Акустическая диагностика и таксономия

⇐ ПредыдущаяСтр 14 из 14

Специальные акустические сигналы, а также звуки, сопутствующие различным процессам жизнедеятельности пчел, отражают их состояние и реакции на различную стимуляцию. На этом основаны методы акустической диагностики. В отличие от визуальных наблюдений акустический метод позволяет контролировать поведение пчел без дополнительного освещения, не нарушая естественного хода биологических процессов, протекающих в семье. Среди известных методов контроля за изменениями физиологического состояния пчелиной семьи акустический отличается наибольшей точностью и надежностью.

Определение уровня активности. В общих чертах об уровне активности семьи или группы пчел можно судить по интенсивности издаваемых ими звуков. При этом необходимо иметь в виду, что величина, на которую изменяется интенсивность звуков под действием одного и того же стимула, находится в обратной зависимости от исходного уровня активности пчел. Поэтому на равную стимуляцию интенсивность звуков семьи в ночные часы летнего периода изменяется сильнее, чем в дневные.

Наиболее четким показателем, характеризующим уровень активности пчел, является соотношение интенсивностей спектральных составляющих в диапазоне 200-400 Гц. Частотное положение максимума спектральной энергии (пика интенсивности) в этом диапазоне прямо связано с уровнем активности пчел. В частности, в тех случаях, когда пчелы пассивны, пик интенсивности находится в области низких частот указанного диапазона. Активизация семьи под действием искусственной стимуляции или возбуждения пчел, связанного с повышением их летной активности, отражается на смещении пика интенсивности на область высоких частот. Во всех случаях это смещение тем больше, чем сильнее изменяется уровень активности (возбуждения) пчел. Значительное усиление высокочастотных составляющих в рассматриваемом диапазоне наблюдается при потере семьей матки, а подготовка к роению, представляющая собой по существу накопление пассивных пчел, выражается в усилении спектральных составляющих в низкочастотной области (210-240 Гц).

Выявление отношения пчел безматочных семей к вводимой в улей матке. Продуктивность пчелиных семей повышается при наличии в них молодых маток, потому целесообразно их заменять через 1-2 года. Но семья далеко не всегда принимает новых маток. С помощью специальных, порой довольно трудоемких приемов, применяемых при замене маток, процент их гибели можно сократить. Однако известные приемы замены маток не настолько совершенны, чтобы гарантировать полный успех этой операции. Разработка же новых способов, которые бы при относительно небольших затратах труда гарантировали успешную замену маток, в значительной мере осложняется тем, что об отрицательном отношении пчел к новой матке пчеловод узнает практически лишь после ее гибели, при осмотре семьи. Важно отметить, что осмотры семей в период замены маток крайне нежелательны, так как это ухудшает отношение пчел к новым маткам.

В силу изложенного акустический контроль за отношением пчел безматочных семей к подсаженным в ульи маткам необходим как в исследовательской, так и в практической работе с пчелами. По звукам, издаваемым безматочной семьей после введения в улей новой матки, можно сразу же определить отношение к ней пчел. Матку для полной безопасности заключают в клетку. В случае положительного отношения к матке пчелы издают звуки с интенсивными составляющими в диапазоне 165-200 Гц; при отрицательном - максимум спектральной энергии находится в области 330-440 Гц. Реакция пчел на изменение микроклимата улья. Изменения микроклимата пчелиного жилища отражаются прежде всего на интенсивности спектральных составляющих в диапазоне 70-180 Гц. Наибольшей интенсивности этот диапазон достигает (бывает равной или на 3-5 дБ превосходит составляющие в диапазоне 200-400 Гц) в летний период при высокой внешней температуре, когда в улей вносится большое количество нектара, и при перегреве гнезда. При этом усилению интенсивности звуков, генерируемых пчелами-вентилировщицами, сопутствует рост их частоты (см. гл. 1). Подобные изменения происходят при высокой концентрации в улье углекислого газа. Например, на повышение его концентрации за пределами гнезда зимующих пчел с 2 до 5-7% интенсивность звуков пчел-вентилировщиц возрастает на 8-14 дБ. Частота издаваемых ими звуков повышается в среднем на 50 Гц. Вместе с тем происходит смещение пика интенсивности в диапазоне 200-400 Гц на его высокочастотную область - с 250-275 Гц на 275-300 Гц, что свидетельствует о возбуждении семьи. Когда же концентрация углекислоты достигает 9-10%, интенсивность составляющих частотой 120-190 Гц возрастает на 19-27 дБ. Максимум спектральной энергии второго диапазона интенсивных составляющих смещается в этом случае на область 300-325 Гц.

