Тепловыделение (термогенез) — одно из важнейших проявлений жизнедеятельности любого живого организма, позволяющее судить о его состоянии и реакции на условия внешней среды. Существуют прямые и косвенные методы регистрации тепловыделений. Прямые основаны на применении специальных микрокалориметров. Их ограниченно применяют в пчеловодстве при изучении термогенеза отдельных особей или их небольших групп (M.Roth, 1965).
Более широкое распространение получили косвенные методы, основанные на учете потребляемых пчелами кормов, кислорода или регистрации конечных продуктов их жизнедеятельности, главным образом диоксида углерода. Косвенные методы применяют для изучения тепловыделений как отдельных особей и их небольших групп (M.Parhon,1909; Н.П.Кузьмина с соавт., 1930; T.Stussi, 1967; и др.), так и целых семей (R.D.Milner, G.S.Demuth, 1921; C.L.Corkins, 1933; R.F.A.Moritz, E.E.Soutwiсk, 1992; А.П.Силицкий, 1937; и др.).
Широко используют в пчеловодстве оценку термогенеза по количеству потребляемых пчелиными семьями кормов, определяемому визуально или взвешиванием (Л.С.Ливенцев, 1939; А.Н.Гареев, 1969; J.B.Free, P.A.Racey, 1968; и др.). Их расход часто пересчитывают в тепловые единицы (В.А.Темнов, 1931; В.И.Лукин, 1959; Г.Ф.Таранов, 1961; и др.). Применительно к пчелам такие расчеты упрощаются в связи с тем, что их основной корм — углеводы, при окислении 1 г которых расходуется 0,82 л кислорода, выделяется такое же количество диоксида углерода и высвобождается 17,17 кДж, или 4,1 ккал тепловой энергии (Е.К.Еськов, 1995).
Эти методы просты, однако имеют целый ряд существенных недостатков. Например, невысокую точность из-за трудности взвешивания улья с находящимися в нем пчелами. Результаты взвешивания отражают усредненные сведения за относительно длительный и уже прошедший промежуток времени; на них оказывают влияние высыхание и увлажнение улья и утепляющих материалов; в летнее время результаты искажаются перемещением пчел. Есть и еще целый ряд физиологических предпосылок, снижающих точность этих результатов.
Недостаток косвенных (респирометрических) методов, основанных на измерениях объема потребленного кислорода или выделенной углекислоты, заключается в том, что пчелы при проведении замеров, особенно в активный период, оказываются в неестественных изолированных условиях, отягченных к тому же принудительным протягиванием через гнездо воздуха, что нарушает установившийся микроклимат и вызывает их беспокойство.
Более объективные показатели позволяют дать опыты по прямому калориметрированию пчелиных семей. Для этого в НИИ пчеловодства разработали, апробировали и в течение многих лет применяют улей-калориметр, свободный от многих из перечисленных выше недостатков. В его основу положен градиентный метод измерения теплового потока, получивший распространение в практике тепловых измерений, в том числе в космонавтике, биологии, медицине (T.H.Benzinger, C.Kitzinger, 1949; G.Spinnler, E.Jequier, R.Favre, M.Dolivo, A.Vannotti, 1973; С.М.Городинский, А.А.Глушко, Б.В.Орехов, 1976).
Градиентный калориметр представляет собой оболочку из теплоизоляционного материала, внутрь которой вводят изучаемый источник тепла. Датчики позволяют находить разность температур внутренней и наружной поверхности этой оболочки. В соответствии с законом Фурье количество тепла, выделенного под оболочкой, прямо пропорционально площади оболочки, ее теплопроводности, перепаду температур внутренней и наружной поверхности и обратно пропорционально толщине этой оболочки
Q = (λFΔt)/δ,
где Q — величина тепловыделения, Вт; λ — коэффициент теплопроводности материала оболочки, Вт/(м·°С); F — площадь оболочки, м2; Δt — разность температур на внутренней и внешней поверхности оболочки, °С; δ — толщина оболочки, м.
Величина (λF)/δ= К для данного калориметра постоянная и представляет собой коэффициент теплопередачи от внутренней поверхности оболочки наружной (Вт/°С). Тогда Q = KΔt.
А.И.КАСЬЯНОВ
НИИ пчеловодство
Адрес редакции журнала "Пчеловодство":
