Научное обоснование технологии пчеловодства Северо-Запада России в условиях возрастающего техногенного загрязнения природной среды

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Научное обоснование технологии пчеловодства Северо-запада России в условиях возрастающего техногенного загрязнения природной среды

06.02.04 - частная зоотехния, технология производства продуктов животноводства

Ярошевич Георгий Степанович

Дивово Рязанской области - 2009

1. Общая характеристика работы

Актуальность темы. Пчеловодство занимает специфическое межотраслевое положение в сельскохозяйственном производстве. Как сельскохозяйственная отрасль пчеловодство является составной частью животноводства, в то же самое время пчелы относятся к основным опылителям энтомофильных культур, способствуя решению агроэкономических проблем. От пчел получают мед, являющийся диетическим продуктом, пчелиный воск, цветочную пыльцу, маточное молочко, прополис и яд. Эти продукты широко используются в пищевой промышленности. В последнее время на основе продуктов пчеловодства производятся различные лечебные и косметические препараты. Роль пчел в природных и агроэкосистемах выражается в том, что ими обеспечивается опыление около 80% всего объема культурных растений (Bohart,1952).

Жизнеспособность и продуктивность пчелиных семей во многом зависит от состояния окружающей природной среды и, в особенности от обеспеченности кормовыми ресурсами и погоды, благоприятной для полетов. В последнее время все большую опасность для пчел приобретает неуклонно возрастающее техногенное загрязнение, что не может не отражаться на физиологическом состоянии самих пчел и качестве продукции пчеловодства.

Россия обладает большим разнообразием природно-климатических условий. С этим связана необходимость разработки разнообразных технологий содержания и воспроизводства пчелиных семей. Среди природно-климатических зон России высокой специфичностью отличается Северо-Запад России. Этот регион обладает богатой кормовой базой для пчел. Однако ее использование осложняется неустойчивыми погодными условиями. В весенне-летний период частые похолодания, препятствующие летной деятельности пчел, а зимой - чередование оттепелей с резкими похолоданиями сильно осложняет зимовку. По этим причинам пчеловодство региона несет большие потери, а широко распространенная в других регионах зимовка в помещениях (разных типах зимовниках), имеет ограниченное применение.

Исходя, из изложенного актуальным для пчеловодства Северо-Запада России является разработка технологий, обеспечивающих направленное воздействие на процесс развития пчелиных семей в весенне-летний период и высокую их сохранность в период зимовки. Для эффективного использования кормовых ресурсов региона необходимо уточнение сведений о их состоянии. Актуальным является также определение толерантности пчел к загрязнению трофических субстратов тяжелыми металлами. Немаловажное значение имеет выявление генотипического состава пчел, используемых в пчеловодстве региона.

В условиях возрастающего техногенного природной среды заслуживает внимания изучение влияние этого фактора на состояние пчел и качество пчеловодной продукции. Поскольку большая часть пчелиных семей размещается на селитебных территориях и нередко вблизи автотрасс, интенсивному загрязнению ТМ может подвергаться медоносная растительность. Этим обуславливается актуальность изучения накопления ТМ растительностью, произрастающей на различных расстояниях от автомагистралей.

Цель и задачи исследований: изучение особенностей адаптации медоносной пчелы к природно-климатическим условиям Северо-запада России, выявление эффективных средств, стимуляции развития и размножения пчелиных семей, разработка способов, обеспечивающих сохранность пчел в течение зимовки, с целью эффективного использования кормовых ресурсов и повышения продуктивности пчеловодства. Для этого решали следующие задачи:

1. По принятым в пчеловодстве морфометрическим признакам определяли генотипический состав пчел.

2. Изучали распределение и фенологию цветения медоносной растительности, а также содержание сахаров в нектаре основных медоносов в зависимости от погодных условий.

3. Выявляли эффективность биологически активных веществ (БАВ), как одного из средств, стимуляции развития пчелиных применительно к определенным условиям медосбора.

4. Разрабатывали способы стимуляции репродуктивной функции пчелиных маток на основе использования энергии естественного размножения (роения) пчел и применения биологически активных веществ (БАВ).

5. Разрабатывали технологии, обеспечивающие максимальное использование медоносных ресурсов, с учетом фенологии цветения и возможных изменений погодных условий.

6. Изучали пути интенсификации использования пчел на опылении многолетних бобовых трав.

7. Изучили факторы, влияющие на дальность полетов и плотность распределения пчел на кормовом участке.

8. Исследовали температурный и газовый состав внутри гнезда в зависимости от численности пчел в семье (силы семьи).

9. Изучали влияние БАВ в качестве антидота в условиях контролируемого загрязнения субстратов солями тяжелых металлов.

10. Определяли факторы, влияющие на загрязнение растительных и водных объектов в местах наиболее вероятного размещения пчел.

11. Исследовали толерантность пчел к загрязнению углеводного корма тяжелыми металлами

12. Выявляли средства, обеспечивающие снижение отрицательных эффектов токсикантов.

13. Разрабатывали технологии содержания и воспроизводства пчелиных семей, обеспечивающие им высокую продуктивность и сохранность в период зимовки.

