Новое о «маточном веществе» в гнезде пчел

Впервые для синтетически полученного многофункционального феромона пчелиной матки – 9-оксо-2Е-деценовой кислоты – выявлены ранее неизвестные значительные свойства в гнезде пчел – фармакологические (противоварроатозное действие, антибактериальная и фунгицидная активность при европейском и американском гнильцах) и пищевого аттрактанта.

Медоносная пчела Apis mellifera L. является представителем общественных насекомых, коммуникационные системы у которых особенно сложны. Человека всегда поражала четкая организованность жизни медоносных пчел, сотрудничество особей, их взаимопомощь, обмен информацией, необыкновенный порядок в гнезде, где, кажется, все до мелочей продумано, и все члены сообщества руководствуются понятными только им одним законами. Взаимоотношения членов этого загадочного мира насекомых долгое время оставались тайной. В настоящее время в определенной степени расшифрован сложный язык медоносных пчел: запахов, жестов, движений и звуков.

Исключительно важную роль в их жизни играет химический язык – запах

Химические сигналы хорошо воспринимаются ими на свету и в полной темноте улья, вблизи и на значительном расстоянии, сохраняются и действуют дольше других сигналов. Запахи несут ценнейшую информацию, которая необходима для сохранения жизни пчел, определяют различные формы их поведения и взаимоотношения. Уникальная роль химического языка животных, в первую очередь, насекомых для их внутривидового взаимодействия была показана в середине ХХ столетия благодаря успехам и возможностям микроаналитической химии и химии природных соединений, а вещества, выделяемые для этого общения, были названы феромонами.

Для ряда насекомых, в том числе и для медоносной пчелы, известны феромоны самого различного действия: половые, следовые, агрегационные, тревоги, метчики территории и др. В большинстве случаев феромоны выделяются специализированными железами, расположенными в различных частях тела насекомого. Наиболее важными в жизнедеятельности медоносных пчел оказались вещества, выделяемые мандибулярными железами матки. Пахучее «маточное вещество», выделяемое этими железами и разносимое пчелами по всему гнезду – как раз то самое организующее начало, которое придает слаженность действиям пчелиной семьи [1].

В последующих исследованиях выяснилось, что «маточное вещество» пчелиной матки является феромоном с множеством функций

Во-первых, оно привлекает рабочих пчел к матке. Во-вторых, привлеченные им рабочие пчелы облизывают тело матки, поглощая активные вещества, которые подавляют развитие яичников у рабочих пчел.

В результате этого только матка во всем улье оказывается способна откладывать оплодотворенные яйца. В-третьих, маточное вещество подавляет у обитателей улья рефлекс, побуждающий их строить маточные ячейки для выкармливания будущей матки. В-четвертых, маточное вещество привлекает самцов к матке во время ее брачных полетов; в-пятых, стимулирует скопление и способствует миграции роевых пчел.

В данной статье нами демонстрируются ранее неизвестные функции «маточного вещества» медоносных пчел

Ранее в опытах на белых мышах и крысах нами были выявлены значительные фармакологические свойства полного синтетического аналога маточного вещества медоносных пчел – 9-оксо-2Е-деценовой кислоты (9-ОДК): антибактериальные (на инфекциях, вызванных золотистым стафилококком, протеем, кишечной и синегнойной палочками), противовоспалительные (на моделях формалинового, белкового и лидокаинового воспалений), как ускорителя заживления лоскутных ран и термических ожогов, антидота и иммуномодулятора [2, 3]. На базе полученных данных была выдвинута гипотеза о возможности выполнения маткой лечебной функции, кроме уже хорошо известных.

В опытах 2002 г. 6 пчелиным семьям, больным американским гнильцом, скормили трехкратно с интервалом в 3 суток по 0,5 л 50%-ного сахарного сиропа, содержащего 2 мл разработанного нами препарата ТОС-3, основу которого составляет синтетическая 9-оксо-2Е-деценовая кислота (9-ОДК) [4]. Через 3 суток все обработанные семьи начали активно отстраивать вощину, а через 10 суток исчезли признаки поражения открытого расплода. В дальнейшем во всех семьях заменили маток на молодых, удалили соты, на которых ранее был больной расплод, семьи пересадили в продезинфицированные ульи. Степень поражения расплода фиксировали с помощью цифровой фотосъемки, определяя число больных личинок на один расплодный сот.

Летом 2003 г. аналогичные эксперименты были продолжены. Для этого 15 пчелиных семей, заболевших европейским гнильцом, разделили на 3 группы. Была поставлена цель – вылечить больных пчел без применения антибиотиков и полного перегона их на вощину. До лечебной обработки перегон семей на вощину был невозможен, так как они ее не отстраивали. Больных пчел семей первой группы подкармливали однократно 2 мл препарата ТОС-3 в 100 мл 50%-ного сахарного сиропа; второй группы – двукратно; третьей – трехкратно с интервалом 5 суток.

