Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Обзор литературы 10
1.1 Эколого-биологическая характеристика Apis mellifera 10
1.2 Морфофункциональные особенности пчел разных пород 18
1.3 Адаптивные реакции и биохимические системы устойчивости пчел 22
1.4 Анализ экологических факторов среды обитания пчел 29
ГЛАВА 2. Материал и методы исследований 42
2.1 Исследование экстерьерных признаков пчел 44
2.2 Методы исследования сезонной изменчивости экстерьерных признаков пчел
2.3 Методика исследования физиологических показателей гемолимфы пчел
2.4 Исследование биохимического состава гемолимфы предкуколок трутней и рабочих пчел Apis mellifera
2.5 Исследование химического состава отдельных фрагментов организма пчел
2.6 Исследование влияния подкормок на организм пчел 49
2.7 Схема исследования 56
ГЛАВА 3. Результаты исследований и их обсуждение 57
3.1 Морфометрическая характеристика популяций пчел юга
Тюменской области 57
3.1.1 Морфометрические показатели пчел разных почвенно-географических зон 57
3.1.2 Экологические факторы, влияющие на сезонную динамику морфометрических показателей пчел в разных почвенно-географических зонах 67
3.2 Адаптивные реакции гемолимфы пчел юга Тюменской области.. 78
3.2.1 Влияние экологических факторов на сезонную динамику гемограмм гемолимфы имаго Apis mellifera 79
3.2.2 Влияние экологических факторов на сезонную динамику факторов клеточного иммунитета пчел в гемолимфе имаго Apis mellifera 91
3.3 Сравнительная характеристика адаптационных возможностей пчел, населяющих территории с разной антропогенной нагрузкой 95
3.3.1 Биохимический состав гемолимфы пред куколок рабочих пчел и трутней Apis mellifera 96
3.3.2 Химический состав отдельных фрагментов организма пчел и его зависимость от антропогенного загрязнения 104
3.4 Разработка средств, способствующих поддержанию адаптивных реакций организма пчел 114
Заключение 120
Выводы 125
Практические предложения 128
Список использованной литературы 129
- Морфофункциональные особенности пчел разных пород
- Методика исследования физиологических показателей гемолимфы пчел
- Морфометрические показатели пчел разных почвенно-географических зон
- Влияние экологических факторов на сезонную динамику факторов клеточного иммунитета пчел в гемолимфе имаго Apis mellifera
Введение к работе
Актуальность темы. Медоносная пчела – уникальный индикатор загрязнения окружающей среды (Колбина, 2009; Осинцева, Коркина, Волкова, 2009; Туктаров, Фархутдинов, 2010). Находящиеся в окружающей среде загрязняющие вещества могут аккумулироватьсяв почве и передаваться по трофической цепи «почва – растение – пчела – продукты пчеловодства» (Кашина, 2009; Пашаян, 2009; Коркина, 2009).
Исследование спектра изменчивости эколого-физиологических параметров пчел является важным этапом в выяснении механизмов адаптации Apis mellifera к физическим, химическим, климатическим, антропогенным и другим факторам, сформировавшимся в природной экосистеме на территории юга Тюменской области. Взаимосвязь экстерьерных и интерьерных признаков пчел с местом их обитания представляет научный и практический интерес и обуславливает актуальность выбранной темы.
В настоящее время, одной из главных задач современной биологии является выявление состояния механизмов защиты живых организмов в разных условиях их обитания (Ball et al., 1987; Nardi and Miklasz, 1989; Зюман,1993; Салтыкова, 2000; Гайффулина, 2004). Исследование клеточных механизмов защитных реакций насекомых дает возможность приблизиться к решению задачи повышения устойчивости хозяйственно полезных видов (Dunn, 1990; Гайфулина, 2004).
Исследования являются частью научно-исследовательской работы, проводимой сотрудниками Института биотехнологии и ветеринарной медицины ФГБОУ ВПО «Тюменская государственная сельскохозяйственная академия» (номер государственной регистрации 0120.0503976).
Цель исследования: Изучение эколого-адаптационных возможностей организма пчел и их коррекции при комплексном воздействии биологически активных препаратов в условиях юга Тюменской области.