Научная новизна и теоретическая значимость работы. Выявлены специфические адаптации медоносной пчелы к природно-климатическим условиям Северо-Запада России, на основе чего впервые для этого региона разработаны способы регуляции воспроизводительной функции маток, размножения пчелиных семей и эффективного использования ими медоносных ресурсов. Определена связь между численностью пчел в семьях и микроклиматом в их гнездах. Уточнен видовой состав и продуктивность медоносных ресурсов, а также породный состав пчел. Установлено влияние автотранспорта на загрязнение растительных и водных объектов в местах наиболее вероятного размещения пчел. Определена толерантность пчел к солям свинца и кадмия, их влияние на продолжительность жизни и физиологическое состояние пчел. Показано, что сукцинат хитозана являются эффективным средством, обеспечивающим снижение токсического действия солей тяжелых металлов, попадающим в организм пчел с углеводным кормом. Установлено, что использование небольших доз белкового препарата «полизин» и «хитозан» в подкормках стимулируют репродуктивную функцию маток и приводит к повышению медопродуктивности пчелиных семей. Определены биологические эффекты весеннего разделения и осеннего объединения пчелиных семей на основе чего разработана технология содержания пчел, обеспечивающая им высокую медопродуктивность и сохранность в период зимовки в условиях неустойчивых погодных условий, типичных для Северо-Запада России.

Практическая значимость работы. Предложенные биотехнологические мероприятия, обеспечивающие на качественно новом уровне воспроизводство пчел и размножение пчелиных семей. Разработаны способы наращивания большой численности пчел к началу медосбора, чем достигается его максимальное использование. При этом надежно подавляется инстинкт естественного размножения пчелиных семей (роение), бесконтрольная реализация которого пчелами обычно отражается на снижении продуктивности пчелиных семей, а также увеличении затрат труда и времени пчеловода на содержание пчел. Доказана высокая экономическая эффективность разработанных технологий содержания и воспроизводства пчел в условиях Северо-Запада России.

Научные результаты и разработанные на их основе способы и технологии включены в следующие методические рекомендации: 1) Методические рекомендации по применению усовершенствованной технологии репродукции и содержания пчел в условиях Северо-Запада России. Псков, 2001.11с. 2) Рекомендации по применению усовершенствованной технологии использования кормовой базы медоносной пчелой в условиях Псковской области. Псков, 2001. 14с. 3) «Хитин и хитозан в животноводстве, пчеловодстве, звероводстве, рыбоводстве, ветеринарии и при переработке продуктов АПК» (Минсельхоз, Россельхозакадемия, ВНИИ животноводства). Дубровицы, 2007. 72с. 4) «Использование медоносной пчелы на опылении многолетних бобовых трав в условиях Псковской области». Псков, 2007. 14с. 5) «Способы содержания пчелосемей, обеспечивающие получение экологически безопасной продукции пчеловодства не менее 100 кг товарного меда от одной перезимовавшей пчелосемьи». Псков, 2008. 17с.

Апробация работы. Результаты научных работ представлялись и обсуждались на: 1-й Международной научно-практической конференции «Экология и охрана пчелиных», г. Рыбное 1996г; на 2-й Международной научно-практической конференции «Экология и охрана пчелиных», г. Саранск 1998г; на 3-й Международной научно-практической конференции «Экология и охрана пчелиных» г. Москва 1999г; на 1- Всероссийской научно-практической конференции «Состояние и перспективы развития пчеловодства на Северо-Западе России», г. Псков 2001г; на 2- Всероссийской научно-практической конференции «Состояние и перспективы развития пчеловодства на Северо-Западе России», г. Псков 2003г; на 2-й Международной научно-практической конференции «Научно-технический прогресс в животноводстве России - ресурсосберегающие технологии экологически безопасной продукции животноводства», Дубровицы. 2003; на 1-й Международной научно-практической конференции республики Беларусь. «Успех и проблемы современного пчеловодства». (г. Минск, 20 -22 мая 2005г.); на 1-й Международной, 3-й Всероссийской научно-практической конференции «Пчеловодство холодного и умеренного климата» (г. Псков, 8 -11сент. 2005 г.); на 2-й Международной, 4-й Всероссийской научно-практической конференции «Пчеловодство холодного и умеренного климата» (г. Псков. 17-18 марта 2007 г.); на Международной научно-практической конференции, посвященной 25-летию кафедры частной зоотехнии, технологии производства и переработки продукции животноводства Брянской ГСХА (г. Брянск. 25-26 сентября 2008г.); на четырех Российско-Финских научно-практических семинарах проведенных в 2005, 2006 и 2007 гг., проведенных в г. Пскове и 2007 году в г. Хельсинки; на Международной конференции «Пчеловодство 21 век. Темная пчела в России» (г. Москва 19-22 мая 2008г.); (9 -й научно-практической конференции «Интермед», (09.04. 09. Москва); получен диплом РАСХН за лучшую завершенную научную разработку 2007 года «Приемы и способы создания технологии производства экологически безопасной продукции пчеловодства в условиях Северо-Запада России, повышающие плодовитость маток на 20%, эффективность пчелоопыления на 25%, снижение заболеваемости на пчел на 30% и обеспечивающие выход товарного меда не менее 100 кг на 1 пчелосемью»; работа представлялась на ярмарке-выставке (Золотая Осень - 2008), где получен диплом за разработку адаптивной технологии репродукции и содержания пчел в условиях Северо-Запада РФ и апробирована на 8 региональных научно-практических конференциях и семинарах.

Публикации по теме диссертации опубликовано 53 научных работы, общим объемом около 20 печатных листа, в том числе 15 статей в ведущих научных журналах РФ рекомендованных ВАК и 3 патента.

