Содержание к диссертации
Введение
I Обзор литературы 16
1.1 Медоносные ресурсы естественных и аграрных фитоценозов и их использование в интенсивном пчеловодстве 16
1.2 Влияние интенсивного пчеловодства на медоносные ресурсы естественных и аграрных угодий, как кормовой базы пчеловодства 17
1.3 Влияние условий жизнедеятельности пчелиных семей, качества кормов на их зоотехническое состояние и производство продуктов пчеловодства 19
1.4 Пчелиная семья и технологии пчеловодства как объекты математического моделирования 28
II Материалы и методы исследований 41
III Результаты исследований. Факторы и условия, определяющие продуктивность пчелиных семей и эффективность технологий пчеловодства 46
3.1 Медоносные ресурсы естественных и аграрных фитоценозов и их использование в интенсивном пчеловодстве 46
3.1.1 Медоносные ресурсы естественных и аграрных фитоценозов опытных хозяйств 46
3.1.2 Сравнительная оценка медоносных ресурсов опытных хозяйств и их использование в интенсивном пчеловодстве 53
3.2 Влияние интенсивного пчеловодства на медоносные ресурсы естественных и аграрных фитоценозов, как кормовой базы пчеловодства 57
3.2.1 Видовой состав медоносных растений естественных и аграрных ландшафтов Нечерноземной зоны России и Смоленской области 58
3.2.2 Медоносные ресурсы травостоев без интенсивного опыления медоносными пчелами
3.2.3 Медоносные ресурсы травостоев с интенсивным опылением медоносными пчелами 67
3.2.4 Медоносные ресурсы травостоев до и после ликвидации пасеки 74
3.2.5 Влияние медоносных пчел и других опылителей на медоносные ресурсы биоценозов 76
3.2.6 Влияние конкуренции за кормовые ресурсы между медоносными пчелами и другими опылителями на медоносные ресурсы угодий и производство продуктов пчеловодства 80
3.2.7 Влияние интенсивного пчеловодства на медоносные ресурсы естественных и аграрных фитоценозов 83
3.2.8 Использование интенсивного пчеловодства для управления медоносными ресурсами фитоценозов 86
Выводы к разделам 3.1 и 3.2 90
3.3 Влияние условий жизнедеятельности пчелиных семей, качества кормов на их зоотехническое состояние и производство продуктов пчеловодства 92
3.3.1 Влияние условий окружающей среды на содержание макроэлементов, микроэлементов в продуктах пчеловодства 93
3.3.2 Фенотипическая изменчивость количества макроэлементов, микроэлементов в организме рабочих пчел 97
3.3.3 Влияние условий места расположения пасеки на накопление загрязняющих веществ в медоносных растениях 100
3.3.4. Накопление резервных и загрязняющих веществ различными стазами и особями пчелиных семей 101
3.3.5 Влияние качества пыльцы и перги на содержание в пчелах макроэлементов и резервных веществ 115
3.3.6 Накопление загрязняющих веществ медом и на опытных пасеках 117
3.3.7 Особенности накопления загрязняющих веществ в рабочих пчелах, в пчелином расплоде и продуктах пчеловодства 119
3.3.8 Влияние условий места расположения пасеки на хозяйственно-полезные показатели пчелиных семей 121
3.4 Оценка экологических условий производства продуктов пчеловодства состояния пасек, пчелиных семей с использованием индикаторных свойств медоносных пчел 125
3.4.1 Разработка критериев оценки экологических условий производства продуктов пчеловодства, состояния пасек и пчелиных семей 125
3.4.2 Оценка экологических условий производства продуктов пчеловодства, состояния пасек и пчелиных семей 129
3.5 Рекомендации по созданию оптимальных экологических условий производства продуктов пчеловодства 135
Выводы к разделам 3.3, 3.4, 3.5 141
IV Оптимизация и управление технологическими процессами и продуктивностью пчелиных семей на пасеках 144
4.1 Математическое обоснование основных зоотехнических и технологических процессов воспроизводства и содержания пчелиных семей 144
4.1.1 Динамическая модель роста, развития и жизнедеятельности пчелиной семьи 144
4.1.2 Динамическая модель яйценоскости пчелиной матки и теоретическое обоснование сроков ее замены 149
4.1.3 Теоретическое обоснование методов предупреждения роения и воспроизводства пчелиных семей 153
4.1.4 Теоретическое обоснование противороевых приемов с использованием марковских процессов 162
4.1.5 Дискретная модель роста, развития и жизнедеятельности пчелиной семьи. Технологическая устойчивость и выживаемость пчелиных семей 171
4.2 Математическое обоснование и оптимизация процессов воспроизводства, содержания, кормления, комплексного использования пчелиных семей на пасеках 178
4.2.1 Динамическая и дискретная модели количества пчелиных семей на пасеке без учета лимитирующих факторов. Коэффициент технологического роста и выживаемость пчелиных семей 178
4.2.2 Математическое обоснование процессов воспроизводства пчелиных семей на пасеках. Коэффициенты воспроизводства и технологического размножения пчелиных семей 186