Задачи исследования:
- дать оценку сезонной изменчивости морфологических признаков пчел разных почвенно-географических зон;
- изучить особенности биохимических и гемоцитарных реакций Apis mellifera в разных почвенно-географических зонах;
- оценить возможные последствия антропогенной нагрузки на организм Apis mellifera;
- разработать профилактические средства для повышения резистентности организма пчел.
Научная новизна. Исследованы популяции медоносной пчелы южного ареала Тюменской области с использованием классического морфометрического метода идентификации подвидов Apis mellifera. Определено процентное соотношение подвидов Apis mellifera на изучаемой территории. Проведен анализ сезонной динамики гемограмм гемолимфы имаго Apis mellifera. Установлена тенденция увеличения показателя соотношения гемоцитов с включениями и гемоцитов без включений к периоду подготовки пчелиных семей к зимовке. Выявлена зависимость изменения активности факторов клеточного иммунитета и биохимического состава гемолимфы, химического состава отдельных фрагментов организма пчел в природно-климатических зонах с разной интенсивностью антропогенной нагрузки. Разработаны средства повышения ресурсного потенциала организма пчел в меняющихся условиях внешней среды.
Практическая значимость. Изученные морфофункциональные показатели дополняют и расширяют имеющиеся сведения о популяциях пчел, адаптированных к конкретным почвенно-географическим условиям, и могут служить материалом для сравнения в последующих исследованиях, что наряду с дополнительными методами будет способствовать контролю породной принадлежности пчелиных семей и решать вопросы сохранения генофонда местных популяций пчел.
На основании результатов исследований разработаны препараты «МВК», «Калпасид», «Карбай», высокая биологическая активность которых подтверждается увеличением сохранности особей, стимуляцией роста и развития семей в целом.
Основные материалы диссертационной работы используются в учебном процессе при чтении лекций, на лабораторно-практических занятиях биологических, ветеринарных и зооинженерных факультетах, а также при выполнении научных исследований аспирантами и соискателями Тюменской ГСХА, Тюменского ГУ, Пермской ГСХА, Уральской ГАВМ, Алтайской ГА им. В.М. Шукшина. Результаты исследований вошли в рекомендации: учебно-методическое пособие «Биология пчел», 2006, (гриф УМО); «Методические рекомендации по методам отбора проб почвы, медоносных растений, пчел и продуктов пчеловодства и исследования их на токсические вещества», 2009; методическое пособие «Исследование гемолимфы пчел», 2010. По итогам выполненных работ получен патент на изобретение - Энтомологический садок. Пат. 104018., бюл. №13. 2011. С.1052.; Диплом I степени «Лучший инновационный проект Тюменской области», 2010; Диплом участника «Сельскохозяйственной выставки Агропромышленного комплекса Тюменской области», 2011.
Положения, выносимые на защиту:
-
Морфометрические параметры пчел, обитающих на территории юга Тюменской области, проявляют изменчивость в отношении сезона активного периода, природно-географической зоны, популяционной принадлежности.
-
Биохимический состав и гемоцитарные реакции гемолимфы Apis mellifera различаются по природно-климатическим зонам.
-
Разработанные препараты позволяют корректировать основные дизадаптационные механизмы пчел для поддержания биоресурсного потенциала организма пчел.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научно-практических конференциях: Тюмень, 2002-2011; Курган, 2003; Екатеринбург, 2008; Семей – Казахстан, 2009.
По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе 3 – в изданиях, рекомендованных ВАК РФ и патент на изобретение РФ.
Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, трех глав, заключения, выводов, предложений производству, списка использованной литературы. Материал изложен на 155 страницах компьютерного текста, содержит 14 таблиц, 46 рисунков и приложение. Список использованной литературы включает 358 источников, из них 38 иностранных авторов.
Морфофункциональные особенности пчел разных пород
Данные Аветисян Г.А. (1982) позволяют определить пчелиную семью как сложную биологическую единицу. Членами такой семьи или касты, являются несколько десятков тысяч рабочих пчёл, несколько сот или тысяч трутней, в основном живущих в период активной деятельности семьи, и одна матка. Ни одна из особей сообщества существовать вне семьи не в состоянии. Каждый член пчелиной семьи выполняет свои специфические функции только во взаимодействии с остальными особями.
