Гнездовые постройки пчёл

Эволюция гнездового поведения насекомых выражается в совершенствовании средств обеспечивающих развивающееся потомство одновременно и кормом, и защитой. Наибольшего уровня сложности достигли средства заботы о потомстве у социальных насекомых, и в частности, у пчёл, соответствующих видов. Цель данной работы: рассмотреть один из результатов социального поведения пчёл – создание гнездовых построек. Задача исследования – изучение назначения таких построек, их функций и роли для нормального развития пчелиной семьи, для создания запасов кормов и ухода за развивающимся потомством. Практическая значимость работы – сбор и обобщение интересного материала о пчёлах и продуктах пчеловодства с целью ознакомления с этим материалом всех учащихся, интересующихся данным вопросом.

Пчёлы

Отряд перепончатокрылые объединяет свыше 150 тыс. видов. Эти насекомые имеют две пары крыльев. Ротовые органы грызущие (наездники, осы, муравьи) или сосущие (пчёлы). Среди представителей отряда есть растительноядные (пчёлы, шмели), хищники (осы) и паразиты (наездники). Общественные насекомые (медоносная пчела, муравьи) характеризуются сложным поведением, основой которого являются различные инстинкты (строительство и охрана жилья, заготовка пищи, выкармливание личинок).

Общественные насекомые живут семьями, внутри которых наблюдается разделение функций и соответственно этому члены семьи имеют морфологические особенности. Так, пчелиная семья состоит из одной крупной самки (матка, или царица), нескольких сотен самцов (трутни) и десятков тысяч рабочих пчел. Рабочие пчелы лепят из воска соты, которые заполняют медом. Мед – это продукт переработки в зобе насекомых собранного с цветков нектара. Весной в каждую ячейку сотов пчелиная матка откладывает оплодотворенные яйца, из которых развиваются личинки рабочих пчел. Каждую личинку рабочие пчелы посещают несколько тысяч раз и приносят ей пищу в виде молочка (содержимое зоба). Когда личинка окукливается, рабочие пчелы закрывают ячейку воском. Через 11-12 дней из куколки выходит молодая пчела. Трутни развиваются из неоплодотворенных яиц. Затем пчелы строят несколько крупных ячеек, в которые матка откладывает оплодотворенные яйца. Вышедшие из них личинки выкармливаются особой, более питательной пищей. Они быстро растут, имеют более крупные размеры и впоследствии дают начало молодым маткам. Старая матка покидает улей с частью рабочих пчел, и на ветке дерева образует рой; он дает начало новой пчелиной семье. К осени пчелы заполняют медом все ячейки, а с наступлением холодов, готовясь к зимовке, замазывают воском все щели в улье.

Постройки одиночно живущих пчёл

Многие виды одиночно живущих пчёл используют для гнёзд уже готовые укрытия. Это могут быть полости в сухих стеблях травянистых растений. полости в древесине, в грунте или даже среди камней. Обычно такие полости подвергаются определённой доработке. Например, их приходится углублять, расширять, очищать. Существуют также виды пчёл, которые сооружают гнёзда прямо на открытых поверхностях. Большинство пчелиных сооружают ячейки для каждой развивающейся особи. Многие виды пчёл-метахилид делают ячейки из лепестков цветков или из кусочков листьев. Каждую ячейку самка заполняет смесью цветочной пыльцы, смоченной нектаром, затем откладывает яйцо и запечатывает крышкой из кусочков листьев. Отдельные виды пчёл добавляют в такой корм жирные кислоты, а точнее, собственные выделения. Они представляют собой консерванты, предохраняющие запасы корма от разложения.

Постройки социальных насекомых (гнездовые постройки пчёл)

