Моделирование процессов терморегуляции в гнездах зимующих пчел

УДК 574.24/51-76

В гнездовом скоплении зимующих пчел, по крайней мере в ее тепловом центре, поддерживается температура, обеспечивающая возможность внутригнездовых миграций. К ним насекомого побуждает необходимость пополнения его индивидуальных кормовых запасов и локализации в зонах, соответствующих его физиологическим потребностям.

Центральная зона гнезда — зона пополнения индивидуальных запасов корма и зона высокой концентрации углекислого газа, действие которого на хеморецепторы усиливается температурой. В тепловом центре — 28...37ºС.

Исходя из сказанного, оптимизация зимовки пчелиных семей достигается регуляцией внешней температуры и воздухообмена внутригнездового пространства с окружающей средой. Для изучения этих процессов мы попытались создать математическую модель теплопродукции, теплоотдачи и теплонакопления в межсотовых скоплениях пчел (клубе) зимующих семей.

В процессе моделирования исходили из предположения, что межсотовые скопления пчел представляют собой пористые структуры, в которых дыхательно-газовые смеси обусловливают процессы конвективного теплообмена, а вертикальная асимметрия распределения температурных полей связана с удалением продуктов метаболизма и поступлением свежего воздуха. Что же касается динамики этих процессов, то они в каждом конкретном случае зависят от геометрии скопления, направления потоков теплоты и от теплоносителя.

Проведен численный анализ естественной конвекции в скоплении пчел при наличии внутреннего тепловыделения. Показано, что пчелы используют разные механизмы теплообмена в зоне оптимальных для зимовки значений внешней температуры. При неоптимальных значениях внешней температуры конвективный теплообмен становится вынужденным, что связано с уплотнением пчел и дополнительным выделением тепла для поддержания гомеостаза.

Ключевые слова: скопления пчел, температура, теплоперенос, моделирование, скорость фильтрации, проницаемость.

Е.К.ЕСЬКОВ, В.А.ТОБОЕВ

ЛИТЕРАТУРА
1. Еськов Е.К. Экология медоносной пчелы. — Рязань: Русское слово, 1995.
2. Еськов Е.К., Тобоев В.А. Математическое моделирование распределения температурных полей в холодовых агрегациях насекомых // Биофизика. — 2009. — Т. 54. — Вып. 1.
3. Еськов Е.К., Тобоев В.А. Сезонная динамика тепловых процессов в межсотовых скоплениях зимующих пчел Apis mellifera // Зоол. журнал. — 2011. — Т. 90. — №3.
4. Тобоев В.А. Современные методы изучения теплового гомеостаза // Пчеловодство. — 2006. — №10.
5. Тобоев В.А. Теплофизическая модель холодовой агрегации пчел // Пчеловодство. — 2007. — №1.
6. Ocko S.A., Mahadevan L. Collective thermoregulation in bee clusters // J. Royal Society Interface. — 2014. — V. 11. — №91.
7. Omholt S. Thermoregulation in the winter clusters of honeybee Apis mellifera // J. Theor. Biol. — 1987. — V. 128.
8. Sumpter D., Broomhead D. Shape end dynamics of thermoregulating honey bee clusters // J. Theor. Biol. — 2000. — V. 204.

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ:
Еськов Евгений Константинович, д-р биол. наук, проф., заслуженный деятель науки и техники, декан факультета охотоведения и биоэкологии РГАЗУ;
Тобоев Вячеслав Андреевич, д-р биол. наук, проф. Чувашского ГУ.

MODELING OF PROCESSES OF THERMOREGULATION IN THE BROOD NESTS OF WINTERING BEES

E.K.Eskov, V.A.Toboyev

The article deals with mathematical model of cnvective heat transfer in honey bee cluster, with saturated respiratory mixture and internal heat. It is analyzed the influence of temperature parameters, heterogeneity factors density and number of honey bee clusters, on heat transfer modes. It is shown that honey bees use different heat exchange mechanism in optimal range of external temperature in winter. In non-optimal range of external temperature, convective heat transfer becomes forced, due with additional honey bee heat to maintain homeostasis.

Keywords: honey bee clusters, temperature, heat transfer, modeling, seepage velocity, permeability.

«

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5

»