Разберёмся в секретах тайной жизни маленьких мохнатых пчел и рассмотрим не самые очевидные факты их физиологии, связанной с производством мёда в рамках проекта "Научный форсайт"!
Возьми на радость из моих ладоней
Немного солнца и немного меда
Как нам велели пчелы Персефоны....
Осип Мандельштам
В одном из своих удивительно лиричных стихотворений Осип Мандельштам написал о загадочных пчелах древнегреческой богини царства мёртвых Персефоны. И вот что интересно: одной из характеристик, которыми древние Греки наделяли эту прекраснейшую повелительницу преисподней, является слово «медовая»! Мало того, существует мнение, что замечательные трудяги из мира насекомых – пчелы – являются маленькими мифическими жрицами Персефоны. Возможно, именно это и имел ввиду в своем стихотворении звездный русский поэт серебряного века.
О медоносных пчелах и продуктах пчеловодства – меде, перге, прополисе, воске, маточном молочке – написаны многие и многие тома литературы: научной, научно-популярной, художественной. Жизнь медоносной пчелы и необычные химические и биологические свойства мёда настолько поражают воображение, что по-прежнему вызывают у нас большое количество любопытных вопросов.
И в первую очередь нас интересует мёд – этот душистый, солнечный «нектар богов», обладающий не только лишь питательными свойствами. Не секрет, что мёд имеет ярко выраженные антимикробные свойства. Это позволяет использовать его в народной медицине как общеукрепляющее средство, а также для консервации продуктов питания. Мало того, уже более четырех тысяч лет назад древние египтяне использовали мед как компонент бальзама для мумификации тел фараонов и знатных современников. В древнеегипетских гробницах до сих пор находят сосуды с медом, который за прошедшие десятки веков не утратил свои химические качества, сладость и питательность. Так почему же пчелиный мёд настолько удивителен в своих свойствах? Давайте разберемся!
Начнем с самого начала и определимся с тем, что же такое мёд и какую роль он играет в пчелиной семье? С биологической точки зрения мёд является продуктом жизнедеятельности медоносной пчелы: переработанным цветочным нектаром. Основа меда – это выделяемый особыми желёзками энтомофильных растений – нектарниками – высокоуглеводистый сироп, содержащий моносахариды глюкозу и фруктозу, а также дисахарид сахарозу (тростниковый сахар). Они то и являются ключевыми компонентами будущего меда. Помимо углеводов в нектаре присутствуют вещества, защищающие этот притягательный вкуснейший продукт от грибков и бактерий и сохраняющие его в первозданном виде для основного потребителя – пчелы.
К таким защитным веществам нектара относится особая органическая кислота, проявляющая выраженный антимикробный эффект. Название этой кислоты – бензойная, и произошло оно от названия росного ладана или бензойной смолы – вещества, выделяемого дикорастущим деревом из рода стираксовых Styrax benzoin, произрастающим на территории стран Юго-Восточной Азии. Росный ладан обладает не только ярко выраженным защитным антимикробным действием, но и приятным ванильным запахом, в связи с чем используется в парфюмерной промышленности. Бензойная кислота как компонент пчелиного меда была выделена отечественным химиком Сергеем Алексеевичем Поправко путем ее экстрагирования из меда органическими растворителями с последующим упариванием и хроматографией. В нектар, а соответственно затем и в мед, бензойная кислота попадает благодаря биохимическим реакциям синтеза растений, пчелы, как и любые другие животные, не способны синтезировать это ценное антимикробное вещество.
Защитные свойства меда обеспечиваются не только бензойной кислотой, но самой его консистенцией: концентрация сахаров в меде крайне высока – до 80% от общего объема, для сравнения в нектаре их доля только 40-50%. Упаривание нектара – это еще один механизм, позволяющий пчелам сделать мёд непригодным для жизнедеятельности микроорганизмов, неспособных развиваться в столь концентрированной среде. Удаление воды из нектара происходит в улье уже после закачивания нектара в ячейки пчелиных сот, насекомые приступают к активной работе по созданию мёда с помощью своих перепончатых крыльев. Находясь на сотах, рабочие особи начинают активно работать крыльями, быстро сокращая и расслабляя летательные мышцы, таким образом создаются два очень важных условия. Во-первых, при работе летательных мышц пчелы вырабатывается большое количество тепловой энергии, что приводит к повышению температуры в улье и активному испарению влаги из нектара в сотах. Во-вторых, благодаря взмахам крыльев воздух в улье активно вентилируется, и вместе с потоками теплого воздуха удаляются появившиеся излишки паров воды. Именно поэтому во время активного медосбора летом на пасеке в ульях слышится особый гул, производимый пчелами при упаривании меда. Именно поэтому опытные и грамотные пчеловоды не торопятся откачивать мед сразу после медосбора, ожидая пока пчелы закончат работу по выпариванию воды из нектара.