Выявление семей, зараженных варроатозом. Спектр звука семьи в период зимовки зависит от уровня пораженности варроатозом (инвазионное заболевание пчел). Оказывается, чем сильнее поражена семья, тем интенсивнее высокочастотные составляющие в диапазоне 200-400 Гц. В частности, по данным анализа 376 спектров звуков пчелиных семей, зараженность которых составляла 2-8%, низкочастотная часть пика интенсивности (по уровню 0, 7) приходилась на 246±4 Гц (C_υ - 13%), высокочастотная - на 343±3 Гц (C_υ - 9%). У семей, зараженных в среднем на 50%, при прочих равных условиях, пик интенсивности был смещен в сторону высоких частот примерно на 50 Гц: его низкочастотная область ограничивалась 296±3 Гц (C_υ - 10%), высокочастотная - 369±3 Гц (C_υ - 7%). Важно отметить, что уровень интенсивности звуков не имеет явно выраженной связи с экстенсивностью инвазии. Следовательно, по интенсивности звуков, издаваемых пчелиными семьями, нельзя оценить степень их зараженности варроатозом.

Итак, для выявления семей, зараженных варроатозом, и определения экстенсивности этой инвазии достаточно определить частотное положение пика интенсивности в диапазоне 200-400 Гц. Акустический метод диагностики позволяет перед выставкой пчел из зимовника провести дифференцировку семей в зависимости от степени зараженности их варроатозом и своевременно (до облета пчел) принять необходимые санитарные меры.

Акустическая таксономия. Определение расы пчел используемыми в настоящее время способами основано на измерении их экстерьера, для чего исследуемый объект необходимо препарировать. Существенным недостатком этого способа является то, что экстерьерные признаки пчел существенно изменяются в зависимости от условий воспитания пчел: питания, микроклимата гнезда и др.

Акустическим расовым признаком пчел является сигнал, используемый ими для указания расстояния до цели полета (сигнал дальности). Максимум его спектральной энергии не зависит от расстояния до указываемой цели. С расстоянием до цели полета коррелирует длительность сигнала и количество составляющих его импульсов. Эти показатели являются врожденными признаками сигнала. Они различаются у пчел разных рас, оповещающих о равноудаленных целях полетов, но не изменяются в случае воспитания в течение всего периода жизни, в том числе с начала постэмбрионального: развития пчел одних рас в семьях других рас.

Поскольку длительность сигнала дальности и количество импульсов в нем взаимосвязаны, то для использования его в качестве расового признака достаточно контролировать один из этих показателей. Для определения длительности сигнала удобнее всего пользоваться регистрирующими осциллографическими приборами; скорость их временной развертки должна быть не ниже 50 мм/с. Во избежание влияния сетевых наводок и звуковых низкочастотных помех в усилителе целесообразно применять заграждающий фильтр, подавляющий низкочастотные составляющие до 150 Гц. Если определение расовой принадлежности вести по количеству импульсов, то их подсчет можно проводить, минуя осциллографическую регистрацию. Достаточно использовать счетчик импульсов. При этом необходим подсчет количества циклов танца, исполняемых пчелой за время регистрации издаваемых ею звуковых сигналов. Окончательный результат определяется в таком случае делением всего количества зарегистрированных импульсов на число танцевальных циклов.

