О зимовке под снегом, Зимовка равнокачественна зимовке в омшанике (зимовнике) ???????Т Опции

[сот]

Чтобы нить изложения была удобна для усвоения, просьба не забегать вперед, своевременно поправлять -СОТ не специалист -теплотехник и оставляет за собой право на ошибку и даже глупость. Первая часть будет подкреплена графиками из " ТЕПЛОРАСЧЕТ. РФ", вторая часть - логика, опыт и м.б. расчеты СКВОРЦОВА.

Биология обогрева пчелиного гнезда

В центре клуба зимой температура 20-36°С. Пчелы в этих условиях активны. Создается иллюзия, что это они специально двигаются - трудятся над обогревом гнезда. Корка - уплотненный слой пчел. Измерения показали, что теплопроводность его с уплотнением возрастает, поэтому рассматривать корку как инструмент теплоотдачи пчелиного клуба нет оснований.

До начала XX века зимний клуб представляли как простое скопление сидящих в улочках пчел, но уже в 1893 г. Цесельский подметил, что часть насекомых сидит в ячейках. В 1898 г. Дзержон, наблюдая за зимующими пчелами, установил, что для поддержания необходимой температуры они заполняют свободные от меда ячейки, образуя монолитную массу, разделенную средостениями сотов. Е.F.Рhillips и G.S.Demuts (1914), изучая пчелиную семью, помещенную в наблюдательный улей, сочли, что клуб не представляет сплошной массы, а состоит из наружной, более плотной оболочки неподвижно сидящих пчел и сердцевины, где они находятся в постоянном движении и за счет своих мускульных усилий вырабатывают тепло, необходимое для обогрева гнезда.

Существует постоянное перемещение пчел из оболочки в центр и, наоборот, из центра в оболочку. При повышении внешней температуры клуб расширяется, его температура падает. Оболочка клуба, или как иногда ее называют «скорлупа», является хорошим теплоизолятором и не допускает потери тепла.

Э.Ф.Филлипс (1930) полагал, что при «надлежащих», как он выразился, темпера­турных условиях в улье образование тепла клубом прекращается. Гипотеза была принята на вооружение исследователями и пчеловодами всех стран и вошла в учебники. В дальнейшем шло ее развитие и уточнение. Однако, на наш взгляд, она содержит ряд спорных моментов.

1. Прежде всего неправомерно приписывать выработку тепла лишь центральной части клуба (тепловому центру). Пчелы, находящиеся на его периферийной части также являются живыми организмами, которые в результате своей жизнедеятельности выделяют метаболическое тепло, также идущее на обогрев.

Н.Еsch (1970) извлекал из улья пчел, приклеивал им одну термопару к груди, вторую к брюшку, третью закреплял на расстоянии 1-1,5 см от пчелы. Затем выпускал их в клуб. Оставаясь все время подключенной к прибору, записывающему показания термопар, такая особь много раз перемещалась с поверхности в центр и наоборот. Получилось, что в такт с перемещениями температура как тела пчелы, так и среды менялась, однако и в тепловом центре, и вне его температура тела насе­комого всегда превышала окружающую. Следовательно, в любом месте клуба тело пчелы отдает тепло. Такую же картину можно наблюдать и в летнем гнезде пчел.

2. Э.Ф.Филлипс (1930), а вслед за ним и многие авторы учебников по пчело­водству утверждают, что находящиеся в центре пчелы производят тепло за счет мускульной деятельности: движения ног, брюшка, крыльев. Это не подтвердили последние исследования. Работами D.Burkhardt (1954), Н.Еsch (1964), М.Roth (1965) установлено, что производство тепла пчелами осуществляется за счет микровибраций мышц груди, которые визуально незаметны и могут быть обнаружены лишь с помощью специальной аппаратуры, регистрирующей их электрические потенциалы. При ви­димых же движениях пчел и их органов сколько-нибудь заметного выделения тепла не происходит. Движения лишь отражают специфику их поведения.

3.Считается, что «уплотненная оболочка» клуба является хорошим теплоизолятором и специально создается пчелами для сохранения тепла, гене­рируемого в центре. По мере понижения наружной температуры плотность и толщина оболочки, по устоявшемуся мнению, возрастают.

С этим положением также трудна согласиться. Если бы корка клуба действительно выполняла роль теплоизолирующем оболочки, то в соответствии с закономерностями теплопередачи на границе между нагретой зоной и оболочкой наблюдался бы резкий скачок температурного градиента. Однако такого скачка никто из исследователей не обнаружил.

Как отмечает Т.С.Жданова (1963), исследовавшая температурное поле зимнего клуба пчел температура в толще клуба понижается постепенно с 25 до 12 (10)°С.

Мы провели измерения теплопроводности слоя пчел при различной степени его уплотнения. Результаты измерений приведены в таб.1.