2. Содержание работы

1. Литературный обзор

В этой главе рассматриваются особенности биологии пчел, проводится анализ известных систем ульев и технологий содержания пчел. Рассматриваются сведения о техногенном загрязнении среды обитания пчел, влияние этого фактора на состояние пчел и продукцию пчеловодства. Анализируются известные приемы стимуляции развития пчел, борьбы с роением и организации их зимовки. На основании этого формулируются задачи исследований.

2. Материал и методы исследований.

Работа выполнялась с 1996 по 2008 гг. по тематике, включенной в Программы фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса Российской Федерации на1996-2000 годы 6Р.05.; Программы фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса Российской Федерации на 2001-2005 гг. 04.01 и 2006-2010 гг. 6.02., а также Федеральной целевой программы «Интеграция» Э3.053.

Исследования проводились по методическим указаниям: «Методическим указаниям по контролю и управлению жизнедеятельностью пчелиной семьи» (Е.К. Еськов. ВАСХНИЛ. 1977. 36 с); « Управления процессами жизнедеятельности медоносных пчел» (Е.К. Еськов, ВАСХНИЛ. 1982. 54 с.); «Этолого-физиологические исследования в пчеловодстве» (Е.К. Еськов. ВАСХНИЛ. 1990. 66 с.); «Методы проведения научно-исследовательских работ в пчеловодстве» (Рыбное, НИИ пчеловодства. 2002. 156 с.); Методические указания по проведению полевых опытов с кормовыми культурами (ВНИИ кормов - М-1987.36с.); Методические указания «Математический анализ в апидологии и пчеловодстве» (РАСХН, НП, М.-1998. 63с.) и другим методам исследований, принятым в пчеловодстве, растениеводстве и животноводстве.

Регион исследований включал в основном Псковскую область, которая по природно-климатическим условиям сходна с Ленинградской, Новгородской и Вологодской областями. При этом наибольшее количество пчелиных семей находится в Псковской области (около 60 тыс.). В географическом отношении Псковская область занимает юго-западную часть Северо-Западного региона. Псковская область вместе с Ленинградской, Новгородской, Мурманской, Архангельской и Калининградской областями входит в состав Северо-Западной России. Область расположена в крайней юго-западной части данного географического района, на границе с тремя другими государствами: Эстонией, Латвией и Республикой Беларусь (Белоруссией). Общая длина государственной границы составляет 789 км. На севере и востоке Псковская область соседствует с четырьмя областями Российской Федерации: Ленинградской, Новгородской, Тверской и Смоленской. Площадь Псковской области составляет 55,3 тыс. кв. км.

Этапы работы включали в себя определение проблемы и формулирование задач, выбор вариантов, экспериментального материала, схемы эксперимента, экспериментальной единицы и повторности, контроль взаимного воздействия соседних (краевых) единиц, сбор данных, анализ и интерпретацию результатов, а также подготовку диссертационной работы. За экспериментальную единицу была взята пчелосемья, технологии репродукции и содержания медоносных пчел, технология использования БАВ, а переменной единицей была продуктивность пчелосемей, и процент перезимовки.

Статистическая обработка результатов проведена по общепринятым методам (П.Ф. Ракитский, 1973; Доспехов, 1968,1986). Дисперсионный анализ проводился на основе двенадцати выборок. В эксперименте одновременно исследовались эффекты семи основных факторов: технология репродукции и содержания пчел, влияние БАВ на репродуктивные функции пчелиных маток и продуктивность семей, климатические особенности года, зимовка и медоносная растительность.

Рис. 1 Структурно-логическая схема научных исследований. Биологические и экологические параметры результатов воспроизводства

3. Результаты исследований

3.2 Медоносные ресурсы

Фенология цветения. В начале вегетационного периода основными медоносами на территории региона являются древесно-кустарниковые породы (ольха, лещина, ивы всех пород). Затем на смену им приходят плодовые - косточковые породы садов, ягодниковые кустарники, плодовые косточковые и семечковые, а также одуванчик лекарственный. В последствии их сменяет кустарниковая растительность лесов и травянистая растительность лугов, сенокосов и пастбищ, а также сеяные кормовые культуры и сорная растительность на пашне. В конце вегетационного периода на территории Псковской и смежных областей основными медоносными культурами являются вереск обыкновенный (табл. 1).

Таблица 1 Усредненные сроки и продолжительность цветения основных медоносных растений в Псковской обл. (по результатам наблюдений с 1996 по 2008 г)

Наименьший период цветения 9-23 дня имеют весенние медоносы, а летние - наибольший 24-54 дня. Большой продолжительностью цветения обладает и основной осенний медонос - вереск обыкновенный. Его цветение может продолжаться от 26 до 40 дней.

По результатам 12-летних наблюдений к самым ранним пыльценосным растениям, зацветающим в третьей декаде марта, относятся, такие виды растений как ольха серая, ольха черная и лещина (24 - 26 марта). Первые нектароносные растения зацветают во второй декаде апреля, начиная с 14 - 16 числа. К ним относятся мать и мачеха, ивовые кустарники разных пород. Позднее зацветает одуванчик лекарственный и сады.