Торможение двигательной активности пчел. Подавление двигательной активности пчел требуется в ряде случаев практической работы с пчелами: при дневной перевозке пчелиных семей, при работе с ними в закрытых помещениях без применения дыма.

Временно затормозить двигательную активность пчел можно с помощью звуковых колебаний, передаваемых через улей и соты. Для этого достаточно с помощью виброизлучателя воспроизвести песню матки. В случае имитации указанного сигнала наибольшей эффективностью действия обладают колебания частотой 500-2500 Гц, подаваемые в импульсном режиме; длительность импульсов и пауз между ними должна составлять 0, 1-0, 3 с.

В тех случаях, когда описанный метод применяют для успокоения пчел при осмотре семьи, виброизлучатель необходимо включать перед разборкой улья. При этом необходимы два виброизлучателя: один (большей мощности) следует прикреплять к улью, другой (меньшей мощности) - к осматриваемой рамке с пчелами,

Г. Спанглер (1975) показал, что торможение летной активности пчел под действием колебаний твердого субстрата, на котором они находятся, зависит от амплитуды ускорения. При частоте колебаний 600 Гц первые признаки снижения летной активности пчел наблюдаются, когда амплитуда ускорения колебаний составляет около 10 см/с². Это стимулирует примерно 4%-ное снижение числа пчел, посещающих источник пищи. Увеличение амплитуды ускорения колебаний до 19 см/с² снижает летную активность на 33%, а при 39 см/с² она падает по отношению к исходному уровню примерно на 70%. Дальнейшее увеличение амплитуды ускорения колебаний не стимулирует столь значительного снижения летной активности пчел. Так, при амплитуде ускорений 250 см/с² уменьшение летной активности не превышает 76%. На основании изложенного можно заключить, что на чистоте 600 Гц оптимальная амплитуда ускорения для торможения летной активности пчел составляет около 20 см/с².

В опытах, проведенных Г. Спанглером (1969) на пчелах, содержащихся в наблюдательных ульях, установлено, что кратковременное (4 ч) воздействие вибраций снижает летную активность пчел примерно на 80%. Периодические воздействия вибраций в течение длительного времени, согласно данным Г. Спанглера и М. Гаухея (1971), также достаточно эффективны. Так, пчелы в ульях, в которых ежедневно в течение 40 дней проводили пятичасовую вибрацию, собрали в 4, 5 раза меньше пыльцы по сравнению с контрольными семьями.

Активизация пчел. Сильное возбуждение пчел под действием низкочастотного электрического поля (ЭП) открывает широкие возможности для использования его в качестве средства активизации семьи или части ее взрослых членов. Для воздействия ЭП на пчелиные семьи или группы пчел их помещают между плоскостями параллельно расположенных пластин (электродов), к которым подводят высокое напряжение. Приближенный расчет необходимой напряженности ЭП производится делением подводимого к электродам напряжения на расстояние между ними. Именно это значение напряженности подразумевается, когда говорят о ЭП, стимуляции которого подвергается семья, хотя реальная величина поля, действующего на пчел, может отличаться от расчетной, Это связано в значительной мере с влиянием токопроводящих элементов конструкции пчелиного жилища, а также местоположением и количеством пчел в улье.

