Ветеринарные препараты на основе муравьиной кислоты и их эффективность при варроатозе

Acknowledgments : research has been conducted within the framework of the State task under the project № 121042000066-6 (registration number 1021061810 287-7-4.3.1) "Epizootic status research and analysis of diseases of invasive etiology of agricultural and non-productive animals, bees and birds, changes in species composition and bio-ecological regularities of parasites development cycle in conditions of shifting their ranges".

Введение. Самыми высокоэффективными и быстродействующими акарицидами против клеща Varroa destructor являются фторсодержащие пиретроиды. Но наряду с положительными свойствами этого химического класса веществ за десятилетия его интенсивного использования накопились и отрицательные качества, такие как рост выживания и приспособление клеща, снижение эффективности и повышение дозировок, накопление остатков пестицидов в продуктах пчеловодства [1, 2]. Самым оптимальным решением этой проблемы является чередование обработок акарицидами разных химических классов. Они не позволят клещам быстро вырабатывать устойчивость из-за смены механизма воздействия [3–5]. Большой интерес и внимание проявили исследователи к органическим кислотам. Эти соединения наиболее близки к природным и проявили акарицидный эффект в сочетании с невысоким уровнем токсичности для пчел. Кислоты муравьиная, щавелевая, молочная, лимонная и винная близки по химическому строению друг другу и проявляют акарицидную активность против клещей Varroa destructor. Первое соединение этого ряда – муравьиная кислота – исследовано на проявление акарицидного эффекта российскими учеными в 1980-е гг. [6–8]. В производственных условиях была испытана муравьиная кислота концентрации 86,5-99,7 % [8]. В то же время появилось сообщение [9], что муравьиная кислота и целый ряд кислот: уксусная, фосфорная, пропионовая, азотная, соляная кислоты – в 10 % концентрации являются токсичными для пчел и безвредными для клещей. В качестве носителей были выбраны пластины пористого картона, пропитанные муравьиной кислотой, которые помещали в ульи на 12-21-й день. С целью ограничить скорость испарения муравьиной кислоты российскими учеными разработана и предложена гелевая форма препарата. Гель упаковывали в кислотонепроницаемые полиэтиленовые пакеты по 30 г действующего состава. Каждого пакета в условиях пасек хватало на 3-5 дней до полного испарения. Экспериментальным путем установлен температурный режим 12-25 °С, достаточный для повышенной эффективности и безопасный для пчел и пчеловодов. Поскольку максимальную гибель клещей от воздействия паров муравьиной кислоты наблюдали в первые трое суток нахождения их в улье, необходимо было менять пакеты для поддержания продолжительного эффекта. В настоящее время в западных странах используют восковые пластины MAQS и Formic Pro, содержащие муравьиную кислоту, абсорбированную в гелевой матрице [10], а также Varteminator, который состоит из двух гелевых таблеток с муравьиной кислотой. Применяют также 60 % раствор муравьиной кислоты, который распределяют в улье с помощью испарителя Nassenheider Professional (NP). Отмеченная эффективность колеблется в пределах 35-75 % гибели клещей Varroa destructor. На эффективность лечения влияют температура окружающей среды, присутствие расплода и расстояние от источника паров муравьиной кислоты до медоносных пчел – носителей клеща. Муравьиная кислота является также единственным проверенным и действенным средством борьбы с заболеванием расплода медоносных пчел, вызванным паразитированием клеща рода Tropilaelaps [11, 12]. Этот клещ и заболевание распространено в азиатских странах, но отмечено появление и распространение его в южных регионах России.

Цель исследования – провести обзор методов борьбы с клещом V. destructor , основанных на применении муравьиной кислоты в России и за рубежом.

Объекты и методы. Объект исследования – варроатоз медоносных пчел. Методы исследования – сравнительно-аналитический и системный.