Помимо высокой концентрации сахаров и наличия бензойной кислоты в качестве консерванта, у пчел есть еще одна стратегия защиты мёда от микробов – это наличие в мёде особого пчелиного фермента ингибина. Этот фермент добавляется пчелами в нектар при его переработке ими в особых медовых зобиках. Он способен катализировать реакции превращения глюкозы в глюкуроновую кислоту с выделением перекиси водорода. А как мы все знаем, перекись водорода – это абсолютный яд для большинства микроорганизмов, именно поэтому он есть практически в каждой домашней аптечке. Такая ингибиновая система защиты меда столь же эффективна, сколь и уязвима. Дело в том, что фермент ингибин легко разрушается на свету и действует лишь при определенной достаточно высокой температуре, которая поддерживается пчелами в улье. Это следует учитывать и при хранении мёда в домашних условиях!
Таким образом, мы видим, что мёд имеет достаточно химически барьеров защиты от микробов, этих непрошенных гостей в пчелином доме. Но помимо микроорганизмов существует еще одна опасность для стратегических медовых запасов пчелиной семьи. Это возможная кристаллизация меда при его длительном хранении, что делает его непригодным для питания пчел в зимний период. Как пчелы справляются с этой задачей? Действительно, моно- и дисахариды достаточно охотно образуют твердый осадок в виде белых прозрачных кристаллов. Особо склонна к этому процессу сахароза – тростниковый сахар, и именно поэтому очень важным биологическим критерием качества пчелиного меда является ее концентрация в конечном продукте. Пчелы воистину удивительные существа, ведь и здесь они справились с задачей: важным эволюционным приобретением пчел является их способность вырабатывать с помощью своих глоточных желез еще один особый фермент инвертазу. Это биологически активное вещество способно расщеплять тростниковый сахар до молекул глюкозы и фруктозы, снижая тем самым концентрацию этого нежелательного компонента в меде. Мало того, этот химический процесс является причиной повышенной сладости мёда, который на вкус гораздо слаще сахара благодаря повышенному содержанию вышеуказанных моносахаридов.
Таким образом, защищенный от микробов и процессов кристаллизации зрелый мёд в сотах, после комплексной его обработки рабочими пчёлами, наконец, запечатывается тонкой восковой крышечкой - забрусой, и превращается в ценнейший стратегический запас пищи. Эти углеводные консервы позволяют медовым трудягам пережить долгие месяцы зимы, когда вся пчелиная семья сбивается в плотный клуб на запечатанных сотах внутри теплого улья.
Итак, мёд - это ценный энергетический запас, необходимый для выживания пчелиной семьи в зимний период. Но только ли мёдом питаются пчелы? Что является источником белков, жиров, аминокислот, витаминов и других сложных органических соединений в рационе пчел? Оказывается, что в качестве основной кормовой базы пчелы используют пыльцу растений, которая и составляет наиболее питательную часть их диеты. Пыльца является легкодоступным продуктом в летние месяцы и запасется в достаточных объемах пчелами-сборщицами. В улье пыльца хранится в виде плотно утрамбованной перги в ячейках сот. Пыльцой же выкармливаются и подрастающие личинки пчел. Таким образом в летний период пища пчел - это цветочный нектар и пыльца, а зимой - мёд и перга.
Однако, стоит помнить, что на этих уникальных изобретениях медоносной пчелы не заканчивается список интереснейших и загадочных фактов о ней. Удивительные свойства прополиса, необычные качества маточного молочка, идеальное устройство общественной жизни пчелиной семьи, их сложный язык - это только то немногое, что является объектом пристального внимания ученых из самых разных областей науки: от зоологии и этологии до фармацевтики и нутрициологии. Да, сложно поспорить с тем, что пчелы - это одни из самых загадочных и необычных существ нашей живой планеты, на крошечных плечиках которых держится огромный мир цветковых растений и устойчивость природных экосистем. Так и хочется сказать: «За пчелами будущее»!
Юлия Давыдова, кандидат биологических наук, доцент, заведующая кафедрой биологии, химии, экологии и методик обучения Мининского университета.
#мининский #mininuniver #десятилетиенауки #МинобрнаукиРоссии #популяризациянауки #научныйфорсайт