Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Обзор литературы 10
1.1 Изучение миграции загрязняющих веществ из окружающей среды в энтомофильные растения, медоносных пчел и продукты пчеловодства 12
1.1.1 Изучение миграции загрязняющих веществ из почвы и атмосферы в энтомофильные растения 13
1.1.2 Изучение миграции загрязняющих веществ из растений и атмосферы в пчелиную семью, ее особей и продукты пчеловодства 16
1.2 Изучение влияния загрязняющих веществ на экологическое и физиологическое состояние медоносных пчел 21
1.3 Использование медоносных цчел и продуктов их жизнедеятельности, как индикаторов чистоты окружающей среды 25
Глава II. Объекты, методы и структурно-логическая схема исследований 31
Глава III Результаты исследований 40
3.1 Содержание загрязняющих веществ в продуктах пчеловодства, пчелиных семьях и их особях на пасеках Смоленской области 40
3.1.1. Содержание загрязняющих веществ в продуктах пчеловодства 40
3.1.2. Фенотипическая изменчивость количества загрязняющих веществ в организме рабочих пчел 45
3.2. Влияние экологических условий места расположения пасеки и отдельных факторов на накопление загрязняющих веществ в объектах пчеловодства 49
3.2.1. Накопление загрязняющих веществ медом 49
3.2.2. Накопление загрязняющих веществ печатным расплодом рабочих пчел 51
3.2.3 Накопление свинца и фтора медоносными растениями 52
3.2.4 Влияние экологической чистоты окружающей среды и отдельных факторов на накопление резервных и загрязняющих веществ в организме пчел и на хозяйственные показатели пчелиных семей 54
3.2.4.1 Влияние экологического состояния места расположения пасеки на накопление пчелами резервных и загрязняющих веществ в раннелетний период, до главного медосбора 54
3.2.4.2 Влияние экологического состояния места расположения пасеки на накопление пчелами резервных и загрязняющих в период подготовки пчелиных семей к зимовке 56
3.2.4.3 Особенности накопления загрязняющих веществ в организме рабочих пчел, в пчелином расплоде и продуктах пчеловодства 64
3.2.4.4 Влияние экологического состояния места расположения пасеки на хозяйственно-полезные показатели пчелиных семей 69
3.2.5 Влияние отдельных экологически неблагоприятных факторов на накопление в организме пчел загрязняющих веществ (лабораторные эксперименты) 72
3.2.5.1 Влияние дозы загрязняющих веществ и качества корма на накопление в организме пчел резервных и загрязняющих веществ 73
3.2.5.2 Влияние дыма пчеловодного дымаря на накопление резервных и загрязняющих веществ в организме пчел 77
3.2.5.3 Состав дыма пчеловодного дымаря при сгорании различных дымообразующих материалов 79
3.2.5.4 Изменение электрофизических показателей объектов пчеловодства с пасек расположенных в разных экологических условиях 81
3.3 Разработка критериев оценки экологического состояния окружающей среды мест расположения пасек, пчелиной семьи и продуктов пчеловодства на основе использования в качестве индикаторов медоносных пчел 86
3.3.1 Разработка критериев и методов оценки экологического состояния продуктов пчеловодства и особей пчелиной семьи 86
3.3.2 Разработка критериев оценки экологического состояния окружающей среды в месте расположения пасеки 91
3.4 Оценка экологического состояния мест расположения пасек, пчелиных семей, их особей и продуктов пчеловодства на пасеках Смоленской области 98
3.4.1 Оценка экологической чистоты продуктов пчеловодства 98
3.4.2 Оценка экологического состояния пчелиных семей 100
3.4.3 Комплексная оценка состояния окружающей среды места расположения пасеки с использованием эколого-зоотехнических параметров 104
3.5. Рекомендации по совершенствованию технологии содержания пчелиных семей в целях производства экологически чистых продуктов пчеловодства 109
Выводы 116
Предложения производству 119
Список литературы 121
Приложения
- Изучение миграции загрязняющих веществ из растений и атмосферы в пчелиную семью, ее особей и продукты пчеловодства
- Влияние экологического состояния места расположения пасеки на накопление пчелами резервных и загрязняющих в период подготовки пчелиных семей к зимовке
- Разработка критериев и методов оценки экологического состояния продуктов пчеловодства и особей пчелиной семьи
- Рекомендации по совершенствованию технологии содержания пчелиных семей в целях производства экологически чистых продуктов пчеловодства
Введение к работе
Пчела медоносная (Apis Mellifera L.) и интенсивное пчеловодство в настоящее время играют важную роль в развитии сельского и лесного хозяйства, охране и воспроизводстве растительных ресурсов биоценозов различных экосистем, в решении проблем экологической и производственной безопасности. При этом медоносная пчела нуждается в воспроизводстве и охране. В России, и во многих странах мира происходит сокращение численности пчелиных семей, в частности, в результате отрицательных последствий антропогенной деятельности. В связи с этим, повышаются расходы, связанные с развитием пчеловодства в условиях загрязненной природы, требуется совершенствование методов разведения, содержания и воспроизводства медоносных пчел, технологий и оборудования для защиты пчелиных семей, продуктов их жизнедеятельности, пчеловода, в том числе на основе использования медоносных пчеі в качестве индикаторов чистоты окружающей среды.
