Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время уделяется большое внимание изучению миграции биогенных и токсических веществ в окружающей среде и наличию их в продуктах питания, в том числе, и в продуктах пчеловодства. Загрязнение окружающей среды антропогенными поллютантами является одной из острейших проблем экологии. Особенно опасны тяжёлые металлы (ТМ), проявляющие высокую токсичность в следовых количествах - ртуть, свинец, кадмий и др. В литературе описаны результаты многочисленных исследований динамики тяжелых металлов по трофической цепи «почва — растения — пчелы — продукты пчеловодства — человек» (Ларионов Г.А., 1997; Кадиров Р.А. и др., 1999; Мишин И.Н., 2001, Еськов Е.К. и др. 2001, 2008; Лебедев В.И., Мурашова Е.А., 2003; Мурашова Е.А., 2004; Ишкильдин А.Т., 2004; Пашаян С.А., 2006; Русакова Т.М. и др., 2006; Ишемгулова Н.З., 2006; Колбина Л.М., 2009; Осинцева Л.А. и др. 2009; Коркина В.И., 2009; Еськова М.Д., 2012 и др.; Celli G., Maccagnani B., 2003; Achundume A.C., Nwafor B.N., 2010).
Тяжёлые металлы поступают в почву с атмосферными осадками, с выбросами и стоками промышленных предприятий, выхлопными газами автомобильного транспорта, пестицидами и удобрениями. Эти вещества, входящие в состав выбросов промышленных предприятий и автомобильного транспорта, попадают в пчелиное гнездо при сборе ими нектара, пыльцы, прополиса и оказывают токсическое воздействие на организм медоносной пчелы. Использование пчел в качестве биоиндикатора загрязнения окружающей среды, а также анализ трофической цепи «почва - медоносное растение – пчела - продукты пчеловодства» позволяют оценить качество и безопасность производимых продуктов пчеловодства.
Помимо этого, в данной цепи питания пчелы медоносной могут транспортироваться вещества, играющие сигнальную роль. К их числу относят фитогормоны. Основным источником поступления фитогормонов в мед часто считается пыльца, поступающая вместе с нектаром (Поправко С.А., 1982; Херольд Э., Лейбольд Г., 2006). В литературе имеются данные о положительном влиянии экзогенных синтетических фитогормонов на жизнеспособность пчел, яйценоскость, весеннее развитие пчелиных семей, силу семей, улучшение физиологического состояния зимующих пчел, их медовую продуктивность и зимостойкость (Тимашева О.А., 2004; Антимиров С.В., 2004; Бойценюк Л.И, 2006, Губайдуллин Н.М., Маннапов А.Г., 2008; Шевхужев А.Ф., Нагаев А.М, 2009). Однако отсутствуют данные как о содержании фитогормонов, поступающих с медом, так и методика определения фитогормонов в продуктах пчеловодства. Кроме того, существуют разнообразные сорта меда, имеющие различное количество и соотношение фитогормонов. Следовательно, при использовании синтетических гормональных препаратов для более правильной подборки дозы необходимо оценивать уровень содержания фитогормонов в меде.
Как известно, в данной трофической цепи происходит также транспорт различной микробиоты (Осинцева Л.А., 2010). Большое внимание в литературе уделяется изучению особенностей распространения микозов (Мукминов М.Н, 2006). Считается, что споры гриба в улей заносят пчелы с пыльцой и нектаром, также переносчиками могут быть пчелы-воровки, трутни, паразиты, проникающие в улей. Однако нам не удалось встретить работ, в которых было бы описано движение спор гриба Ascosphaera apis в системе «больная пчелиная семья – растение – пыльцевая обножка – здоровая семья – мёд». Есть немногочисленные работы, в которых изучалась микофлора пыльцы (Чекрыга Г.П., 2006; Осинцева Л.А., Чекрыга Г.П., 2008; Осинцева Л.А., 2009). Известно, что важную роль в возникновении и распространении аскосфероза играют, в первую очередь, нарушения равновесия нормальной микрофлоры в пчелиной семье и другие факторы, снижающие естественную резистентность организма личинок (Смирнов А.М. и др., 1999). Вследствие широкого распространения болезнь приносит значительный экономический ущерб пчеловодству, снижая продуктивность и ослабляя пчелиные семьи, так как поражает их расплод.
Все сказанное определило цель данной работы, которая состояла в выявлении путей и механизмов миграции тяжелых металлов, фитогормонов и микобиоты, а также в оценке способности изучаемых компонентов накапливаться в различных звеньях пищевой цепи пчелы медоносной. Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
-
Изучить особенности миграции ТМ (свинец, кадмий, железо, цинк, медь, ртуть) по цепи «почва – растение – пчелы - продукты пчеловодства» в зависимости от интенсивности движения автомобилей на автомагистралях.
-
Выявить особенности биоаккумуляции ТМ в различных звеньях трофической цепи и выявление генетической дифференциации пчел, находящихся в различных условиях автомобильного загрязнения.
-
Разработать метод определения уровня содержания фитогормонов в нектаре, меде, пыльцевой обножке, перге.
-
Установить механизм транспорта фитогормонов по цепи «растение – пчела – мед» и изучить гормональный баланс различных сортов меда.
