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