Рост смертности пчелиных семей обусловлен множеством факторов, включая взаимодействие пестицидов, патогенов, паразитов и плохого питания. Хотя многие из этих факторов представляют собой стрессы окружающей среды и в значительной степени выходят за рамки контроля пчеловода, пчеловоды способны частично управлять питанием своих подопечных, добавляя корма.
В зимний период особенно важно регулировать доступность углеводных источников для пчел. Пчеловоды могут либо оставить пчелам запасенный ими мед, либо извлечь его и заменить другим источником углеводов.
Достаточное количество углеводов зимой критически важно для выживания пчел, так как они вырабатывают энергию для терморегуляции и поддержания иммунной системы.
Стоит отметить, что мед, в отличие от других углеводных кормов, является не только источником простых углеводов, но и содержит вторичные соединения с противомикробными свойствами и способностью снижать окислительный стресс.
Пчеловоды используют различные углеводные корма, каждый из которых имеет свои особенности.
Сахарозный сироп, кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы и инвертный сироп - наиболее популярные искусственные подкормки. Они доступны по цене, легко приобретаются и охотно потребляются пчелами.
Инвертный сироп производится промышленным методом из сахаросодержащего сиропа с применением фермента инвертазы. Этот фермент расщепляет сахарозу на глюкозу и фруктозу, что придает сиропу моносахаридный профиль, схожий с медом.
Инвертный сироп обладает высокой вязкостью и меньшей склонностью к брожению и кристаллизации, чем сахарозный или кукурузный сиропы, что делает его более предпочтительным вариантом для пчеловодов.
В свою очередь, сахарный сироп подвержен ферментации и образованию плесени, а кукурузный сироп может стать токсичным для пчел из-за накопления гидроксиметилфурфурола (ГМФ) при неправильном хранении.
Гидроксиметилфурфурол также может вырабатываться в некачественном инвертном сиропе, а добавление кислот для ускорения инверсии может привести к увеличению смертности пчел.
В предыдущих исследованиях ученые изучали влияние искусственных углеводных добавок на здоровье пчелиных семей и отдельных пчел. Однако, исследователи часто не обнаруживали значительных различий между типами корма.
- Исследование Баркера и Леннера (1978) показало, что рабочие пчелы, получавшие сахарный сироп, жили дольше, чем те, кого кормили медом или кукурузным сиропом.
- В то же время, на уровне колонии, сравнение сахарного сиропа с кукурузным сиропом не выявило различий в привесе, производстве меда, размере гроздей и массе рабочих пчел (Северсон и Эриксон, 1984).
- Аналогично, Бродшнайдер и др. (2010) сравнили сахарный сироп, инвертный сироп и кукурузный сироп, но не обнаружили разницы в смертности колоний во время зимовки в Австрии.
- В умеренном климате Северной Каролины Харрис и др. (2011) исследовали различные зимние корма, включая 6 разных растворов и смесей сахарозы и кукурузного сиропа, и сообщили об отличной выживаемости пчел всех протестированных кормов, даже в колониях, зараженных Ноземой.
- Одно исследование, проведенное Самматаро и Вайсом (2013), показало, что колонии, получавшие сахарный сироп, были более продуктивными по сравнению с теми, кого кормили кукурузным сиропом. Однако, в этом исследовании не проводилось сравнение с медом, который является основным кормом медоносных пчел в зимний период.
Учитывая, что по отчетам пчеловодов и результатам эмпирических исследований, основной причиной гибели пчел зимой становится голод (2023), необходимо продолжить изучать влияние как естественного (меда), так и искусственного дополнительного рациона на выживаемость и состояние пчелиных семей и отдельных пчел в полевых условиях.
В рамках этого исследования ученые провели рандомизированный эксперимент по кормлению пчел в полевых условиях, сочетая его с физиологическим анализом. Это включало измерение содержания липидов у рабочих пчел и уровня экспрессии генов, связанных со здоровьем в мозге.
Целью было определить влияние искусственных кормов (инвертный сироп, высокофруктозный кукурузный сироп и сахаросодержащий сироп) и меда на выживаемость пчел в зимний период и их здоровье.
В рамках исследования было обследовано 48 колоний. Из них 24 колонии (50%) успешно пережили зимний период 2020-2021 годов. Анализ показал, что тип корма не оказывал влияния на выживаемость колоний. Также не было выявлено существенных различий между разными вариантами кормов.
Хотя статистической значимости не обнаружено,
- колонии, которые питались зимой медом, показали наивысший уровень выживаемости - 66,7%,
- колонии, получавшие инвертированный сахарный сироп, показали 58,3% выживаемости,
- сахарный сироп - 41,7%,
- а кукурузный сироп - 33,3%.
Среди выживших колоний не было обнаружено связи между их размером и типом корма, который они получали зимой.
Однако, как и по выживаемости,
- колонии, получавшие мед, были в среднем крупнее (средний размер 2,6 по шкале от 1 до 3),
- за ними следовали колонии, получавшие сахарный сироп (средний размер 2,3),
- инвертный сироп (средний размер 2,2)
- и кукурузный сироп (средний размер - 1,8).