4.2.3 Теоретическое обоснование оптимизации использования кормовых ресурсов и количества пчелиных семей на пасеке с учетом лимитирующих факторов 190
4.2.4 Математическое обоснование выбора пчелиных семей по хозяйственным качествам для разведения и воспроизводства на основе метода анализа иерархий 198
Выводы к разделам 4.1 и 4.2 203
4.3 Комплексная оценка и управление зоотехническими и технологическими ресурсами на производственных пасеках 205
4.3.1 Комплексная оценка зоотехнических и технологических ресурсов на пасеках 205
4.3.2 Управление биологическими, зоотехническими и технологическими ресурсами на пасеках 212
4.4 Рекомендации по совершенствованию технологий разведения, содержания пчелиных семей и производства экологически чистых продуктов пчеловодства
V Экономический анализ 224
Выводы 231
Предложения производству 234
Список использованных источников 236
Приложения 259
- Влияние интенсивного пчеловодства на медоносные ресурсы естественных и аграрных угодий, как кормовой базы пчеловодства
- Видовой состав медоносных растений естественных и аграрных ландшафтов Нечерноземной зоны России и Смоленской области
- Накопление резервных и загрязняющих веществ различными стазами и особями пчелиных семей
- Динамическая модель яйценоскости пчелиной матки и теоретическое обоснование сроков ее замены
Введение к работе
В основных направлениях государственной сельскохозяйственной политики и науки особое внимание обращается на разработку стратегии и планов действия в области продовольственной безопасности, сохранения качества продуктов питания, качества основных компонентов природной среды: воздуха, воды, почв, биоразнообразия, управления продукционным, средоулучшающим потенциалом аграрных и естественных угодий, создания ресурсосберегающих технологий, системы мониторинга и прогнозирования состояния окружающей среды.
Федеральные законы «О племенном животноводстве», «О ветеринарии», проект Федерального закона «О пчеловодстве» (в ряде областей России этот закон принят и действует), «Об охране окружающей среды», Лесной кодекс Российской Федерации, постановление Правительства РФ от 10.08.98 N 917 «О концепции государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации», постановление коллегии Минсельхозпрода России N 11-21 от 28.12.95 «Об организации производства препаратов на основе биологически активных продуктов пчеловодства и растительного сырья», в названных документах и в обширной научной информации аргументировано, показано, что пчела медоносная (Apis меШ/ега L.) и интенсивное пчеловодство, в настоящее время, играют важную роль в развитии сельского и лесного хозяйства. Имеют большое значение в решении проблем продовольственной безопасности. При этом и сама медоносная пчела нуждается в воспроизводстве и охране.
Однако в связи со сложившимися экономическими условиями в сфере аграрного комплекса численность пчелиных семей сократилась почти на 2 млн.семей. При этом медовая продуктивность пчелиных семей, находится на очень низком уровне 12-15 кг. от семьи. Низкая продуктивность пчелиных семей связана с изменениями структуры сельскохозяйственных угодий и медоносных ресурсов, так как более 30 млн. га. угодий выбыло из сельскохозяйственного использования. Происходит уменьшение посевов продовольственных и кормовых энтомофильных растений, снижение плодородия почв, видового разнообразия растений, нарушение средообразующих процессов. Изменение медоносных ресурсов, недостаток медоносных пчел, уменьшение уровня опыления приводит, как к снижению медовой продуктивности семей, так и к снижению рожайности важных продовольственных, кормовых, технических культур. Только для опыления культурных энтомофильных растений недостает около 7 миллионов семей. Это привело к определенному уменьшению устойчивого продовольственного обеспечения качественными продуктами отечественного производства, к нарушению технологических процессов в различных отраслях сельского хозяйства. В этой связи недостаток медоносных пчел приводит к осложнению продовольственной и экологической проблем. Все это также негативно влияет и на пчеловодство. Однако, теоретические вопросы, экспериментальные и технологические исследования взаимосвязей между уровнем развития пчеловодства, производством продуктов пчеловодства, интенсивностью опыления с медоносными и биологическим ресурсами естественных фитоценозов (кормовой базы пчеловодства), в частности связи между происходящими изменениями медоносных ресурсов и продуктивностью пчелиных семей, связи интенсивности опыления с видовым и количественным составом энтомофильных растений, с их медовой и биологической продуктивностью, с учетом влияния антропогенных факторов, практически не изучены.