В качестве простого генератора высокого напряжения можно в принципе использовать индукционную катушку Румкорфа. Она генерирует синусоидальные затухающие колебания частотой около 600 Гц, то есть попадающие в область высокой чувствительности пчел к ЭП. Максимальная амплитуда импульса, длящегося около 5 мс, достигает 100 кВ. Применение катушки Румкорфа в качестве высоковольтного генератора для исследовательской и практической работы с пчелами ограничивается тем, что катушка генерирует импульсы, следующие с большой скважностью, а, как отмечалось выше, эффективность действия ЭП обратно пропорциональна величине пауз между импульсами. В катушке нет системы регулировки уровня выходного напряжения. К числу существенных ее недостатков относится принцип генерации импульсов, связанный с использованием контактной системы. Подгорание контактов приводит к самопроизвольному отключению генерации высокого напряжения. Для восстановления этого процесса необходимо регулировать зазор между контактами, что небезопасно в полевых условиях, особенно в сырую погоду. Ко всему изложенному следует добавить, что описанный генератор высокого напряжения имеет очень низкий коэффициент полезного действия (катушка Румкорфа расходует много энергии).

Перечисленных недостатков лишен специально сконструированный для исследовательской и практической работы с пчелами высоковольтный генератор. Его выходное напряжение регулируется в пределах от 500 до 8000 В при фиксированной частоте, составляющей около 500 Гц. Этот прибор выполнен по схеме полупроводникового преобразователя напряжения с усилителем мощности. Усилитель нагружен на низковольтную обмотку трансформатора Т_Р2. Выходное напряжение генератора регулируется с помощью реостата R₁₆ (рис. 15).

Рис. 15. Принципиальная схема высоковольтного генератора

Трансформатор преобразователя напряжение T_p1 намотан на торроидальном сердечнике из трансформаторного железа сечением 0, 7 см² с внешним диаметром около 4 см. Между выводами трансформатора 1-2, 2-3, 3-4, 4-5 намотано, соответственно 20, 100, 100, 20 витков провода ПЭВ-0, 27. Вторичная обмотка (выводы 6, 7, 8) намотана таким же проводом и содержит 30+30 витков.

Высоковольтный трансформатор выполнен на сердечнике из трансформаторного железа Ш 32× 40. Центральная часть у Ш-образных пластин удалена, что позволило намотать большее число витков на высоковольтную обмотку, так как увеличился размер «окна» сердечника. На одной из его сторон разместили каркас первичной обмотки, на противоположной - вторичной. Между выводами 1-2 и 2-3 первичной обмотки намотано по 30 витков провода ПЭВ-1, 0. Высоковольтная обмотка (выводы 4-5) содержит 20 тыс. витков провода ПЭВ-015. Для увеличения электрической прочности этой обмотки трансформатора между каждым из ее слоев следует прокладывать фторопластовую ленту, а собранный трансформатор выдержать в течение 3-4 ч в кипящем парафине, церезине или воске.

Применение ЭП оказывается эффективным средством активизации пчелиных семей в роевой период, что, по-видимому, связано с «разрушением» групп малоактивных пчел, готовящихся роиться. Первые испытания возможности использования ЭП для борьбы с роением были проведены на 30 пчелиных семьях среднерусской расы (Е. Еськов, 1972). В качестве высоковольтного генератора использовали катушку Румкорфа. Продолжительность одного сеанса обработки составляла 5-7 мин. Обрабатывали в вечерние часы.

На основании этого было замечено, что эффективность применения ЭП для предупреждения роения зависит от кратности обработок. Так, из 10 необработанных семей (контроль) роилось 6. В другой группе, обработанной по одному разу в конце мая, роилась половина семей, но в более поздний период, чем в группе контрольных семей. В группе, подвергнутой трехкратной обработке, роилось всего две семьи. Следовательно, увеличение кратности обработок усиливает противороевой эффект ЭП. Этот вывод был подтвержден в опытах, проведенных в последующие годы на большем числе пчелиных семей. Их подвергали многократной (через день) обработке ЭП частотой 300× 550 Гц. Напряженность ЭП составляла 100-200 В/см. В одном из опытов, проведенном в течение весенне-летнего сезона на 86 пчелиных семьях (по 43 в опытной и контрольной группах), получен следующий результат: в контрольной группе роилось 17 пчелиных семей, в опытной - всего одна. В годы с высокой роевой активностью, когда роилось около половины пчелиных семей, обработка их части ЭП понизила число роившихся до 8%.