Актуальность работы. Изыскание научно обоснованных способов защиты медоносных пчел их кормов и биологически активных продуктов пчеловодства от загрязнения экологическими токсикантами относится к одному из приоритетных направлений сельскохозяйственной науки. В этой связи, исследования по данной теме входят составной частью в научно-исследовательскую работу Российской академии сельскохозяйственных наук по заданию 05 "Разработать научные основы эффективного использования генофонда медоносных пчел в высокоэффективных технологиях производства продуктов пчеловодства, опыления энтомофильных культур и как индикаторов чистоты окружающей среды" на 1996-2000гг. (подпрограмма "Зоотехния" программы фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития АПК РФ).
Цели и задачи работы
Цель работы - совершенствование технологии содержания пчелиных семей для получения экологически чистых биологически активных продуктов пчеловодства на основе использования медоносных пчел как индикаторов чистоты окружающей среды, выявление критериев и разработка методов объективной оценки экологического состояния медоносных ресурсов, в местах расположения пасек, пчелиной семьи и их особей, обеспечивающих оптимальные экологические и технологические условия разведения, содержания и воспроизводства жизнеспособных высокопродуктивных, пчелиных семей, способствующих повышению эффективности отрасли. Для достижения поставленной цели, программой работы было намечено решить следующие задачи:
-проанализировать экологическое состояние пчелиных семей и продуктої их жизнедеятельности на пасеках Смоленской области;
-изучить процессы накопления загрязняющих веществ медоносньїмі растениями, продуктами пчеловодства, особями пчелиной семьи в разны: стадиях метаморфоза в различных экологических условиях;
-изучить воздействие экологически неблагоприятных факторов н; некоторые показатели физиологического состояния пчел, хозяйственны! показатели пчелиных семей, на качество продуктов пчеловодства и выявит: взаимосвязи между ними;
-разработать и усовершенствовать критерии и методы, приборы і приспособления для оценки экологической чистоты окружающей среды мест расположения пасеки, почвы, медоносных растений, пчелиной семьи и е особей, продуктов пчеловодства и оценить их экологическое состояние использованием разработанных критериев;
-разработать предложения и рекомендации по совершенствование технологии содержания пчелиных семей и производства экологически чисты: продуктов пчеловодства
Научная новизна работы заключается в том, что в процесс исследований получены новые данные о загрязнении окружающей ереді пасеки, медоносных растений, кормов для пчел экологическим токсикантами тяжелыми металлами, фтором, и их негативном влиянии на физиологическое экологическое состояние медоносных растений, пчелиных семей, их особей, н их хозяйственные показатели и продукты пчеловодства. Установлено, что пр сгорании дымообразующих материалов, в пчеловодном дымаре, выделяютс вредные вещества в концентрациях в 10-3000 раз превышающие санитарнс гигиенические нормы и способные оказывать неблагоприятное воздействие н пчел, продукты их жизнедеятельности и на самого пчеловода. Разработан] критерии, нормативно-технические и эколого-зоотехнические показателі методы их применения для оценки экологического состояния мес расположения пасек, медоносных растений, объектов пчеловодства на основ использования медоносных пчел, как индикаторов чистоты окружающей средь в системе экологического мониторинга, апимониторинга для создани экологически благоприятных условий разведения, содержаниі воспроизводства пчелиных семей и производства экологически чисты биологически активных продуктов пчеловодства.
Практическая значимость выполненной работы. Полученны результаты работы позволили оценить экологическое состояние пчелины семей и мест расположения большого числа пасек в 20 районах Смоленско области, организовать пункты наблюдения за экологическим состояние
мсружающей среды, на базе функционирующих пасек. Разработанные и усовершенствованные копдуктометрическии и ионометрическии методы шределения экологического состояния, пчелиной семьи, ее особей, качества и гатуральности продуктов пчеловодства, позволяют определять в них содержание загрязняющих веществ, количество воды в меде, наличие пади іепосредственно в сотах, присутствие в меде фальсифицирующих примесей :ахаров. Внедрение практических разработок и рекомендаций, позволит ^совершенствовать технологию пчеловодства, снизить отрицательное влияние геблагоприятных факторов, как окружающей среды, так и технологических троцессов на объекты пчеловодства. Обеспечить воспроизводство кизнеспособных и высокопродуктивных пчелиных семей, повысить их іимостойкость и медовую продуктивность на 10-15%, а также увеличить троизводство экологически чистых биологически активных продуктов ічеловодства на пасеках. Результаты исследований и первичные базы данных логут быть использованы при создании компьютерных программ для жологического мониторинга, технологии содержания пчелиных семей и производства экологически чистых продуктов в растениеводстве и
тгі^ттґязопгта^»
Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены на: межвузовских научно-практической конференции ССХИ 1997,1999; на шездной сессии РАСХН, Смоленск 1996; на научно-практической сонференции « Проблемы разработки региональной модели устойчивого эазвития» Смоленск 1997; на межрегиональной научно-практической сонференции « Ресурсосбережение и экологическая безопасность», Смоленск 1999; на научно- практической конференции в институте пчеловодства 1999; гри доклада представленвы на международные конгрессы АПИМОНДИИ по гчеловодству - в Швейцарии в 1995, в Бельгии в 1997, в Канаде в 1999; научно-троизводственные результаты работы демонстрировались в экспозициях шетавок по пчеловодству ВВЦ в 1996 г., автор награжден дипломом ВВЦ за ісследования по использованию медоносных пчел в экологическом мониторинге (апимониторинг).
Публикации: По материалам диссертационной работы опубликовано 17 іаучньгх работ, в том числе три работы за рубежом на английском, французском, немецком, испанском, итальянском языках.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из шедения, обзора литературы, методики и условий проведения работы, >езультатов исследований, выводов, предложений производству, списка іитературьі, приложений. Диссертация изложена на 120 страницах машинописного текста, содержит 17 таблиц, 15 рисунков, а также 20 таблиц в приложениях. Список литературы включает в себя 154 источника, из которых 18 иностранных.