Сокращение численности пчелиных семей и их продуктивности происходит не только в России, но и во многих странах мира. Материалы международных конгрессов по пчеловодству Апимондии в 1975-2005 годах многочисленные исследования подтверждают, что это результат нарушения средообразующих процессов, ухудшения устойчивости и воспроизводства природных ресурсов, бесконтрольного скрещивания, недостатков в используемых на пасеках технологических процессов, ухудшения состояния окружающей среды. В связи с этим повышаются расходы, связанные с пчеловодством в неблагоприятных условиях. На пасеках расположенных в промышленных регионах получают продукты пчеловодства заведомо загрязненные органическими и неорганическими токсикантами. Бесконтрольное применение на пасеках, ветеринарных препаратов, различных кормовых добавок, большого количества сахара ведут к ослаблению пчелиных семей, их гибели, снижению продуктивности и эффективности опыления растений. Защита пчелиных семей, продуктов их жизнедеятельности, пчеловода, от отрицательных последствий антропогенной деятельности, требует совершенствование системы ведения пчеловодства, профилактики и защиты пчелиных семей, технологии пчеловодства и производства продуктов пчеловодства, в том числе на основе использования медоносных пчел в качестве индикаторов чистоты окружающей среды. В то же время, свойства пчел как индикаторов явно недооцениваются и используются крайне ограниченно. Недостаточно изучены особенности накопления макроэлементов, микроэлементов, в том числе тяжелых металлов медоносными растениями, организмом пчел, на различных стадиях метаморфоза и продуктами пчеловодства. Так же, остаются неясными многие вопросы воздействия условий окружающей среды, в том числе неблагоприятных на физиологическое состояние пчелиной семьи, ее особей, на их хозяйственные показатели и качество продуктов пчеловодства.
Низкая продуктивность пчелиных семей, также связана с определенными недостатками в используемых на пасеках технологических процессах разведения, содержания, кормления семей, и фактически, с отсутствием теоретического обоснования этих процессов. Важным направлением государственной политики и науки является разработка государственной стратегии и планов действия в области создания информационной сферы и развития информационных технологий, в том числе в сельскохозяйственной науке и производстве. Национальный проект «Развитие АПК», Федеральная целевая программа "Электронная Россия (2002-2010 годы)", Доктрина информационной безопасности Российской Федерации, разрабатываемая национальная аграрная концепция, целый ряд региональных программ декларируют, что современный этап развития общества характеризуется возрастающей ролью информационной сферы. Только на основе развития современных информационных технологий можно решать проблемы создания наукоемких технологий, технологического перевооружения, приумножения достижений отечественной науки и техники. Соответственно решение проблемы инновационного развития пчеловодства, требует использования специальных, как теоретических разработок, так и инновационных методов и технологий, к которым следует отнести математическое моделирование и информационные технологии. Применение которых позволяет поднять общий уровень теоретических исследований, дает возможность проводить их в тесной связи с экспериментальными и технологическими работами, использовать новые формы организации, хранения, накопления, обработки информации в пчеловодстве, создавать компьютерные программы и специальную информационную среду. Однако в изучении пчелиной семьи и ее жизнедеятельности, в изучении технологических процессов воспроизводства, разведения, содержания пчелиных семей, производства продуктов пчеловодства математическое моделирование практически не используется. Это одна из причин медленного внедрения новейших теоретических и технологических концепций, информационных технологий в практическое пчеловодство.
Актуальность работы. В этой связи, исследования по данной теме входят составной частью в научно-исследовательскую работу Российской академии сельскохозяйственных наук подпрограммы «Зоотехния» программы фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития АПК РФ по заданию 06 на 1995-2000 гг. «Разработать научные основы эффективного использования медоносных пчел в высоко эффективных технологиях производства продуктов пчеловодства, опылении энтомофильных культур и как индикаторов чистоты окружающей среды» и на 2001-2005гг. «Разработать научные основы эффективного использования и дальнейшего повышения генетического потенциала медоносных пчел, на основе современных достижений науки, создать ресурсосберегающие технологии производства высококачественной продукции для хозяйств с разной формой собственности по регионам страны» по заданию «Разработать рекомендации по размещению пасек, обеспечивающему получение экологически чистой продукции на основании исследований продуктов пчеловодства, экоапимониторинга состояния окружающей среды»; в научно-исследовательскую работу по федеральной целевой программе "Интеграция фундаментальной науки и высшего образования России» на 2002-2006 годы, проект ЭЗ 224/2690 «Изучение экологической стабильности и биологического разнообразия биоценозов на основе мониторинга видового состава насекомых - опылителей и растений», а также в три региональные программы.
Цель и задачи работы. Цель работы - совершенствование технологических и информационных процессов разведения, содержания, кормления пчелиных семей, повышение их продуктивности и увеличение производства экологически чистых продуктов пчеловодства на основе оценки, оптимизации, рационального использования зоотехнических, технологических ресурсов, состояния пасек и пчелиных семей с применением математического, компьютерного моделирования и индикаторных свойств медоносных пчел и продуктов пчеловодства.