Результаты и их обсуждение. В последние три десятилетия и по настоящее время вектор интереса исследователей оказался направленным в сторону наиболее близких к природным соединениям. Так, оказались на волне интереса соединения, проявившие акарицидную активность, из класса органических кислородных кислот. Первым веществом в этом ряду является муравьиная кислота. Ее акарицидные свойства изучены российскими учеными еще в 1980-х гг. [6–9]. Проведение экспериментов в лабораториях и на пасеках показало, что муравьиная кислота проявляет акарицидную эффективность в борьбе с клещом Varroa destructor, и на ее величину влияет ряд факторов. Их можно разделить на качественные и количественные параметры. Качественные включают сезоны обработок весенние (май-июнь) и осенние (август-сентябрь). Весенние обработки в сибирских условиях показывают наличие расплода, осенние показывают отсутствие расплода. В случае присутствия расплода обработку проводят повторно через 12 дней [7, 8]. Количественные параметры включают время экспериментов, температуру окружающего воздуха, количество муравьиной кислоты в пакете, концентрацию кислоты, площадь испарения, количество испарившейся кислоты, эффективность обработки и состояние пчелосемей после обработок. Сочетание этих параметров и дает разные величины эффективности и состояния пчелосемей. Время эксперимента до оценки эффекта в сибирских условиях в весенних обработках составляло 25 дней, в условиях европейских территорий нашей страны колебалось в диапазонах 15-25 и 12-21 день. В осенних обработках, где температура воздуха могла снизиться до 12±2 °С и ночные температуры снижались до 8-6 °С, длительность экспериментов не превышала 12 дней [6]. Количество вносимой в ульи кислоты, ее концентрация и площадь испарения многократно проверялись исследователями. Установили, что кислота 10 % концентрации токсична для пчел и безвредна для клещей [9]. Эффективными являются концентрации кислоты 86,5-99,7 %. При весенних обработках, где температура воздуха колеблется в диапазоне 25 ± 5 °С, а в вечернее и ночное время снижается до 15 °С, испаряемость кислоты зависит от площади испарения, и наибольший эффект получали при площади испарения 4,5 см2 (испарялись 141,7 ± 8,2 г кислоты). Но высокая испаряемость давала не только высокую эффективность (89 %), но и отставание развития пчелосемей, незначительную гибель молодых пчел. После удаления пакетов состояние пчелосемей восстанавливалось. Осенние обработки при температуре в среднем 12 °С и понижении ее в ночные часы до 8–6 °С показали снижение испаряемости до 28,8 ± 1,3 (площадь 2 см2) и 31,6 ± 3,3 г (площадь 4,5 см2) [6]. В результате полученных данных установлено, что муравьиная кислота, помещенная в весеннее время в ульи в пакетах с площадями испарения 4,5 и 2,0 см2 при температурах 20±5 °С показала эффективность 58,0 ± 31,0 %. В осенний период при снижении температуры воздуха площади испарения кислоты перестают иметь значение и эффективность обработок снижается до 23,0-17,6 % [6]. Высокая концентрация паров муравьиной кислоты в гнездах пчел вызывает гибель молодых особей, а длительное пребывание препарата (25 дней) сдерживает развитие пчелиных семей. По данным исследователей [7], пары муравьиной кислоты вызывают максимальную гибель клещей Varroa destructor в первые 3 сут после помещения пакетов в улей. Поэтому пребывание пакетов с кислотой более 3-5 дней при нативном испарении не оправдано по эффективности и небезопасно для пчел.

