Предлагаем вниманию преподавателей работу на тему поиска наиболее точного и объективного параметра зимостойкости пчелиных семей, проведенную в 60-х годах прошлого столетия молодым сотрудником НИИ пчеловодства — кандидатом биологических наук М.В.Жеребкиным.
В работе четко обозначена цель исследования, логика ее достижения. Несложная методика и простое лабораторное оборудование позволяют повторить работу с учениками.
Известно, что в определенные периоды жизни у пчелы в толстой кишке скапливается большое количество непереваренных остатков пищи. Это наблюдается у самых молодых пчел до их первого очистительного облета и зимой, когда пчелы лишены возможности летать и освобождать кишечник. Продолжительное накапливание каловых масс в толстой кишке могло бы привести к их загниванию, если бы не было определенных процессов, препятствующих этому.
Для развития гнилостных микроорганизмов, а также для оптимальной работы ферментов в кишечнике пчелы необходимы определенная активная кислотность (рН) и температура.
При определении величины рН толстой кишки у пчел разного возраста оказалось, что в течение первой половины жизни происходит постепенное увеличение кислотности в толстой кишке, причем в первые дни жизни отмечается относительно резкий переход от слабощелочной реакции к кислой. Наиболее кислая реакция отмечена у пчел в возрасте 9–12 дней, то есть в момент максимального наполнения толстой кишки непереваренными остатками. У летных пчел наблюдаются большие колебания в величине активной кислотности, особенно у пчел осеннего поколения, однако рН остается всегда меньше 7.
Можно предполагать, что в толстой кишке пчелы происходит образование какой-то кислоты, которая изменяет величину рН ее содержимого.
Для обнаружения окисляющего начала мы провели опыты с действием экстрактов из стенок толстой кишки и ее содержимого на раствор глюкозы. Определение вели в открытых бюксах (с доступом воздуха) и в пробирках Тунберга (с откачанным воздухом). Во все сосудики добавляли тимол и толуол в качестве антисептиков, а затем выдерживали их в термостате 20 ч при температуре 36°С.
Этот опыт показал, что в содержимом толстой кишки действительно имеется какое-то окислительное начало, отсутствующее в ее стенке. В бюксах величина рН раствора глюкозы, на который действовали экстрактом из содержимого толстой кишки, равна 4,7, а в пробирках — 6,4. Это говорит о том, что окисление становится возможным только в присутствии кислорода.
Последующие опыты показывали, что окисляющая сила экстракта из содержимого толстой кишки изменяется с возрастом пчел. У только что родившихся пчел он не способен окислять глюкозу. Толстая кишка их представляет собой прозрачный пузырь, наполненный слабощелочной жидкостью.
Однако как только первые порции остатков пищи из средней кишки поступят в толстую кишку (что наблюдается через несколько часов после выхода молодой пчелы из ячейки), ее содержимое мутнеет и становится способным окислять глюкозу. Следовательно, глюкозоокислительный фактор образуется не в самой толстой кишке, а за ее пределами. Не исключено, что глюкозоокислительный фактор является глюкооксидазой глоточных желез пчелы, которую описала Гауе (1940).
Для того чтобы показать, что глюкозо-окислительное начало имеет ферментативную природу, а не является результатом деятельности микроорганизмов, мы проделали различные варианты опыта с антисептиками. В результате выяснилось, что такие антисептики, как тимол и толуол, не оказывают тормозящего влияния на процесс окисления глюкозы.
Кроме того, мы провели опыт с кратковременным нагреванием экстракта из содержимого толстой кишки в течение 5 мин при 60°С. Обычно такого нагревания достаточно, чтобы почти полностью прекратить работу большинства ферментов. На большинство микроорганизмов такое нагревание действует слабо. Величину рН определяли через 20 ч действия экстракта на глюкозу. При действии ненагретым экстрактом она была равна 4,7, а нагретым — 6.
Это говорит о том, что кратковременное нагревание почти полностью снимает окисляющее действие экстракта из содержимого толстой кишки. Следовательно, по всем этим свойствам глюкозоокислительный фактор напоминает фермент.
Для того чтобы понять значение тех процессов, которые протекают в толстой кишке пчелы, необходимо остановиться на некоторых результатах упомянутой выше работы Гауе. Она показала, что глюкоза под действием глюкозоокислительного фермента глоточных желез в присутствии кислорода превращается в глюконовую кислоту с выделением свободной перекиси водорода. По ее мнению, в результате этого процесса создается кислотность меда, которая препятствует развитию микроорганизмов в этом продукте.
Исходя из этих данных, можно предположить, что в толстой кишке пчелы совершаются аналогичные процессы. В результате действия окисляющего начала в толстой кишке пчелы создается кислая среда, что, очевидно, связано с образованием перекиси водорода. Однако непосредственно обнаружить перекись водорода в толстой кишке не удается, так как она, видимо, тут же разлагается каталазой.
Перекись водорода является сильным ядом для организма, поэтому каталаза, расщепляя ее на воду и кислород, предохраняет пчелу от отравления. У только что родившейся пчелы в толстой кишке реакция слабощелочная, а ректальные железы выделяют весьма активную каталазу, которая накапливается в просвете кишки. Как только содержимое средней кишки начинает поступать в толстую кишку, в последней резко изменяется реакция с щелочной на кислую.
Необходимо указать, что период наибольшей активности каталазы в толстой кишке совпадает с периодом интенсивного изменения величины рН в ее содержимом. Видимо, в это время выделяется наибольшее количество перекиси водорода, которая ликвидируется сильноактивной каталазой.
С возрастом пчелы величина активной кислотности в толстой кишке опускается несколько ниже 5 и держится на этом уровне продолжительное время. Активность каталазы к этому времени тоже падает до определенного уровня и слабо изменяется в течение остального периода жизни пчелы.
Надо отметить, что процесс окисления глюкозы экстрактом толстой кишки совершается только в присутствии кислорода воздуха, что, видимо, связано с богатой трахейной системой, которая подходит к ректальным железам.
Таким образом, в толстой кишке пчелы совершаются сложные биохимические процессы, связанные с предохранением каловых масс от гниения. В ней создается кислая среда, которая препятствует развитию гнилостных микроорганизмов. Особую важность эти процессы приобретают в те периоды жизни пчелы, когда последняя лишена возможности освобождать свой кишечник от каловых масс, то есть зимой.
Адрес редакции журнала "Пчеловодство":
