УДК 638.1
Наблюдаемый в пчелиной семье термогенез (тепловыделение, производство тепла) носит статистический характер. Особи, находящиеся на периферии гнезда, согреваются как за счет тепла основной массы пчел, так и за счет собственного тепловыделения. Их температура никогда не должна падать ниже температуры оцепенения — 13°С. Но не каждая семья способна обогреть свою массу, особенно при пониженных температурах внешней среды. По нашим наблюдениям, семья, способная выделить 5 Вт тепла, может согреть своих особей, если внешняя температура не опускается ниже 4°С [1]. При генерировании 10 Вт тепла обогрев происходит при –4°С, при 15 Вт — почти при –10°С, а при 20 Вт — при –15°С.
Если тепловыделение меньше этих величин, то у пчел, находящихся на поверхности скопления, температура может опускаться ниже 13°С. В результате они вынуждены покинуть эту зону или прибегнуть к дополнительной генерации тепла.
В соответствии со сложившейся концепцией в колониях общественных насекомых нет какого-либо управляющего центра, регламентирующего деятельность каждого ее члена [2]. Коллективное поведение формируется путем суммирования действий множества индивидуумов, то есть это случайный процесс. Отдельные насекомые могут действовать неправильно, нерационально, но поскольку большинство прилагает усилия в определенном направлении, при усреднении возникает целесообразный результат. Этот инстинкт общественные насекомые унаследовали от своих одиночных предков.
На изменение внешней среды, а также своего состояния и всех своих действий и живой организм, и колония реагируют изменением физиологических функций и в первую очередь расходом потребленной пищи — непрерывным распадом белков, жиров и углеводов. Этот распад характеризуется определенным термическим эффектом, зависящим от состояния исходных веществ и конечных продуктов.
С термодинамической точки зрения термический эффект характеризуется количеством тепла, выделяемого организмом во внешнюю среду. Измеряя это количество, можно судить как о состоянии самого организма животного и величине суммарных энергетических затрат, так и о влиянии факторов внешней среды. Такой подход широко практикуется в различных отраслях животноводства.
В пчеловодстве наибольшее распространение получила калориметрия отдельных особей медоносных пчел [3], а также их полноценных семей [4]. В данной работе представлена попытка распространить калориметрирование на нуклеус — небольшую семейку медоносных пчел.
Исследование термогенеза и теплового режима в нуклеусах проводятся в ФГБНУ «ФНЦ пчеловодства» (ФНЦ пчеловодства). В 2023 г. велись наблюдения за нуклеусной семьей пчел карпатской породы. В начале июня молодыми пчелами заселили специально изготовленный малогабаритный улей-калориметр и ежедневно фиксировали основные показатели: термогенез, внешнюю и внутреннюю (в центре гнезда) температуру, генерируемую калориметром электродвижущую силу (ЭДС).
ЭДС измеряли переносным потенциометром ПП-63, внешнюю температуру — психрометром Ассмона, внутреннюю температуру — термочувствительным резистором ММТ-4 с сопротивлением 22 кОм и мультиметром ДТ-838 (этим же мультиметром дублировали измерение ЭДС). Содержали нуклеус по технологии, принятой на пасеке ФНЦ пчеловодства.
В соответствии с закономерностями термодинамики как внутренние, так и внешние процессы живых организмов сопровождаются выделением тепла, их термогенез служит одним из важнейших показателей и характеризует затраты энергии на внутриульевую жизнедеятельность. Его мы и фиксировали.
В течение всего летнего периода термогенез нуклеуса был довольно стабилен. В среднем он составлял (5±2) Вт и лишь к октябрю стал минимальным — 3 Вт (рис. 1).
Также наблюдали за зависимостью термогенеза нуклеуса от внешней температуры. В активный период он существенно снижался, если внешняя температура приближалась к 25...30°С (рис. 2). Это лишний раз подтверждает известную истину — матковыводное дело лучше развивать в южных регионах.
Таким образом, с 30 мая по 16 сентября (период преобладания расплода) термогенез с повышением внешней температуры падал, а с 17 сентября по 12 октября он был почти постоянным.
В литературе сложилось представление о пчелиной семье как о едином целом суперорганизме со сложным топографическим разделением внутренней температуры во времени и пространстве. По данной версии имеется единый центр, управляющий этим сообществом и распределяющий его действия. Однако многочисленными поисками такой центр не обнаружен. Генетиками эта версия и вовсе отвергнута.
По современным представлениям, все особи в пчелином сообществе сохранили свои инстинктивные действия в строительстве и содержании гнезда. Каждая особь, как отмечалось, действует самостоятельно и в результате своего метаболизма выделяет небольшую порцию тепла. Эти порции часто однонаправленно, а порой разнонаправленно, суммируются и получается то, что получается. В каждой семье в любой момент картина под действием теплообмена может быть различной.