Г.Я. Бей-Биенко (1980) считает, что полиморфизм медоносных пчёл связан с разделением функций между особями, объединёнными в одну семью. Половой полиморфизм общественных насекомых появляется внутри семьи. Важную роль в таком механизме представляют, телергоны, выделяемые маткой и физиологически воздействующие на рабочих особей. Влияние этих веществ на поведение последних, тормозит развитие у них половых желез. Немаловажное значение имеет и трофоллаксис - обмен пищей между всеми членами семьи: рабочие особи постоянно слизывают телергоны с тела матки, делятся с ней и друг с другом пищей, способствуя разносу телергонов. Таким образом, все члены семьи оказываются биохимически связанными между собой и вне семьи существовать не могут. Немалую роль в этом играет направленное воспитание личинок - усиленное специальное кормление одних и обычное - других, способствует развитию в первом случае самок, а во втором рабочих особей. Из неоплодотворённых яиц развиваются самцы (трутни).
По имеющимся сведениям (Гасанов, 1966; Жеребкин, 1965; Жеребкин, Миронова, 1976; Харитонов, 2002 и др.) для пчёл характерна та или иная степень выраженности предпочтения в выборе определённых видов медоносных растений, секреторной активности желёз, участвующих в процессе формирования запасов корма. Трофическая мобильность поведения медоносной пчелы позволяет ей адекватно реагировать на изменения экологической ситуации на кормовом участке, быстро ориентироваться и использовать наиболее продуктивные источники корма (Авдеев, 2007).
При переработке нектара в мёд происходит его обогащение секреторными веществами, включающими факторы неспецифического иммунитета (Зюман, 1991; Molan, 1995 и др.). От этого зависит качество и потребительские свойства меда, надежность определения его натуральности.
Фуражировочная деятельность пчелиных, в том числе медоносной пчелы, подробно изучены во многих аспектах при сборе пыльцы (Жеребкин, Миронова, 1976; Радченко, Песенко, 1994; Nagamitsu, Inoue, 1999; Морева, 2003; Кочкарёв, Гранкин, 2004; Лопатин, Трегуб, 2004; и др.). Принципы пространственной ориентации пчел глубоко разработаны К. Фришем (1980), Г.А. Мазохином-Поршняковым (1954, 1960, 1965), а механизмы высокосовершенной внутригнездовой сигнализации и трофической мобилизации вскрыты Е.К. Еськовым (1992, 1995 и др.). Трофические связи и фуражировочная стратегия поведения пчёл изучена Н.В. Авдеевым (2007).
Благодаря объединению членов пчелиная семья может поддерживать оптимальную температуру в своём гнезде, собирать необходимые количества мёда и цветочной пыльцы, защищаться от врагов, размножаться. Каждой пчелиной семье свойственны индивидуальные особенности, присущие лишь ей наследственные качества: специфический запах, зимостойкость, ройливость, способность к выделению воска и сбору мёда, резистентность к различным заболеваниям и др. Поэтому практически невозможно найти на пасеке совершенно одинаковые пчелиные семьи. Каждая семья в той или иной мере отличается от другой по интенсивности наращивания пчел к медосбору, темпам отстройки новых сотов и накопления в улье меда, по склонности к роению, по миролюбию, приспособленности к условиям зимовки, восприимчивости к болезням, специфическому запаху, по которому пчелы легко отличают особей своей семьи от чужой и т. д., и которые сохраняются лишь до тех пор, пока в ней живет одна и та же матка. После замены старой матки новой изменяются и свойства пчелиной семьи, на смену прежнему поколению появляется новое поколение пчел с другими наследственными свойствами. Полиморфизм медоносных пчел — это результат эволюционного процесса, связанного с разделением функций между особями, объединенными в семью. В пчелиной семье матка «специализируется» только на откладке яиц и никаких других функций не выполняет. Все же работы по сбору и переработке пищи, строительству гнезда и уходу за потомством выполняют рабочие пчелы, которые в нормальной семье свободны от воспроизводства потомства, так как половая система у них недоразвита. Никакими работами в семье не занимаются и трутни, единственное их назначение спаривание с неплодными матками (Черевко, Бойценюк, Кочетов, 2006).
Породные характеристики пчел включают в себя и внешние признаки, и внутренние, в том числе анализ генотипа и ближайших результатов его реализации - ферментов (Гранкин, 1997; Жеребкин, 1979; Харитонов, 1999; Еськов, 2006; Ильясов, 2006).
