Физиологическая перестройка в организме пчелы

Ноя, 2012
03

Физиологическая перестройка в организме пчелы среднерусской и карпатской пород

Опубликовал: Petr_MS

Высокая температурная приспособляемость вида Apis mellifera связана в значительной мере с социальной организацией пчелиной семьи. Она позволяет пчелам коллективными усилиями противостоять неблагоприятному воздействию климатических факторов, что выражается в активной регуляции внутригнездового микроклимата. Вместе с тем жизнеспособность пчелиной семьи во многом зависит от адаптивных возможностей ее членов. При этом важное значение имеет устойчивость к гипотермии в период зимовки. В этот период происходит существенная перестройка образа жизни семьи и физиологические изменения организма пчелы. Особый интерес представляет изучение сезонного изменения содержания воды в теле пчелы и изменения точки максимального переохлаждения тканей ее тела.

Для определения холодостойкости насекомых пользуются показателем точки максимального переохлаждения (ТМП), предложенным П.И.Бахметьевым [1]. Регистрация показателя ТМП основана на фиксации тепла, выделяемого при образовании кристаллов во время перехода из одного агрегатного состояния в другое. Кристаллизация приводит к гибели насекомого в связи с повреждением тканей тела. В свете новых технических возможностей и появления новых технологий изучение показателя ТМП продолжается и на современном этапе [3]. ТМП является важным показателем при характеристике разных подвидов медоносных пчел [5].

Как известно, северной границей ареала естественного распространения медоносных пчел является Пермский край [6]. Успешно зимовать и потом продуктивно работать в этой зоне могут только пчелы среднерусской породы (Apis mellifera mellifera L.). У них имеется закрепленный генетически комплекс адаптации к северным условиям обитания: они переносят лучше длительную зимовку и более устойчивы к заболеваниям европейским гнильцом и нозематозом [4]. На своих пасеках отдельные пчеловоды в условиях средней тайги Пермского края кроме среднерусских пчел начинают разводить более миролюбивую карпатскую породу (Apis mellifera carpathica). Адаптация этих пчел эволюционно сформировалась в условиях южного ареала и имеет свои особенности. Карпатские пчелы по размерам тела уступают среднерусским, однако немного превосходят их по длине хоботков, что дает возможность им использовать более широкий спектр медоносов [2].

Исследования проводили с 2006 по2011 г. на пчелах среднерусской и карпатской пород пасек Пермского края. Пробы особей брали из сильных семей, зимовка которых проходила на воле. Ежемесячно брали по 30 пчел каждой породы. Пробы были разделены нами на четыре группы: особи весенней генерации (апрель-май), летней (июнь—август) и осенней, последние были разделены на пчел, которых наблюдали в начале (октябрь—декабрь) и в конце зимовки (январь—март). Согласно методике измеряли ТМП в трех отделах тела медоносных пчеы: голове, груди, брюшке. Измерения делали при помощи хром-копелевой термопары, которую укрепляли на деревянной основе. Вводили термопару в один из отделов тела пчелы и помещали в морозильную камеру холодильника. Регистрировали температуру прибором Mastech MS8226, соединенным с компьютером посредством интерфейса RS-232. При помощи компьютерной программы определяли точку перехода жидкости из одного агрегатного состояния в другое.

Для установления зависимости между количеством воды в организме пчелы и ее зимостойкостью проведено сравнение ТМП с процентным соотношением ее количества в теле пчелы разных генераций. Определяли количество воды как разность результатов двух взвешиваний тела особи без кишечника: сырой и постоянной массы, полученной просушиванием образца в течение 2 суток при 102°С.

Анализируя полученные результаты, можно отметить, что с сентября идет процесс дегидратации организма пчелы (рис.). В это время происходит формирование особей осенней генерации. Уменьшение количества воды снижает активность жизненных процессов, что немаловажно для периода зимовки.

Вместе с уменьшением количества воды в организме начинают увеличиваться отрицательные показатели точки максимального переохлаждения. Было отмечено, что ТМП в разных отделах тела пчелы отличается, а также, несмотря на схожую динамику, различия отмечены и между сравниваемыми подвидами медоносных пчел. У среднерусских пчел, уходящих в зимовку, ТМП головы по средним показателям составила (-8,83±0,34)°С; у карпатских она была выше и составила (-7,52±0,33)°С. В грудном отделе температура точки кристаллизации была выше и также различалась у особей среднерусской и карпатской пород: (-7,18±0,32) и (-6,81±0,28)°С соответственно. Более высокая температура ТМП была в брюшном отделе. У среднерусских пчел ТМП брюшка по средним показателям составила (-6,34±0,22)°С; у карпатских — (-6,12±0,31)°С.