Социальные насекомые отличаются от одиночно живущих более высокой численностью потомства. По этой причине семьям социальных насекомых необходимы вместительные гнёзда с приспособлениями для воспроизводства потомства и хранения кормовых запасов для всех её членов. Основу гнездовых построек составляют восковые соты. Карликовая (Арis florae) и гигантская пчёлы (Apis dorsata) сооружают по одному соту, а медоносная (Apis mellifera) и индийская (Apis indika) - по нескольку сот, расположенных параллельно. Ячёйки сот отличаются по размеру и форме. У медоносной пчелы, если ячейки небольшие (их диаметр примерно равен 5,1 5,4 мм), то это ячейки рабочего типа, то есть они используются для развития рабочих особей. Ячейки большего диаметра (от 5,6 до 7,7 мм) – ячейки трутневого типа. Форма ячеек шестигранная. Эта форма может нарушаться в метах прикрепления сот к стенкам или потолку, а также при увеличении размера ячеек. В ячейках рабочего и трутневого типа могут храниться кормовые запасы. Кроме того, ячейки рабочего типа могут использоваться для развития трутней, что отражается на их размерах и массе, которая уменьшается 1,5 раза. Реже ячейки трутневого типа могут быть использованы для развития рабочих пчёл, что вызывает их укрупнение.

Для ячеек рабочего и трутневого типа характерна вертикальная ориентация, примерно под прямым углом к вектору гравитации, а для развития маток ячейки обычно расположены на периферии сот, имеют жёлудеобразную форму и ориентированы примерно вдоль вектора гравитации. Обычные ячейки расположены на каждом соте в два ряда, имея общие основания. Помимо этого основание каждой ячейки на одной стороне сота входит в основания трёх ячеек на другой стороне, что обеспечивает усиление скрепления ячеек, повышает прочность самого сота и экономит затраты на его сооружение.

В период освоения нового жилища пчёлы не придерживаются строгой упорядоченности и поэтому направление отстраиваемых сот изменяется в процессе строительства. Чаще всего пчёлы стремятся ориентировать соты в направлении летка. Наличие на потолке жилища планок, к которым можно прикреплять соты, определяет их расположение уже независимо от всех прочих условий.

Назначение построек

Таким образом, назначение построек у насекомых выполняет в первую очередь функцию обеспечения развивающегося потомства кормом, а также его защиты от неблагоприятного воздействия биотических и абиотических факторов внешней среды. Для социальных насекомых наличие гнездовой постройки немаловажно для существования также и взрослых особей. Высокоорганизованная пчелиная семья на эволюционной арене выступает как единица отбора. И хотя каждый член пчелиной семьи остаётся биологической единицей, он не имеет возможности вне связи с семьёй самостоятельно существовать и размножаться. У социальных насекомых средства заботы о потомстве достигли наивысшего уровня сложности, так как они снабжают личинок кормом по мере его потребления, а не заложив его один раз в ячейку вместе с яйцом. Это повлияло в свою очередь на взаимосвязи взрослых и развивающихся членов семьи. Жизнеспособность семей социальных насекомых связана с численностью взрослых особей. Поэтому естественный отбор благоприятствовал как повышению репродуктивности насекомых, так и оптимизации условий для воспроизводства потомства, чем и является наличие гнездовой постройки.

Накопление запасов кормов

Пчела собирает с цветков растений пыльцу и нектар (сладкую жидкость с примесью органических и минеральных веществ), вырабатываемый специальными железами цветка – нектарниками (у некоторых растений их нет и нектар выделяется основанием венчика или основанием листочков чашечки). При этом пчела соприкасается с пыльцой цветка и переносит ее на рыльце пестика, выполняя, таким образом, попутно работу по опылению растения. Нектар содержит в себе сахарозу, глюкозу, фруктозу и много других веществ. Количество нектара и содержание в нем сахара зависят не только от вида растения, но и от сорта его, а также от погодных условий, плодородия почв, географической зоны, времени суток и других факторов. Так в цветках акации желтой в 9 часов утра содержание глюкозы составляет 19 %, а сахарозы – 67,3%, в 16 часов – соответственно 27,3% и 50,4%. От количества нектара зависит и количество медосбора. Если нектара мало, то пчелы могут собирать и падь (отбросы насекомых, питающихся соками растений) и медвяную росу, содержащих много сахаристых веществ.

Главный взяток нектара в начале лета, когда цветут основные медоносы (липа, клевер, гречиха). В хорошую погоду пчелиная семья приносит по 6-8 кг нектара в день. Продолжается главный взяток в основном 20-30 дней.

