Физиологические аспекты применения биостимуляторов для регуляции процессов развития организма пчелы медоносной (apis mellifera l.) в онтогенезе

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

03.00.13 - физиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора биологических наук

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ БИОСТИМУЛЯТОРОВ ДЛЯ РЕГУЛЯЦИИ ПРОЦЕССОВ РАЗВИТИЯ ОРГАНИЗМА ПЧЕЛЫ МЕДОНОСНОЙ (APIS MELLIFERA L.) В ОНТОГЕНЕЗЕ

МИШУКОВСКАЯ ГАЛИНА СЕРГЕЕВНА

Москва - 2008

Работа выполнена в Башкирском государственном аграрном университете.

Научный консультант: доктор биологических наук, профессор

Маннапов Альфир Габдуллович

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Панов Валерий Петрович

доктор биологических наук, профессор

Масленникова Валерия Ивановна

доктор биологических наук, профессор

Хомутов Александр Евгеньевич

Ведущая организация ГНУ НИИ пчеловодства Российской академии сельскохозяйственных наук

Защита состоится 2008 г. на заседании диссертационного совета Д.220.043.09 при ФГОУ ВПО «Российского государственного аграрного университета - МСХА им. К.А. Тимирязева» по адресу: 127550, Москва, И-550, ул. Тимирязевская, 49, тел.(факс): (495) 976-24-92

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО

«Российский государственный аграрный университет - МСХА

им. К.А. Тимирязева»

Автореферат разослан « » 2008 г. и размещен на сайте ВАК www.vak.ed.gov.ru

Ученый секретарь

диссертационного совета А.А.Ксенофонтова

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Онтогенез насекомых - одно из наиболее сложных и в то же время малоизученных явлений в современной биологии развития. Особый интерес исследователей вызывает индивидуальное развитие пчелы медоносной, в семьях которой особи, обладая одинаковым геномом, не только затрачивают различное время на эмбриональное развитие, но и обладают запрограммировано различной продолжительностью жизни.

Существует общий план развития функциональной активности систем организма в онтогенезе: рост количественных показателей с последующей стабилизацией либо снижением до дефинитивного уровня. Этот план генетически детерминирован, но его реализация осуществляется под контролем целого ряда биотических и абиотических факторов среды. Одним из наиболее значимых негативных факторов, вносящих свои коррективы в процессы развития пчелы медоносной, является варроатозная инвазия. Питаясь гемолимфой, varroa destructor наносит ощутимый урон организму пчел, снижая уровень белка почти на 20% (Смирнов А.М., 1988) и резко сокращая продолжительности жизни пчел. Большой вред паразит наносит расплоду пчел, т.к. на этой стадии процессы роста и развития идут наиболее интенсивно, а во время метаморфоза происходит закладка и формирование органов и тканей имаго. В этот период особое значение имеет интенсивное и сбалансированное питание. Паразитирование же клеща на пчелах отрицательно сказывается на их физиологическом состоянии, а следовательно, и на качестве и количестве вырабатываемого корма. Достаточно много исследований в нашей стране и за рубежом посвящено проблемам оздоровления пасек от варроатоза (Смирнов А.М., 1977; Таций В.М., 1982; Мельник В.Н., 1983; Гробов О.Ф., 1987; Шатрова Т.С., 1990 др.). В то же время мало внимания уделяется проблемам онтогенеза пчел в норме и в условиях варроатозной инвазии и поиску методов коррекции отрицательного влияния этого фактора на становление и функционирование основных систем организма.

Одним из первостепенных факторов, влияющих на рост и развитие организма пчел, является полноценное кормление (Таранов Г.Ф., 1986; 1987; Лебедев В.И., 1993; Билаш Г.Д., с соавт., 1999, 2003). Содержание в кормах тех или иных жизненно важных компонентов ниже физиологических потребностей организма оказывает негативное влияние на обмен веществ в тканях и органах и замедляет процессы терминальной дифференцировки, особенно в условиях варроатозной инвазии. Прежде всего, это касается белкового компонента корма. Аминокислоты, поступающие в организм при распаде белков, являются необходимым фондом для биосинтеза собственных белков, гормонов, коферментов, витаминов и других соединений. Известно, что белковое голодание замедляет процессы роста, снижает физиологическую реактивность на разных этапах онтогенеза, не позволяет растущему организму в полной мере реализовать генетическую программу развития. В настоящее время все более пристальное внимание физиологов привлекают к себе вопросы функциональной дифференциации медоносных пчел. Исследования в этой области имеют колоссальное значение, как для теории пчеловодства, так и для практического пчеловождения. Рабочие особи медоносной пчелы имеют одинаковое строение тела, но общественный образ жизни выработал у них разделение функций и сложные акты поведения и взаимоотношений в семье - полиэтизм (Лебедева В.П., Лебедев В.И., 2000). Тесные отношения обитательниц улья обусловлены многосторонними закономерными нервно-физиологическими и гуморальными реакциями, позволяющими четко дифференцировать выполнение необходимых работ. Однако взгляды различных ученых о приоритетных факторах, влияющих на характер деятельности отдельных пчел в онтогенезе имагинальной фазы имеют противоречивый характер (Г.А.Реш, 1925; Л.И.Перепелова, 1928, 1955; К.Р.Риббандс, 1952; К.П.Истомина-Цветкова, 1963; С.Ф.Сакагами, 1963, С.Д.Миченер, 1974).