По мнению Г. В. Беньковской (2009) параметры стресс-реакции позволяют оценить состояние семей и их расовую принадлежность. Эффекты метизации рас (подвидов) A. m. mellifera, A. m.caucasica в семьях медоносной пчелы на территориях в зоне гибридизации проявляются в снижении устойчивости к неблагоприятным воздействиям и жизнеспособности как результат разрушения коадаптированных генетических комплексов родительских генотипов.
В Сибирь пчелы были завезены Н. Ф. Аршеневским в 1786 г (Покорский-Жоравко, 1843). В последнее время в результате хозяйственной деятельности человека естественная популяционная структура медоносной пчелы в большинстве регионов России и Европы была нарушена, тем самым, изучение сохранившихся на территории аборигенных пчёл представляет особый научный интерес.
Методика исследования физиологических показателей гемолимфы пчел
Исследования проводились на рабочих пчелах пасек, расположенных в Нижнетавдинском, Сорокинском, Тюменском, Ишимском и Бердюжском районах. Для исследования сезонной изменчивости экстерьерных признаков пчел, пчелиные семьи делили на группы по морфологическим признакам по 2 семьи в каждой: I - карпатские, II - помесные, Ш-среднерусские. Пчелы содержались в стандартных шестнадцатирамочных ульях лежаках и находились в одинаковых условиях. Для анализа брали пробы рабочих пчел (п=30) в течение теплого периода года, учитывая период жизнедеятельности пчелиной семьи: период весенней генерации - апрель, период главного взятка — июнь и период подготовки к зимовке - сентябрь. Анализу подвергали следующие основные морфометрические признаки: длина хоботка, длина переднего правого крыла (LBR), ширина переднего правого крыла (HBR), определяли кубитальный и тарзальный индексы. Измерение морфологических признаков проводили по методике В.В. Алпатова (1948) в доработке Г.Д. Билаш и Н.И. Кривцова (1991).
Исследования проводились на рабочих пчелах стационарных и кочевых пасек, расположенных в Нижнетавдинском, Сорокинском, Тюменском, Ишимском и Бердюжском районах. Для определения гемограмм, пробы пчел отбирали в разные периоды жизнедеятельности пчелиной семьи. Для получения достоверных данных брали пчел одного возраста. С этой целью соты с расплодом на выходе помещали в термостат при температуре 34-35С и относительной влажности 70-80 %. По мере выхода пчел из ячеек их отбирали в садки в количестве, необходимом для постановки опыта. В каждой группе было не менее 50 пчел. Для статистической обработки данных изучали не менее 10 мазков гемолимфы пчел каждой группы.
Для изготовления мазков гемолимфы пчел усыпляли парами эфира и выдерживали в горячей воде (60С) в течение 60 минут. Гемолимфу брали пипеткой Пастера в области четвертого тергита брюшка, наносили на предметное стекло и размазывали до размера пятидесятикопеечной монеты. Мазки высушивали на воздухе, фиксировали и окрашивали по Май-Грюнвельду, Романовскому - Гимза, исследовали под иммерсионной системой микроскопа. Гемоцитарную формулу определяли согласно морфофункциональной классификации гемоцитов, разработанной О.В. Запольских (1976). Расчет соотношения гемоцитов без включений и гемоцитов с включениями проводился после выведения гемограммы каждой группы пчел.
При исследовании поглотительной активности нейтрофильных фагоцитов гемолимфы за прототип методики изучения, выбрана методика, аналогичная используемой при изучении фагоцитарной активности у позвоночных животных и человека, адаптированная для изучения клеточной активности гемоцитов пчел (Сидорова, Калашникова, Пашаян, 2010). В частности, как объект фагоцитоза использовали полистирольную суспензию латекса («Диаэм», Россия), предложенную Г.И. Гордиенко (2003). В коническую пробирку, которая содержит 1,0 мкл 10% полистирольной суспензии латекса (1,5 мкм), добавляли 1,0 мкл гемолимфы, перемешивали и инкубировали в термостате при t 28-32С течение 30 мин. Из инкубационной смеси готовили мазки на стеклах, высушивали при t 37С и подвергали окраске по методу Паппенгейма, повторно высушивашимикроскопировалипод иммерсией при увеличении х 400, результаты исследования оценивали по поглотительной активности в реакциях фагоцитоза, определяя процент фагоцитирующих клеток (фагоцитарный индекс Гамбургера (ФИ) — процент фагоцитов, принимающих участие в фагоцитозе), фагоцитарное число (фагоцитарное число Райта (ФЧ) - среднее число захваченных одним фагоцитом частиц).