Для достижения поставленной цели, необходимо было решить следующие основные задачи: -изучить факторы и условия, определяющие продуктивность пчелиных семей и производство продуктов пчеловодства; -разработать предложения по повышению производства продуктов пчеловодства, увеличению продуктивности пчелиных семей, совершенствованию, оптимизации, использованию ресурсосберегающих технологических процессов, по оценке и управлению зоотехническими, технологическими ресурсами пасек и условиями разведения, содержания и воспроизводства пчелиных семей, их комплексного использования в производстве экологически чистых продуктов сельского хозяйства; - изучить медоносные ресурсы фитоценозов, в том числе угодий выбывших из сельскохозяйственного оборота, их влияние на продуктивность пчелиных семей и рациональное использование в интенсивном пчеловодстве; - изучить влияние интенсивного пчеловодства на медовую и биологическую продуктивность многолетних агрофитоценозов, в том числе угодий выбывших из сельскохозяйственного использования; изучить влияние на продуктивность пчелиных семей, конкуренции за кормовые ресурсы между медоносными пчелами и насекомыми -опылителями; изучить влияние условий жизнедеятельности пчелиных семей на их продуктивность и другие хозяйственные показатели, на состояние пчел, на качество продуктов пчеловодства и использование медоносных пчел как биоиндикаторов; - разработать математическое обоснование процессов воспроизводства, разведения, содержания, кормления, жизнедеятельности пчелиных семей, оптимизации и управления этими процессами; - разработать и усовершенствовать критерии и методы оценки процессов размножения, воспроизводства, содержания пчелиных семей, зоотехнического, технологического состояния, ресурсов пасек, пчелиных семей, их особей, технологий и продуктов пчеловодства; оценить зоотехническое, технологическое состояние и использование ресурсов пасек, пчелиных семей и продуктов пчеловодства; разработать алгоритмы и компьютерные программы по различным зоотехническим и технологическим расчетам и процессам в пчеловодстве.
Научная новизна работы. Научная новизна диссертационной работы заключается в том, что впервые на большом объеме экспериментальных данных и теоретических исследований изучено влияние на продуктивность пчелиных семей условий их жизнедеятельности, состояния растительных фитоценозов, зоотехнических и технологических условий разведения, содержания пчелиных семей на пасеках с использованием математического и компьютерного моделирования.
Получены новые данные об изменении медоносных ресурсов фитоценозов, в том числе угодий, выбывших из сельскохозяйственного оборота, изменении видового состава медоносных растений. Изучено влияние длительного интенсивного опыления угодий пчелами, на сукцессионные процессы, состояние и медоносную продуктивность угодий и пчелиных семей.
Усовершенствованы методики определения медоносных ресурсов местности и составления медового баланса с учетом воспроизводства пчелиных семей на пасеке и конкуренции за кормовые ресурсы между медоносными пчелами и другими насекомыми-опылителями.
Разработана система мероприятий по повышению продуктивности пчелиных семей и увеличению производства продуктов пчеловодства, совершенствованию, оптимизации, использованию ресурсосберегающих технологических процессов, по оценке и управлению зоотехническими и технологическими ресурсами пасек и условиями разведения, содержания пчелиных семей, их комплексного использования в производстве экологически чистых продуктов сельского хозяйства.
Получены новые данные о влиянии условий жизнедеятельности пчелиной семьи на их хозяйственные показатели, в том числе на продуктивность семей, на качество продуктов пчеловодства и физиологическое состояние медоносных пчел.
Впервые в пчеловодстве построены динамическая и дискретная модели роста, развития и жизнедеятельности пчелиной семьи, яйценоскости пчелиной матки, естественного и технологического размножения пчелиных семей (на основе процессов Маркова). Разработано математическое обоснование основных технологических процессов воспроизводства, содержания, кормления пчелиных семей, поддержания их оптимального количества на пасеке, производства продуктов пчеловодства, управления и оптимизация этих процессов. Разработан новый способ выбора пчелиных семей по хозяйственным качествам на основе метода анализа иерархий.
Разработаны новые методы, критерии, система качественной и количественной оценки воспроизводства, размножения семей, зоотехнических, технологических ресурсов и состояния пасек, пчелиных семей, их особей, технологий и качества продуктов пчеловодства.
Разработаны алгоритмы и компьютерные программы по различным зоотехническим и технологическим расчетам и процессам в пчеловодстве.
Практическая значимость выполненной работы. Полученные результаты работы вошли в итоговые отчеты по научно-исследовательской работе трех региональных и трех федеральных программ. За выполненные работы по внедрению системы апимониторинга и технологий производства экологически чистых продуктов пчеловодства получены медаль и диплом Всероссийского выставочного центра.