В настоящее время муравьиная кислота используется во многих странах для борьбы с клещом Varroa destructor. Официально разрешено ее использование в Аргентине, Италии, Канаде, США, Австрии, Болгарии, на Кипре и в Коста-Рике [13]. Отмечая известные свойства муравьиной кислоты, в материалах Европейского медицинского агентства (EMEA) сообщается о раздражающем воздействии на слизистые оболочки, глаза и кожу. Эти виды воздействия муравьиной кислоты зависят от концентрации и возникают при прямом контакте или вдыхании паров [14]. Имеющиеся данные позволяют предположить, что поражение Varroa destructor является результатом местных эффектов, вызванных коррозионным действием паров муравьиной кислоты. Помимо этого поглощенные пары кислоты вызывают ацидоз и нарушают энергообеспечение клеща путем ингибирования митохондриальной дыхательной цепи, что приводит к нейровозбуждающему действию на нейроны членистоногих. Муравьиная кислота в виде пара (испарение 60 % кислоты) активна против взрослых клещей на медоносных пчелах и убивает нимф клещей в закрытых расплодных ячейках. В дополнение к этой информации была показана различная активность против самцов и самок взрослых клещей под крышкой расплода, что имеет последствия для размножения клещей, так как спаривание и оплодотворение происходит внутри ячеек [14]. В лабораторных условиях муравьиная кислота в концентрации 0,5 % не показала акарицидной эффективности в течение первых 24 ч. Но результаты указывают на отсроченную акарицидную активность в течение 144 ч после применения [14]. Результаты исследований механизма воздействия му- равьиной кислоты на клеща Varroa destructor с помощью жидкостной хроматографии/масс-спектрометрии/масс-спектрометрии (ЖХ-МС/МС) показали нарушение синтеза белка клеточного дыхания, повышенный эндоцитоз и индукцию белков теплового шока. Эти данные свидетельствуют о нарушении клеточного дыхания в результате обработки муравьиной кислотой и увеличении механизмов клеточной защиты [15]. Наибольший интерес представляют результаты ученых Центральной Италии, оформленные в виде протокола [16]. Они проверили эффективность акарицидного действия против Varroa destructor и токсичность для медоносных пчел в результате летних обработок. Обработки проведены на трех различных пасеках в Центральной Италии с помощью испарителя Nassen-heider Professional (NP), заполненного 290 мл 60 % муравьиной кислоты, рабочий интервал температур которого от 8 до 35 °С. Для введения паров использовали U-образный фитиль для 10-дневных обработок. Учитывая эффективность и токсичность при обработке жидкой муравьиной кислотой, этот способ использования муравьиной кислоты для борьбы с клещом Varroa destructor может быть применен в зонах с умеренным климатом [16]. Полученные данные согласуются как с результатами экспериментов, проведенных ранее [17–19], так и результатами, полученными позднее [20, 21]. Определение остатков в меде [22] и воске [23, 24] проведено после обработки в полевых условиях муравьиной и щавелевой кислотой исследованиями американских и израильских ученых. Учитывая высокую скорость испарения муравьиной кислоты при летних температурах, исследователи искали возможность продления времени ее действия в полевых условиях. Для этого в составы препаративных форм кислоты введены полимеры, которые обеспечивали пролонгирование акарицидного эффекта. Наибольших успехов в этом направлении достигли два состава: MAQS (Mite Away Quick Strips, NOD Europe Ltd, Germany) и таблетки Varteminator (IZO, Italya). В полосках MAQS муравьиная кислота абсорбирована в гелевой матрице. Каждая полоска содержит 68,2 г муравьиной кислоты. Наблюдения проводили в течение 7 дней. Акарицидная эффективность составила 49,3 ± 14,9 %. Varteminator содержит 2 гелевых таблетки массой по 250 г. Каждая таблетка содержит 90 г муравьиной кислоты, наблюдения продолжали в течение 10 дней. Дневная температура находилась в пределах 15-35 °С для оптимального эффекта. Акарицидная эффективность составила 81,2 ± 16,0 % [16]. Помимо свободного испарения кислоты из составов гелевых полос и из таблеток использовали испаритель NP раствора 60 % муравьиной кислоты в заданном температурном режиме. Акарицидная эффективность при его работе составила 73,2 ± 12,5 %. Что касается токсичности обработок для медоносных пчел, то только на одной из трех экспериментальных пасек наблюдали снижение количества вышедшего расплода по сравнению с контрольными семьями. Там, где были использованы MAQS и Varteminator, убыль пчел составила 12,5 %. А применение испарителя NP обеспечило отсутствие гибели пчел и маток [25]. Эксперименты по спасению пчелосемей обработкой муравьиной кислотой в пустынном жарком сухом климате Израиля и высокой степени поражения клещом в июне, а затем в августе показали положительные результаты: 8 последовательных обработок муравьиной кислотой в течение месяца в июне, а затем 8 обработок в августе дали снижение в 10 раз количества клещей на пчелах по сравнению с контрольными группами и не причинили вреда пчелам. Июньские обработки показали достаточность для поддержания улья в течение лета до проведения контрольных мероприятий осенью [26]. Румынские ученые подтвердили полезность обработок в весеннее и летнее время парами 65 % муравьиной кислоты в одно- или двукратное применение на запечатанном расплоде [27–29]. Исследователи из Хорватии (Загреб) провели экспериментальную работу по определению акарицидного действия 15 % муравьиной кислоты на пасеках. Эффективность лечения медоносных пчел в этих случаях зависит от формы применения, расположения источника в улье, температуры воздуха. Наибольшую эффективность лечения получили при расположении губок, пропитанных 15 % муравьиной кислотой, расположенных на нижней доске и верхней планке. Количество кислоты для обработки – 1,8 л. Разбавленная муравьиная кислота снижала реакцию пчел на лечение. При таких условиях положительное значение имели более высокие температуры воздуха – 30,0 ± 5,0 °С. Они повышали эффективность обработок до 65-95 % [30–32]. В климатических условиях Индии, Пакистана, Египта проведены сравнитель- ные испытания эффективности муравьиной кислоты, эфирных масел растений и флуметрина в виде полос Bayvarol [33–38]. Результаты по эффективности 65 % муравьиной кислоты в сравнении с дигидратом щавелевой кислоты и флуметрином оказались на уровне 60 %. Но они положительно повлияли на увеличение медосбора и увеличение площади расплода. Опыты провели весной (март-апрель) 2008 г., используя дозу 20 мл на семью. Кислоту наносили на хлопчатобумажную салфетку, постеленную на поддоне и закрепленную сеткой. Обработку повторяли трижды, используя 60 мл муравьиной кислоты. Полученные в ранних экспериментах более высокие значения эффективности авторы связывают с обработкой в безрасплодный период [35–37]. Эффективность обработок пчелиных семей муравьиной кислотой исследована в разных условиях [38–42]. Исследованы три метода обработок: метод фитиля, метод струйки и метод верхней планки. Трехнедельная обработка показала, что наибольшую эффективность (84,4 %) по сравнению с контролем показал метод верхней планки. Несколько ниже по эффективности оказались методы фитильной (75,9 %) и струйной (75 %) обработок. Обработка муравьиной кислотой (5 мл на улей 85 % кислоты) обеспечила снижение численности клещей на 85,3 % по сравнению с контролем. Площадь расплода увеличилась во всех обработанных семьях, но сила и запасы семей остались сравнимы с контролем. Ученые из Германии [28] 8 лет изучали влияние температуры окружающей среды, размера улья (одно- и двухкорпусные) и типа дозатора на успешность обработки 60 % и 85 % муравьиной кислотой [43–45]. Полученные результаты они объединили в линейную регрессионную модель. Обработка 60 % муравьиной кислотой показала большую изменчивость и сниженную эффективность (51,9 ± 27,8 %), особенно в двухкорпусных ульях. При обработке 85 % муравьиной кислотой достигается более высокая эффективность – 65,7 ± 27,6 %, низкая изменчивость и при этом снижается зависимость от температуры окружающей среды. Благодаря использованию распылителя NP достигнута более высокая эффективность обработки (+10,5 %) по сравнению с другими типами распылителей [28]. Отмечено, что 85 % муравьиная кислота даже при низких температурах (8–13 °С) окружающей среды более эффективна, чем 60 % кислота. Выявлено, что оп- тимальной температурой для обработки муравьиной кислотой является интервал 17,5 ± 1,5 °С и использование распылителя NP.