Исследованию подвергали расплод пчел (предкуколки рабочих пчел и трутней) с пасек, расположенных в г. Тюмени и п. Боровое. Стадия предкуколки характеризуется значительными преобразованиями в строении личинки. Ее тело постепенно разделяется на голову, грудь и брюшко. Зачатки ротовых придатков и ножек выдвигаются наружу. На голове заметны большие глаза, зачатки усиков, зачатки ротовых придатков. Зачатки крыльев выглядят в виде двух пар расплющенных листков. Сегменты груди и брюшка разделяются по горизонтальной линии на две половины - спинную (тергит) и брюшную (стернит), соединенные тонкой пленкой (плейрит). Стадия предкуколки у особей рабочей пчелы продолжается 2-3 суток (на 9-10 сутки), у трутней - 4-6 суток (на 10-12 сутки) (Таранов, 1968). Биохимические показатели гемолимфы расплода пчел определяли на полуавтоматическом биохимическом анализаторе «ClimaMC- 15» с использованием стандартных реактивов ЗАО «Диакон - ДС», Россия; ООО «Витал Диагностике СПб», Россия; Hospitex Diagnostics, Италия. Для исследования биохимических показателей количество гемолимфы составляет 10 мкл. Поэтому гемолимфу брали у нескольких пчел (п=10).
Исследование проводилось на пчелах пасек, расположенных в г. Тюмени и п. Боровое. Химический состав отдельных фрагментов организма пчел проводился в лаборатории ФГБУ «Научно-исследовательского института почвоведения и агрохимии СО РАН», г. Новосибирск. Пробы подмора имаго рабочих пчел рассчленяли на фрагменты: крылья, ножки, брюшко, голова, грудь (Пашаян, Сидорова, Калашникова, Боев, 2009). Количество подмора необходимое для исследования 1 пробы составляет - 300 г. В лаборатории пробы предварительно подвергали автоклавной минерализации с помощью прибора АНКОН-АТ-2, затем определяли наличие ТМ в минерализате атомно-абсорбционным методом на спектрофотометре «AAS-3» и «Квант-ЭТА» (ГОСТ 30692-2000).
На территории Тюменского района в настоящий период времени сложилась напряженная ситуация по загрязненности окружающей среды поллютантами (выбросы автотранспорта, стационарных источников), которые мигрируя по пищевой цепочке поступают в организм пчел, вступают в биохимические реакции, искажая и снижая адаптационные процессы, тем самым оказывая свое негативное воздействие. Все это диктует необходимость в разработке веществ, адсорбирующих и блокирующих вредные вещества. По нашему мнению, такое вещество не должно причинять вред медоносным пчелам и оказывать отрицательного влияния на продукты пчеловодства, каким является препарат «МВК». Данный препарат представляет собой измельченный до мелкодисперсионного состояния растительный пектин, адсорбирующий тяжелые металлы, в частности свинец. Дополнительно в состав препарата входит настойка цветков мать-и-мачехи (Tussilago fartara L.), которая являясь одним из первых весенних медоносов, растет повсеместно, исключая самые холодные местности, преимущественно по берегам рек и ручьев, в оврагах на влажной глинистой почве. Когда в природе отсутствует всякий взяток, мать-и-мачеха приобретает особую ценность. В Тюменской области это растение цветет с апреля до мая, в большинстве случаев давая нектар и пыльцу (Ильин, 2012), являясь полноценным источником макро- и микроэлементов. С.А. Пашаян вывлено, что среднее содержание макроэлементов в пробах цветов мать-и-мачехи составляет: фосфора - 2,18 г/кг, калия - 399,36 мг%, кальция -12,05 г/кг.