Как следует из полученных данных, теплопроводность слоя с его уплотнением не только не уменьшается, но и возрастает. Поэтому рассматривать корку как инструмент регулирования теплоотдачи пчелиного клуба нет оснований.

В связи с изложенным гнездо пчелиной семьи, и в частности зимний клуб, по нашему мнению, следует квалифицировать как гетерогенное образование, состоящее из системы тел с внутренними источниками тепла, сотов, сидящих на них особей и пор, заполненных воздухом. Источник тепла этой системы — особи, выделяющие энергию в процессе их естественной жизнедеятельности.

Системы с внутренними источниками тепла в природе имеют широкое распростране­ние. Это копны сырого сена, вороха зерна, насыпи плодов да и сами плоды и др. Их характерная особенность— повышение температуры в направлении к центру (Г.Карслоу, Д.Егер, 1964). Даже при небольшой мощности тепловых источников температура в центре таких систем может достичь большой величины и вызвать возгорание. Несомненно, пчелы в процессе длительной эволюции воспользовались этим природным явлением и хорошо вписались в него.

Обладая поведенческой терморегуляцией, медоносные пчелы при понижении температуры мигрируют в наиболее нагретое место,образуя гроздь или зимний клуб. Обычно таким местом является расплод, а при его отсутствии — какая-либо другая зона с повышенной температурой. Как только пчелы собрались в кучу, без каких-либо ухищрений с их стороны начинает действовать механизм самообогрева и создается то распределение температур, которое мы наблюдаем в гнезде. Далее, когда такие условия сложились, каждая особь ведет себя в соответствии с ее физиологией и теми микроклиматическими условиями, которые ее непосредственно окружают (М.Линдауэр, 1960). В центральной области при температуре 20-36°С особи активны, находятся в движении, и это создает иллюзию, что они специально трудятся над обогревом гнезда. Ближе к поверхности клуба его температура по­нижается и там, где она приближается к критической, пчелы менее подвижны, сидят спокойно и образуют слой, принимаемый за защитную корку. Под критической обычно понимают температуру, стимулирующую холодовое оцепенение — 13,5°С (Е.К.Еськов, 1995). Однако перейти в спокойное состояние пчелы могут и раньше этого предела, то есть при 15°С и выше (Т.С.Жданова, 1963).

Хотя в корке пчелы и сидят спокойно, долго они там оставаться не могут и вынуждены пробиваться в теплую зону, где можно пополнять запасы корма, но и здесь не задерживаются надолго: повышенная концентрация гиоксида углерода и водяных паров вынуждает их двигаться из центра к поверхности.

При понижении наружной температуры снижается и температура наружного слоя пчел. Если она достигнет критической, особи устремляются внутрь, заполняют все свободное пространство и в первую очередь пустые ячейки — клуб сокращается. Таким образом при прежних его энергозатратах тепло выделяется в меньшем объеме, а температура во всех зонах, в том числе и на поверхности, растет.

Однако бесконечно клуб сокращаться не может уже при -3,5°С одна половина пчел занимает 90% всех пустых ячеек, а вторая — примерно такой же объем в улочках (О.С. Львов, 1954). С большой долей вероятности можно предположить, что при -5 (-6)°С сокращение клуба, о котором так много говорят пчеловоды исчерпает себя. Если понижение температуры продолжится, температурный режим клуба восстанавливается исключительно за счет повышения тепловыделения, что наглядно видно на рисунке, построенном на основании изучения термогенеза пчелиной семьи, содержащейся на воле в специальном улье-калориметре.


Представление гнезда пчелиной семьи в виде образования с внутренними источниками тепла позволяет не только объяснить происходящие в пчелином гнезде процессы, но и в ряде случаев прогнозировать их на основе закономерностей теплофизики.

В качестве примера рассмотрим энергозатраты пчел на обогрев клуба в семьях разной силы при максимальном их уплотнении.


Как видно из таблицы 2 общее тепловыделение семьи, что вполне очевидно, с увеличением ее живой массы (силы) возрастает с 2,73 Вт (семья зимует на одной улочке) до 6,99 Вт (семьи на 12 улочках), то есть в 2,5 раза. Средние же затраты, приходящиеся на одну пчелу, возрастают с уменьшением живой массы семьи более резко— с 0,23 до 1,09 мВт, то есть в 4,7 раза.

Приведенное в таблице 2 общее тепловыделение семьи силой 8 улочек составляет 5,9 Вт. Полученный нами показатель в экспериментах на такой же семье при температурах от 5 до 5°С составлял в среднем 7,5 Вт, что довольно близко к расчетному. Подобным же образом можно проанализировать и ряд других ситуаций в пчелином гнезде и не только в зимнем, но и в летнем.