Результаты выполненной работы положены в основу предложений для системы научно обоснованных мероприятий по повышению производства продуктов пчеловодства на пасеках различных форм собственности, в частности по увеличению продуктивности пчелиных семей, использованию ресурсосберегающих технологий, снижению затрат на содержание пчелиных семей, обеспечению воспроизводства высокопродуктивных семей, увеличения производства экологически чистых продуктов и использование индикаторных свойств медоносных пчел. На основании проведенных исследований предложены методы оценки, управления, оптимизации использования зоотехнических и технологических ресурсов пасек, составления медового баланса и оптимизации численности пчелиных семей на пасеке. Результаты выполненной работы способствуют решению проблем информационного обеспечения, инновационного развития пчеловодства, выполнению государственных программ по сохранению генофонда медоносных пчел, охране здоровья населения.
По материалам и результатам диссертационной работы создан web-сайт, зарегистрированы три компьютерные программы и две базы данных по зоотехническим и технологическим расчетам и процессам в пчеловодстве.
Полученные результаты используются в учебном процессе при подготовке специалистов сельскохозяйственных, технологических и естественнонаучных специальностей, а также при повышении квалификации работников сельского хозяйства, фермеров, пчеловодов-любителей.
I ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
Влияние интенсивного пчеловодства на медоносные ресурсы естественных и аграрных угодий, как кормовой базы пчеловодства
В основных направлениях государственной экологической политики и сельскохозяйственной науки особое внимание обращается на разработку государственной стратегии и планов действия в области сохранения качества основных компонентов природной среды: воздуха, воды, почв, биоразнообразия, управления продукционным, средоулучшающим потенциалом аграрных и естественных экосистем и ландшафтов, создания системы экологического мониторинга и прогнозирования состояния окружающей среды. Однако, нарушение человеком прямых и обратных биологических связей, приводит к деградации биоценозов, к изменению условий экологических систем, к сокращению биоразнообразия, приводит к необратимым последствиям, к возникновению неустойчивого состояния и разрушению экосистем (Никольский, 2001;Бессолицына, 2001; Sala, 2001).
Большое число работ в области экологии и биологии посвящено исследованиям влияния антропогенной деятельности на отдельные виды растений, животных, в том числе на медоносных пчел, на экологическое состояние экосистем, биоценозов, на их функционирование, биоразнообразие, общую биологическую продуктивность и устойчивость (Зубалий, 2001; Jancovic, 2003; Сапунов, 2004; Кривенко, 2004 и др.). Авторы отмечают, что в большинстве экосистем происходит нарушение биорепродуктивных и средообразующих процессов, обеднение генофонда и видового состава растений, особенно в районах интенсивной хозяйственной деятельности человека. Происходит ухудшение воспроизводства природных ресурсов в естественных биоценозах и аграрных экосистемах.
Жизнедеятельность медоносных пчел, их значение в экосистемах и биоценозах отмечалось многими авторами (Смарагдова, 1969; Бораздинов 1988; Макаров, 1999; Muhlen, 2003; Бурмистров, 2005 и др.). На основании многочисленных исследований можно отметить, что особое значение в сохранении генофонда и воспроизводстве огромного количества растений, развитии аграрных и лесных биоценозов имеют насекомые - опылители и особенно медоносные пчелы (Леконт, 1975; Макаров, 1997а, 2004, Rodet, 2002; Мадебейкин 2003, Мишин, 2005а и др.). За миллионы лет существования медоносная пчела (Apis mellifera L) и энтомофильные растения образовали экологическую нишу, в которой сложились наиболее оптимальные условия для их жизнедеятельности. Взаимные связи энтомофильных растений и пчелиных полны глубокого биологического смысла и указывают на высокую степень их эволюционной приспособленности друг к другу. Поэтому недостаток медоносных пчел приводит к снижению урожайности не только важных продовольственных, кормовых, технических культур, но и к обеднению генофонда естественных энтомофильных растений. Однако, теоретические вопросы, экспериментальные и технологические исследования взаимосвязей между пчеловодством, продуктивностью пчелиных семей и медоносными ресурсами, биоразнообразием, устойчивостью естественных и аграрных экосистем, в частности связи интенсивности опыления с видовым и количественным составом энтомофильных растений, медоносными ресурсами практически не изучены. Влияние условий жизнедеятельности пчелиных семей, качества кормов на их зоотехническое состояние и производство продуктов пчеловодства Нормальные условия жизнедеятельности пчелиных семей, качество кормов, условия воспроизводства, содержания пчелиных