В январе—феврале отмечено наименьшее содержание воды в теле медоносной пчелы. У среднерусской породы количество воды в теле составило (64,0±0,37)%; у карпатской породы процент воды в ее организме выше по сравнению со среднерусской — (67,3±0,46)%. Во второй половине зимовки отмечены максимальные отрицательные показатели ТМП. В головном отделе у среднерусской породы ТМП по средним показателям в данный период составила (-10,12±0,42)°С; в грудном — (-8,25±0,26)°С; в брюшном — (-7,54±0,17)°С. У карпатской породы: в головном отделе — (-9,04±0,36)°С; в грудном — (-7,62±0,32)°С; в брюшном — (-6,92±0,26)°С. Однако у отдельных особей пчел в данный период были зафиксированы и более низкие значения ТМП. Так, максимальная точка переохлаждения была зафиксирована в головном отделе: -14,24°С (среднерусская порода), -11,83°С (карпатская порода); в грудном отделе: -10,42°С (среднерусская), -9,28°С (карпатская); в брюшном отделе: -10,83°С (среднерусская), -9,74°С (карпатская). Отмечено, что в течение всей зимовки температура точки кристаллизации тканей у среднерусских пчел опускается значительно ниже, чем у карпатских.

В апреле пчелы переходят в активное состояние, происходит весенний очистительный облет и начинается выращивание расплода. При этом увеличивается содержание воды в организме у среднерусской пчелы до (67,5±0,53)%, у карпатской пчелы до (71,5±0,48)%. В этот период наблюдается увеличение показаний точки максимального переохлаждения в отделах тела пчел в среднем на 3°С. В весенний период ТМП у изучаемых подвидов пчел существенно не отличается.

У летней генерации пчелы наблюдаются максимальные значения ТМП во всех отделах тела и максимальное процентное содержание воды в теле у среднерусской пчелы (71,8±0,38)%; у карпатской породы (73,5±0,33)%. Эти значения остаются высокими до октября, а затем снова снижаются. Между показателями ТМП и содержанием воды наблюдается положительная корреляция.

Однако точка максимального переохлаждения зависит не только от количества воды в организме пчелы, на нее оказывают влияние и другие физиологические факторы. Мы исследовали воздействие на нее концентрации сахаров в гемолимфе, для этого были взяты пробы пчел среднерусской и карпатской пород из ульев, некоторые затем были разделены на две части. Исходя из того что голодание уменьшает содержание сахаров в гемолимфе, в подопытной части улья рамки с углеводными запасами были заменены рамками с сушью, и пчелы в течение 10 ч не имели доступа к корму. В это время особи контрольной группы имели неограниченный доступ к меду. Точка максимального переохлаждения, измеренная перед распределением пчел, в среднем по отделам тела составила у среднерусских пчел (-7,8±0,38)'С; у карпатских пчел (-7,2±0,54)°С. Под влиянием 10-часового голодания у особей подопытной группы она повысилась у среднерусских пчел до (-6,1±0,58)°С; у карпатских пчел до (-5,8±0,42)'С. У пчел контрольной группы за это же время точка максимального переохлаждения не изменилась и составила (-7,8+0,62)°С (среднерусские) и (-7,3±0,48)°С (карпатские). Таким образом, на показатель ТМП существенное влияние оказывает насыщение плазмы гемолимфы сахарами и при необходимости пчелы могут повышать холодостойкость за счет углеводных кормов.

По результатам исследования пчел разных генераций мы пришли к выводу, что в течение года количество воды в организме динамично изменяется. Перед наступлением периода зимовки у пчел происходит дегидратация организма, причем у среднерусской породы она раньше на 15-20 дней. Отмечено более высокое процентное содержание воды в организме карпатской пчелы на протяжении всего года по сравнению со среднерусской.

Установлено, что на изменение значения точки максимального переохлаждения значительное влияние оказывает содержание воды в организме пчелы. Так как у среднерусских пчел уровень воды снижается в большей мере, чем у карпатских, у них же зафиксированы и самые низкие температуры ТМП. Ее изменения наблюдаются у разных генераций пчел обеих пород. Самые низкие температуры замерзания отмечены у осенней. Точка максимального переохлаждения тканей каждого отдела отличается. Особого внимания заслуживает тот факт, что самая низкая ее температура наблюдается у тканей головного отдела.

Установлено, что карпатские пчелы физиологически менее приспособлены к длительной зимовке с низкими температурами. В сочетании с другими факторами (заболевания, продолжительность безлетного периода) данные показатели могут негативно отразиться на зимовке карпатских пчел на пасеках Пермского края.

А.В. ПЕТУХОВ,
А.В.МУРЫЛЁВ, В.Ю.ЛИПАТОВ
Пермский государственный
педагогический университет, г. Пермь
ж-л «Пчеловодство» №9, 2012 г.

Литература

1. Бахметьев П.И. Температура насекомых // Научное обозрение. — 1898. — Т. 5.

2. Гайдар В.А., Пилипенко В.П. Карпатские пчелы. — Ужгород: Карпаты, 1989.

3. Еськов Е.К. Температура максимального переохлаждения и состояния жирового тела пчел // Пчеловодство. — 2007. — №6.

4. Кривцов Н.И. Породное районирование и «лучшие пчелы» для России // Пчеловодство. — 2003. — №1.

5. Мурылёв А.В. Точка кристаллизации разных отделов тела пчелы прикамской популяции // Пчеловодство. — 2011. —№1.

6. Шураков A.M. и др. Сохранение генофонда среднерусских пчел и основные направления развития пчеловодства в Пермской области. — Пермь: Изд-во Перм. гос. пед. ун-та, 1999.