall'addome.

La testa dell'ape operaia è grossolanamente triangolare, agli angoli superiori si trovano gli occhi composti, due, di grosse dimensioni. Sono costituiti da migliaia di piccoli elementi che permettono la formazione dell'immagine dell'ambiente circostante.
Oltre gli occhi composti l'ape possiede tre occhi semplici o ocelli, disposti sulla fronte, la loro funzione sembra sia di vedere gli oggetti molto vicini, funzionano più come celle foto-elettriche che come occhi.
L'angolo visuale delle api è vicino a 360°, vedono male i dettagli degli oggetti, ma distinguono bene le forme. L'ape riesce a percepire alcuni colori a differenza dell'occhio umano che percepisce i colori dal rosso al violetto. Il campo di visione è contratto verso il rosso e dilatato verso l'ultravioletto (invisibile all'occhio umano) per le api è un vero e proprio colore.

Le antenne. Le antenne sono di forma cilindrica, ripiegate a L, con la base inserita entro due fossette membranose (toruli). Osservando le antenne con un microscopio a scansione elettronica appaiono migliaia di sensilli. I sensilli sono di tipo tattili, olfattori, termorecettori, igrorecettori.
Le api ripuliscono le antenne dal pulviscolo atmosferico, affinchè la percezione sensitiva sia ottimale.

L'apparato boccale, si trova all'angolo inferiore della testa ed è costituito dal labbro superiore, due mandibole, due mascelle, labbro inferiore.
Il labbro superiore provvisto di sensilli gustativi è molto ridotto.
Le due mandibole disposte ai lati della bocca modellano la cera che fuoriesce dalle ghiandole mandibolari e con essa costruiscono i favi.
Le due mascelle, mobilissime, costituite da articoli distinti servono per afferare insetti avversari, per difesa, per masticare e aprire gli opercoli alle api nasciture.
Il labbro inferiore è originato dalla fusione di un secondo paio di mascelle, formato di vari articoli tra essi la ligula. La ligula è una specie di proboscide, nella raccolta del nettare l'ape inserisce nel calice florale la ligula e lambisce e aspira il nettare.
Nella regina e nei fuchi l'apparato boccale è meno sviluppato e i fuchi non hanno le ghiandole mandibolari.

Il torace è ricoperto di peli che ne mascherano la segmentazione. È formato da tre segmenti, prototorace, mesotorace, metatorace, nei segmenti si evidenziano una lamina dorsale, una ventrale e due laterali.
Il prototorace reca ai lati l'attacco del primo paio di zampe. Nel mesotorace sono attaccate il primo paio di ali e il secondo paio di zampe. Il metatorace porta lateralmente il secondo paio di ali e il terzo paio di zampe.

Le zampe servono sia per la deambulazione che per la raccolta del polline e per la pulizia del corpo da eventuali particelle estranee. Le zampe sono costituite da una serie di segmenti articolati e ricoperti di peli: coxa, trocantere, femore, tibia, tarso e pretarso. Il pretarso porta due uncini detti anche unghie bilobe fra i quali si trova l'empodio, ventosa che permette di camminare sulle superficie lisce.
Le zampe presentano caratteristiche particolari: le anteriori sono più corte e possiedono una stregghia in cui l'ape inserisce le antenne per pulirle dal polline, così le stesse hanno i sensilli sempre ben funzionanti.
Le zampe medie, sono più robuste e nella tibia si trova uno sperone che serve all'ape a staccare il polline dalle cestelle. Le zampe posteriori presentano all'esterno della tibia una concavità detta cestella, luogo di accumulo del polline bottinato sui fiori, delle spazzole, setole rigide con cui l'ape si pulisce il corpo imbrattato di polline.

Le ali sono membranose e costituite da due sottili lamine, sovrapposte e ravvicinate e di forma 'subtriangolare'. Allo stato di riposo le ali sono poste orizzontalmente sopra l'addome. Le posteriori sono più piccole delle anteriori, la particolare attaccatura delle ali permette durante il volo di vincere la resistenza dell'aria e aumentare la velocità.

L'addome è costituito morfologicamente da 10 segmenti. L'addome è peduncolato e presenta il primo segmento, chiamato propodeo, incorporato al metatorace. Gli altri segmenti nella parte dorsale sono detti urotergiti e nella parte ventrale assumono il nome di urosterniti. Gli urosterniti presentano internamente delle formazioni ovoidali corrispondenti alle ghiandole ceripare.
La cera viene prodotta solo dalle operaie tra il decimo e diciottesimo giorno di vita. L'ultimo anello dell'addome, a eccezione del fuco, è provvisto di pungiglione.