семей, производства продуктов пчеловодства определяются совокупностью благоприятных и неблагоприятных условий среды, воздействующих на энтомофильные растения, медоносную пчелу, углеводные и белковые корма для пчел, продукты пчеловодства. Целый ряд исследователей указывали, что продуктивность пчелиных семей, их способность противостоять неблагоприятным условиям зависит от сложного комплекса внешних и внутренних факторов (Аветисян, 1975; Макаров, 1997а; Мишин, 2005). В последнее время под неблагоприятными условиями подразумевают в первую очередь антропогенное и техногенное воздействие, в частности химическое загрязнение окружающей среды - пестицидами, тяжелыми металлами, лекарственными препаратами, радионуклидами и другими веществами загрязняющими среду обитания пчел, продукты пчеловодства и особей пчелиной семьи (Орлов 1991; Мишин, 1999; Rodet, 2002; Репникова 2004). К неблагоприятным факторам следует отнести и технологические условия использования семей на пасеке. Существуют многочисленные примеры негативного влияния на пчелиные семьи технологий пчеловодства особенно их нарушение или некорректное применение. (Болдырев, 1987; Лебедева, 2000; Завьялов, 2000 и др.). Бесконтрольное скрещивание, использование на пасеках технологических процессов без учета биологических возможностей пчелиных семей, высокий уровень технологического вмешательства в жизнедеятельность семьи приводит к снижению их продуктивных качеств. В то же время низкий технологический уровень на пасеке, применение любительских способов разведения, содержания семей, также негативно отражается на жизнедеятельности пчелиной и их хозяйственных показателях. Технологические процессы могут усиливать негативное влияние внутренних и внешних условий на пчелиные семьи, их количество и продуктивность (Jackson, 1997; Гавенко, 2001; Рындин, 2003). Помимо этого, на жизнедеятельность пчелиных семей оказывает отрицательное действие технологическая и производственная деятельность человека в целом (Мишин, 1999; Меркулов, 1998; Wurm, 2000; Laouenan, 2002 и др.).
Видовой состав медоносных растений естественных и аграрных ландшафтов Нечерноземной зоны России и Смоленской области
Высокие медоносные ресурсы первой группы хозяйств позволяют содержать на условном участке пасеки численностью 130-200 пчелиных семей и получать 30-40 кг товарного меда от каждой семьи, 3-6 тонн меда и 400-600 кг цветочной пыльцы (табл. 2). Следует отметить, что в семидесятые годы этот показатель равнялся 40-50 семьям на условном участке, но при достаточно интенсивном использовании земель в сельскохозяйственном обороте. Кроме этого длительный период регулярных наблюдений за угодьями, а для хозяйств МУП «Кощино» и КФХ «Духовщина», где пасеки располагаются на обследованных угодьях более 25 лет, позволяют сделать вывод, что угодья находятся в относительно устойчивом климаксном состоянии, а интенсивное опыление медоносными пчелами замедляет сукцессионные процессы. С другой стороны анализ флористического состава агрофитоценозов и реального производства продуктов пчеловодства (приложения 1-Ю) показывает, что наибольшие медоносные ресурсы приходятся на отдельные виды медоносов, например иван-чай, бодяк полевой, ивовые, липу и ряд других. Медовая продуктивность этих медоносов и количественный состав луговых растений в травостоях подвержен колебаниям в зависимости от внешних агроклиматических условий, особенно на экологически неустойчивых землях, выбывших из сельскохозяйственного оборота. То есть пчеловодство на таких землях приобретает неустойчивый, рискованный характер, что подтверждается значительными колебаниями производства товарного меда от одной семьи (табл. 2). Получение товарного меда от одной пчелиной семьи и медовая продуктивность семей за десять лет на опытных пасеках увеличилось в среднем на 30 % (табл. 2), а в некоторые благоприятные годы и при использовании на пасеках высококачественных маток медовая продуктивность семей повышалась на 50% по сравнению с начальным периодом. Увеличение средней медовой продуктивности пчелиных семей и получение за счет этого дополнительной прибыли позволило в некоторых хозяйствах увеличить количество пчелиных семей, также в среднем на 25-30 процентов, общее производство меда за десять лет возросло на 30 % и позволило дополнительно получать около 120 тыс. рублей в год за счет реализации продукции. Изменение медоносных ресурсов угодий в различных хозяйствах, в зависимости от уровня развития пчеловодства, показанное в разделе 3.1, позволяет предположить, что интенсивное опыление медоносными пчелами фитоценозов оказывает влияние на медовую продуктивность естественных и аграрных фитоценозов, которые используются или могут быть использованы пчеловодством в качестве коровой базы и производства продуктов пчеловодства. В подтверждении материалов раздела 3.1 в таблицах 3-15 и приложениях 13-34 представлены