Изучение миграции загрязняющих веществ из растений и атмосферы в пчелиную семью, ее особей и продукты пчеловодства
Существует много косвенных данных о миграции ЗВ из растений через нектар, цветочную пыльцу и прополис в пчел и продукты пчеловодства. Действительно, пчела, посещая в течение сезона более чем сто видов растений, а за один день до 4000 цветков (Весьер 1992), собирает вместе с нектаром, цветочной пыльцой, прополисом ЗВ находящиеся в них, а также в атмосфере и воде. Многие исследователи Раветто (1987), Гробов (1991), Билалов (1992), Accortu (1987) и др. указывали, что поступление ЗВ в организм пчел и продукты пчеловодства в большей степени происходит через нектар и пыльцу. Раветто (1987), сообщил что, ЗВ были обнаружены в меде, пыльце, воске, прополисе, а также в самих пчелах и материалах улья. Wallwork-Barber и др. (1982) отмечали, что это происходит в результате того, что пчела не может различать загрязненный источник корма от незагрязненного, становясь в конечном итоге складом токсичных веществ. Raes (1992), установил, что при питании пыльцой у молодых пчел накопление свинца происходило достаточно медленно, но при переходе на нектар содержание свинца, в теле летных пчел, резко увеличивалось, достигая максимума у 26 дневных имаго. Геффел (1983), исследовал накопление в пчелиных семьях свинца и кадмия - токсичных веществ с кумулятивным действием, и установил явную корреляцию между возрастным составом пчел и содержащихся в них остатками ТМ. При этом, количество ТМ в летных пчелах доходило - Cd до 3,8 мг/кг, а РЬ до 80,1мг/кг. Тежич (1991), Тшесе (1991), проводили анализ перги, из различных экологических зон, на содержание в ней ТМ, и обнаружили в перге повышенные содержания свинца, хрома, стронция. Гилезан (1971), сообщил, что избыток или недостаток некоторых химических элементов в почве или растениях находит свое отражение в изменениях химического состава пчелиного меда. При этом были найдены 25 элементов, из них 17 тяжелых металлов, среди которых были кадмий, свинец, ртуть, хром, кобальт и др. Голоскоков (1983)/ отмечал зависимость между концентрацией некоторых микроэлементов в почвах и их уровнем в медах. Так, более высокому содержанию в почве бора, марганца, цинка и меди соответствовала и более высокая концентрация этих элементов в образцах меда. Билалов (1992) сообщал, что в меде и перге были обнаружены остаточные количества пестицидов, в том числе и 2,4Б-аминная соль, в концентрациях превышающих санитарно-гигиенические нормы. Было установлено, что загрязненные нектар и пыльца собрались пчелами с гречихи, люцерны и донника. Накопление бобовыми растениями остаточных количеств гербицида 2,4D в 1,5-3,3 раза выше ПДК наблюдалось при увеличении валового содержания ТМ в поверхностном слое почвы (Вьюгин 1997). Загрязнение меда радионуклидами зависит от загрязненности почв и произрастающих на них видов медоносов. Чаще бывает загрязнен радионуклидами мед 7 собранный пчелами с фацелии, рапса, клеверов и меньше мед с гречихи и подсолнечника (Логовинец и др. 1997, Алексеницер 1997). Соловьева (1973), установила, что пчелы способны заносить пестициды (севин) в улей с нектаром и пыльцой, анализ которых показал, что в перге количество пестицида было в 5-9 раз больше чем в меде, но в 5-6 раз меньше, чем в пчелах. Дустман (1983), обнаружил хлорорганические пестициды (ДДТ и Линдан) в меде, пыльце и воске. Высокое содержание жиров в пыльце и воске благоприятная среда для накопления хлорорганических пестицидов растворимых в жирах. Более того, при переработке воска, в его состав постоянно добавляются небольшие количества токсических веществ, а их общая концентрация возрастает, кратно числу переработки воска в вощину (Пурталье 1975 [99]).
В растения, почву, пчелу и продукты пчеловодства ЗВ также мигрируют из атмосферы. Наибольшую экологическую опасность представляют аэрозоли как антропогенного, так и природного происхождения. Аэрозоли - частицы размером от 0,1 до 100 мкм (к ним относятся пыльцевые зерна растений и дым пчеловодного дымаря), способны перемещаться на десятки и сотни километров и обладают чрезвычайной активностью при попадании на биологические объекты (Дмитриев и др. 1986, Вальтберг 1989). Аэрозоли способны адсорбироваться на растениях, в частности на пыльценосах, таких как ива, орешник, яблоня (Алексеев 1987). В пыльце были найдены практически все вещества загрязняющие атмосферу - пыльца выступала носителем этих веществ (Лопес 1975, Дмитриев и др. 1986, Аккорти 1987). Частицы ЗВ/в виде аэрозолей/ оседают на сладкие, и клейкие выделения тлей, листоблошек, почек распускающихся листьев. Эти выделения собираются пчелами в виде прополиса и пади. Прополис весьма активно накапливает ЗВ из атмосферы. Он легко воспринимает пылевые частица промышленных выбросов и подвержен радиоактивному загрязнению особенно в неблагополучных по этому показателю местах (Гонне 1975, Поправко 1975, Гробов 1991, Русакова 1992 и др.). Szcz sna (1994), отмечала, что к пади из-за ее клейкости легко приставала атмосферная пыль, а в падевом меде было в 4-10 раз больше марганца, меди, железа, калия. Соответственно, падевый мед в большей степени был загрязнен из источников атмосферного происхождения, чем нектарный. Федоров и др.(1995), также отмечали, что чистота продуктов пчеловодства в значительной степени зависела от соприкосновения нектара, пыльцы и пади с вредными веществами атмосферы. Дмитриев и др. (1986) установили, что показатель концентрирования ЗВ в продуктах пчеловодства, по сравнению с воздухом, составлял: для меда 103- 105, для прополиса 104 - 10 , для организма пчел 10 - W. То есть ЗВ способны мигрировать из атмосферы, примерно в равной степени в растения, в мед и в пчел, а в прополис на 2-3 порядка интенсивнее.