Главный (основной) медосбор обеспечивают медоносные растения из лугов и посевы энтомофильных сельскохозяйственных культур в основном это клевера, люцерна, рапс и в некоторых районах козлятник восточный. Из луговых дикорастущих видов преобладают донники, василек луговой, осот розовый и кипрей. Цветение этих видов приходится на июнь-август месяцы (02.07.-15.08.). Сроки цветения основных медоносных растений в зависимости от погодных особенностей года могут изменяться, разница по годам исследований составляет от 5 до 8 дней. Следует отметить, что на южных склонах растения зацветают на 5-7 дней раньше, чем на северных, что также увеличивает общую продолжительность их цветения.

Осенний медосбор обеспечивается на территории региона преимущественно за счет вереска лесного, лугового разнотравья и отавы многолетних бобовых трав.

Итак, цветение растений, с которых пчелы добывают пыльцу и нектар, происходит от начала весны и завершается поздней осенью. Однако возможность их использования пчелами ограничивается неблагоприятными для полетов погодными условиями. Исходя из этого, технология пчеловождения заключается в ее ориентации на то, чтобы пчелиные семьи в течение всего годового цикла жизни имели оптимальную численность. Она должна быть относительно небольшой в периоды, неблагоприятные для медосбора, и достигать максимумов к периодам, в течение которых пчелы могут с наибольшей интенсивностью использовать медоносные ресурсы.

Качественный состав нектара. Для определения биологической нектаропродуктивности медоносных растений применялись усовершенствованные методы смывания, микропипетки и микробумажки, разработанные Е.И. Левинцевой, Г.В. Копель, А.М. Кулиевым, Н.П. Смарагдовой. Отбор проб цветков и вымывание сахара из нектара проводилось в фазу массового цветения изучаемых видов.

Таблица 2. Cодержание сахара в нектаре энтомофильных культур в 1999-2000 годах, %

Проведенные исследования по содержанию сахаров в нектаре медоносных растений в 1999 году указывают на высокую сахаропродуктивность лядвенца рогатого, василька лугового и козлятника восточного (табл. 2). Менее продуктивными оказались изучаемые виды клевера. В 2000 году содержание сахара в нектаре, изучаемых видов, было значительно ниже по сравнению с предыдущим годом. Так, наименьшее содержание сахара составляло 10,5, а наибольшее - 36,0%. По данным метеостанции в 2000 г природно-климатические условия вегетационного периода были мало благоприятным для образования сахаров в цветках растений, из-за повышенной влажности воздуха и более низких среднесуточных температур, что в последующем отразилось и на медосборе.

Среди изучаемых видов, в 2000 г., наибольшей сахаропродуктивностью обладали рябина лесная, лядвенец рогатый и донник белый. По сравнению с 1999 годом содержание сахара в нектаре изучаемых видов растений было значительно ниже по сравнению с предыдущим. Разница между годами исследований по содержанию сахара в нектаре (в % выражении) составила 6,9 -20,4% в зависимости от изучаемого вида. Наибольшая разница по годам исследований наблюдалась у козлятника восточного (20,4%), клевера красного, клевера розового и клевера белого (15,5-18,4%).

3.2 Активность фуражировки пчел на разных видах медоносных растений

Для изучения количественного поступления корма в гнездо пчелосемьи были установлены на контрольные весы (4 шт.). Взвешивания проводились ежедневно в 21.00 ч. На контрольных весах были установлены равные по силе пчелосемьи с молодыми матками.

Представленные данные (рис.2) указывают на то, что на территории области наблюдается ранний весенний взяток, в основном с кустарников ивовых пород, одуванчика лекарственного и садов. Начало взятка наблюдается в период с третей декады апреля и продолжается до третей декады мая. Продолжительность взятка составляет в среднем 28-38 дней, однако взяток может прериватся из-за резких похолоданий в первой декаде мая, и особенно в ночное время, когда температура воздуха в отдельные годы опускалась до -5-9 ^оС, и восстанавливается в начале третей декаде. Главный взяток обеспечивается луговым разнотравьем бобовых видов, василька лугового, кипрея, осота розового и др., что позволяет получать примерно ѕ товарного меда. Однако при неблагоприятных погодных условиях главный взяток может быть значительно меньше (2008 год - 30 кг).

Рис. 2. Динамика среднесуточных привесов контрольного улья, кг в сутки

Скорость работы пчел на цветках

В период, основного медосбора и соответственно наибольшего поступления корма в ульи, были проведены исследования по активности посещения пчелами цветков медоносных растений. Одновременно проводилось определение дальности полета пчел от пасеки. На экспериментальной пасеке (точке), во время проведения исследований находилось по 150-160 пчелосемей ежегодно.

Время посещения пчелой цветков основных медоносных растений изучалось методом прямых замеров секундомером затраченного времени на посещении пчелой одного цветка и соцветия. Для более объективного получения данных было проведено по 100-150 замеров ежегодно на каждом виде растений в течение трех дней во время основного взятка, а время измерений проводилось с 12.00 ч до 17.00 ч дня, во время наиболее активного лета пчел.

В результате проведенных исследований установлено, что время, затраченное на посещение одного цветка, составило 1,9-5,1 с, а соцветия 7,0-30,2 с (табл.3). Наибольшее время затрачивается на обслуживание цветков иван-чая, а так же основного медоноса Псковской области василька лугового и донника белого. При этом максимальная продолжительность посещения одного соцветия таких видов как донник белый и василек луговой доходила 1 мин. 48 с. Наибольшее время, затраченное на посещение одного цветка, наблюдалось у таких культур, как осот розовый и иван-чай, а наименьшее - у клевера гибридного, лопуха большого и люцерны желтой.