Одним из факторов, оказывающих несомненное влияние на характер деятельности рабочих пчел, является степень зрелости летательной мускулатуры, обеспечивающей чрезвычайно активную летную деятельность пчел-сборщиц. В современной литературе накоплен достаточный материал о структурных и физиологических особенностях мышц насекомых (Pringle, 1957; Smith, 1983; Мандельштам, 1983; Свидерский, 1987; J.Fernandes, 1991; Reedy, 1993). Однако практически нет данных об исследовании ультраструктуры летательной мускулатуры пчелы медоносной, особенно о формировании механизма сокращения, становлении и развитии контрактильного и энергетического компонентов мышц в постэмбриональном онтогенезе. Недостаточны сведения и о гистохимической реактивности организма пчел на разных стадиях постэмбрионального онтогенеза. Знание закономерностей изменения соотношения структурных компонентов изолированного мышечного волокна в период выхода из ячейки, при смене функций рабочих пчел, связанных с внутриульевыми работами и летной деятельностью, является важным в связи с возможностью их коррекции при отклонении от физиологической нормы биологически активными препаратами. Поэтому системный подход к изучению процессов роста через биохимический, физиологический статус структурно-функциональных единиц мышечных волокон приобретает не только теоретическое, но и прикладное значение.

До настоящего времени не исследована возможность повышения летной активности пчел в естественных условиях и в защищенном грунте применением стимулирующих препаратов нового поколения. В условиях неблагоприятного микроклимата теплиц продолжительность жизни рабочих пчел сокращается в среднем до 21 дня, пчелиные семьи слабеют, а в отдельных случаях погибают (Еремия Н.Г., 1982; Зарецкий Н.Н,, 1990; Король В.Г., 2003; Циколенко С.П., 2005). Использование корригирующих подкормок в защищенном грунте способствует уменьшению этих негативных явлений.

Изучение вопросов оптимизации обменных процессов в организме пчел, находящихся в естественных условиях и защищенном грунте; исследование факторов, регулирующих физиологический статус, становление и развитие в онтогенезе систем органов на клеточном, тканевом и органном уровнях у пчелы медоносной в норме и в условиях варроатозной инвазии составили теоретическую и практическую основу наших исследований.

Целью настоящей работы явилось изучение морфофункциональных, ультраструктурных показателей организма пчелы медоносной в онтогенезе в норме и при коррекции стимулирующими препаратами в условиях варроатозной инвазии.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

Установить влияние нового поколения корригирующих подкормок в садковых опытах на продолжительность жизни рабочих пчел.

Определить воспроизводительные показатели и функциональную активность пчел различных генераций в естественных условиях и в защищенном грунте при варроатозной инвазии и при различных методах коррекции.

Изучить влияние корригирующих подкормок на белковый, углеводный и липидный обмен рабочих пчел в естественных условиях и в защищенном грунте.

Выяснить влияние препаратов оксиметилурацил, микровитам, пробиотика апиник и их композиционных форм на интерьерные показатели организма пчел, пораженных клещом varroa destructor в онтогенезе.

Установить влияние препаратов оксиметилурацил, микровитам, пробиотика апиник на биохимические показатели трутней и трутневого расплода.

Изучить становление морфофункциональных показателей летательной мускулатуры медоносных пчел в постэмбриональном онтогенезе.

Изучить влияние корригирующих подкормок на гистохимические показатели и аминокислотный состав летательной мускулатуры медоносных пчел в норме и при варроатозной инвазии в постэмбриональном онтогенезе.

Определить возможность коррекции морфометрических экстерьерных показателей медоносных пчел при варроатозной инвазии.

Научная новизна работы состоит в том, что впервые изучены особенности становления морфофункциональных, ультраструктурных показателей организма пчелы медоносной в постэмбриональном онтогенезе в норме и при коррекции стимулирующими препаратами на фоне варроатозной инвазии. подкормка пчела грунт воспроизводительный

Определены воспроизводительные показатели и функциональная активность пчел различных генераций в естественных условиях и в защищенном грунте при варроатозной инвазии и при различных методах коррекции.

Морфометрическими, гистохимическими методами впервые получены данные, характеризующие особенности роста и формирования локомоторного аппарата у рабочих пчел и трутней. В целях ускорения созревания и становления структурных компонентов локомоторного аппарата и усиления морфофизиологического, биохимического статуса организма пчел рекомендованы к использованию отечественные препараты нового поколения: оксиметилурацил, амикислотно-минерально-витаминный препарат микровитам, сыворотка гидролизованная, обогащенная лактатами, пробиотик апиник и их композиционные формы.