Обратимся снова к опыту Н.Еsch (1960). Из приводимых им данных следует, что на поверхности клуба температура тела пчелы превышает окружающую на 1-2°С, в его центре — на 3-6°С, то есть она в три раза больше.

В соответствии с законом Ньютона—Рихмана количество тепла, отдаваемого нагре­тым телом, пропорционально разности температур тела и среды,

При постоянной площади тела пчелы и постоянном коэффициенте теплоотдачи коли­чество выделяемого ею тепла в центре будет втрое выше, чем на поверхности клуба.

Иными словами, пчелы в клубе ведут себя как типичные пойкилотермы. Уровень обмена у них растет с повышением температуры.

А.И.КАСЬЯНОВ
НИИ пчеловодства

Сообщение отредактировал Серёга - 29.9.2013, 15:15

[сот]

Вот еще статья, опытных прошу не обижаться, для "юных" - может быть полезна...

СНЕЖНЫЙ ПОКРОВ

СНЕЖНЫЙ ПОКРОВ – слой снега, лежащий на поверхности почвы или льда, образовавшийся в результате снегопадов в зимнее время. Сухой С.п. представляет собой двухфазную, а мокрый — трехфазную систему, состоящую из кристаллов льда, воды и воздуха, содержащего пар. Различают С.п. временный, стаивающий за несколько часов или дней после образования, и устойчивый, лежащий в течение всей зимы или с небольшими перерывами. С.п. имеет слоистое строение, обусловленное рядом причин — перемежающимися снегопадами, собственной массой снежинок, возгонкой и сублимацией снежных кристаллов, воздействием ветра, солнечной радиации, оттепелей и др. Высота и физико-механические свойства С.п. непрерывно изменяются. Свежевыпавший снег (см.) частично сохраняет первичную структуру снежных кристаллов и состоит из снежинок, которые ложатся друг на друга в разных плоскостях. Плотность сухого снега — 10—20 кг/м3, влажного — 100—300 кг/м3. Уплотненный (лежалый) снег частично утрачивает свою первичную структуру в основном за счет оседания под влиянием собственного веса, температуры и ветра. Плотность лежалого снега — 200—600 кг/м3. Старый снег — полностью утратил первоначальную структуру и форму кристаллов, перекристаллизовался в более или менее крупные зерна под влиянием возгонки и сублимации, таяния и повторного замерзания. Крупность зерен: мелкозернистый — до 1 мм, среднезернистый — 1—2 мм и крупнозернистый — 2—5 мм. Плотность 300—700 кг/м3.

На поверхности снега различают солнечную корку толщиной в несколько мм, образовавшуюся в ясные морозные дни за счет оплавления поверхностного слоя снега, ветровой наст — уплотненный ветром слой снега толщиной до 3 см и тепловой наст — до 8–10 см. Под снегом на поверхности почвы может образоваться ледяная корка от замерзания талой воды. Средняя плотность снежного покрова в европейской части России в конце зимы на севере — 220—280, в средней полосе — 240—320 и на юге — 220—360 кг/м3. Плотность снега в начале таяния — 180—350, в разгар таяния — 350—450 и в конце доходит до 600 кг/м3. Плотность снега в снежниках (см.) в горах Средней Азии достигает в период таяния 750 кг/м3. Пористость С.п. связана с его структурой и изменяется по мере уплотнения от 98 до 20%. С.п. обычно обладает хорошей воздухопроницаемостью и водопроницаемостью. Коэффициент фильтрации С.п. лежит в пределах 0,001—0,006 м/с. Тепловые свойства снега играют исключительную роль в природе. Малая теплопроводность и большая теплоемкость снега приводит к тому, что теплообмен через С.п. замедлен, суточные колебания температуры быстро затухают с глубиной, проникая на глубину 25—35 см. С.п. защищает почву от проникновения холода из воздуха. В то время, как обнаженная почва может промерзнуть на глубину 120 см, снежный покров высотой 60 см полностью исключает промерзание при одинаковых условиях.

Важное экологическое значение имеет воздухопроницаемость С.п. Благодаря движению воздуха через снег возможна перезимовка растений под С.п., распространение запахов из-под снега, помогающее северным оленям отыскивать ягель, а лисам — мышей. Радиационные характеристики С.п. находятся в зависимости от состояния снега. Альбедо (см.) снега для суммарной солнечной радиации зимой (при отсутствии загрязнений) может достигать 95%, но по мере загрязнения и уплотнения альбедо снижается. Средние значения альбедо для свежевыпавшего сухого снега — 82%, мокрого — 72%, старого сухого 65% и мокрого 50% (по данным для европейской части России). Проникновение солнечной радиации в зависимости от структуры С.п. ограничивается глубиной 30—50 см для сухого снега и 10—15 см для влажного. Способность снега пропускать свет играет важную роль в развитии рано зацветающих растений (подснежники, солданеллы и др.). Снег непрозрачен для длинноволновой радиации, это приводит к своеобразному парниковому эффекту: при небольшой мощности сухого снега коротковолновая солнечная радиация, проникая через снег, прогревает почву и при слабоотрицательных температурах воздуха может вызвать стаивание снега снизу. Ночное излучение и дневное отражение солнечной радиации С.п. приводят к сильному охлаждающему действию снежного покрова на располагающийся под ним воздух: наиболее низкие температуры обычно возникают в ясные ночи непосредственно под свежевыпавшим снегом. На транспорте и в строительстве снег наносит большой ущерб в результате снежных заносов, обвалов и лавин в горах.

