Разогрев разных частей тела зимующих пчел в зависимости от локализации в гнезде

Чувашский государственный университет

Тепловизионным методом определена температура головного, грудного и брюшного отделов тела пчел, локализующихся в разных местах межсотовых пространств. В результате установлена их роль в терморегуляции и защите пчелиной семьи от переохлаждения.

Охлаждение стимулирует пчел агрегироваться в межсотовых пространствах [1], чем обеспечивается снижение энергозатрат на поддержание температуры на уровне, обеспечивающим защиту от переохлаждения. Оно стимулирует у пчел холодовое оцепенение, позволяющее им при минимальных затратах энергии переживать кратковременное понижение температуры. Но в состоянии холодового оцепенения зимующие пчелы погибают при охлаждении до -7…-16оС. Поэтому у пчел получили развитие этолого-физиоло-гические приспособления регуляции внутри-гнездовой температуры [2].

Теплофизические процессы в скоплениях агрегировавшихся пчел обусловлены взаимодействием теплогенерации, теплонакопления и теплоотдачи [3]. Определение их роли в комплексе сложных терморегуляторных реакций необходимо для понимания стратегии адаптации пчел к длительной зимовке в условиях холодного климата и разработки средств оптимизации их содержания. Настоящее исследование посвящено изучению температуры тела агрегировавшихся пчел для выяснения их реагирования на охлаждение и участия в терморегуляции.

Методика исследований

Температуру в гнезде зимующих пчел, содержавшихся в ульях книжного типа под открытым небом, изучали посредством регистрации их инфракрасного излучения с помощью тепловизоров ИРТИС-2000 и ThermaCam SC3000. Первый из них имеет высокое температурное разрешение (0.05оС), а второй – пространственное (1.1 мрад), что позволяет измерить температуру поверхности тела пчел, находящихся в разных местах скопления. Сканирование продолжалось в течение 5-6 с. При этом измерялась, так называемая, яркостная температура, которая несколько отличается от истинной. Для ее пересчета в истинные значения использовался коэффициент излучения пчел. Среднее значение этого коэффициента в исследованиях было выбрано равным 0.96. Статистический анализ полученных данных проведен с использованием пакета Systat 10.2. Результаты значимы на уровне P≤0.05 (t – статистика).

Результаты исследований

По результатам тепловизионной съемки установлено, что картина распределения тепловых полей внутри пчелиного гнезда варьирует в широких пределах. Периоды относительного покоя и активной теплогенерации пчел существенно дестабилизирует температурный режим в различных зонах их локализации. Этому способствуют миграции пчел. Температура их тела на поверхности и периферии скопления существенно различается.

На разогрев тела пчел влияет внешняя температура. При ее минусовых значениях относительно высокую температуру имеют пчелы, локализующиеся в области теплового центра, а самую низкую – в нижней части гнезда (Таблица). Колебания внешней температуры имеют сходную направленность влияния на изменение разогрева пчел, находя-

Б

Рис. 1. Разогрев разных частей тела пчел на нижней (А) и верхней (Б) поверхностях скопления при разных значениях внешней температуры

щихся в разных зонах гнезда. В частности, при понижении внешней температуры от -1 до -21оС температура тела пчел, находящихся в центре скопления возрастала в среднем от 28.5±2.8 оС до 30.2±2.5, над ним – от 22.4±3.1 до 23.9±2.8 и в нижней части гнезда – 12.8±2.4 до 15.8±3.0 оС.

Средние значения разогрева разных частей тела отличаются на десятые доли градуса. Самую высокую температуру имеет обыч- но грудной отдел, а относительно низкую -брюшной. Минимальные значения головного отдела у пчел, находящихся в нижней части межсотового скопления при -1оС, равнялись 9.7, грудного – 9.6, брюшного 8.9, а при -21оС - 8.5, 8.6 и 7.8 оС соответственно (рис. 1). Максимального разогрева они достигают, находясь в тепловом центре. В нем при -1оС температура головных отделов достигает 35.0 оС, грудных – 35.9, брюшных - 32.8оС. Пони-

Таблица. Разогрев разных частей тела пчел (^оС), локализующихся на периферии и в центре их скоплений в межсотовых пространствах при разной внешней температуре

Место локализации Отделы тела Объем выборки Внешняя температура, оС головой M±m, lim грудной M±m, lim брюшной M±m, lim низ 12.7±2.2 9.7 – 19.5 12.8±2.4 9.6 – 20.1 10.9±1.9 8.9 – 17.7 176 центр 28.6±3.0 25.4 – 35.0 28.5±2.8 25.7 – 35.9 27.2±2.5 24.3 – 32.8 185 - 1.0 верх 22.8±3.2 18.7 – 26.5 22.4±3.1 17.8 – 25.6 20.0±2.9 17.7 – 23.9 164 низ 14.7±3.1 8.3 – 27.5 14.7±2.8 9.0 – 27.9 14.1±3.3 7.5 – 25.4 134 центр 29.3±3.4 25.3 – 34.7 30.2±2.2 25.4 – 35.4 29.0±2.8 25.1 – 33.3 121 - 13.1 верх 23.2±2.2 18.0 – 26.4 23.6±2.0 17.3 – 26.3 22.9±2.5 16.8 – 24.7 142 низ 15.3±2.6 8.5 – 28.8 15.8±3.0 8.6 – 29.0 14.3±3.1 7.8 – 27.2 112 центр 29.8±3.0 26.8 – 34.3 30.7±2.5 24.2 – 36.0 29.3±2.4 24.6 – 33.4 158 - 20.7 верх 23.4±2.6 18.7 – 28.2 23.9±2.8 17.2 – 29.7 22.3±3.2 17.6 – 27.5 139 жение внешней температуры на 20 оС несущественно повлияло на максимальный разогрев пчел. Максимальная температура их головных отделов составляла 34.3 оС, грудных – 36.0 и брюшных – до 33.4 оС.

С понижением внешней температуры возрастает представительство пчел, у которых грудные отделы нагреты сильнее головных (рис. 2). Максимальное различие между ра- зогревом головного и грудного отделами возрастает при понижении внешней температуры. При 1оС оно достигает 5.7оС, при 13 – 8.5оС и при 21 – 10.3 оС, а доля пчел, у которых температура груди превосходит температуру головы не менее, чем на 2оС, равняется соответственно 25.4, 36.0 и 47.2%. Но понижению внешней температуры сопутствует уменьшение на нижней поверхности скопле-

Рис. 2. Представительство пчел (в процентах), находящихся на нижней поверхности скопления и отличающихся по разогреву грудных (Т грд ) и головных (Т гол ) отделов в зависимости от внешней температуры

ния количества пчел, охлаждающихся до температуры стимулирующей холодовое оцепенение. В частности, при -1оС их доля составляет в среднем 52.4±4.9%, при 13оС – 45.7±4.1 и при 21оС – 32.1±3.3%.

Заключение

На охлаждение пчелы реагируют уменьшением поверхности скопления за счет уплотнения в зоне соприкосновения с холодным воздухом. При этом потоки тепла в разных направлениях отличаются из-за образующихся неоднородностей структуры скопления пчел. Суммарный поток тепла с поверхности скопления зависит от эффективной внешней поверхности, т.е. от площади, через которую отдается тепло. Она всегда меньше геометрической поверхности, а ее величина существенно зависит от локализации пчел относительно летка.

Агрегировавшиеся пчелы функционируют как простые самостоятельные субъекты с малым числом эффективных степеней свободы,