Однако, если это касается воспроизведения потомства, действия пчел однонаправленны — уплотняясь, они концентрируют свою энергию в ограниченном пространстве, от чего температура в этом пространстве повышается до приемлемого уровня. Было замечено, что температура расплодной части гнезда постоянно поддерживалась на уровне 30°С (рис. 3). Но к началу октября, когда расплод в гнезде почти исчез, температура понизилась почти до критической — 13°С.
Следовательно, термогенез нуклеусной семьи при наличии расплода очень слабо зависит от внешней температуры. Складывается впечатление, что пчелы не следят за температурой внутри самого улья, а поддерживают ее на уровне 30°С только в расплодной части гнезда (рис. 4). Совершенно очевидно, пчелы регулируют температуру в расплодной части не увеличением/уменьшением интенсивности тепловыделения, а лишь концентрацией минимальной энергии в ограниченном объеме (путем плотности обсиживания).
Также бытует мнение о регулировании температуры внутри улья с привлечением общей теории как позиционного, так и пропорционального регулирования. Мы такого не обнаружили. Особи просто меняли плотность обсиживания не меняя интенсивность тепловыделения.
Итак, исследования термогенеза и теплового режима нуклеусного содержания пчелиных семей при выводе маток позволяет сделать следующие выводы.
➥ Вполне оправдан исторически сложившийся прием использования нуклеуса для временного содержания пчелиной матки в средней полосе России с июня по август.
➥ Прослеживается существенное снижение термогенеза семьи в активный период при внешней температуре, приближающейся к 25...30°С.
➥ В период преобладания расплода термогенез с ростом температуры падает, а в дальнейшем он почти постоянен.
Необходимо отметить, что приведенные показатели нельзя принимать за стандарт. Процессы в пчелиной семье случайны (стохастические) и в другой момент могут оказаться иными. К какому-то стандарту можно прийти статистически — при достаточном числе экспериментов.
В заключение необходимо отметить, что примененные технологические приемы — отбор биомассы пчел и печатного расплода — позволили избежать слетов нуклеуса. В нуклеусе должно содержаться не менее 400 г пчел и не менее 5 сотов с запечатанным расплодом на сотовых рамках размером 217х300 мм. Следует быть очень осторожным в попытках зимнего содержания запасных маток в малых нуклеусах — чаще всего это заканчивается их гибелью.
А.И. КАСЬЯНОВ, Л.Н. САВУШКИНА, Е.П. РОМАНОВА
ФГБНУ «ФНЦ пчеловодства», г. Рыбное
Объектом исследований стали тепловой режим и энергетические затраты пчелиной семьи карпатской породы в нуклеусном улье (для опытов использовался специально изготовленный малогабаритный улей-калориметр). По результатам исследования было установлено, что вполне оправдан исторически сложившийся прием использования нуклеуса для временного содержания пчелиной матки в средней полосе России с июня по август. Прослеживается существенное снижение термогенеза пчелиной семьи в активный период при температуре 25...30°С. В период преобладания расплода термогенез с ростом температуры падает, а затем остается почти постоянным.
Ключевые слова: нуклеус, калориметрирование, термогенез, тепловой режим.
ЛИТЕРАТУРА
1. Касьянов А.И., Лапынина Е.П., Лебедев В.И. Термогенез и тепловой режим медоносных пчел в связи совершенствованием регламента их содержания. — Рыбное, 2019.
2. Кипятков В.Е. Мир общественных насекомых. — Л., 1991.
3. Roth M. La production de chaleur chez Apis mellifica // Ann Abeille. — 1965. — V. 8 (1). DOI: https://doi.org/10.1051/apido:19650101.
4. Seeley T.D. Honeybee Ecology: а study of adaptation in social life. — New Jersey, 1985.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ:
Касьянов Анатолий Иванович, ведущ. науч. сотр., канд. с.-х. наук;
Савушкина Любовь Николаевна, ведущ. науч. сотр., канд. с.-х. наук, e-mail:
Романова Елена Петровна, ведущ. науч. сотр., канд. с.-х. наук.
THERMOGENESIS AND TEMPERATURE REGIME OF THE NUCLEUS OF THE CARPATHIAN BREED OF BEES
A.I. Kasjanov, L.N. Savushkina, E.P. Romanova
The object of research were the thermal regime and energy costs of the Carpathian bee family in a nucleus hive (for the experiments, a specially manufactured small-sized hive-calorimeter was used). According to the results of the research, it was found that the historically established method of using the nucleus for temporary maintenance of the queen bee in central Russia from June to August is quite justified. There is a significant decrease in the thermogenesis of the bee family during the active period at a temperature of 25...30 °C. During the period of brood predominance, thermogenesis decreases with increasing temperature, and then remains almost constant.
Keywords: nucleus, calorimetry, thermogenesis, thermal regime.
Адрес редакции журнала "Пчеловодство":
+7 (499) 270-05-59