Заключение. Как показывает анализ литературных данных, муравьиная кислота используется для обработок пчелиных семей от паразитов Varroa destructor . Для достижения максимального эффекта необходим ряд условий:

• 1.    Концентрация муравьиной кислоты должна быть 85 %, но не менее 60 %.

• 2.    Оптимальная температура окружающей среды 17,5 ± 1,5 °С. Температура не должна превышать 35 °С.

• 3.    Использование испарителя Nassenheider Professional (NP) обеспечивает наибольшую скорость и равномерность распространения паров муравьиной кислоты, снижает токсичность обработки и не приводит к гибели рабочих пчел и маток. Применение нативного испарения кислоты приводит к высокой скорости испарения и неровному распределению паров, что требует замены пакетов через трое суток и показывает частичную гибель пчел на уровне 12,5 %.

• 4.    Гелевые формы-полоски MAQS (NOD Europe Ltd, Germany) и таблетки Varteminator (IZO, Italya) благодаря высокому содержанию кислоты и замедленной скорости действия позволяют продлить время обработки от 7 до 10 дней, при этом гибель пчел не превышает 12,5 %.

• 5.    Обработка парами муравьиной кислоты обеспечивает освобождение пчелосемей от клеща Varroa destructor и положительно влияет на запечатанный расплод.