Токсические аэрозоли воздуха также способны концентрироваться на теле пчел и в их тканях (Дмитриев и др. 1986, Макаров, Мишин 1992, 1999, Мадебейкин 1996). Продолжительные и быстрые перемещения пчел в воздушной среде способствуют адсорбции на огромном числе волосков, покрывающих пчелу, веществ содержащихся в воздухе. Пчела, постоянно очищая свое тело ножками, в том числе формируя обножку, собирает с поверхности тела и все, осевшие на нее частицы ЗВ, которые мигрируют в саму пчелу и в пергу. Одно из самых интенсивных среди всех живых существ дыхание пчелы (Шмидт-Ниельсен 1987), также способствует миграции ЗВ из атмосферы в дыхательную систему пчелы, где аэрозоли задерживаются, на внутренних поверхностях и волосках трахей и трахеолл, и могут оказывать негативное влияние на жизнедеятельность пчелы. Так, Тежич (1991), приводил факты гибели пчел в результате отравления дымом стеклянных и фарфоровых заводов. В Словакии, еще в 1938 году была зафиксирована гибель от отравления окисью мышьяка более 1300 пчелиных семей от источника загрязнения. Наряду с мышьяком причинами отравления были фтор, магний, двуокись серы, сероводород, окиси свинца, цинка, меди и др. (Кресак 1973).
Миграция ЗВ в пчел и продукты пчеловодства происходит также из-за низкого профессионального уровня пчеловодов, в частности, при нарушении ветеринарно-санитарных норм и правил. Размещение пасек вблизи источников загрязнения; несоблюдение мероприятий по предупреждению отравления пчел пестицидами; передозировка и неграмотное применение биологических добавок, медикаментов, дезинфектантов и др. могут привести к массовому ослаблению и гибели пчелиных семей, попаданию ЗВ в продукты пчеловодства. Так Hadzimuratoic и др. (1984), описывали случай отравления свинцом и пинком пчелиных семей на пасеке расположенной вблизи рудника, когда из 98 семей - 29 погибло. Гробов (1991), отмечал, что попадание в мед медикаментозных и дезинфицирующих средств, применяемых для лечения болезней пчел, было связано с частыми нарушениями наставлений по использованию препаратов - времени применения, дозы, кратности обработки, а также с использованием не апробированных средств лечения и с нарушениями санитарно-гигиенических правил при применении химических дезинфицирующих средств. Серра (1983) и др., отмечали, что медикаменты, в частности сульфамидные препараты и антибиотики в значительных количествах переходят в мед и продолжительное время (до 12 месяцев) сохраняются в нем. Tomasrewcka (1976), описывала случай, когда при использовании для подкормки пчел микродобавок хлорида кадмия погибло НО пчелиных семей. Большую опасность для пчел представляет чрезмерное использование дыма для окуривания пчел, хотя этому фактору, в пчеловодстве, не уделялось должного внимания. В задымленном воздухе присутствуют десятки токсических веществ: окись углерода, окислы азота, сероводород, сернистый газ, аммиак, спирты, альдегиды, кетоны, фенолы, предельные, непредельные и ароматические углеводы, канцерогенные соединения (Дмитриев 1986). В дыме содержаться и тяжелые металлы - общая доля поступления которых в атмосферу от сжигания дерева составляет около 11% (Дмитриев 1979). Применение дыма во время зимовки вызывает резкое беспокойство пчел, распад клуба и гибель пчел. Для пчел в любое время года опасен дым, полученный при сжигании материалов пропитанных маслами (Гробов 1987). Однако воздействие на пчел дыма (который также относится к аэрозолям) не достаточно изучено, хотя очевидно, что чрезмерное использование дыма может привести к адсорбции содержащихся в нем ЗВ пергой, сотами, медом, прополисом, материалами улья, а также нанести вред пчелиной семье, ее особям и самому пчеловоду.
Влияние экологического состояния места расположения пасеки на накопление пчелами резервных и загрязняющих в период подготовки пчелиных семей к зимовке
На пасеках расположенных в различных экологических условиях, накопление загрязняющих веществ в наибольшей степени происходило у пчел осенней генерации, в период подготовки пчелиных семей к зимовке. По данным двухлетних наблюдений прослеживалась тенденция к увеличению количества свинца и фтора в пчелиных семьях в конце летнего периода независимо от места расположения пасеки. Так, на пасеке №2 количество свинца в теле пчел осенней генерации увеличилось в 1,9 раза (табл. 3.8), а на пасеке №3 в 52,3 раза по сравнению с содержанием свинца в теле пчел летней генерации. По сравнению с пчелами контрольной пасеки №1, количество свинца в пчелах на пасеках №2 и №3 было больше в 13,6 и 66,2 раза соответственно (рис 8).