В разные годы исследований наблюдалась большая разница по скорости фуражировки на соцветиях соцветий растений изучаемых видов. В 2004 году наибольшее время пчелы затратили на посещение соцветий таких видов как василек луговой и лопух большой, что на 9,7-26,7% больше чем в 2005 году. В последующий год исследований у других видов скорость фуражировки на соцветиях снизилась на 18,0-292,2% и особенно сильно у таких видов как донник белый и лядвенец рогатый. Можно предположить, что в период проведения исследований погодные условия в 2004 году были наиболее благоприятными для нектаровыделения, а в 2005 году менее благоприятными, так как скорость обслуживания одного цветка сократилась, а соцветия увеличилась. Поэтому пчелы затрачивали гораздо больше времени на поиск корма.

Таблица 3 Скорость фуражировки пчел на цветках и соцветиях основных видов медоносных растений

Анализ распределения пчел на территории, прилегающей к пасеке, указывают, что наибольшая плотность пчел наблюдалась на расстоянии 300-1000 м от пасеки (табл. 4). Это связано с разными погодными условиями в указанные годы. В частности, при относительно высокой температуре воздуха пчелы улетали на большее расстояние от пасеки. К тому же при относительно низкой температуре на всех пунктах наблюдений численность пчел была относительно небольшой.

Таблица 4 Плотность пчел в зависимости от расстояния и температуры воздуха (по результатам 4-летних исследований)

Из таблицы 4 видно, что чем больше удаление пасеки, тем меньше плотность пчел на кормовом участке. Таким образом, наиболее эффективно пчелы используют медоносную растительность при 20^оС на расстоянии до 500 м от пасеки, а при 23-28^оС до 1000 м и более от пасеки. Это согласуется с известными сведениями (Еськов, 1995) о том, что оптимальная температура для пчел находится в диапазоне 23 - 28^оС.

Эффективность пчелоопыления. На цветках энтомофильных сельскохозяйственных культур можно встретить разных насекомых, но главная роль в опылении принадлежит медоносной пчеле. Известно, что около 80% всей опылительной работы выполняют медоносные пчелы и только 20% приходится на долю остальных насекомых. Но многие из одиночно живущих насекомых-опылителей приносят гораздо больше вреда, чем пользы, - одни высасывают содержимое завязи, другие объедают зеленые части растения, а из яиц, отложенных бабочками, выводится гусеницы, повреждающие листья и плоды (Клименкова Е.Т. и др. 1980).

Наши исследования, касающиеся изучения медоносной пчелы, как опылителя многолетних бобовых трав, проводились в 2001-2003 годах. Опыты проведены на двух участках. Первый из них находился в 20 м от пасеки, а второй - на удалении более 2,5 км от нее. В первом опыте было два варианта: первый вариант опыление пчелами открытых площадок; второй - площадки были изолированы марлей. Удаленный участок предполагал опыление растений за счет диких насекомых. В виду того, что максимальная дальность полетов в лесной зоне, к которой относится Псковская область, составляет 2,5 км. По итогам проведенных исследований видно, что расположенные у пасеки посевы многолетних бобовых трав имели прибавку к урожаю, в среднем за три года исследований, на 40,2-56,0% по сравнению с удаленным участком (табл.5). Наиболее высокая прибавка получена на участках с клевером розовым и донником белым (53,6 - 56,0%). Следовательно, продуктивность посевов многолетних трав при использовании медоносных пчел как основного опылителя возрастает. При наличии вблизи посевов пчелиных семей урожайность семян возрастает почти в 1,5 раза.

Таблица 5 Эффективность использования медоносных пчел на опылении многолетних бобовых трав*

* На посевах, изолированных марлей, семян не обнаружено.

3.3 Генотипический состав пчел

В период с 1997 по 2004 годы на территории Псковской области проводили изучение генотипической принадлежности пчел. За этот период обследовано 24 района. В ходе исследований использовались пробы пчёл осенней генерации. В каждом районе отбиралось от 4 до 8 проб, в каждой из которых содержалось не менее 100 пчел. В Калининградской области пробы пчел отбирали в 2002-2003 гг. в трёх районах, находящихся в разных природно-климатических условиях (Зеленоградском, Гвардейском, Нестеровсков). Зеленоградский район расположен на побережье Балтийского моря (запад области), Гвардейский - на юго-востоке, Нестеровский - на востоке области, в её самой лесистой части (в дальнейшем пчелы этих районов отнесены соответственно к 1-й, 2-й и 3-й группам).

Таблица 6. Экстерьерные признаки медоносных пчел Псковской области

Установлено, что пчелы Северо-Западного региона характеризуются высокой изменчивостью морфометрических признаков. Ни в одном из обследованных районов не обнаружено пчел, консолидированных по признакам расовой принадлежности. Разные их группы по экстерьерным признакам близки к серым горным кавказским, среднерусским или карпатским, а многие - сочетают в разной степени признаки этих пород (табл. 6 и 7). Так, по длине крыла (9,23 мм) некоторые группы приближаются к желтой кавказской (9,20 мм), по длине хоботка (6,52 мм) - ближе к карпатской (6,61 мм), по длине тергита (2,024 мм) к карпатской и украинской степной (2,23мм). В Псковском, Островском, Палкинском и Печорском районах прослеживается доминирование карпатской породы.