Большой эффект дает применение ЭП в конце лета - начале осени для наращивания пчел, идущих в зиму. Так, в опыте на 20 семьях, 10 из которых в первой половине сентября ежедневно обрабатывали ЭП напряженностью 100 В/см (частота около 500 Гц), вырастили к концу месяца в среднем по 3, 2 тыс. ячеек расплода (в 10 раз больше, чем в семьях контрольной группы). Развитие семей под действием ЭП в то время, когда они готовятся к зимовке, объясняется тем, что этот стимул, активизируя пчел, вызывает повышение температуры в различных зонах гнезда. Это, в свою очередь, побуждает матку откладывать яйца.

Регулирование опылительной деятельности. Вопрос о регулировании опылительной деятельности пчел возникает главным образом в тех случаях, когда пчелы неохотно посещают энтомофильные растения, имеющие хозяйственное значение. К их числу относится, например, красный клевер, хлопчатник, люцерна и др. Недоопыление этих растений ведет к снижению урожая семян. В связи с этим в хозяйствах, выращивающих эти культуры, широко используют специальные приемы активизации опылительной деятельности пчел. Наиболее распространенным приемом привлечения пчел к неохотно посещаемым ими растениям является дрессировка. Насекомых приучают посещать кормушки, расположенные среди растений, нуждающихся в опылении. Повышению эффективности опыления способствует амортизация раствора сахара в кормушках запахом цветков опыляемых растений. В таком случае мобилизуемые пчелы подлетают не только к кормушкам, но и к цветкам растений, с запахом которых их знакомят фуражиры. Эти методы давно разработаны, апробированы и подробно изложены в специальной литературе (Н. Смарагдова, 1933; А. Тубин, 1947; К. Пономарева, 1960; К. Риббандс, 1954, и др.). Остановимся на модификации одного из них, предложенного А. Воскресенской и соавт. (1954) для применения в сложной ситуации, когда одновременно цветет несколько медоносных растений, среди которых имеются нуждающиеся в опылении, но неохотно посещаемые пчелами. Отвлекающие медоносные растения принято называть в таком случае конкурентной медоносной флорой.

А. Воскресенская и соавт. предлагают вырабатывать у пчел отрицательный рефлекс на запах цветов конкурентной медоносной флоры. Для этого рекомендуется добавлять в кормушки с сахаром, ароматизированным запахом отвлекающего растения, 50%-ный раствор хлористого кальция. Этот метод рассчитан на отрицательное отношение новичков к фуражирам, доставляющим такой корм. Но на такой корм трудно привлечь и самих фуражиров.

Отрицательный рефлекс на запах отвлекающих растений проще вырабатывать у пчел, применяя переменное низкочастотное электрическое поле. Основанием для этого служит то, что пчелы, находящиеся на кормушке, взлетают при действии на них ЭП напряженностью 200-500 В/см (Е. Еськов, 1969). В случае применения ЭП кормушка с запахом отвлекающего растения должна находиться между электродами, соединенными с генератором высокого напряжения. Вне зоны действия ЭП должна находиться вторая кормушка с запахом цветков растения, на опыление которого требуется направить пчел. ЭП следует включать, когда на находящейся в зоне его, дейстия кормушке соберутся пчелы. Они, взлетая под действием ЭП, будут перелетать на вторую кормушку. В процессе дрессировки необходимо, чтобы пчелы многократно пытались брать корм из первой кормушки. Это способствует усилению у них отрицательного рефлекса на запах цветков конкурентной медоносной флоры. Применение ЭП позволяет вести дрессировку на кормушках, которые одновременно посещает большое количество пчел. Кстати, чем больше пчел соберется на кормушке, находящейся между электродами, тем сильнее эффект действия ЭП, так как он зависит от количества кош актируемых между собой особей