Морфометрические показатели пчел разных почвенно-географических зон
Исследования Б.В. Зюмана (1993) показали, что у имаго пчел через час после заражения вирусом острого паралича инъекцией вирусных частичек в гемоцель количество гемоцитов в гемолимфе сначала снижается, а через несколько часов превышает референсные пределы, к моменту гибели пчел, общее количество гемоцитов снижается в два раза. Под действием патогенов в организме насекомых происходят существенные изменения, ведущие к снижению резистентности (Зюман, 1993), что наблюдалось в гемолимфе пчел весенней генерации. Явные изменения происходят в клетках гемолимфы при действии на них различных химических веществ, бактериальном заражении: уменьшение общего числа гемоцитов, дегенерация и пикноз ядер, образование вакуолей, лизис цитоплазмы, увеличение числа мертвых клеток (Сиротина, 1961; Глупов, 1992; Witten, Ratcliffe, 1999; Wittwer, Franchini, Ottavani, Wiesner, 1999; Беньковская, 2008; Салтыкова, 2009). Учеными прошлого века (Шевкунова, 1972) установлено, что у зараженных насекомых изменяется соотношение разных типов клеток гемолимфы, причем значительно увеличивается количество фагоцитирующих клеток и снижается количество трофических. Клеточный иммунитет осуществляется популяцией свободно циркулирующих в гемолимфе клеток - гемоцитов - при активном участии компонентов системы гуморальной защиты. Гемоциты, обладая различными морфофункциональными особенностями учавствуют в таких защитных реакциях, как фагоцитоз, грануло- и капсулообразование, синтез антибактериальных пептидов, коагуляция и меланизация гемолимфы, а также гистолиз и тканеобразование в процессе метаморфоза. Рядом ученых доказано, что гемоциты, а именно гранулоциты и эноцитоиды являются местом локализации фенолоксидаз в гемолимфе (Schmitt et al., 1977; Brehelin et al., 1989, Салтыкова, 2009). Средние количества гранулоцитов и выше среднего эноцитоидов наблюдались в гемолимфе пчел в период главного взятка, вероятно в этот период проявляется баланс между факторами клеточного и гуморального иммунитета.
По мнению Б.В. Зюмана (1993) факторы резистентности медоносных пчел могут использоваться для прогноза болезней, исследования их патогенеза, разработки средств терапии и мер борьбы с болезнями насекомых, генетики, разведения пчел и с целью оценки состояния окружающей среды. Нарушение формирования факторов устойчивости у взрослых пчел, участвующих в переработке нектара в мед и производстве маточного молочка, влияет на качество этих продуктов, приводит к снижению жизнеспособности семей пчел. Необходимо иметь ввиду, что естественная резистентность семей медоносных пчел определяется защитными факторами составляющих ее индивидуумов, наличием этих факторов в кормах, а также особенностями гигиенического поведения взрослых пчел (трофолаксис, очистка гнезда и др.).
Таким образом, при анализе показателей разных почвенно-географических зон выявлены высокие значения пролейкоцитов в гемограммах пчел южной лесостепи (сравнительно показателей двух других природно-климатических зон), которая расположена в более выгодном положении относительно природных условий обитания. Более высокие показатели нейтрофильных фагоцитов в гемограммах с пасек северной лесостепи свидетельствуют о напряженном состоянии иммунитета организма пчел данной территории. 3.2.2 Влияние экологических факторов на сезонную динамику факторов клеточного иммунитета пчел в гемолимфе имаго Apis mellifera
В настоящее время, одной из главных задач современной биологии является выявление состояния механизмов защиты живых организмов в разных условиях их обитания. Исследование клеточных механизмов защитных реакций насекомых дает возможность приблизиться к решению задачи повышения устойчивости хозяйственно полезных видов.
Невосприимчивость пчелиных особей к болезнетворным агентам и продуктам их жизнедеятельности обусловлена, генетической способностью пчел к очистке гнезд (Rothenbuhler and Tompson, 1956), антибактериальными свойствами меда, прополиса, маточного молочка (Темнов, 1967; Таранов, 1986; Dustmann, 1971; Иойриш, 1974; Поправко, 1982), защите гнезд от проникновения в них паразитов (Губин, Комаров, 1937) и некоторым другим особенностям. Индивидуальная невосприимчивость определена присутствием в организме медоносных пчел нескольких структурных и функциональных механизмов естественной резистентности: хитинизированные покровы; скоординированное взаимодействие белков и других компонентов гемолимфы, жирового тела и кроветворного органа (в гемолимфе Apis mellifera обнаружены две группы антибактериальных пептидов: апидацины (три формы) и абецины (Глупов, 2001)); пороги, существующие в средней кишке и формируемые биохимическим окружением жидкости кишки, ее эпителием и перитрофической мембраной; а также особенностями структуры и функционированием генома (Салтыкова, 2009).