Il pungiglione è uno stiletto dentellato con i denti rivolti all'indietro, è collegato all'apparato velenifero il veleno è un liquido che ha proprietà antisettiche. Quando l'ape punge la punta del pungilione si conficca nei tessuti della vittima e il pungiglione rimane attaccato e nello sforzo di ritirarlo l'addome si strappa, in breve tempo l'ape muore. Al veleno d'ape è riconosciuta una funzione terapeutica nei casi di forme reumatiche.
I fuchi sono di dimensioni più cospicue dell'ape e sono più tozzi, le loro ali superano l'addome e hanno occhi composti più grandi e contigui. La ligula è molto corta, e quindi non possono raccogliere il nettare. Non hanno il pungiglione.
La regina ha la lunghezza del corpo maggiore dell'operaia e del fuco e anche la larghezza del torace è maggiore, la lunghezza della ligula è più corta dell'operaia, e il pungiglione è liscio.

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Le api in natura costruiscono i favi dove depositano, in celle, il raccolto e allevano la covata.La costruzione avviene con cera prodotta dalle api che viene secreta da otto piccole ghiandole situate sotto l'addome. Viene secreta in forma di fluido che solidifica rapidamente, forse per reazione chimica.Un favo è composto di due facce con celle a sezione esagonale.

Non costruiscono le celle a sezione circolare, come fanno i bombi, perché sprecherebbero cera, invece risparmiano cera in modo che ogni parete serva ogni volta per dividere due celle.

Ci sarebbero altre possibilità per costruire le celle affinché una parete divida due celle, sezione triangolare e quadrata. Tra queste possibilità, (triangoli, quadrati, esagoni) qual è quella più economica? In matematica è un problema di minimo.

La quantità di cera occorrente è minima quando il perimetro di un poligono, di superficie assegnata,è il più piccolo possibile.

Calcoliamo il perimetro di un triangolo, di un quadrato e di un esagono con superficie assegnata.Sia la superficie uguale a 1 (S=1) e rispettivamente L3, P3, L4, P4, L6, P6, lati e perimetri del triangolo del quadrato e dell'esagono.




Per il quadrato L4=1; P4=4; S=1.
Per il triangolo P3=3*L3; S=(L3*L3*RADICE QUADRATA DI 3)/4.
Per l'esagono P6=6*L6; S=(6*L6*L6*RADICE QUADRATA DI 3)/4.

Con facili calcoli si ricavano L3, L6 e quindi P3, P6.

I valori numerici, a partire dalla superficie uguale a 1 (S=1), sono P4=4 e con tre cifre decimali P3=4.559 e P6=3.722.

Il perimetro più piccolo è P6, dunque si consuma meno cera costruendo le celle a sezione esagonale.
Le api conoscono la soluzione del problema? Da dove viene la capacità a costruire celle esagonali?
Ma dove l'istinto delle api fa qualche cosa di meraviglioso è nella costruzione del fondo delle celle, perché rispondendente a un minimo di superficie e quindi di cera. Infatti il fondo delle celle non è piatto ma è cuspidato.
Abbiamo detto che la sezione delle celle è esagonale, ma la cella stessa è a forma di prisma cavo con fondo cuspidato. Nelle due facce del favo le celle non sono esattamente opposte, poiché all'asse dell'una corrisponde nella faccia opposta del favo la costola comune a tre celle. Il fondo di ciascuna non è un piano perpendicolare ai lati delle celle, il fondo è costituito da tre losanghe uguali formanti una superficie concava.

Anche l'alveolo è costruito con un minimo di superficie.

Altro problema di minimo: fra tutte le celle esagonali a fondo, composte di tre losanghe uguali, determinare quella che può essere costruita con il minimo di materia.

Il problema è stato risolto dall'inglese Mac Laurin nel 1743, confermando le misure effettuate da Maraldi nel 1712. Maraldi misurò con esattezza l'angolo delle losanghe delle celle e trovò 109°28'.

Tralasciando la dimostrazione di MacLaurin, con il fondo cuspidato, a differenza di un fondo piatto, le api economizzano una cella su 55.Nella apicoltura razionale si preparano favi artificiali, con cera d'api, di forme identiche a quelle dei favi naturali per far risparmiare lavoro alle api.