Заключение

В филогенезе общественного образа жизни пчелиных прослеживается тенденция превращения семьи в эволюционирующую биологическую единицу с сильной взаимосвязью и взаимозависимостью составляющих ее членов. Семье присущ комплекс свойств, который не может быть реализован любой изолированной от семьи особью. Так, в гнезде пчел поддерживается определенный довольно стабильный температурный режим. В то же самое время пчелы, находящиеся вне семьи, подобно одиночно живущим насекомым имеют непостоянную температуру тела. Она колеблется у них в зависимости от температуры окружающей среды и мышечной активности.

Необходимость поддержания единства семьи стимулировало в эволюции общественного образа жизни пчел развитие у них многоканальной системы связи. Во внутригнездовых коммуникациях используются главным образом химический, контактный и акустический каналы связи, в ряде случаев электростатика. В зависимости от состояния насекомых и биологической ситуации связь может осуществляться по одному из этих каналов или сразу по нескольким. Одновременной передачей сообщений по нескольким каналам достигается большая надежность связи. Пчелы, находящиеся вне жилища, пользуются преимущественно визуальной и химической ориентацией.

Возможность использования того или иного средства ориентации как канала связи лимитируется условиями, в которых находятся насекомые. Визуальные ориентиры возможны лишь в зоне прямой видимости. Тактильная Связь осуществима только при непосредственном контактировании особей. Практически в любых условиях могут передаваться химические сигналы. Однако химический канал связи обладает сравнительно высокой инерционностью. Скорость передачи сообщения с помощью пахучих веществ во многом зависит от направления движения воздушных потоков и уровня вентиляции мест, в которых подаются сигналы. Передача сообщений с помощью акустических сигналов лимитируется в основном акустическими свойствами среды как проводящей системы и уровнем акустических помех. Ухудшение электростатической связи и ориентации и происходит при повышении влажности.

Большой комплекс средств связи используется в системе кормовой мобилизации. Она невозможна, если фуражир по возвращении в гнездо не вступает в пищевой контакт с другими членами семьи. Поэтому шмелям, фуражиры которых доставляют пищу непосредственно в ячейки, не контактируя при этом с другими членами семьи, вообще не свойственна пищевая мобилизация. Мобилизации новичков почти или совсем не происходит, если фуражиры спокойно передают свою ношу. Это наблюдается у насекомых с высокоразвитой системой пищевой мобилизации, например, у мелипон, тригон и даже у медоносных пчел, в тех случаях, когда обнаруженная ими пища низкого качества.

Пахучие вещества, выделяемые фуражирами, являются одним из средств ориентирования новичков, играют далеко не одинаковую роль у разных видов общественных насекомых. Наиболее важное значение имеют пахучие выделения у насекомых, фуражиры которых метят путь от источника пищи до гнезда, например у многих видов тригон. Пользуясь этими метками, новички находят дорогу к источнику пищи. Пахучие выделения фуражиров медоносных пчел выполняют роль локального ориентира используемого только вблизи источника пищи. Примерно такое же значение имеет для новичков пчел и запах пищи.

Акустические сигналы фуражиров некоторых видов тригон являются одним из средств активизации и привлечения внимания новичков перед установлением с ними контактов. Роль сигналов привлечения фуражира к новичку, нуждающемуся в дополнительной информации об источнике пищи, играют звуки, издаваемые пчелами свиты танцовщицы. Это своего рода обратная акустическая связь в системе коммуникаций между новичками и фуражиром. Информацию о расстоянии до цели полета медоносные пчелы кодируют в длительности акустических сигналов, издаваемых танцовщицами.

Система внутригнездовой связи представляет собой комплекс безусловнорефлекторных поведенческих актов. Обучение по методу проб и ошибок характерно для индивидов, занимающихся выполнением различных работ вне гнезда.

⇐ Предыдущая 5 6 7 8 9 10 11 12 1314