Окружающая температура напрямую влияет на обмен веществ и физиологию пчёл, а значит, и на все ключевые процессы их жизни: рост, развитие, размножение и выживаемость.
Негативные последствия повышенной температуры проявляются в снижении выживаемости расплода, возникновении деформации крыльев, ухудшении способности к обучению, повышении восприимчивости к инфекциям и снижении активности в поисках пищи.
Относительная влажность (ОВ) также играет важную роль — особенно для развития личинок во время инкубации. Исследования показывают, что оптимальная влажность для вылупления личинок составляет около 75 %. Когда пчёлы находятся вне улья, изменения влажности не влияют напрямую на их пищевое поведение. Однако внутри улья рабочие пчёлы активно поддерживают стабильный уровень влажности — например, испаряя нектар и собирая воду.
Медоносные пчёлы играют ключевую роль в опылении растений. В процессе эволюции они приспособились к взаимодействию с растениями: их биологические особенности гармонично сочетаются с цветом, ароматом и строением цветов. В последние годы пчёл всё чаще используют для опыления в теплицах. Это не только сокращает затраты на искусственное опыление, но и повышает урожайность. Однако в теплицах пчёлам приходится сталкиваться с ограничениями: небольшое пространство, повышенная температура и влажность влияют на их поведение при поиске пищи и на размножение.
Высокая температура может вызывать у пчёл окислительный стресс. С ним помогает бороться антиоксидантная система насекомых. При перегреве в организме активируются защитные реакции: специальные ферменты удаляют избыточные свободные радикалы кислорода, поддерживая нормальную работу организма.
Ключевые антиоксидантные ферменты у насекомых: супероксиддисмутаза (СОД), каталаза (КАТ), пероксидаза (ПО), глутатионпероксидаза (GPX), глутатионредуктаза (GSR).
Кроме того, у пчёл есть ферменты детоксикации, которые помогают нейтрализовать вредные вещества: клофенатандегидрохлориназа (DDTase), глутатион‑S‑трансфераза (GST), карбоксилэстераза (CES), цитохром P450 (CYP450P), ацетилхолинэстераза (AChE).
В нормальных условиях эти защитные системы работают в балансе. Но экстремальные условия (например, высокая температура) могут нарушить равновесие, что приводит к повреждению или гибели клеток.
Два самых распространённых вида медоносных пчёл — Apis cerana (A. cerana) и Apis mellifera (A. mellifera) активно используются для опыления в сельском хозяйстве. Однако учёные пока недостаточно изучили, как условия окружающей среды на сельхозпредприятиях влияют на этих насекомых. Также мало данных о том, как высокая температура и влажность воздействуют на физиологию пчёл и чем отличаются реакции разных видов.
В данном исследовании учёные рассмотрели, как меняются физиологические показатели A. cerana и A. mellifera при высокой температуре и влажности, и сравнили их способность адаптироваться к таким условиям.
Исследование колоний пчёл: методы и эксперименты.
Где и когда проводилось исследование
Эксперименты проходили в Сельскохозяйственном университете Шаньси (город Тайгу, провинция Шаньси, Китай) с июня по август 2018 года. Учёные взяли для опытов три здоровые колонии двух видов пчёл — A. cerana и A. mellifera.
Исследование состояло из трех этапов (экспериментов):
Эксперимент 1. Эпифизиология. Цель: изучить выживаемость, термоустойчивость и потерю воды у пчёл A. cerana и A. mellifera при разных температурах и уровнях влажности.
Эксперимент 2. Активность антиоксидантных ферментов. Цель: оценить активность ферментов СОД, КАТ, ПО, GPX и GSR у 20‑дневных пчёл при разных условиях.
Эксперимент 3. Активность ферментов детоксикации. Цель: измерить активность ферментов DDTase, глутатион‑S‑трансфераза (GST), карбоксилэстераза (CES), цитохром P450 (CYP450P), ацетилхолинэстераза (AChE).
Результаты.
Эпифизиология
Учёные проверили, как разные условия (температура и влажность) влияют на то, сколько времени пчёлы могут прожить. Вот что выяснилось.
Главное:
- В целом A. mellifera выживали чуть дольше, чем A. cerana.
- Температура сильнее влияла на выживаемость, чем влажность.
- Хуже всего пчёлы чувствовали себя при 40 °C и 45 °C, особенно если влажность была 60–70 %.
Как менялась выживаемость при разной температуре (при постоянной влажности)
- При 50 % влажности:
У A. cerana: лучше всего при 35 °C, хуже — при 40 °C, совсем плохо — при 45 °C.
