Введение к работе
Актуальность темы исследования. В настоящее время наряду с другими глобальными экологическими проблемами мирового сообщества остро встают вопросы, связанные с уменьшением биоразнообразия (Кавтарадзе, Овсянников, 2002; Яблоков, Юсуфов, 2004). Особо тяжелое положение у видов, имеющих большое хозяйственное значение. Так в последние десятилетия отмечается массовая гибель медоносных пчел в Северном полушарии (Кривцов, 2006; Пономарев, 2009). Основной причиной данного явления служат антропогенные факторы - сокращение ресурсов медоносов из-за трансформации человеком окружающей среды, применение химикатов при производстве продуктов питания (Жиль Р., 2010), снижение генетического разнообразия и устойчивости к болезням в ходе массовой селекции (Drivdal, 2008). В условиях России эта ситуация осложнена большим распространением болезней пчел и недостаточностью внимания к вопросам их диагностики и лечения (Смирнов, 2008). Усиливающаяся неконтролируемая гибридизация (Гранкин, 1997) приводит к деградации внутривидовой изменчивости локальных популяций, сформированных в течение многих поколений, к последующему снижению адаптационного потенциала и иммунитета. В условиях Южного Урала данный процесс затронул обитающую в природных условиях уникальную бурзянскую бортевую пчелу и привел к снижению ее выдающихся (Кожевников, 1929; Кривцов, 2008) хозяйственно- полезных признаков - высокой работоспособности, возможности сбора в короткие сроки максимального количества меда, выносливости, зимостойкости, устойчивости к болезням и др. (Ишемгулов, 2005). Будучи исключительно приспособленной к суровым горно-лесным условиям и короткому бурному медосбору с липы бурзянская бортевая пчела служит ценным генетическим фондом отечественного пчеловодства. Но даже с учетом механизмов избирательности спаривания и естественного отбора в перспективе невозможно гарантировать ее чистопородность на ограниченной площади заповедника в 22,5 тыс. га (Косарев, 2008). Выделение бурзянской бортевой пчелы в ранг отдельной популяции или породного типа требует и генетического обоснования (Талипов и др., 2007). В настоящее время комплексных экспериментальных исследований и информативных методов (Никаноров и др., 1997), на основе которых можно было бы оценить современное состояние проблемы, недостаточно (Поздняков и др., 2000), что не позволяет разработать действенные меры по охране и оздоровлению природных популяций.
Цель исследования: изучить популяционную морфологию бурзянской бортевой пчелы медоносной, ее устойчивость к болезням, изменения в генотипе, происходящие под воздействием комплекса природных и антропогенных факторов.
Задачи исследования:
-
Оценить значимость морфологических признаков для диагностики состояния популяции бурзянской бортевой пчелы.
-
Осуществить поиск информативных аллозимных генетических маркеров для изучения гибридизации бурзянской бортевой пчелы.
-
При помощи гистохимических и морфологических показателей провести сравнительное исследование уникальности бурзянских бортевых пчел.
-
С применением выбранных методологических и методических подходов изучить различия бурзянской бортевой пчелы и медоносных пчел прилегающих территорий.
-
С применением морфологических и генетических показателей выявить направление гибридизации бурзянских бортевых пчел, общие закономерности, факторы и механизмы изменения структурно-функционального состояния популяции.
-
Обосновать оптимальные размеры необходимой охраняемой территории и перечень мер для действенной охраны и рационального использования генофонда природной популяции бурзянской бортевой пчелы.
Научная новизна исследований. Впервые проведены сравнительные исследования информативности морфологических и генетических признаков для диагностики состояния популяции бурзянской бортевой пчелы. Прослежена многолетняя динамика состояния генофонда популяции и степень ее гибридизации. Показана в сравнительном плане уникальность бурзянской бортевой пчелы по комплексу морфологических, морфофункциональных и генетических параметров. Выявлено значительное отличие бурзянской бортевой пчелы от медоносных пчел большей части горно-лесной, степной и лесостепной зон Южного Урала. Определена существенная пространственная дифференциация структуры популяции. Показано, что существующая система охраны и размеры заповедника «Шульган-Таш», а также проводимые ветеринарно-санитарные мероприятия недостаточны для предотвращения процессов деградации генофонда бурзянской бортевой пчелы. Дано научное обоснование расширения площадей особо охраняемой природной территории для необходимости предотвращения выявленных неблагоприятных изменений.
Практическая ценность работы. Разработаны «Методические рекомендации по использованию изоферментных генетических маркеров для оценки состояния бурзянской популяции среднерусской породы пчелы медоносной» (утв. РАСХН 08.06. 2010, протокол №3/2) для использования в научно-исследовательских институтах и лабораториях, селекционно- племенных и матковыводных пасеках, а также в высших учебных заведениях. В соответствии с решением от 14.06.2011 ФГУ «Государственная комиссия Российской Федерации по испытанию и охране селекционных достижений» при Министерстве сельского хозяйства Российской Федерации получен патент № 5956 на селекционное достижение породный тип бурзянская бортевая пчела (Apis mellifera L.) и авторское свидетельство № 54609. Доказано, что мед из зоны обитания бурзянской бортевой пчелы по качественным и количественным показателям значительно превосходит требования ГОСТ 19792-01 к натуральному меду. Разработан комплекс рекомендаций по предотвращению деградации популяции бурзянских бортевых пчел, сохранению, воспроизводству и рациональному использованию их генетических ресурсов. Обоснован оптимальный размер территории для охраны популяции, в том числе за счет расширения Государственного природного заповедника «Шульган- Таш».