Также наблюдались значительные различия в содержании липидов у перезимовавших рабочих пчел. Содержание липидов варьировалось от 0,02 до 15,57 мг на пчелу, составляя в среднем 3,54 мг на пчелу.
Попарные сравнения рационов показали более крупные жировые тела у пчел из колоний, получавших мед и инвертный сироп, и меньшие жировые отложения у пчел, получавших кукурузный сироп.
Значительные различия в экспрессии генов были обнаружены между рационами для Jhamt, Vg, IIp1 и IIp2.
В целом, более высокая экспрессия Vg и IIp2 наблюдалась у пчел из семей, получавших сахарный сироп, в то время как у пчел, получавших кукурузный сироп или инвертированный сироп, отмечалась более высокая экспрессия Jhamt и IIp1.
Также были получены данные о более высокой экспрессии Vg и IIp2 у пчел, получавших мед, по сравнению с семьями, получавшими инвертный или кукурузный сиропы. Хотя во многих случаях эта тенденция была незначительной.
Jhamt - метилтрансфераза ювенильного гормона,
Vg - вителлогенин,
IIp1 - инсулиноподобный пептид 1,
IIp2 - инсулиноподобный пептид 2.
***
Углеводы являются основным источником энергии для рабочих пчел. В зимний период, когда пчелы не могут добывать корм, они полагаются на запасенный мед или на другие источники углеводов, предоставляемые пчеловодом.
Исследование не выявило значительного влияния осеннего кормления пчел разными кормами на выживаемость зимой или размер колонии. Однако, была замечена тенденция к более высокой выживаемости и увеличению колоний у пчел, питавшихся медом в течение зимы.
В сравнении, колонии, получавшие кукурузный сироп, показали наименьшую выживаемость и размер, хотя эти различия не были статистически значимыми.
На уровне отдельных пчел ученые наблюдали различия в размере жировых тел и экспрессии генов у пчел из колоний, которых кормили разными кормами.
Как и в случае с колониями, самые крупные жировые тела были у пчел из колоний, которых кормили медом и инвертным сиропом, а самые маленькие - у пчел, которых кормили кукурузным сиропом.
У пчел, которых кормили медом и сахарным сиропом, в целом наблюдалась более высокая экспрессия Vg и IIp2 и более низкая экспрессия Jhamt и IIp1 по сравнению с пчелами, которых кормили кукурузным и инвертным сиропами. Эти паттерны экспрессии генов, особенно у пчел, питавшихся сахарозой, соответствуют тому, что можно ожидать от молодых, хорошо упитанных пчел, и связаны с продолжительностью жизни и выживаемостью зимой.
Хотя на уровне отдельных особей не было обнаружено статистически значимого влияния на выживаемость или размер колонии, закономерности, наблюдаемые в отношении размера жировых тел и экспрессии генов, могут указывать на состояние колонии в ближайшем будущем.
Более высокое содержание липидов у рабочих пчел коррелирует с долголетием и устойчивостью, что может помочь понять, как разные источники углеводов влияют на успешность зимовки.
Пчёлы, получавшие инвертированный сахарный сироп или высокофруктозный кукурузный сироп, демонстрировали схожие паттерны экспрессии генов по сравнению с пчёлами, которых кормили сахарным сиропом или мёдом.
Профили экспрессии, связанные с мёдом, были во многом похожи на профили сахарозы, но также имели некоторое сходство с инвертированным сахарным сиропом и высокофруктозным кукурузным сиропом, особенно в отношении генов Vg и Ilp2.
Это можно объяснить схожим углеводным составом мёда, инвертированного сахарного сиропа и кукурузного сиропа по сравнению с чистым сахарным сиропом.
Однако данное открытие неожиданно, учитывая результаты исследования Уилера и Робинсона (2014), которые показали, что паттерны геномной транскрипции высокофруктозного кукурузного сиропа и сахарозы были более схожими, чем у любого из этих продуктов в сравнении с мёдом.
Результаты Уилера и Робинсона предполагают, что существуют различия в транскрипции, которые учёные не выявили, поскольку сосредоточились на анализе ограниченного набора функционально важных генов. Кроме того, они оценивали жировую ткань, а не мозг, что может объяснять некоторые различия в результатах двух исследований.
Важно отметить, что вителлогенин (Vg) не синтезируется в мозге, поэтому любое его выражение, вероятно, связано с периферической жировой тканью, окружающей мозг. Следовательно, небольшие различия в методике выделения образцов могли привести к значительным колебаниям в уровнях экспрессии Vg.
Тем не менее, тенденции, наблюдаемые в экспрессии Vg, согласуются с экспрессией Ilp2 и противоречат экспрессии Jhamt, как и ожидалось на основании предыдущих исследований, что добавляет уверенности в полученных результатах.
Мёд значительно отличается от искусственных заменителей пищи по ряду характеристик, влияющих на экспрессию генов. В мёде присутствуют пыльца, минералы и другие компоненты, такие как антимикробные пептиды, отсутствующие в искусственных углеводных источниках.