Количество фтора в теле пчел к осени на пасеке №3 увеличилось в 31,3 раза, на пасеке №2 в 1,2 раза и на пасеке №1 в 2,2 раза, но в пчелах с контрольной пасеки №1 осенью фтора было меньше, чем на пасеке №2 в 1,7 раза и в 3,4 раза меньше, чем в пчелах с пасеки №3.
Минимальные и максимальные значения накопления свинца и фтора, в теле пчел осенней генерации, в разных пчелиных семьях на пасеках, существенно отличались. Соответственно, коэффициенты вариации свинца и фтора, на пасеках расположенных в разных экологических условиях.
На пасеке №1 -Сурь=163.7% , Cw=45,6% , на пасеке №2 - Сурь=160,3%, CVF=32% И на пасеке №3 - Сурь=183,3% , CVF=55,3%. Хотя на контрольной пасеке №1 среднее содержание свинца в теле пчел было на порядок меньше (Срь=0,1-2,85 мг/кг), а фтора в 1,5-3 раза меньше, чем на пасеках №2 и №3, 25% подопытных семей пасеки №1 интенсивно накапливали свинец и фтор. На пасеке №2 у 53,8 % подопытных семей содержалось высокое количество свинца и фтора у 69,2% семей. На пасеке №3 уже 100% подопытных семей интенсивно накапливали свинец и 90,0% фтор. Однако на пасеке №2 у 23% семей количество свинца в теле пчел было на уровне содержания свинца у пчел с контрольной пасеки №1 (0,1-1,13 мг/кг). Следовательно, на пасеках независимо от места расположения имелись пчелиные семьи пчелы, которых накапливали свинец и фтор, в различном количестве, как значительно превышающем средний показатель, так и значительно ниже его. По всей вероятности, это связано с особенности флорспециализации пчелиных семей, собирающих нектар и пыльцу с различных медоносных и пыльценосных растений.
Большое количество свинца и фтора в пчелах на пасеках №2 и №3 оказало неблагоприятное влияние на содержание резервных веществ в их организме (табл. 3.8).
Сравнивая накопление резервных веществ в теле пчел, на пасеках расположенных в различных экологических условиях, можно отметить, что если на контрольной пасеке, к осени, сырая масса пчел увеличилась на 5,9 %, то на пасеке №2 масса тела пчел уменьшилась на 17,6% с 115,6 мг до 95,2 мг, а на пасеке №3 сырая масса осенних пчел, на фоне высокого накопления свинца уменьшилась на 33,0%.
Количество общей воды в теле осенних пчел, по сравнению с летними показателями на пасеке №2 увеличилось на 3,3%, на пасеке №3 на 0,5 % (для пасеки №3 разница недостоверна Р=64%), а на контрольной пасеке содержание воды в пчелах уменьшилось на 2,9%. В осенних пчелах с пасеки №2 содержание общего азота уменьшилось с 9,15 мг до 8,31 мг, на 9,1 % (разница достоверна с Р=90,7%). На пасеках №1 и №3 в теле осенних пчел количество азота увеличилось на 0,5 и 17,6% соответственно. Количество сырого жира в теле пчел осенней генерации увеличилось на пасеке №1 на 4,5% (разница достоверна с Р=89,0%), а на пасеке №2 на 47,3%, что в 1,6 раза больше, чем у пчел с контрольной пасеки. На пасеке №3 количества жира в теле осенних пчел уменьшилось на 18,2%.
Коэффициенты корреляции между количеством в теле пчел летней и осенней генерации резервных и загрязняющих веществ показали, что на пасеке №1, расположенной в экологически благоприятном месте, эти коэффициенты низкие, с недостаточно высоким уровнем значимости (г=0Д-Ю,3; Р 90%), (Приложение 7). Соответственно, влияние ЗВ на пчел было незначительное, за исключением влияния количества фтора в теле пчел на содержание в них сырой золы (г=0,64; Р 95%). На пасеке №2 , расположенной в экологически неблагоприятном месте, в отличие от пасеки №1, прослеживалась высокая корреляционная связь между сырой массой пчел, содержанием в них резервных веществ и количеством свинца и фтора (г=0,3-Ю,68; Р 95%). Слабо влияло накопление свинца на количество общей воды и сырой золы в теле пчел (г=0,14-Ю,011; Р 90%). На пасеке №2 коэффициент корреляции между содержанием в теле пчел свинца и количеством в пчелах фтора был равен г=0,33 при Р=95,9%.
Данные о накоплении резервных и загрязняющих веществ в организме пчел и коэффициенты корреляции между ними, полученные за три года наблюдений (п=286), представлены в таблицах 3.9 и 3.10. В теле пчел с пасек расположенных в экологически неблагоприятных условиях, по сравнению с контрольной пасекой, содержание свинца было в среднем больше в 8,3 раза, фтора на 38,5%, жира на 16,9% . Сырая масса пчел была меньше в среднем на 9,1%, содержание азота в теле пчел было меньше на 25,8%, воды на 4,5%, по сравнению с контролем. Учитывая, что в период до главного медосбора достоверных различий в количестве резервных и загрязняющих веществ в теле пчел не было. Соответственно, коэффициенты корреляции между накоплением в теле пчел загрязняющих и резервных веществ, рассчитанные для всей выборки (табл. 3.10) были близки коэффициентам, полученным для пасеки №2 расположенной в экологически неблагоприятных условиях (Приложение 7).