Для калининградских пчёл характерен высокий кубитальный индекс (71,523 %), что сближает их с пчелами Литвы (61,76 - 70,54 %; Дотнува, 1972 г.). По длине крыла пчёлы 1-ой группы соответствуют показателям карпатской расы, 2-ой - серой горной кавказской, 3-ей - среднерусской. По условной ширине 3-го тергита пчёлы 1-ой группы и 3-ей группы соответствуют показателям серой горной кавказской расы, а пчёлы 2-ой группы - среднерусской. Однако желтизна третьего тергита встречалась только в пробах пчёл 3-ей группы, на основе чего можно предположить влияние итальянской расы, завозимой в 70 - 80 годы. Тёмно-серой окраской отличались пчёлы 2-ой группы, серо-серебристая окраска наблюдалась у пчёл 1-ой группы.

Максимальная условная площадь воскового зеркальца (3,558 ммІ) отмечается у пчёл 3-ей группы, минимальная у пчёл 2-ой группы (3,445 ммІ). Однородность всей группировки пчёл четко прослеживается по тарзальному индексу. Расхождения в группах незначительны. Наибольшее значение отмечено у пчёл 2-ой и 3-ей групп, наименьшее у 1-ой группы (табл. 7)

Таблица 7 Сравнительные экстерьерные данные трёх групп пчёл

Итак, пчёлы 1-ой группы по своим экстерьерным признакам близки серой горной кавказской расе, 2-ой группы - среднерусской, а 3-ей - сочетают признаки карпатской, среднерусской, серой горной кавказской и частично итальянской рас. Сопоставляя это с изложенным выше, можно заключить, что на обследованных территориях, на которых содержится наибольшая часть пчел, чистой породы не существует. Основу генофонда составляют метизированные пчелы среднерусской, желтой кавказской и карпатской породы пчел, которые занимают более 80% территории региона. В таких районах как Псковский, Островский, Палкинский и Печорский наблюдается большое количество пчел карпатской породы. В большинстве случаев это метисы первой генерации. Экологическая валентность карпатских пчел и их помесей, вероятно, в наибольшей мере соответствует природно-климатическим условиям Северо-запада России. Их широкому распространению, способствует невысокая агрессивность, что позволяет содержать этих пчел в населенных пунктах и на дачных участках.

Сходные сведения получены по генотипическому составу пчел в Калининградской области. Там, как и в Псковской области, распространены помеси карпатской, итальянской и среднерусской пород пчел.

Основная причина распространения метизированных пчел на территории региона обусловлена отсутствием племенной работы. Поэтому происходит бесконтрольный ввоз пчел из различных регионов России и ближнего зарубежья. В результате ряде обследованных территорий наряду с возрастанием метисов прослеживается ухудшение санитарного состояния пасек. Так, на территории Псковской области резко возросло распространение таких болезней как аскосфероз, нозематоз и варроатоз, а в некоторых районах наблюдается и европейский гнилец.

3.4 Регуляция пчёлами внутригнездовой температуры

Медоносная пчела заняла широкий ареал, расселившись во все обитаемые части света. Это связано с приобретением видом большого комплекса адаптаций. Расширение ареала за счет освоения зон умеренного и холодного климата связано с наличием холодовых адаптаций. В их числе важнейшее значение принадлежит способности регулировать внутригнездовую температуру.

Внутригнездовая температура подвержена влиянию внешней температуры и зависит от физиологического состояния пчел (Еськов, 1983, 1992, 1995, Ярошевич, 2001). В частности, понижение внешней температуры стимулирует ее повышение в тепловом центре гнезда. В гнезде семьи, содержащей 272 тыс. пчел, под влиянием понижения внешней температуры от +5 до -10 ^оС она повышается от 25.2 1.4 до 29.6 1,7 ^оС.

Регуляция пчелами внутригнездового микроклимата включает в себя изменение тепловыделения и тепловых потерь. Это достигается скоординированными действиями всех рабочих пчел. Но их активность отличается в зависимости от локализации в гнезде. Основная роль в тепловыделении принадлежит пчелам, которые находятся в активном состоянии и находятся в тепловом центре. Вокруг него агрегируются пчелы, выполняющие преимущественно теплоизолирующую функцию. Плотность их агрегирования повышается, а локомоторная активность понижается соответственно удалению от теплового центра и усилению охлаждения.

Температура в гнезде зимующих пчел во многом зависит от их численности. Об этом свидетельствуют результаты наших исследований, выполненных на семьях массой от 1,8-2,0 до 3,0-3,5кг. В течение одного сезона зимовки с осени в семье находилось около 6 кг (60 тыс.) пчел. Все пчелиные семьи содержались в одинаковых ульях и зимовали под открытым небом. Для контроля внутригнездовой температуры в ульях было установлено по пять микротермодатчиков (ниже приводятся сведения о регистрации температуры трех датчиков, позволяющей составить представление о температурном режиме гнезда). Они находились в центре гнезд и укреплялись на сотовых рамках. В качестве измерительного прибора использовался неуравновешенный мост со стрелочным индикатором (табл.8).