Установлено, что в слюнных железах пчел вырабатываются различные ферменты. Один из них фермент инвертаза, способствующий расщеплению сахарозы на простые сахара, глюкозу и фруктозу. Этот процесс начинается в медовом зобике пчелы и заканчивается в сотах. Пчела, набравшая достаточное количество нектара приносит ее в улей и передает пчеле-приемщице, которая некоторое время хранит нектар в своем медовом желудочке. Там он подвергается сложной переработке, начавшейся еще в желудке пчелы-сборщицы. Нектар обогащается органическими кислотами, ферментами, обеззараживающими веществами, в нем уменьшается количество воды. Пчела-приемщица периодически выпускает капельку нектара на хоботок, затем опять втягивает ее в медовый желудочек. Это процедура повторяется до 240 раз, после чего пчела откладывает каплю нектара в свободную восковую ячейку. Однако это еще не мед. В нектаре может содержаться от 40 до 80 % воды. Большую ее часть пчелы удаляют. Это достигается многократным переносом нектара из ячейки в ячейку. Взмахами своих крыльев пчелы создают дополнительную циркуляцию воздуха в улье, что ускоряет процесс испарения лишней влаги. Делается это до тех пор, пока нектар не превратится в мед (в созревшем мёде только 18-20 % воды). Готовый мёд пчелы запечатывают в сотах восковыми крышечками, чтобы мёд не портился и не впитывал влагу. Запечатанный в сотах мёд дозревает еще 3-4 недели.

Чтобы собрать 1 кг меда пчела должна посетить 10 млн. цветков, принести в улей 120-150 тысяч нош нектара и проделать при этом путь от 360 до 450 тыс. км. За один летний сезон одна пчелиная семья собирает, как правило, около 150 кг меда.

Пчелиный танец как информация о результатах поиска корма

“Танцы” пчел. Когда отдельные пчелы находят на цветках нектар или пыльцу, то по возвращении в улей, освободившись от груза, они оповещают других пчел о найденной добыче. Движения пчел, с помощью которых они передают это сообщение, назвали “танцами” пчел. “Танцы” являются средством общения между пчелами, сигнализацией, то есть своеобразным “языком” пчел.

Изучены два типа “танцев” пчел: круговые и виляющие. Эти названия произошли от характера тех движений, которые производят пчелы. При круговом танце пчела делает 1—2 полных круга, а затем поворачивает и кружится в противоположную сторону, меняя таким образом направление кругового движения. При виляющем танце пчела, сделав полукруг, резко поворачивает, возвращается по прямой в исходное положение, а оттуда бежит в противоположном направлении по полукругу и снова по прямой возвращается обратно.

Круговыми танцами пчелы извещают других пчел о найденной добыче вблизи улья. Виляющие танцы, наоборот, указывают на отдаленные источники взятка. При этом, чем больше расстояние от улья до источника взятка, тем меньше полукружных пробегов (за один и тот же промежуток времени) делают “танцующие” пчелы. Наблюдениями установлено, что при расстоянии в 100 м пчела за 15 секунд делает 11 круговых пробегов, а если расстояние составляет 1500 м, то пробегов только 4. С увеличением расстояния до обнаруженной добычи увеличивается и число “виляний” брюшком при каждом круговом пробеге. Если при расстоянии в 100 м пчела делает 2—3 таких виляния, то при удалении взятка до 700 м число их достигает 10—11.

Одновременно “танцующие” пчелы указывают также и направление, в котором нужно искать добычу. Так, если при виляющем танце пчела движется вверх головой, следовательно, нужно лететь в направлении к солнцу, если головой вниз, то в обратном направлении.

При отклонении вправо — направо от солнца, при уклоне в левую сторону — налево от солнца. Оживленные “танцы” наблюдаются в улье лишь в том случае, когда обнаружена богатая добыча, и продолжаются до тех пор, пока нектар добывается сравнительно легко. Эти “танцы” происходят на сотах в самой гуще пчел и возбуждают окружающих лётных пчел, которые следуют за “танцовщицей” и повторяют все ее движения. Кружение пчелы длится несколько секунд, полминуты или целую минуту. Затем танцовщица прекращает танец и направляется к летку. Пчелы, окружавшие танцовщицу, постепенно, одна за другой, тоже вылетают за добычей. Так как пчелы возвращаются с цветов, издающих аромат, свойственный только этим цветам, то пчелы-сборщицы, естественно, приобретают запах этих цветов. Пчелы, касаясь усиками тела танцовщицы, воспринимают этот запах, который является для них дополнительным ориентиром при отыскивании растений, дающих взяток.