Коэффициенты корреляции показали достаточно сложную картину совместного неблагоприятного воздействия на пчел различных загрязняющих веществ. Так, если накопление свинца уменьшало количество азота в теле пчел (г=-0,30), то накопление фтора увеличивало содержание азота (г=+0,42). В этом случае ЗВ выступали в роли антагонистов друг друга и возможно снижали неблагоприятное воздействие на пчел. При накоплении свинца и фтора пчелами масса пчел и количество жира уменьшались г=-(0,47-Ю,56), в этом случае возможно загрязняющие вещества усиливали негативное влияние на организм пчел. Коэффициенты статистически значимы с вероятностью Р 98,5%, за исключением коэффициентов корреляции между содержанием фтора и количеством жира и воды в теле пчел, где Р=89,4% и 10% соответственно.
Изучение корреляционных связей убедительно подтверждает, что свинец и фтор, содержащиеся в больших количествах, в организме пчел, негативно влияли на их массу и накопление резервных веществ в период подготовки пчелиных семей к зимовке.
В теле осенних пчел контрольной пасеки №1, по сравнению с пчелами летней генерации, содержание общей воды было меньше на 2,9%, а масса пчел, количество азота и жира было больше на 5,9%, 0,5% и 4,5% соответственно. На основании многочисленных источников (Жеребкин М.В. 1974, Мартынов 1985, Улановский 1991, Лебедев 1995), такое изменение содержания резервных веществ в теле осенних пчел свидетельствует о физиологически нормальной подготовке организма пчел к зимовке. В то же время, на пасеке №2, расположенной в непосредственной близости от источников загрязнения, при накоплении пчелами свинца РЬ до 26,15 мг/кг и F до 10,4 мг/кг у осенних пчел наблюдали уменьшение массы тела на 17,2 % и количества азота на 9,1%, в пчелах увеличилось количество общей воды на 3,3% и жира на 47,3%. На пасеке № 3 при накоплении пчелами высоких доз свинца до 127,8 мг/кг и фтора до 21,03 мг/кг, масса тела осенних пчел и содержание в них жира были меньше на 33,0 и 18,2%, а количество азота и воды было больше на 17,6 и 0,5% соответственно, что свидетельствует о физиологических нарушениях в организме пчел(табл. 3.9).
В процессе исследований, прослеживалась тенденция увеличения среднего содержания свинца и фтора в пчелах к окончанию летнего периода независимо от места расположения пасеки. На пасеках №2 и №3, в экологически неблагоприятных условиях, в накоплении резервных веществ в теле пчел, наблюдались явные отклонения, по сравнению с контролем. Это дает основания предполагать, в период физиологической подготовки пчелиных семей к зимовке, в организме пчел, на пасеках с неблагоприятными условиями, происходит нарушение азотного и липидного обмена.
Разработка критериев и методов оценки экологического состояния продуктов пчеловодства и особей пчелиной семьи
Степень загрязнения продуктов пчеловодства и организма пчел определяют по содержанию того или иного химического элемента или вещества в объекте. Однако, такой подход, как показали материалы предыдущих разделов, не в полной мере характеризует загрязненность или чистоту объектов, исследуемых в различных экологических условиях.
В практике пчеловодства, наиболее точную количественную оценку степени миграции загрязняющих веществ из окружающей среды и их накопления пчелами и продуктами пчеловодства можно получить, применяя, в анализе первичных данных, коэффициенты накопления и концентрации.
Коэффициент накопления впервые использовал/ в своих исследования4 в пятидесятых годах Н.В.Тимофеев-Ресовский, когда изучал способность живых организмов концентрировать рассеянные вещества и химические элементы из окружающей среды. Коэффициент накопления определяют по общепринятой формуле (Алексеев ,1987; Ильин. 1991 и др.): где К - коэффициент накопления, Сі - объекты, из которых мигрируют различные химические вещества С2 - объекты в которые мигрируют химические вещества и происходит накопление, аккумуляция этих веществ.
Коэффициент накопления достаточно объективно характеризует степень миграции загрязняющих веществ, и в частности в цепи почва -медоносные растения - пчелиные семьи и ее особи - продукты пчеловодства (Макаров, Мишин 1992, 1999). В этом случае, в качестве объектов Сі выступают почва и энтомофильные растения, а С2 - пчела, пыльца, перга, мед, прополис и другие объекты индикации.
В системе агроэкологического мониторинга используют коэффициент концентрации Ка [формула (2)], равный отношению концентрации і-го исследуемого ингредиента в загрязненной среде С2І, к его фоновой концентрации Сфі [81]
Для оценки степени загрязненности или экологической чистоты объектов индикации Сг, объединяя формулы (1) и (2) , можно вычислить и использовать коэффициент загрязненности К3)у: где Кц - коэффициент накопления і-го исследуемого загрязняющего вещества объектами индикации на конкретной обследуемой j-й пасеке, Кф - средний, фоновый коэффициент накопления для данного региона і-го загрязняющего вещества.
Для расчета коэффициента загрязненности определяют два коэффициента накопления Щ и КСРІ: где Сгу - содержание і-го исследуемого загрязнителя в объекте индикации пчелах, перге, прополисе и др. полученных на j-й пасеке, мг/кг; CHJ - фоновое содержание і-го загрязнителя в месте расположения обследуемой j-й пасеки в почве или энтомофильных растениях, мг/кг [формула (4) аналогична формуле (1)]. где Сгсрі - среднее, фоновое в данном регионе содержание і-го загрязнителя в объектах индикации, мг/кг; Сісрі - среднее, фоновое содержание і-го загрязнителя в почве или энтомофильных растениях в данном регионе, мг/кг. Величина коэффициента накопления (Kcpi), практически, является константой для каждого конкретного региона, по сравнению с которой и проводиться оценка содержания загрязняющих веществ в объектах индикации на той или иной территории, в месте расположения пасеки, в продуктивном радиусе лета пчел.