Во всех случаях зимних измерений внутригнездовая температура превышала нуль градусов. Она изменялась при незначительном беспокойстве пчел. В частности при ударе по улью, имитирующему удар ветки дерева, раскачиваемой ветром, температура в центре гнезда повышалась на 5,4 - 5,6^оС, а в нижней части гнезда - на 5,6 - 6,4^оС. Сходное изменение температуры в гнезде стимулирует снятие крышки (без удаления холстика и подушки). Указанные изменения температуры свидетельствует о том, что пчелы, образующие нижнюю часть скопления активно реагируют на внешнее беспокойство.

При прочих равных условиях наибольшее влияние внешней температуры на внутригнездовую прослеживается в пчелиных семьях с невысокой численностью рабочих пчел. Однако независимо от численности пчел в семье колебания внешней температуры оказывают сходные по направленности ее изменения внутри гнезда.

Таблица 8 Факторы влияющие на внутригнездовую температуру (от 1 до -10^о - зимний период, от 25 до32^о - лето)

Итак, от численности пчел в семьях зависит эффективность регуляции ими внутригнездовой температуры. В периоды весенне-летних похолоданий увеличение количества пчел в семье обеспечивает повышение защиты расплода от охлаждения. В осенне-зимний период это способствует повышению зимостойкости пчелиных семей за счет относительного (в пересчете на одну пчелу) уменьшения энергозатрат на регуляцию внутригнездового микроклимата.

3.5 Биологические последствия охлаждения пчелиных маток

В естественных условиях пчелиные матки могут иногда подвергаться охлаждению. Это возможно в осенне-зимний период, если матка в период похолодания окажется на периферии гнезда. Известно, что рабочие пчелы выдерживают охлаждение от -2 до -16^оС (Еськов 1984, 1992). В задачу настоящего исследования входило выявление биологических последствий охлаждения моток до температуры, не достигающей кристаллизации жидких фракций их тела.

Исследования проводили на осемененных овулирующих матках. Их охлаждали в холодильной камере до состояния холодового оцепенения. Затем их возвращали в свои семьи и в начале наблюдали за отношением к ним пчел, а в дальнейшем учитывали плодовитость и по морфометрическим признакам оценивали состояние потомства. Для этого у нарождавшихся пчел и трутней ампутировали крылья, хоботки и 4-е брюшные тергиты. Их измеряли окуляр-микрометром стереоскопического микроскопа МБС-10.

Установлено, что матки реагировали на охлаждение повышением двигательной активности. Связанный с этим разогрев тела обеспечивал им увеличение продолжительности активного противостояния охлаждению. При 4 1⁰С высокая двигательная активность маток наблюдалась в течение 7 0,8 мин. Затем они в течение 2-3 мин полностью цепенели. Под влиянием понижения температуры с 4 до 0⁰С период их активного состояния уменьшался в 1,2 раза (Р ?0,99).

Продолжительность периода активизации находилась в прямой зависимости от продолжительности оцепенения. Если в таком состоянии они находились при 2,5 0,5^оС в течение 15 мин, то при 26 1^оС активизировались за 6 0.9 мин. В случае увеличения продолжительности периода оцепенения до 30 мин, фаза активизации возрастала в 1,5 раза (Р ?0,99).

Маток возвращали в гнезда их семей в то время, когда они находились в состоянии холодового оцепенения. Аттрактивность рабочих пчел к маткам возрастала по мере их активизации. Охлаждение стимулировало задержку возобновления яйцекладки. Продолжительность периода ее задержки возрастала соответственно понижению температуры охлаждения. Матки, находившиеся в течение 1 ч при 5 0,5^оС, начинали откладывать яйца через 5-8 мин после восстановления нормальной активности, при -1,5 0,5^оС - через 42 6 ч и при -60,5^оС - через 65 9 ч.

Охлаждение маток до 5⁰С не оказало заметного влияния на их плодовитость, жизнеспособность потомства и изменение его морфометрических признаков. Существенное влияние на репродуктивную функцию маток оказывала часовая экспозиция при температуре от -2 до -6^оС. У этих маток после активизации и возобновления яйцекладки плодовитость не восстанавливалась до уровня, предшествующего оцепенению. В дальнейшем происходило снижение плодовитости и через 4-5 недель после гипотермии матки начинали откладывать только неоплодотворенные яйца (нередко по 2-3 в одну ячейку).

Пчелы некоторых семей через 2-3 недели после охлаждения маток отстраивали маточники, что позволяло пчелиным семьям произвести их замену. Но матки редко откладывали в них яйца. Чаще (в 70% случаев) матки оставались в своих семьях и погибали вместе с ними в конце осени- начале зимы. Неизбежная гибель семей происходила из-за невозможности восполнения естественной гибели рабочих пчел. Если же семьи искусственно пополняли чужим пчелиным расплодом, то они переживали зиму, а матки продолжали откладывать неоплодотворенные яйца.

Охлаждение маток до температуры близкой к их замерзанию оказывало существенное влияние на состояние их потомства. У маток, охлаждавшихся при -6^оС, примерно 50% потомства погибало на эмбриональной и постэмбриональной стадиях развития. Однако у пчел, доживавших до стадии имаго, обнаружено увеличение в среднем на 2,3% длины передних крыльев, на 2 % длины хоботков и на 2,5 % ширины 4-х тергитов (Р ?0,9). Тенденция укрупнения пчел наблюдалась соответственно уменьшению плодовитости маток (табл.9). Очевидно, погибали пчелы, имевшие минимальные размеры тела. Имело также значение увеличение соотношения межу развивающимися и взрослыми пчелами, что способствовало улучшению трофического обеспечения расплода.