Известно, что на начальном этапе инфекционного процесса отмечается изменение динамики общих биохимических и клеточных защитных реакций насекомых (Гайфуллина, 2004; Салтыкова, 2009). О. Ф. Гробов, A.M. Смирнов, Е.Т. Попов (1987) показали, что организм личинки пчелы на внедрение возбудителя американского гнильца, прежде всего, отвечает защитной реакцией - фагоцитозом. Фагоциты захватывают и разрушают «бациллы ларве». С активностью фагоцитоза тесно связано течение всех инфекционных болезней насекомых. При завершенном фагоцитозе бактерии быстро разрушаются гемоцитами, и болезнь не развивается. Когда бактерии размножаются быстрее, чем разрушаются гемоцитами, отмечается проявление болезни. При отсутствии фагоцитоза микроорганизмы очень быстро размножаются и вызывают гибель насекомого. Поэтому изучение поглотительной активности нейтрофильных фагоцитов гемолимфы рабочих пчел и определение значения показателей, характеризующих этот процесс, является актуальным. Задачами наших исследований являлись определение фагоцитарного числа (ФЧ - среднее количество клеточных объектов, поглощенных одним фагоцитом) и определение фагоцитарного индекса (ФИ — количество гемоцитов, участвующих в фагоцитозе) имаго рабочих пчел природно-климатических зон юга Тюменской области (рис. 36, 37).
Влияние экологических факторов на сезонную динамику факторов клеточного иммунитета пчел в гемолимфе имаго Apis mellifera
За 56 миллионов лет существования генные структуры медоносной пчелы не были подвержены изменениям, мутациям. Основные продукты пчеловодства остались неизменны,такие, какие использовались людьми с незапамятных времен, с теми же целебными свойствами и характером воздействия на организм.
Территория юга Тюменской области обладает отличными характеристиками для успешного ведения пчеловодства. Решающим фактором, влияющим на направление пчеловодческой отрасли является наличие медоносной растительности в течении всего активного периода, отдаленность пасеки от промышленных зон и автомагистралей, благоприятные погодные условия.
Анализируя условия почвенно-географических зон юга Тюменской области, антропогенную нагрузку на данные территории можно заключить, что наиболее напряженная ситуация по загрязненности окружающей среды поллютантами формируется в районах более «цивилизованного» социума. К таким территориям относится Тюменский район, загрязненность атмосферного воздуха выбросами загрязняющих веществ от автотранспорта составляет 4 т/км2, от стационарных источников 70,4 тыс. т, суммарное содержание подвижных форм тяжелых металлов в пахотном горизонте - 3,6 мг/кг. Более благополучным в этом отношении является Нижнетавдинский район: загрязненность атмосферного воздуха выбросами загрязняющих веществ от автотранспорта составляет 0,34 т/км2, суммарное содержание подвижных форм тяжелых металлов в пахотном горизонте — 1,6 мг/кг.
Согласно взглядам ученых (Лобашев, Инге-Вечтомов, 1976; Онегин, 2007) в основе биологического разнообразия лежит генетический полиморфизм - необходимое условие сохранения обилия видов и базис микроэволюционных процессов. Изменения природной среды, как эколого-климатического, так и антропогенный характера, предъявляют повышенные требования к способности видов, приспосабливаться к новым условиям, а также сохранять и расширять границы ареалов (Сергиевский, 1985; Васильева, Халифман, 1981). Эта способность является адаптивным или биоэкологическим (Завадский, 1961) потенциалом.
Нашими исследованиями установлено, что морфологические признаки пчел подвержены, значительным вариациям даже внутри одной породной группы и зависят, как от географической широты распространения пчел, так и от возраста, питания.
А.В. Яблоков (1987) указывает, что, от того насколько адекватными будут способы оценки адаптивного потенциала зависит точность и своевременность прогнозов - как долгосрочных, определяющих направленность микроэволюционных процессов, так и краткосрочных, позволяющих оценить сиюминутное состояние популяции и принять решение о мерах воздействия. Полиморфизм генов способен обеспечить множество путей адаптогенеза (Лобашев, Инге-Вечтомов, 1976). Демографические показатели, считающиеся достоверными характеристиками искусственных популяций (Монастырский, 1994; Злотий, Головко, 1998), позволяют на ряде поколений сделать вывод о роли отдельных регулируемых факторов в динамике состояния искусственной популяции и предположить, какое значение будут иметь изменения эколого-климатического и антропогенного характера в жизни природных популяций.