Результаты исследований могут быть использованы министерствами сельского хозяйства и министерствами природных ресурсов Российской Федерации и Республики Башкортостан, научно-исследовательскими организациями и лабораториями, хозяйствующими субъектами, особо охраняемыми природными территориями для охраны пчел в природных условиях и при выполнении селекционно-племенных работ. А также высшими учебными и средними специальными учебными заведениями при проведении занятий по курсам «Пчеловодство» и «Болезни пчел». Полученные данные могут быть использованы для мониторинга динамики генофонда бурзянской популяции дикой бортевой пчелы и ее диагностических и хозяйственно-ценных признаков, для научного обоснования и организации специализированных селекционных программ, применения в целях повышения продуктивности и устойчивости пчелы медоносной, для обоснования изменения структуры и совершенствования деятельности особо охраняемых природных территорий.
Связь работы с плановыми исследованиями и научными программами. Исследования выполнялись в 1990-2010 годах в рамках плановых научно-исследовательских работ в Башкирском государственном аграрном университете. Они поддержаны грантами Глобального Экологического Трастового фонда (Global Environment Facility Trust Fund) по проекту «Сохранение биологического разнообразия Российской Федерации» (соглашение № II-В / 02-99, задача В.4.1.1 «Содействие стабилизации популяции дикой медоносной пчелы, компонента «Особо охраняемые природные территории» от 19.02. 1999 года; соглашение № II-В / 34-99, задача В.2.5.60 «Анализ многолетних данных по динамике и долговременным изменениям в природных комплексах заповедника «Шульган-Таш» от 03.04. 1999 г., соглашения №№ I-В/ 02-98 и I-ВШа, задача В 3.2.9. «Модельный школьный проект в Государственном природном заповеднике «Шульган-Таш», соответственно от 09.02.98 и от 12.05.98; соглашение № II-В/ 1600, задача В.5.2.21., «Поддержка сотрудника заповедника Юмагужина Ф.Г. по организации защиты диссертации» от 01.03.2000); АНО «Мегапроект» (проект «Пчелиному лесу - жить», договор № 1/Я от 26.12.2002), Всемирного фонда дикой природы (WWF) (контракты №№ 0602/RU007902/GLP, 0638/RU007902/GL0 и 0699/RU007902/GL0 по проекту «Сохранение биоразнообразия в Уральском экологическом регионе» («Biodiversity Conservation in the Ural Ecoregion») от 30.04.2004, 01.06.2004 и 25.09.2004, соответственно). Отдельные исследования в диссертации проведены по Межгосударственной программе сотрудничества в сфере аграрных исследований между Федеративной республикой Германия и Российской Федерацией (2007-2008 и 2009-2011 г.г.) по теме № 3/07 «Экологические и генетические исследования в отношении биологического разнообразия и вопросов мониторинга» («Ecological genetic investigations with respect to biodiversity and monitoring»); по Федеральной целевой программе «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (государственный контракт № 02.741.11.2233 от 11 мая 2010 г.). Исследования также выполнялись по хоздоговорной научно-исследовательской работе «Содействие в сохранении популяции бурзянской бортевой пчелы» (договор № 17/II - Б, 2010-2011 г.г.).
Декларация личного участия автора. В диссертации использованы полевые и экспериментальные материалы, полученные лично диссертантом в 1990-2010 гг. (в том числе во время работы в государственном природном заповеднике «Шульган-Таш») и соискателями ученой степени, выполняющими диссертационные работы под его руководством. Суммарно личное участие автора диссертационной работы в совместных исследованиях составило 80%. Права всех соавторов публикаций соблюдены.
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на международных научных конференциях: «Современные вопросы ветеринарной медицины и биологии» (Уфа, 2000), «Актуальные проблемы экологической физиологии, биохимии и генетики животных» (Саранск, 2005), «Биоразнообразие и биоресурсы Урала и сопредельной территории» (Оренбург, 2006), «Интеграция науки в сельскохозяйственном производстве» (Рязань, 2011). Результаты диссертации апробированы на: VI Всероссийской научно- практической конференции (НТП) по апитерапии (Рязань, 1998), Всероссийской НТП «Экологические аспекты технологии производства, переработки и использования продуктов пчеловодства» (Рыбное, 2004), Всероссийской Сибирской зоологической научной конференции (Новосибирск, 2004), III Всероссийской НТП в рамках XVI Международной специализированной выставки «Агрокомплекс - 2006» «Перспективы агропромышленного производства регионов России в условиях реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПк» (Уфа, 2006), IV Всероссийской НТП «Проблемы экологии Южного Урала» (Оренбург, 2009). Они также изложены на региональных научно-практических конференциях: «Вклад особо охраняемых природных территорий в экологическую устойчивость региона» (Уфа, 2005); «Проблемы и перспективы конкурентоспособного воспроизводства в Башкирском Зауралье» (Уфа, 2008); «Неделя науки в Сибайском институте БашГУ» (Сибай, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2010); «Животный мир Южного Урала и Северного Прикаспия» (Оренбург, 2005); «Экологические и технологические аспекты сохранения башкирской пчелы в Зауралье Республики Башкортостан» (Уфа, 2008); «Уральский регион Республики Башкортостан: человек, природа, общество» (Сибай, 2009); «Уральский регион Республики Башкортостан: человек, природа, общество» (Сибай, 2010). Итоги проведенных исследований доложены на расширенном заседании научно-образовательного центра Башкирского государственного аграрного университета (протокол № 3 от 11.11.2010).
Публикации. По теме диссертации всего опубликованы более 70 работ, основные 28 статей представлены в автореферате, в том числе 4 монографии (3 в соавторстве) и 10 статей в научных журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации.
