Отмеченные различия в выращивании расплода пчелами в период подготовки их к зимовке определяют глубокие физиологические различия в состоянии пчел летней и осенней генераций. Установлено, что пчелы осенней генерации более крупные. Масса тела имеет определенное физиологическое значение и зависит от массы яйца, количества корма для личинок и условий их выращивания. Молодые пчелы осенней генерации усиленно питают ее пергой, не принимают участия в сборе, переработке корма и выращивании расплода, что способствует накоплению в их теле резервных питательных веществ.
Особое значение имеет содержание воды в теле пчелы, так как оно во многом определяет обмен веществ. При подготовке к зимовке происходит частичная дегидратация организма медоносных пчел, что повышает их холодостойкость.
Наименьшее количество воды в теле отмечено у высокозимостойких среднерусских пчел, а наибольшее — у слабозимостойких пчел серой горной кавказской породы. Кроме того, и у среднерусских, и у кавказских пчел отмечена более высокая дегидратация организма в семьях, выживших зимой, по сравнению с погибшими. Установлено, что пчелы, выращенные осенью в слабой семье, менее устойчивы к неблагоприятным факторам зимовки, в их теле содержится больше воды по сравнению с пчелами из сильных семей. Хуже всего зимуют семьи, в которых рабочие пчелы отличаются увеличенным содержанием воды.
В период подготовки пчел к зимовке происходят изменения состояния таких внутренних органов, как гипофарингеальные железы, жировое тело и яичники, которые служат местом для откладывания резервных питательных веществ (жира, гликогена и др.), используемых зимой и весной будущего года. Так, у пчел осенней генерации гипофарингеальные железы и жировое тело в 2,0—2,5 раза сильнее развиты, чем у пчел летней генерации.
Степень развития жирового тела, как и глоточных желез, определяет физиологическое состояние осенних пчел. Так, между продолжительностью жизни и степенью развития жирового тела имеется прямая корреляционная связь. Пчелы в процессе подготовки к зимовке приобретают признаки физиологически молодых пчел, которым свойственно сильное развитие глоточных желез и жирового тела. Пчелы приобретают способность долго жить и переносить неблагоприятные условия зимы. Физиологические изменения состояния внутренних органов и увеличение продолжительности жизни пчел обусловливаются особыми условиями их выращивания, усиленным питанием пыльцой и частичным или полным отсутствием работ, выполняемых в этот период.
Значение жиров в обмене веществ чрезвычайно велико. Жиры, обладая относительной химической индифферентностью, могут откладываться в организме в больших количествах без нарушения других биохимических процессов. Накопление жира необходимо рассматривать как одну из форм конденсации энергии в периоды активного питания, которая расходуется в состоянии вынужденного покоя. Наибольшее количество жира откладывается в брюшке пчел.
В среднем у зимостойких пчел осенью жира в их организме на 27,2 % больше, чем у менее зимостойких пчел.
Зимостойкие пчелы содержат в своем организме белковых веществ в среднем на 18,2 % больше, чем пчелы слабозимостойких пород. Между количеством отложенных в организме пчел осенью белковых веществ и их зимостойкостью существует прямая корреляционная зависимость.
Гликоген представляет собой углеводный резерв, который депонируется главным образом, в клетках жирового тела, а также накапливается и в грудных мышцах.
В организме зимостойких пород гликогена содержится в среднем на 30 % больше, чем у менее зимостойких пчел.
У зимующих пчел количество редуцирующих веществ увеличивается в 2,5—5,0 раза, что повышает их устойчивость к переохлаждению.
У пчел в зимний период изменяется и тип дыхания. Если у летних пчел основные процессы образования теплоты проходят при участии окислительных ферментов оксидаз, разлагающих в клетках тела сахара с использованием кислорода воздуха, то у зимних пчел активизируются процессы обмена веществ при участии ферментов дегидрогеназ, которые используют кислород, связанный с жиром, накопленным в теле пчел с осени. Смена типа дыхания связана с большим скоплением пчел в плотном клубе, где затруднен свободный доступ кислорода. Замена аэробного обмена анаэробным во многом определяет выживаемость пчел в зимний период. Пчелы осеннего поколения отличаются от пчел летнего поколения активностью некоторых окислительных ферментов. Активность пероксидазы и суммы дегидрогеназ в зимний период достигают максимального уровня.
В заднем отделе кишечника у пчел осенней генерации значительно возрастает активность фермента каталазы, играющего большую роль в окислительных процессах организма и консервировании экскрементов, накапливающихся в течение зимы. Активность фермента во время зимовки возрастает по мере накопления каловых масс в прямой кишке пчелы. У слабозимостойких южных пчел защитный механизм в прямой кишке выражен слабее, чем у более зимостойких северных пчел. Приблизительно в 2 раза меньше каталазная активность ректальных желез у пчел южных пород. В условиях относительно теплой зимы пчелы не образуют постоянного и плотного клуба, поскольку имеют возможность совершать очистительные облеты, в результате чего их прямая кишка не перегружается экскрементами.
Заболевание пчел нозематозом во время зимовки вызывает дегенерацию глоточных желез, жирового тела и приводит к ранней гибели пчел. Установлено, что нозематоз нарушает и функцию ректальных желез, что проявляется в быстром падении активности фермента каталазы у больных пчел. Поедание пчелами в зимний период падевого меда также приводит к нарушению у них функции ректальных желез, что обусловливает резкое снижение активности каталазы и понос.