Данные о лечебных мероприятиях представлены в таблице 1. Эффект от применения феромонного препарата ТОС-3 наблюдался уже после однократной подкормки. Двукратная обработка препаратом ТОС-3 снижала степень поражения личинок в 5,6 раза с высокой степенью достоверности (Р > 0,99). Пчелиные семьи после лечебных обработок начинали активно отстраивать соты – от 3 до 8 (в среднем 4,8).

Через 3-10 суток после обработки степень поражения расплода на свежеотстроенных сотах сначала резко снижалась, а затем признаки болезни исчезли. Соты с больным расплодом постепенно по одному убирали из гнезд, давая взамен рамки с вощиной. Полностью пчелиные гнезда не обновляли, то есть в ульях оставались прошлогодние соты. Через месяц после начала обработки во всех семьях отсутствовали признаки болезни расплода. Так как в пчелиных гнездах находились инфицированные соты, то можно говорить об увеличении устойчивости пчел к заболеванию под воздействием препарата.

Таблица 1. Зависимость степени поражения расплода от кратности обработок феромонным препаратом ТОС-3

Мы также провели опыты по воздействию разработанного нами препарата Апимил на основе 9-ОДК и компонентов железы Насонова (гераниола, цитраля, гераниевой кислоты) на клещей варроа [5]. Для опытов отобрали 2 группы по 5 пчелиных семей в каждой. Для определения степени заклещеванности до и после применения препарата «Апимил» использовали метод «эфир-диагностики» варроатоза [6].

Данные по степени заклещенности до и после применения Апимила представлены в таблице 2. В конце опыта после обработки семей пчел Апимилом заклещенность в контрольной группе составляла (17,3±0,53)% (2001 г.); (9,02±0,15)% (2006 г.); в подопытной группе – (11,9±0,26)% (2001 г.); (6,51±0,06)% (2006 г.), что на 31,2% (2001 г.) и на 27,8% (2006 г.) меньше, чем в контроле. Разница по степени заклещенности была статистически достоверной (Р > 0,95).

Таблица 2. Зависимость степени заклещеванности до и после применения препарата «Апимил»

Данный эффект, во-первых, можно объяснить дезориентацией клещей под действием имеющихся в Апимиле компонентов феромона железы Насонова, в результате чего они временно теряют способность распознавать внутриульевых пчел в качестве своего идеального хозяина [7]. При этом часть клещей переходит с ульевых на летных пчел и погибает во время летной деятельности пчел-сборщиц. Кроме того, по нашему мнению, снижение числа клещей варроа зависит от дополнительно внесенного в семью пчел феромона матки при обработке Апимилом, так как в опытах В.И. Масленниковой [8] с одно- и двухлетними матками в пораженных клещом семьях пчел обнаружено снижение численности выплода паразитов в семьях с однолетними матками за счет увеличения времени линьки дейтонимф, обусловленного повышенным выделением маточного вещества. Данный способ борьбы с варроатозом может войти в комплекс лечебных мероприятий.

По результатам проведенных биологических испытаний феромонные композиции на основе 9-ОДК впервые демонстрируют высокую фармакологическую активность синтетического феромона матки на медоносных пчелах [9]: противоварроатозное действие, антибактериальную и фунгицидную активность по отношению к болезням расплода – европейскому и американскому гнильцам.

Кроме того, они подтверждают нашу гипотезу о том, что царица улья выполняет кроме многочисленных, уже хорошо известных функций и лечебную, которая, в свою очередь, прямо коррелируется с содержанием в ней 9-ОДК и, в конечном счете, качеством матки, что напрямую согласуется с тезисом классиков пчеловодства «плохая матка – слабая (подверженная болезням) семья».

Известно, что в пчелиной семье пчелы свиты слизывают с тела матки маточное вещество, распространяя его среди других особей, и таким образом регулируются многие процессы жизнедеятельности и поведение пчел. Наши опыты свидетельствуют о том, что при этом происходит распределение обладающей целым комплексом фармакологических свойств 9-ОДК, что, несомненно, способствует оздоровлению пчелиной семьи.

Известно [10], что пищевые аттрактанты, привлекающие животных, в том числе и насекомых, к объектам питания, определяя вкус и запах растительной пищи, являются для насекомых-фитофагов «опознавательными знаками», указывающими на пригодность определенных видов растений в качестве пищи. К тому же, насекомые охотнее используют в качестве корма и даже лучше и быстрее усваивают пищу, содержащие эти аттрактанты.

Кроме того, известно [1], что для медоносных пчел основными пищевыми аттрактантами предпочитаемых ими растений чаще всего являются глюкозиды, флавоноиды и терпены. К последним относят и компоненты пахучей железы Насонова: гераниол, нерол, гераналь, нераль, гераниевую и неролиевую кислоты и фарнезол.

Ранее [11] нами с целью нормализации пищеварительного процесса (улучшения состояния задних кишок), увеличения сохранности пчел и повышения выхода товарного меда была разработана и апробирована феромонная композиция Аписил на основе двух синтетически полученных компонентов мандибулярной железы пчелиной матки: 9-оксо-2Е-деценовой кислоты (9-ОДК) и её 9-гидрокси-аналога. При скармливании Аписила в составе 50%-ного сахарного сиропа нами были также отмечены её свойства как пищевого аттрактанта – более охотное потребление и лучшая усвояемость.