Исследования Мао и его коллег (2013) показали, что соединения в мёде, включая п-кумаровую кислоту, активизируют гены детоксикации и антимикробных пептидов в организме пчёл, способствуя их защите.
В то же время, пчёлы, получающие искусственные корма, такие как сахарозный сироп или высокофруктозный кукурузный сироп, лишены этих полезных соединений. Из-за этого они могут быть более восприимчивы к пестицидам и инфекциям (Мао и др., 2013).
Даже при контролируемом уровне паразитов в экспериментальных колониях, влияние искусственного питания может усиливаться при воздействии других стрессовых факторов.
При анализе различных углеводных диет у зимних пчёл были выявлены схожие изменения в экспрессии генов по сравнению с молодыми пчёлами. Это особенно интересно, учитывая различия в количестве и составе углеводов в рационе каждой группы.
Зимние пчёлы на протяжении всей своей взрослой жизни потребляют большое количество углеводных кормов. В то же время молодые пчёлы, которые только что вылупились, не получают углеводы в таких больших количествах. Вероятно, их генетическая экспрессия отражает состав пищи, которую они получали в стадии личинок, когда их кормили небольшим количеством корма, включая маточное молочко, производимое пчёлами-кормилицами.
Предыдущие исследования маточного молочка не обнаружили влияния различных углеводных рационов на его состав. Поэтому удивительно, что учёные зафиксировали явные следы углеводного питания у молодых пчёл. Ранний период развития пчёл (до 24 часов) остаётся малоизученным. У весенне-летних пчёл изменения в экспрессии генов в мозге происходят на ранних стадиях взрослой жизни (до 8 дней).
Важно отметить, что хотя обычно выращивание расплода в регионе, где проводилось исследование, начинается в конце февраля, учёные не могут гарантировать, что все изученные рабочие особи были действительно зимними пчёлами, а не аномально ранними весенними пчёлами. Хотя исследователи считают это маловероятным, случайный отбор молодых пчёл ранней весной среди зимних рабочих особей мог привести к увеличению вариабельности в экспрессии генов в этой группе и/или сблизить генетические профили молодых пчёл ранней весной с зимними рабочими пчёлами.
Различия в воздействии кормов, изученных в этом исследовании, могут быть связаны с негативным влиянием различных сахаров на микробиоту кишечника медоносных пчёл. Микробиом кишечника медоносных пчёл содержит основной набор бактерий, которые способны переваривать и метаболизировать растительные углеводы. Микробиом влияет на pH кишечника и оказывает воздействие на рост, поведение, гормональный фон и физиологию пчел.
Изменения в основном микробиоме или антибиотики оказывают негативное воздействие на пчел, делая их более восприимчивыми к болезням и влияя на экспрессию генов развития, включая Vg.
В то время как D’Alvise et al. (2018) обнаружили, что тип зимнего корма практически не влияет на микробиоту кишечника, недавняя работа Taylor et al. (2019) показала, что рацион, богатый сахарозой, может изменить состав второстепенных бактерий в кишечнике медоносных пчёл. Это указывает на то, что влияние углеводов на микробиом медоносных пчёл требует дальнейшего изучения.
Ограничением исследования является недостаточное количество образцов пчёл из каждой колонии для анализа экспрессии генов. Это могло привести к повышенной вариативности данных и незначительным парным тенденциям, которые наблюдали учёные.
Для расширения области применения выводов и получения более универсальных результатов выборка была стратифицирована по колониям, вместо того чтобы брать больше образцов из меньшего числа колоний.
Хотя источник колонии был учтён статистически как случайный перехват, результаты показали высокую вариативность экспрессии генов между разными колониями по сравнению с остаточной дисперсией. Более тщательный отбор образцов на уровне колонии мог бы повысить точность и значимость результатов.
Иными словами, если бы учёные взяли больше пчёл из каждой отдельной группы (колонии), результаты могли бы быть точнее и статистически значимее.
Правильное питание зимой может помочь пчёлам лучше справляться со стрессом и успешно пережить холодное время года. Исследования показывают, что разные виды углеводной пищи влияют на то, как пчёлы выживают, работают и справляются с другими трудностями в течение всего сезона. Пчеловоды должны помнить, что сбор мёда и замена его искусственными кормами могут иметь последствия. Искусственные корма могут навредить здоровью пчелиных семей и отдельных пчёл, в отличие от натурального мёда.
Из статьи "Углеводное питание и здоровье медоносных пчёл в период зимовки", - Габриэла Квинлан и др., 2023 год.
Берегите своих пчёл!
Живите долго и будьте здоровы! Мира Вам!!!
P.S. Спасибо, что дочитали до конца! Буду рада видеть вас в числе моих подписчиков! В этом блоге вы найдёте много полезной информации!
P.S. Информация на моём канале носит только ознакомительный характер.
Поддержите автора лайком и комментарием! Вам не сложно, а мне приятно!