При отсутствии данных о фоновом содержании исследуемых ЗВ в месте расположения пасеки (Сщ ), в формуле (4) возможно использование величины среднего фонового содержания загрязняющих веществ С\ф. При этом коэффициент загрязненности К3у численно будет равен коэффициенту концентрации Кс [формула (2)]: то есть отношению содержания исследуемого і-го загрязнителя в объекте индикации к среднему фоновому содержанию і-го загрязнителя в объекте индикации в данном регионе.
Следует отметить, что оценка экологической чистоты местности с использованием коэффициента накопления или коэффициента концентрации будет, не достаточно полна, так как накопление ЗВ, например, в почве, даже в пределах одного района, может существенно варьировать. В настоящее время/ нормативными документами установлены ПДК и фоновые значения, по содержанию в почве и некоторых видах энтомофильных растений большого числа органических и неорганических токсичных веществ, но, к сожалению в ограниченном числе районов. Это осложняет локальную оценку, требующуюся в экологии и при производстве сельскохозяйственных продуктов, в том числе продуктов пчеловодства.
Предлагаемый коэффициент загрязненности позволяет учитывать разницу между фоновым содержанием і-го загрязнителя в данном регионе (Сі Срі) и его содержанием в месте расположения пасеки (С і у), В почве или растениях, что делает более точной статистическую оценку накопления ЗВ в объектах индикации, то есть в пчелах и продуктах пчеловодства.
Для использования формул (3)-(5), необходимо определить среднее фоновое содержание і-го загрязнителя в объектах индикации (С2Ср0 - в пчелах, перге, пыльце, прополисе и др., а затем по формулам (3)-(5) провести количественную оценку степени миграции и накопления загрязняющих веществ в объектах индикации в конкретных экологических условиях.
В системе агроэкологического мониторинга, при загрязнении объектов несколькими химическими элементами и веществами оценку степени загрязнения (нормирование) проводят по величине суммарного показателя концентрации (Zc) [81]: Z XIQ-CN-l) (7); где N - число определяемых ингредиентов, Кс - коэффициент концентрации [формула (2)].
При величине суммарного показателя нормирования менее 16 -объекты относятся к категории слабого загрязнения, а при более 128 к категории сильного загрязнения. Недостаток формулы (7) состоит в том, что величина Zc нормируется, но число определяемых элементов - N, не оговаривается, то есть, при малом числе ингредиентов любая территория окажется заведомо экологически чистой. Суммирование коэффициентов накопления (Кц) [формула (1)] вообще неприемлемо, так как величины этих коэффициентов могут отличаться в 1000 раз, например, коэффициенты накопления тяжелых металлов растениями из почвы, для железа - 0,01, для кадмия - 10 (Алексеев 1987).
Поэтому, целесообразно, при нормировании загрязнения объектов индикации разными химическими элементами и веществами использовать среднее арифметическое значение коэффициента загрязненности: Zcpj= (1/N) SK31j (8) где Zcpj суммарный коэффициент загрязненности для j-й пасеки.
При расчете коэффициента загрязненности (Кзц), по формулам (3)-(6) следует учитывать, что если Кц=Ксрі, то есть, накопление і-го загрязнителя в объекте индикации на j-й пасеке - Кц равно фоновому значению для региона Ксрі, тогда коэффициент загрязненности (Кзц) будет равен единице. Если рассчитанный коэффициент загрязненности или суммарный коэффициент в месте расположения пасеки Кзц 1 (Zcpj l), то содержание і-го загрязнителя в объекте индикации меньше фоновых значений для данной местности и можно сделать предположение, что пасека расположена в экологически чистом месте. Если К3у 1 (Zcpj l), то содержание і-го загрязнителя в объекте индикации превышает фоновые значения, следовательно, пасека расположена в экологически неблагоприятном месте.
Рекомендации по совершенствованию технологии содержания пчелиных семей в целях производства экологически чистых продуктов пчеловодства
Совершенствование технологии разведения, содержания пчел и производства продуктов пчеловодства основывается на природно-климатических условиях в месте расположения пасеки и на закономерностях роста и развития пчелиных семей в течение года.
Жизнедеятельность пчелиных семей в конкретно взятом биогеоценозе, как показали результаты исследований, тесно связана, с природно-экологическими условиями в месте расположения пасеки, с воздействием экологических факторов, в первую очередь неблагоприятных, на объекты пчеловодства.
К неблагоприятным факторам разного характера можно отнести следующее: радиоактивное, химическое, биологическое загрязнение среды обитания медоносных пчел - почвы, растений, воды, кормов и объектов пчеловодства; миграцию загрязняющих веществ из почвы и растений в пчелиные семьи, их особей, продукты пчеловодства, в том числе и по трофическим цепям. Нарушение норм и правил: агрономических, при выращивании медоносов; зоотехнических, при уходе за пчелиными семьями, в том числе нарушение условий содержания, кормления, организации зимовки и перевозки пчелиных семей; ветеринарных, при содержании, лечении пчелиных семей, дезинфекции оборудования, размещении пасек и пчелиных семей.