Целью данной работы явилось доказательство нашего предположения о том, что «маточное вещество» медоносных пчел, кроме уже известных многочисленных функций в пчелином гнезде, может выполнять роль пищевого аттрактанта. С этой целью в качестве источника «маточного вещества» был взят феромонный препарат ТОС-3.

В качестве критериев пищевого аттрактантного действия 9-ОДК рассматривались объемы потребленных воды и 50%-ного сахарного сиропа, содержащих добавку либо 0,2 мл ТОС-3 (0,6 мг 9-ОДК) или тот же объем 96%-ного этилового спирта (контроль) на 1 л раствора.

Опыты проводились весной 2011 г. в Благовещенском районе Республики Башкортостан на пчелах среднерусской породы. Были подобраны две группы пчелиных семей-аналогов (по 5 семей в каждой), одинаковых по силе, количеству расплода и кормовых запасов. В каждый улей первой группы устанавливали две кормушки с 1 л сиропа – опытную (1) и контрольную (1). Аналогично в ульи второй группы помещали по две внутриульевые поилки с 1 л воды – опытную (2) и контрольную (2). Количество потребленной воды (или сиропа) определяли, сливая остатки в мерный цилиндр.

Влияние феромонного препарата ТОС-3 на потребление воды и сахарного сиропа представлено в таблице 3 (М±m, n=5).

Таблица 3. Влияние феромонного препарата ТОС-3 на потребление воды и сахарного сиропа

Согласно данным таблицы, внесение добавки феромонного препарата ТОС-3 положительно влияет на объем и скорость потребления воды и сахарного сиропа (на 338 и 150% соответственно).

Итак, представленные результаты доказывают нашу гипотезу о дополнительной функции «маточного вещества» как пищевого аттрактанта.

Литература

• Амирханов Д.В., Ишмуратова Н.М., Яковлева М.П., Ишмуратов Г.Ю., Толстиков Г.А. Феромоны медоносных пчел // Башкирский химический журнал. 2004. Т. 11. № 3. С. 5-18.
• Ишмуратов Г.Ю., Ишмуратова Н.М., Толстиков Г.А., Исмагилова А.Ф., Шарипов А.А. Новое о «маточном веществе» медоносных пчел // Вестник РАСХН. 2003. №4. С. 81-82.
• Ишмуратов Г.Ю., Ишмуратова Н.М., Толстиков Г.А., Исмагилова А.Ф., Белов А.А. Антидотные свойства компонентов маточного вещества и маточного молочка // Вестник РАСХН. 2007. № 2. С. 84-85.
• Тамбовцев К.А., Ишмуратова Н.М., Яковлева М.П., Ишмуратов Г.Ю. Феромонный противороевый препарат ТОС-3 в пчеловодстве // Вестник Башкирского университета. 2011. Т. 16. № 4. С. 1191-1197.
• Маннапов А.Г., Ишмуратов Г.Ю., Харисов Р.Я., Ишмуратова Н.М., Амирханов Д.В., Тамбовцев К.А., Шафиков И.В., Ситдикова Э.А., Халилова А.З., Абдрахманов И.Б., Толстиков Г.А., Яцынин В.Г., Ишмуратов И.Н. Препарат «Апимил» для привлечения и поимки пчелиных роев / Патент РФ № 2146868, опубл. в БИ № 9 от 27.03.00 г.
• Бородачев А.В., Бурмистров А.Н., Касьянов А.И. и др. Методы проведения научно-исследовательских работ в пчеловодстве. Рыбное, 2002. 154 с.
• Hoppe H., Ritter W. The influence of the nasonov pheromone on the recognition of house bees and foragers by Varroa jacobsoni // Apidologie. 1988. T. 19. N 2. P. 165-172.
• Масленникова В.И. Структурные элементы популяции клещей VarroajacobsoniOudemans, их возвратная репродуктивная активность и механизм адаптации к изменениям биотических и абиотических факторов в гнезде пчел ApismelliferaL.: автореф. дисс… д-ра биол. наук. М., 2002.
• Ишмуратов Г.Ю., Ишмуратова Н.М., Тамбовцев К.А., Толстиков Г.А. Неизвестная функция матки в гнезде пчел // Вестник РАСХН. 2012. № 1. С. 72-74.
• Пчеловодство / Редкол.: Г.Д. Билаш, А.Н. Бурмистров, В.Г. Гребцова и др. М.: Сов. энциклопедия, 1991. 511 с
• Ишмуратова Н.М., Гиниятуллин М.Г., Ишмуратов Г.Ю. Феромонная композиция Аписил // Пчеловодство. 2005. № 4. С. 19.

Ишмуратова Н.М., Ишмуратов Г.Ю., Тамбовцев К.А.2

Институт органической химии Уфимского научного центра РАН

Бирская государственная социально-педагогическая академия, г. Бирск