«Разум» пчелиного роя

Удивительное умение пчёл общаться друг с другом привело американского энтомолога Кевина Пассино к мысли, что пчелиный рой, вылетающий из улья в поисках нового жилья, ведёт себя как единая мыслящая система – единый мозг. При этом отдельные пчёлы выполняют роль нейронов. Вылетевший рой оседает на какой-нибудь ветке и высылает несколько сотен пчёл-разведчиц. Каждая из них тратит до получаса на поиски и оценку найденного потенциального жилья (дупла, улья). Возвращаясь к своему рою, разведчица танцует на нём, передавая необходимую информацию. Чем больше пробежек с танцами совершает пчела, тем выше она оценивает найденное ею жилище. Захватив с собой 1-2 других пчелы, разведчица снова летит к выбранному месту. Затем они возвращаются, танцуют вместе и привлекают других пчёл. Процесс полёта и осмотра места для будущей гнездовой постройки постепенно нарастает и, наконец, весь рой летит в понравившееся жилище. Но если оно не нравится, то разведчица не сможет набрать достаточное количество «сторонников». Танцы пчёл, посетивших непонравившееся место, становятся всё короче, сокращаясь примерно на 15 пробежек, поэтому желающих полететь и осмотреть новое место становится всё меньше. В конце концов, интерес к данному предложению падает до нуля. Подобным образом принимает решения мозг человека: высокий уровень активности отдельных нейронов активизирует соседние нервные клетки и возбуждение распространяется по коре головного мозга.

Особенности зрения пчёл (особенности восприятия окраски цветков)

Видимый насекомыми спектр цветов был определен в классических экспериментах Карла Фриша. Этот исследователь приобрел известность благодаря своим опытам на пчелах; Фриш обнаружил, что возвращающиеся с нектаром пчелы сообщают своим соплеменницам о направлении к источнику нектара о расстоянии до него при помощи своеобразного танца на сотах, траектория которого напоминает восьмерку. Опыты по изучению цветового зрения Фриш также проводил на пчелах. Он приучал их кормиться сахарным сиропом из чашечки, поставленной на лист синего картона. После того как у пчел вырабатывался условный рефлекс, они прилетели на синий картон даже тогда, когда на нем не было сахарного сиропа. Если вокруг синего листа картона раскладывали серые листы различных оттенков, пчелы все равно продолжали садиться на синий лист; это доказывает, что они реагировали именно на цвет, а не просто на интенсивность отражаемого куском картона света. Последовательно приучая пчел реагировать на различно окрашенные листы картона, удалось обнаружить, что пчелы способны различать шесть цветов: ультрафиолетовый, голубовато-зеленый, фиолетовый, «пчелиный» пурпурный, желтый и синий. Эти шесть цветов составлены из трех основных – ультрафиолетового, желтого, синего.

Зрение пчел отличается от зрения человека. Человек различает около 60 отдельных цветов видимого спектра. Пчелы различают только 6 цветов: желтый, сине-зеленый, синий, «пурпурный», фиолетовый и невидимый для человека ультрафиолетовый. Пчелиный «пурпурный» цвет – это смесь желтых и ультрафиолетовых лучей спектра, видимых пчелой.

Почти все белые цветы в природе поглощают ультрафиолетовые лучи, тогда как желтые и синие их отражают. Поэтому цветы, белые для глаза человека, пчелами воспринимаются как сине-зеленые.

Многие цветы, кажущиеся нам одинаково белыми, пчела воспринимает не белыми, а цветными.

Отсекание ультрафиолетовым фильтром желто-зеленых тонов совершенно искажает реальную картину. Но при этом на последнем рисунке чётко показано, что в центре цветка пчела видит специальную метку – указатель, которую человеческий глаз не замечает.

В работе рассмотрены средства, используемые пчёлами для обеспечения своего существования, как в составе семьи, так и для одиночно живущих видов пчёл. В основном речь шла о социальных насекомых, так как именно они представляют более сложную эволюционную единицу отбора – пчелиную семью, задача которой создание общих кормовых запасов и уход за новыми развивающимися особями, чему способствует наличие гнездовой постройки у каждой семьи. При этом немаловажным фактором являются свидетельства о «коллективном разуме» такой семьи, что обеспечивает социальное поведение её членов, превращая отдельных индивидуумов в единое целое, выполняющее общие задачи.