материалы многолетних исследований по оценке влияния интенсивности опыления медоносными пчелами на медоносные ресурсы луговых фитоценозов различных аграрных и естественных ландшафтов, которые проводили на мониторинговых площадках расположенных в указанных выше хозяйствах в 1994-2005 годах. Анализ состояния энтомофильной растительности участков проводился с акцентом на семейство бобовых (Fabaceae) исходя из того, что это семейство наиболее ценный компонент травостоя как с точки зрения использования в технологиях пчеловодства, так и общей биологической продуктивности. А также с акцентом на семейство Астровых (Asteraceae) исходя из того, что в этом семействе представлены виды с наибольшей медовой продуктивностью. Флористический состав энтомофильных растений определялся в обследуемых хозяйствах на мониторинговых площадках, заложенных на многолетних сеяных травостоях, естественных и культурных пастбищах и сенокосах, так же на участках, отнесенных по плану землепользования хозяйств к лесным угодьям, к паровым и залежным землям, слабо или неиспользуемых в сельскохозяйственном производстве. Энтомофильная растительность на территории Смоленской области характерна для Нечерноземной зоны России и представлена 385 видами, которые относятся к 71 роду, 47 семействам, из них являются медоносами и пыльценосами 210 видов относящихся к 42 семействам. Однако в качестве источников кормовых ресурсов пчеловодства значение имеют небольшое число видов. В приложении 12 представлены основные медоносные энтомофильные растения, произрастающие на территории обследуемых агрофитоценозов, которые представляют наибольший интерес с точки зрения использования в качестве кормовых ресурсов в Нечерноземной зоне России. Кроме энтомофильных растений, представленных в приложении 12, в агрофитоценозах произрастает, как указывалось выше, более 200 видов других медоносных растений, но которые рассеяны на угодьях. Среди этих растений есть виды, обладающие высокой медовой продуктивностью, такие как бодяк огородный (Cirsium vulgare), лопух паутинистый (Arctium tomentosum), вероника длиннолистная (Veronica longifolia), яснотка пятнистая и белая (Lamium album, L.maculatum), купырь лесной (Anthriscuc sylvestris), короставник полевой (Knautia arvensis), сивец луговой (Succica pratensis), букашник горный (Jasione montana), валериана лекарственная (Valeriana officinalis) и ряд других, которые повсеместно встречались на обследованных угодьях. Значительное количество видов на угодьях представлено энтомофильными растениями с низкой медовой продуктивностью, но которые посещаются пчелами для сбора нектара и пыльцы, такие как горицвет (Dianthus flos-cuculi), смолевка обыкновенная (Silene vulgaris), ежевика сизая (Rubus caesius), земляника обыкновенная (Fragaria vesca), таволга вязолистная (Filipendula ulmaria), ястребинка зонтичная и волосистая (Hieracium umbellatum, H.pilosella), марьянник дубравный (Melampyrum nemorsum), льнянка обыкновенная (Linaria vulgaris), первоцвет весенний (Primula veris), недотрога обыкновенная (Impatiens noliangere), зверобой продырявленный (Hypericum perforatum) и ряд других. Если доля растений в травостое не превышала 0,1%, то они учитывалась под обобщающим наименованием «разнотравье». Медоносные ресурсы разнотравья на обследованных угодьях существенно варьировались от 5 до 30 кг/га в зависимости от наличия в травостое тех или иных медоносных растений.
Накопление резервных и загрязняющих веществ различными стазами и особями пчелиных семей
Коэффициенты корреляции показали достаточно сложную картину совместного воздействия на пчел различных макроэлементов, микроэлементов и загрязняющих веществ. Так, если накопление свинца уменьшало количество азота в пчелах, массу пчел, то накопление фтора и калия увеличивало содержание азота и жира.
В этом случае макроэлементы и загрязняющие вещества выступали в роли антагонистов друг друга и возможно снижали неблагоприятное воздействие на пчел. При накоплении свинца, фтора и калия 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 фосфора на количество резервных веществ в пчелах, где Р 80%.
Изучение корреляционных связей убедительно подтверждает, что свинец и фтор, содержащиеся в больших количествах в организме пчел, негативно влияют на их массу и накопление резервных веществ в период подготовки пчелиных семей к зимовке.
В осенних пчелах 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, 1974; Мартынов, 1985; Улановский, 1991; Лебедев, 2006), такое изменение содержания резервных веществ в осенних пчелах свидетельствует о физиологически нормальной подготовке организма пчел к зимовке. В то же время на пасеках №2 и №3 при накоплении пчелами свинца РЬ и F у осенних пчел наблюдалось отклонения количества резервных веществ по сравнению с пчелами с контрольной пасеки, что свидетельствует о физиологических нарушениях в организме пчел (табл. 38).