В результате анализа полученных данных можно заключить, что довольно редко встречаются пасеки, пчелосемьи, по данным показателей, которых их можно с уверенностью отнести к среднерусской и даже к дальневосточной породам, которые являются наиболее зимостойкими и приспособленными к условиям нашего климата. Большая часть пчел с пасек юга Тюменской области в большей или меньшей степени метизированы пчелами южных пород, что, в свою очередь, отрицательно сказывается на их зимостойкости и продуктивности.
Сравнительный анализ сезонной изменчивости морфологических признаков местной, темной лесной и карпатской пчел показал, что более высокие показатели ряда морфологических признаков пчелы сохраняют в течение всего активного периода жизни в зоне южной лесостепи. Максимальные показатели признаков наблюдаются в середине лета (период главного взятка), когда идет основной медосбор, а осенью они незначительно снижаются. Низкие значения морфометрических признаков, характерных для зоны северной лесостепи свидетельствуют о негативной экологической обстановке, сложившейся на данной территории. Результаты исследований также показали, что карпатские пчелы при интродукции в условиях юга Тюменской области сохранили такие морфологические признаки как тарзальный и кубитальный индекс, тогда как показатель длины хоботка имеет тенденцию к снижению и выявляется в нижних пределах стандартных значений для этого породного типа пчел.
Известно, что локальные экологические группы медоносной пчелы имеют специфические этолого-физиологические адаптации к условиям среды обитания, и первую очередь, связанные с использованием определенного типа медосбора (Луво, 1969; Danka, Hellmich, Rinderer, Collins, 1987; Rutner, Milner, Dews, 1990). Как массовый, так и единичный завоз пчелиных маток и семей южных пород при отсутствии квалифицированной селекционной работы приводят к разрушению местных популяций. А при метизации пчел в больших масштабах безвозвратно исчезают их устойчивые породные особенности, сформировавшиеся в результате длительного естественного отбора (Ломаев, Колбина, Хан, Непейвода, Бондарева, 2004).
Последствия гибридизации семей, относящихся к разным подвидам, проявляются как дисгармоничная изменчивость, обусловленная расщеплением сложных полигенных систем, разрушением адаптивных генных комплексов (Беньковская, 2009). Жизнеспособность в каждой линии определяется как выживаемостью в ходе онтогенеза, так и продолжительностью жизни на стадии имаго. При анализе показателей разных почвенно-географических зон выявлены высокие значения пролейкоцитов в гемограммах пчел южной лесостепи (сравнительно показателей двух других природно-климатических зон), которая расположена в более выгодном положении относительно природных условий обитания. Более высокие показатели нейтрофильных фагоцитов в гемограммах с пасек северной лесостепи свидетельствуют о напряженном состоянии иммунитета организма пчел данной территории. Сопоставив полученные данные с экологической характеристикой района Тюменской области можно заключить о неблагоприятном влиянии окружающей среды на организм местных пчел. Экологическое состояние окружающей среды является центральным звеном, которое определяет жизнеспособность и продуктивность полезных насекомых, в частности медоносных пчел. Возникновение различных заболеваний, неспецифических изменений реактивности, трансформация наследственных свойств генетического потенциала роста и развития, искажение физиологических процессов репродуктивной системы - результат взаимодействия разнообразных форм ксенобиотиков с организмом животных, в том числе и пчел (Аргунов, Василенко, Сащенко 2007; Смирнов, Симецкий, Таланов, 2001; Гугушвили, Сенченко, 2001; Кашин, 2002; Шахов, Аргунов, Бузлама, 2003; Кашина, 2009). Доказано, что развитие неспецифических инфекционных заболеваний в различных сочетаниях и ассоциациях происходит на фоне хронического комбинированного антропрессинга экотоксикантов малой интенсивности, которые у популяции медоносных пчел вызывают вторичные иммунодефициты (Кашина, 2009). Этиологическим фактором в данном случае являются представители сапрофитной, условно-патогенной микрофлоры, которые являются естественной микрофлорой организма (Джупина, 2001; Бутовский, 1987).