В условиях загрязнения окружающей среды, в том числе и сельскохозяйственных угодий, ведущее место по объему необходимых работ и их значимости занимают проблемы выявления загрязняющих веществ в окружающей среде и ограничения их поступления в пчелиные семьи и продукты пчеловодства. Следовательно, для организации производства на пасеках ЭЧПП следует:
1) Оценить эколого-зоотехническое состояние места расположения пасеки и пчелиных семей, используя медоносных пчел в качестве индикатора, и специально разработанную методику (см. раздел 3.3), в частности, путем определения количества загрязняющих веществ, в том числе тяжелых металлов, пестицидов, антибиотиков в медоносных растениях (цветках), пчелах и продуктах их жизнедеятельности, и расчета соответствующих критериев, коэффициентов и показателей. На пасеках, при репродукции пчелиных маток, воспроизводстве пчелиных семей и производстве ЭЧПП, требуется учитывать их эколого-зоотехническое состояние, и создать наиболее благоприятные экологические условия.
2) Увеличить существующие нормы удаления пасек от шоссейных дорог федерального значения и источников загрязнения до 3-Ю км и размещать пасеки дальше пределов досягаемости пчелами опасной зоны, а также тех мест, где почвы способны накапливать ЗВ в течение длительного времени - около болот, в низинах, на осушенных мелиорированных землях, на угодьях с кислыми почвами и с низким содержанием гумуса;
3) При размещении пасек учитывать видовой и количественный состав медоносных растений, способных накапливать загрязняющие вещества, считая большие массивы таких медоносов, в качестве локальных источников загрязнения;
4) Для предупреждения накопления загрязняющих веществ в медоносных растениях, в нектаре и пыльце следует пользоваться приемами и методами экологически безопасного земледелия: не выращивать медоносов на почвах и сельскохозяйственных угодьях способных накапливать загрязняющие вещества, использовать особые методы защиты растений, внесения удобрений, обработки почвы и др. снижающие миграцию и накопление загрязняющих веществ в почве и растениях.
Жизнедеятельность пчелиных семей в конкретно взятом биогеоценозе, также, тесно связана с биологическими процессами, которые лежат в основе роста и развития семей и сбора ими корма. Каждая пчелиная семья, в течение года, проходит пять характерных периодов роста и развития и выполняет определенные функции: 1) Смена перезимовавших пчел и выращивание большого количества расплода; 2) Интенсивный рост и подготовка к естественному размножению; 3) Накопление избытка молодых бездеятельных пчел, сбор и переработка большого количества нектара; 4) Подготовка к зимовке; 5) Сохранение количества пчел во время зимовки и обеспечение условий микроклимата в зимний период (Мельниченко 1995, Лебедев 1995). Соответственно, совершенствование технологии разведения, содержания пчелиных семей, повышение их жизнеспособности, продуктивности, зимостойкости, устойчивости к заболеваниям, производство экологически чистых продуктов пчеловодства заключается в снижении или устранении влияния на пчел неблагоприятных факторов в указанные периоды, на основе рациональной организации технологических процессов и обеспечения пчелиных семей полноценными углеводными и белковыми кормами.
Для создания наиболее благоприятных экологических условий содержания пчелиных семей и производства экологически чистых продуктов пчеловодства на пасеках могут использоваться, с учетом закономерностей роста и развития пчелиных семей в течение года, следующие традиционно применяемые и специальные агрономические, зоотехнические и ветеринарные мероприятия:
1) В периоды смены перезимовавших пчел (середина марта - май) и интенсивного роста семей (конец весны - начало лета) рекомендуется:
—контролировать качество и экологическое состояние углеводных и белковых кормов для пчел, наличие в них тяжелых металлов, остаточных количеств антибиотиков;
—при необходимости обеспечить пчелиные семьи, для их развития, экологически чистыми белковыми и углеводными кормами;
—исключить из рациона пчелиных семей загрязненные корма и перевезти пчелиные семьи на экологически чистые территории;
—заменить в пчелиных семьях загрязненные корма, на равноценные белковые и углеводные корма или корма полученные в экологически чистых условиях;
—обогатить рацион пчелиных семей экологически чистыми кормовыми добавками, заменителями перги и меда, используемыми в обычной практике кормления семей и снижающие поступление загрязняющих веществ;
—ввести в рацион пчелиных семей специальные добавки, эндоглюкин, ВЭСП, микроэлементы, витамины, цветочную пыльцу (обножку) и пергу собранные пчелами с одуванчика, стимулирующие развитие пчел и увеличивающие их резистентность к загрязняющим веществам; при этом следует учитывать, что подкормку пчелиных семей различными минеральными добавками, микроэлементами, в том числе солями кобальта, следует проводить только после определения в пчелах и перге валового содержания этих элементов - коэффициентов накопления и загрязненности;
—при санитарной обработке и дезинфекции пчеловодного оборудования, сотов следует использовать перекись водорода, ультрафиолетовое излучение специальных ламп и солнца, указанные препараты и методы существенно уменьшают вероятность загрязнения меда и другой продукции лекарственными и дезинфицирующими средствами, снижают экологическую нагрузку на пчелиные семьи и продукты пчеловодства;
—ограничить использование дымаря при работе с пчелами; —не использовать в качестве дымообразующих материалов шишки с хвойных деревьев, солому и запрополисованные холстики;
—в пчеловодных павильонах работать с дымарем только при обеспечении хорошей вентиляции;
—проводить мероприятия по отбору миролюбивых пчелиных семей, работа с которыми требует минимального использования дымаря;
—для усмирения пчел использовать специальные дымари с синтетическими фильтрами;
—использовать для лечения и предупреждения болезней пчел экологически безопасные препараты для пчел и человека, например, лекарства на основе молочнокислых бактерий для лечения гнильцов, вещества растительного происхождения - укропное масло, чеснок, КАС-81, ВЭСП, хвойный экстракт и др. для лечения инвазионных болезней, микозов [40,58,77].