В процессе исследований прослеживалась тенденция увеличения среднего содержания свинца, фтора, калия и фосфора 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 пчелах наблюдались явные отклонения, по сравнению с контролем. Это дает основания предполагать, что в период физиологической подготовки пчелиных семей к зимовке в организме пчел на пасеках с неблагоприятными условиями происходит нарушение азотного и липидного обмена. г) Влияние количества загрязняющих веществ в кормах на накопление пчелами резервных и загрязняющих веществ Неблагоприятное влияние накопления загрязняющих веществ пчелами на их физиологическое состояние подтвердилось в лабораторных экспериментах с использованием энтомологических садков. Результаты лабораторных экспериментов (приложение 46) показали, что на накопление пчелами разного возраста резервных и загрязняющих веществ в зависимости от варьирования различных факторов, влияние которых на пчел, как правило различалось с высоким уровнем вероятности (Р 95%) (приложение 46). Наибольшее влияние на состояние пчел оказывали перга, дозы загрязняющих веществ в корме, в том числе антибиотиков и гербицидов. Так, в пчелах, которым во время опыта вместе с сиропом скармливали различные дозы свинца, кадмия, фтора, антибиотиков, гербицида (приложения 47-49, рис. 15), по сравнению с контролем рост дозы токсичных веществ в корме оказывал негативное влияние на состояние и на содержание резервных веществ в пчелах.
С ростом дозы загрязняющих веществ в корме и увеличением их накопления в пчелах негативное влияние усиливалось, особенно на пчел старшего возраста.
Скармливание пчелам перги существенно изменяло накопление пчелами разного возраста резервных и загрязняющих веществ, но в разной степени в зависимости от дозы загрязняющих веществ в корме. Качественная перга, скармливаемая пчелам, как правило снижала негативное воздействие этих веществ на пчел. В частности в пчелах уменьшилось среднее содержание фтора в 5 раз, кадмия в 26 раз, валового свинца на 30%. Однако перга увеличила поступление ионов свинца в пчел в среднем в 2 раза, вероятно за счет свинца содержащегося в перге (приложения 48,49).
Кадмий и свинец, которые пчелы аккумулируют из нектара и пыльцы, способны подавлять работу многих ферментов, в том числе и синтез белка (Бабкин, 1995; Степанюк, 2000). Так, у пчел при средних дозах загрязняющих веществ в корме даже при скармливании им перги содержащей около 10-20% белков наблюдался дефицит жира и азота. Это может стать причиной белковой дистрофии и преждевременного старения пчел. В противоположном случае у молодых пчел скармливание загрязняющих веществ приводило к накоплению большого количества азота до 20%, по сравнению с контролем. Это, возможно повышало защитные функции организма пчелы и обезвреживало часть токсических веществ поступающих с кормом.
Результаты лабораторных экспериментов подтвердили данные полученными с опытных пасек (табл. 23-39, приложения 43, 47, 48). Таким образом, исследования, проведенные на пасеках, расположенных в различных экологических условиях, и лабораторные эксперименты показали, что загрязняющие вещества, в частности тяжелые металлы, фтористые соединения, антибиотики, пестициды и другие экологические загрязнители, поступающие в пчелиные семьи различными путями, накапливаются в больших количествах в организме пчел на всех стадиях метаморфоза, отрицательно влияют на обмен и накопление резервных веществ, жизнеспособность и продуктивность пчелиных семей.
Совершенствование технологии разведения, воспроизводства, содержания пчелиных семей, производства экологически чистых продуктов пчеловодства требует выбора экологически благоприятного места расположения пасеки, а также использования экологически безопасных технологий, оборудования и приемов ухода за пчелиными семьями и их воспроизводства. . В частности возможно использование специальных кормовых добавок с высоким содержанием жиров и азота (белков), которые повышают резистентность пчел к токсическим веществам.
Динамическая модель яйценоскости пчелиной матки и теоретическое обоснование сроков ее замены
Жизнедеятельность пчелиных семей в конкретно взятом биоценозе, 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.
Соответственно, для организации на пасеках оптимальных условий производства экологически чистых продуктов пчеловодства следует: 1) Оценить эколого-зоотехнические условия производства, состояние пасеки и пчелиных семей, используя медоносных пчел в качестве индикатора, в частности путем определения количества макроэлементов, микроэлементов, в том числе тяжелых металлов, пестицидов, антибиотиков в медоносных растениях (цветках), пчелах и продуктах их жизнедеятельности, и расчета соответствующих критериев, коэффициентов и показателей. 2) Тщательно соблюдать ветеринарно-санитарные 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 загрязняющие вещества 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 другие, снижающие миграцию и накопление загрязняющих веществ в почве и растениях. 5). Доработать ветеринарно-санитарный паспорт пасеки, в котором, согласно ветеринарным правилам, указывать наличие источников загрязнения в непосредственной близости от пасеки, а корма и продукцию пчеловодства полученную на пасеках, расположенных в экологически неблагоприятных районах, необходимо тщательно контролировать на содержание загрязняющих веществ. Для обеспечения 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; —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 [33,54,95].