-
Изучить маршруты движения спор гриба Ascosphaera apis в системе «больная пчелиная семья – растение – пыльцевая обножка – здоровая семья – мёд».
Основные положения диссертационной работы, выносимые на защиту:
1. Аккумуляции ТМ в теле пчел в трофической цепи «почва - растение – пчела - мед» зависит от интенсивности движения автомобилей и способствует снижению поступления ТМ в мед.
2. Нектар является основным источником происхождения фитогормонов в меде.
3. Споры гриба Ascosphaera apis обнаружены во всех компонентах экосистемы пчелы медоносной.
Научная новизна. Установлено, что в зависимости от интенсивности автомобильного загрязнения придорожных биотопов возрастает количество ТМ, достигающих продуктов пчеловодства. Прослежена миграционная активность ТМ в пищевой цепи пчелы медоносной (по убывающей: цинк, медь, свинец, кадмий, железо). Обнаружена способность пчел аккумулировать цинк, кадмий, и медь, за счет чего снижается их количество в меде. Эффекта кумуляции свинца и железа в теле пчел не установлено. Разработана методика определения фитогормонов в продуктах пчеловодства. Впервые экспериментально установлено, что основным источником поступления гормонов в мёд является нектар. При изучении путей движения спор гриба Ascosphaera apis в системе «больная пчелиная семья – растение – пыльцевая обножка – здоровая семья – мёд» установлено наличие спор гриба во всей исследованной цепи, за исключением её последнего звена - мёда.
Практическая значимость и реализация результатов исследования. Полученные в данной работе результаты расширяют знания о путях и механизмах миграции тяжелых металлов, фитогормонов и микобиоты в трофической цепи питания медоносных пчел. Разработанный метод определения уровня содержания фитогормонов в лабораторных условиях может быть использован для оценки достоверности происхождения мёда, а также должен применяться при использовании синтетических фитогормонов в качестве стимуляторов развития пчелиных семей. Прослежены пути распространения спор гриба Ascosphaera apis от больной пчелиной семьи к здоровой семье, что важно при проведении ветеринарных мероприятий по профилактике аскосфероза. По результатам исследований разработаны методические рекомендации «Использование изоферментных генетических маркеров для оценки состояния бурзянской популяции среднерусской породы медоносной пчелы», «Твердофазный иммуноферментный анализ содержания фитогормонов в нектаре, пыльце и меде» (Утверждены Отделением ветеринарной медицины РАСХН, протокол № 3/2 от 8 июня 2010 г.). Материалы диссертационной работы используются на кафедрах разведения животных и пчеловодства в ФГБОУ ВПО Башкирский ГАУ, биохимии и биотехнологии ФГБОУ ВПО Башкирского государственного университета, биологии и биологического образования ФГБОУ ВПО «БГПУ им. М. Акмуллы» при проведении лекционных и лабораторно-практических занятий.
Апробация работы. Основные положения работы были представлены на Всероссийской научно-практической конференции в рамках XX юбилейной специализированной выставки «АГРОКОМПЛЕКС-2010» 2-4 марта 2010 г (Уфа, 2010); Российской агропромышленной выставке «Золотая осень – 2011» (диплом, золотая медаль, Москва, 2011); научно-практической конференции в рамках экологического форума и специализированной выставки «Уралэкология. Промышленная безопасность – 2011» (Уфа, 2011); Всероссийской научно-практической конференции «Научное обеспечение устойчивого развития АПК» 13-15 декабря 2011 г. (Уфа, 2011); Международной научной конференции аспирантов и молодых ученых «Развитие АПК в свете инновационных идей молодых ученых» (Санкт-Петербург, 2012); Российской агропромышленной выставке «Золотая осень – 2012» (диплом, серебряная медаль, Москва, 2012); первой Международной научно-практической заочной конференции «Современные проблемы и перспективы сохранения медоносных пчел и некоторые аспекты развития и внедрения школьного пчеловодства» (Уфа, 2013); 17-ой Международной школе-конференции молодых ученых «Биология – наука XXI века» (Пущино, 2013).
Связь работы с плановыми исследованиями и научными программами. Исследования проводились в рамках планов НИР кафедры разведения животных и пчеловодства ФГБОУ ВПО Башкирский ГАУ «Биотехнологические особенности комплексного использования башкирской породы медоносных пчел на фоне инфекционных и инвазионных заболеваний» гос.рег. №01201059478 и «Выявление в Республике Башкортостан природных зон с оптимальными условиями для производства высококачественных экологически чистых продуктов пчеловодства» № гос.рег.№ 0120.0404877.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 работ, в том числе 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ. Разработанный метод «Твердофазный иммуноферментный анализ содержания фитогормонов в нектаре, пыльце и меде» включен в состав монографии, изданной совместно с коллективом авторов «Методология фундаментальных исследований популяций Apis Mellifera L. 1758»
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания методов исследования, результатов и их обсуждения, выводов и списка цитируемой литературы, включающего 188 наименований, в том числе 42 на иностранных языках. Работа изложена на 122 страницах машинописного текста, включая приложение, содержит 36 рисунков и 8 таблиц.