Распределение устойчивого С.п. на Земле обусловлено географической зональностью и общей циркуляцией атмосферы, а также зависит от рельефа и характера растительности. С.п. ежегодно покрывает на Земле от 100 до 126 млн. км2. Из этой площади около 2/3 приходится на сушу, 1/3 — на морские льды. Максимальную площадь на суше С.п. занимает к концу зимы северного полушария (96 млн.км2), минимальную — к концу зимы южного полушария (44 млн.км2). Общая масса воды в С.п. Земли составляет в среднем 1•1013 т. Около 30% ежегодно образующегося снега служат источником питания ледников. Территории, где ежегодно образуется устойчивый снежный покров с различной продолжительностью залегания, находятся в Сев.полушарии примерно севернее 40о с.ш., в Южном полушарии — Антарктида и горные районы Южной Америки. В России устойчивый снежный покров в среднем появляется на Новосибирских островах в конце августа, на северо-востоке — в начале октября, в средней полосе — в начале ноября и на юге — в декабре.

Продолжительность снежного покрова убывает от арктических побережий (240—260 дней) до 40—60 в Приазовье и Северном Кавказе. В многолетнем среднем очень высокий снежный покров на Камчатке (до 100 см), особенно на ее юго-восточном побережье (до 150 см) и в горах (300 см). Высокий снежный покров на Сахалине, Северном Урале, в западных предгорьях Среднесибирского плоскогорья, на Кольском полуострове (70—90 см). В большинстве районов европейской части России высота снежного покрова более 50 см, в Москве — 60 см. На берегах Черного, Азовского и Каспийского морей она менее 10 см. Запасы воды в снеге и характер его таяния оказывают огромное влияние на влагосодержание почвы и урожайность сельскохозяйственных культур. Талые воды составляют для рек России один из важнейших источников питания. Более половины территории России относится к районам, где реки имеют преимущественно снеговое питание, т.е. доля этого вида питания составляет от 50 до 80 %. В целом же для земного шара на долю снегового питания приходится около 30 % стока рек. С.п. оказывает большое давление на сооружения, что нередко приводит к разрушению зданий. В Канаде, например, за 1959—1971 гг. зарегистрировано более 250 случаев полного или частичного разрушения зданий от перегрузки их снегом. Поэтому при строительстве приходится учитывать снеговую нагрузку, которая определяется как среднее из ежегодных максимумов снегозапасов по данным снегосъемок на защищенных от ветра участках. Для определения снеговых нагрузок территория бывш. СССР поделена на 7 районов в зависимости от массы снежного покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли: 0,5; 0,7; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 кПа и горные районы. Наиболее опасные в этом отношении территории — Камчатка, Сахалин, Приуралье и Урал, Западный и Северо-Западный край Восточной Сибири. С.п. — хороший показатель загрязненности атмосферы и ее влияния на ландшафты и водные объекты суши. Темпы прироста загрязненности полярного и высокогорного снега уже превышают темпы роста использования загрязняющих веществ. Например, ежегодный мировой рост содержания ртути составляет 1,8%, а загрязнение ртутью снега на Памире увеличивается на 4% в год, в Гренландии и Антарктиде — на 2,7%. Накапливающийся за зиму снежный покров служит хорошим индикатором ореола загрязнения вокруг промышленных центров и городов. Обследования в России показали, что площадь загрязнения снежного покрова вокруг крупных городов составляет 555 тыс. км2, а вокруг малых — 137 тыс. км2. Таким образом, всего снег загрязняется на площади 692 тыс. км2, или 4% территории России (данные на начало 1990-х годов).

В.М.Евстигнеев, В.Н.Михайлов

Лит.: Кузьмин П.П. Физические свойства снежного покрова. —Л.: Гидрометеоиздат. —1957. —179 с.; Котляков В.М. Мир снега и льда. —М.: Наука. —1994. —286 с.; Копанев И.Д. Снежный покров на территории СССР. —Л.: Гидрометеоиздат. —1978. —180 с.

Сообщение отредактировал Серёга - 29.9.2013, 16:57