У A. mellifera: заметно падала выживаемость уже при 40 °C и 45 °C (по сравнению с 35 °C). - При 60 % влажности:
У A. cerana: сильно снижалась при 45 °C (по сравнению с 35 °C и 40 °C).
У A. mellifera: лучше всего при 35 °C, потом — при 40 °C, хуже всего — при 45 °C. - При 70 % влажности:
У A. cerana: резко падала при 45 °C (по сравнению с 35 °C и 40 °C).
У A. mellifera: сильно снижалась при 45 °C (по сравнению с 35 °C и 40 °C).
Как менялась выживаемость при разной влажности (при постоянной температуре)
- При 35 °C:
У A. cerana: хуже при 60 % и 70 % влажности (по сравнению с 50 %).
У A. mellifera: хуже при 60 % и 70 % (по сравнению с 50 %). - При 40 °C:
У A. cerana: хуже при 60 % и 70 % (по сравнению с 50 %).
У A. mellifera: разницы между уровнями влажности почти не было. - При 45 °C:
У A. cerana: хуже всего при 70 % (по сравнению с 50 % и 60 %).
У A. mellifera: хуже при 50 % и 70 % (по сравнению с 60 %).
Чем выше температура — тем быстрее погибают пчёлы (сильная отрицательная связь). Чем выше влажность — тем чуть хуже выживаемость (умеренная положительная связь). Самые тяжёлые условия — 40–45 °C + 60–70 % влажности. A. mellifera в среднем выдерживали дольше, чем A. cerana.
***
Термоустойчивость.
Учёные постепенно повышали температуру — от 30 °C до 70 °C — и смотрели, при каких значениях пчёлы перестают справляться с жарой.
Что выяснилось:
- Критические точки:
A. mellifera начинают страдать уже при 48 °C.
A. cerana выдерживают больше: первые признаки непереносимости появляются только при 55 °C.
При 61 °C погибают оба вида. - Диапазоны непереносимой жары:
Для A. mellifera это 54–60 °C (в этом диапазоне пчёлы уже не могут адаптироваться).
Для A. cerana — 57–60 °C (они выдерживают на 3 °C больше).
A. cerana лучше приспособлена к экстремальной жаре, чем A. mellifera.
***
Потеря воды организмом.
Учёные замеряли, сколько воды теряют пчёлы (A. mellifera и A. cerana) в разных условиях. Вот главные выводы.
Что влияет на потерю воды
- Температура (при постоянной влажности):
чем выше температура — тем больше воды теряют пчёлы;
максимум потери — при 45 °C, минимум — при 35 °C;
при 40 °C потеря воды промежуточная. - Влажность (при постоянной температуре):
при 50 % влажности пчёлы теряют больше воды;
при 60–70 % влажности потеря воды ниже.
Различия между видами
- A. mellifera (европейская медоносная пчела):
в целом теряет больше воды, чем A. cerana;
особенно сильно обезвоживается при 45 °C + 60–70 % влажности;
при 40 °C теряет меньше воды при 60–70 % влажности, чем при 50 %;
скорость потери воды растёт с температурой (максимум — при 45 °C). - A. cerana (азиатская медоносная пчела):
теряет меньше воды в большинстве условий;
при 40 °C также экономит воду при 60–70 % влажности (по сравнению с 50 %);
скорость потери воды тоже растёт с температурой, но в целом ниже, чем у A. mellifera.
Скорость потери воды (с учётом размера пчёл)
- При 35 °C: A. mellifera теряет воду быстрее, чем A. cerana.
- При 40–45 °C: A. cerana начинает терять воду быстрее, чем A. mellifera.
- Во всех случаях высокая влажность (60–70 %) замедляет потерю воды по сравнению с 50 %.
Температура сильнее влияет на обезвоживание, чем влажность. A. cerana лучше сохраняет воду в жару, особенно при умеренной влажности. A. mellifera более уязвима к обезвоживанию, особенно при 45 °C + высокая влажность.
***
Активность антиоксидантных ферментов
Учёные проверили, как меняются антиоксидантные ферменты у пчёл A. mellifera и A. cerana в стрессовых условиях. Их сравнивали с контрольной группой (нормальные условия: 25 °C и 30 % влажности).
Какие условия тестировали:
- T — высокая температура (45 °C, влажность 30 %);
- RH — высокая влажность (25 °C, влажность 80 %);
- TH — одновременно высокая температура и влажность (45 °C, влажность 80 %).
Что выяснили:
- Общий результат:
У пчёл из групп T, RH и TH ферменты работали активнее, чем у контрольных.
A. mellifera в целом показывала чуть более высокую активность ферментов, чем A. cerana. - Различия по видам и ферментам:
A. mellifera (европейская пчела):
Супероксиддисмутаза (СОД): сильно активизировалась при T и TH (намного выше, чем у A. cerana при тех же условиях).
