В отсутствие расплода содержание кислорода в зимнем клубе пчел значительно падает, а концентрация углекислого газа возрастает. Если в свежем воздухе содержится 0,03% углекислого газа, то внутри клуба спокойно зимующей семьи его концентрация достигает 3,5—4,5%.

В процессе эволюции медоносные пчелы адаптировались к высоким концентрациям углекислого газа и недостатку кислорода. Повышенная концентрация углекислого газа в клубе снижает уровень активности обмена веществ в организме пчел, сдерживает потребление корма, что, в свою очередь, ведет к уменьшению образования каловых масс. Пчелы, обладающие высокой зимостойкостью, поддерживают в зимнем клубе большую концентрацию углекислого газа, чем слабозимостойкие. Однако воздух, содержащий кислорода менее 5%, а углекислого газа более 10%, угнетающе действует на состояние пчел и опасен для их жизни. При концентрации углекислого газа в клубе выше 4% пчелы начинают активно вентилировать гнездо.

Во второй половине зимовки активность пчел повышается, а клуб разрыхляется. Это, как правило, связано с появлением в семье расплода. В зоне размещения расплода температура поддерживается не ниже +33 °С, что является следствием резкого увеличения расхода корма. Стандартная пчелиная семья расходует в первую половину зимы 20—25 г меда в сутки, а с появлением расплода — в 2 раза больше.