Таблица 9 Изменение морфометрических признаков у потомства маток под влиянием их охлаждения в течение 1 ч при -6^оС.

Итак, охлаждение маток до состояния холодового оцепенения может иметь разные последствия. К летальному исходу приводит охлаждение до температуры замерзания, которая у разновозрастных маток находится в пределах от -2 до -11^оС. Интенсивное охлаждение, не достигающее температуры замерзания, лишает маток способности откладывать оплодотворенные яйца. Это не может быть связано с гибелью спермы трутней, т.к. она сохраняется при консервации в жидком азоте (Кокпаков, 1996). Вероятнее всего сперма погибает из-за необратимого повреждения семяприемника матки. С позиций изложенного охлаждением можно объяснить случаи обнаружения весной маток, откладывающих неоплодотворенные яйца, что нередко встречается в пчелиных семьях с молодыми матками.

3.6 Содержание ТМ в растительных объектах, воде и продуктах пчеловодства

Тяжелые металлы, поступает в окружающую среду из природных и антропогенных источников. Удаление из почвы тяжелых металлов происходит медленно в ходе ее выщелачивания и эрозии, а также в результате извлечения растительностью. Накопление ТМ в растениях на локальном уровне наиболее ярко проявляется на территориях, подвергаемых интенсивному загрязнению, а также в зонах, отличающихся высокой миграционной подвижностью ТМ.

За пределами селитебных территорий важнейшим источником эмиссии поллютантов является автотранспорт. В России в 2002 году в атмосферу было выброшено 14.45 млн. т загрязняющих веществ от автотранспорта (Государственный доклад..., 2003). Поэтому и в природных комплексах вблизи городов автотранспорт является одним из основных источников возникновения экологически опасных зон. Территории придорожных зон обычно бывают заняты медоносной растительностью. Поэтому представляется целесообразным уточнение зон влияния автотранспортных поллютантов на растительные организмы. Наибольший интерес представляют опушки лесных массивов, на которых часто размещают пасеки на период главного медосбора. Этим обуславливается актуальность изучения накопления ТМ растительностью, произрастающей на различных расстояниях от автомагистралей.

Древесная растительность. В местах временного и постоянного размещения пасек в весенне-летний период были отобраны молодые побеги и листья древесно-кустарниковой растительности. Эти растения, типичные для Северо-запада России, относятся к пыльценосам и/или медоносам.

Ольха серая (Alnus incana) имеет широкое распространение в смешанных лесах Северо-запада России. Пробы ольхи (молодые побеги) весной на расстоянии около 200 м от автомагистрали. Концентрация в них анализируемых химических элементов не имела очень больших отличий (табл. 10). В частности, самую высокую концентрацию имел селен, превосходивший по концентрации магний примерно в 10 раз. Магний имел самую низкую концентрацию. Магний имел сравнительно невысокую концентрацию и в других древесных пробах. Свинца и кадмия в побегах ольхи было примерно в два и четыре раза меньше, чем селена.

Таблица № 10 Содержание химических элементов в древесной растительности*

*Максимально допустимые уровни (МДУ) для кормов (В сыром веществе): Hg, мкг/кг - 50; Pb, мг/кг- 5,0; Cd, мг/кг - 0,3; Zn, мг/кг - 50.

У другого весеннего медоноса и пыльценоса - ивы волочковой или вербы (Salix daphnoides) обнаружено относительно высокое содержание свинца и кадмия. Их концентрация была меньше чем селена соответственно в 1.3 и 3.3 раза (табл. 10). У ивы козьей (Salix caprea) было больше, чем у вербы свинца в 1.7 раза, а кадмия - в 3.4 раза. Самым высоким содержанием в бредине отличался селен. Его было больше, чем свинца в 3,2 раза, а по отношению к кадмию - в 4 раза (табл.10).

Итак, в сходных экологических ситуациях интенсивность аккумуляции химических элементов древесной растительность имеет существенные различия. Свинец и кадмий слабо аккумулирует ольха. Высокой способностью аккумулировать эти поллютанты отличаются ивы.

Существенное влияние на аккумуляцию ТМ растительными объектами имеет удаленность от автомагистралей. На это указывают анализы содержания ТМ у ивы, расположенной на различном расстоянии от автомагистрали С-Петербург - Киев. В частности с уменьшением расстояния от 1000 до 50 - 100 м концентрация свинца возрастала в 157 раз (Р?0.99), а кадмия в 186 раз (Р?0.99).

Таким образом, опасность для пчел ТМ представляют лишь в зонах, находящихся вблизи оживленных автотрасс (табл. 11). Свинец представляет опасность для пчел, собирающих с ивы нектар и пыльцу, находящуюся на расстоянии около 100 м от автомагистрали.

Таблица № 11 Содержание тяжелых металлов в древесной растительности

Водные объекты. По результатам изучения загрязнения водных объектов, находящихся в разных экологических условиях на территории Псковской области, установлено наличие прямой связи между содержанием тяжелых металлов в разных водоемах и их удаленностью от оживленных автотрасс. Вблизи автомобильных дорог, отличающихся высокой загруженностью, содержание свинца находится на предельно допустимом уровне или превосходит его, по требованиям, предъявляемым к питьевой воде. В этих водоемах содержание кадмия превосходит ПДК (табл. 12).