Пероксидаза, глутатион‑S‑трансфераза, каталаза: максимальная активность — при TH (значительно выше, чем в других группах).
Глутатионпероксидаза: разницы между группами почти не было.
A. cerana (азиатская пчела):
Супероксиддисмутаза (СОД): самая высокая активность — при TH (заметно выше, чем при других условиях).
Глутатионпероксидаза: резко возрастала при T (по сравнению с остальными группами).
Каталаза, пероксидаза, глутатионредуктаза: разницы между условиями почти не наблюдалось.
Стресс (жара, влажность или их сочетание) заставляет антиоксидантные ферменты работать активнее. A. mellifera сильнее реагирует на экстремальные условия — у неё ферменты чаще показывают более высокую активность. Для обоих видов самый сильный эффект даёт сочетание высокой температуры и влажности (TH).
***
Активность ферментов детоксикации.
Учёные измерили активность пяти ферментов детоксикации в разных условиях.
Главные результаты:
- Общий тренд:
У пчёл, которых подвергали стрессовым воздействиям (высокая температура, влажность и т. п.), ферменты работали активнее, чем у пчёл из контрольной группы (нормальные условия).
Результаты для A. mellifera и A. cerana в целом совпали. - Различия между видами:
В целом у A. mellifera активность ферментов детоксикации была выше, чем у A. cerana.
Стресс (жара, влажность и др.) «включает» ферменты детоксикации — пчёлы активнее борются с вредными веществами. A. mellifera в целом справляется с детоксикацией лучше, чем A. cerana.
***
Температура - главный фактор риска. Она сильнее влияет на выживаемость, чем влажность. При +35 выживаемость была максимальной. При дальнейшем росте температуры шансы на выживание падают. A. mellifera устойчивее при +40+45. В этих условиях она живет дольше, чем A. cerana. Но A. cerana лучше переносит экстремальную температуру. Её порог непереносимости - +57+60, тогда как у A. mellifera - +54+60.
Почему влажность тоже важна? Высокая влажность мешает пчелам охлаждаться через испарение воды. В итоге их тело перегревается, что ускоряет гибель. Пчёлы снижают температуру тела, испаряя воду. Это их основной способ борьбы с перегревом. Но, с другой стороны, высокая влажность замедляет обезвоживание.
Чем выше температура ,тем быстрее теряется вода. Например, при +45 потеря воды была максимальной, при +35 - минимальной. Высокая влажность (60-70%) замедляет обезвоживание по сравнению с низкой (50%).
A. cerana эффективнее охлаждается при экстремальной жаре. При +40-45 она теряет воду быстрее, чем A. mellifera, что помогает ей дольше выдерживать высокие температуры.
При перегреве в организме пчел накапливаются активные формы кислорода (АФК) - токсичные соединения, повреждающие клетки. С ними борются антиоксидантные ферменты. Тепловой стресс резко активирует работу этих ферментов. Это подтверждает, что жара вызывает окислительный стресс.
A. mellifera обладает более мощной антиоксидантной защитой. У нее выше активность антиоксидантных ферментов, особенно при сочетании жары и влажности. При повышенной влажности ферменты работают активнее ,чем в "норме" (хотя эффект слабее, чем от высокой температуры).
Помимо окислительного стресса, пчелы сталкиваются с токсинами - как с внешними, так и образующимися при перегреве. Их выводят ферменты детоксикации.
Высокая температура и влажность усиливают работу ферментов детоксикации. Это указывает на накопление токсинов при стрессе. Ферменты детоксикации действуют сообща, синергетически нейтрализуя вредные вещества. A. mellifera эффективнее справляется с детоксикацией. У нее выше ферментативная активность, что может объяснять лучшую выживаемость при умеренной жаре.
Практические выводы и рекомендации
- Виды используют разные стратегии выживания:
A. mellifera лучше адаптирована к умеренной жаре и высокой влажности (например, в теплицах);
A. cerana выносливее при экстремальной жаре благодаря более эффективному охлаждению. - Главные угрозы для пчёл:
перегрев из‑за невозможности испарять воду при высокой влажности;
окислительный стресс и накопление токсинов при длительной жаре. - Рекомендации для пчеловодов и агрономов:
Контролировать температуру и влажность в теплицах и других помещениях, где работают пчёлы.
Обеспечивать доступ к воде — это помогает пчёлам охлаждаться.
Избегать размещения ульев на открытом солнце — тень снижает тепловой стресс.
Из статьи "Толерантность и реакция двух видов медоносных пчёл Apis cerana и Apis mellifera на высокую температуру и относительную влажность", - Синью Ли и др., 2019, Китай.
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!