Теоретическая и практическая значимость работы. Исследованные морфофункциональные показатели организма пчел дополняют имеющиеся сведения о возрастной физиологии пчелы медоносной, расширяют представления о биохимическом гомеостазе в постэмбриональном онтогенезе, аминокислотном составе, белковом обмене в процессах роста организма в норме и в условиях варроатозной инвазии, в зависимости от функциональной специализации ульевых и летных рабочих пчел, о структурно-метаболических аспектах формирования и организации локомоторного аппарата, которые служат биологической основой для разработки оптимальных методов коррекции роста, развития рабочих пчел и трутней в различные периоды онтогенеза и медособирательной деятельности семей пчел.

В практическом отношении доказана эффективность применения отечественных биостимуляторов: производного пиримидинового ряда - оксиметилурацила, комплексного аминокислотно-витаминно-микроэлементного препарата «Микровитам», пробиотика «Апиник», сыворотки гидролизованной, обогащенной лактатами для коррекции процессов весеннего роста, развития и восстановления потенциальной медособирательной и опылительной деятельности семей пчел.

Основные положения диссертационной работы, выносимые на защиту:

1.Воспроизводительные показатели и функциональная активность пчел различных генераций в естественных условиях и в защищенном грунте в норме и при варроатозной инвазии и различных методах их коррекции.

2. Продолжительность жизни в садковых опытах, возрастные особенности белкового, углеводного и липидного обмена в организме рабочих пчел в естественных условиях и в защищенном грунте.

3. Интерьерные показатели организма пчел, пораженных клещом varroa destructor в постэмбриональном онтогенезе и при восполнении дефицита белка под влиянием стимулирующих подкормок.

4. Аминокислотный обмен трутневого расплода при коррекции стимулирующими препаратами нового поколения.

5. Показатели состояния процессов пролиферации, дифференциации и становления морфофункциональных показателей летательной мускулатуры медоносных пчел в постэмбриональном онтогенезе.

6. Гистохимические показатели и аминокислотный состав летательной мускулатуры медоносных пчел при варроатозной инвазии в постэмбриональном онтогенезе и под влиянием корригирующих подкормок.

7. Морфометрические, экстерьерные показатели медоносных пчел при варроатозной инвазии.

Апробация результатов работы. Основные положения работы доложены и обсуждены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов (1999-2006 гг.), Международных научно-практических конференциях-выставках «Интермед» (2002-2005 гг., г. Москва), научной конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы гистологии, гистогенез и регенерация тканей» (2004, г. Санкт-Петербург), Всероссийской научно-практической конференции в рамках Международной специализированной выставки «АгроКомплекс-2005», Международной научно-практической конференции «Пути повышения эффективности АПК в условиях вступления России в ВТО» (2003, г. Уфа), Международной научно-практической конференции «Новые достижения в повышении продуктивности пчелосемей, профилактика и лечение болезней пчел» (2002, г.Троицк), Международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития агропромышленного комплекса регионов России» (2002, г. Уфа), Международной научно-практической конференции посвященной 90-летию со дня рождения Заслуженного деятеля науки РФ и РБ, профессора Аюпова Х.В. (Уфа, 2004).

Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 65 работ, в том числе 1 монография и 7 работ в центральной печати.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследований, семи глав результатов собственных исследований, обсуждения, выводов и практических предложений. Список литературы включает 550 работ, в том числе 155 иностранных. Диссертация написана на 287 страницах, иллюстрирована 55 таблицами, 59 графиками - гистограммами, электроннограммами, микрофотографиями.

Материал и методы исследования

Работа выполнялась с 1999 по 2006 г.г. в условиях пасек хозяйств Республики Башкортостан, ОАО «Родник» г. Челябинск, учебной пасеки и лаборатории кафедры пчеловодства и зоологии Башкирского государственного аграрного университета. Общая схема научных исследований представлена на рисунке 1.

В соответствии с целью исследований было сформировано 7 групп семей аналогов, по 10 в каждой. В 1-ю контрольную группу объединили условно здоровые семьи пчел, заклещеванность которых не превышала 2%. 2 -7 группы включали семьи, пораженные варроатозом, процент заклещеванности которых находился на уровне 10-12%. Все семьи перед уходом в зимовку обработаны противоварроатозным препаратом Апифит.

В качестве стимулирующей подкормки после выхода с зимовки семьям 1 и 2 групп давали сахарный сироп (1:1) небольшими порциями по 300 мл, 7-кратно через каждые 2 дня. Эти группы служили контролем. 3, 4, 5, 6 и 7 группы были опытными. Стимулирующую подкормку их проводили в те же сроки, что и в контрольных группах, с той же кратностью, сахарным сиропом, но с добавлением различных препаратов. Семьи пчел 3 группы подкармливали сахарным сиропом, приготовленным на активированной воде, с добавлением 50 мг оксиметилурацила на 1 литр., 4-й группы - с добавлением пробиотического препарата «Апиник» согласно инструкции, 5 группы - комплексного аминокислотно-витаминного микроэлементного препарата «Микровитам», 6 группы - с композиционной формой стимулирующих препаратов «Микровитам» + оксиметилурацил, 7 группы - сахарным сиропом с композиционной формой стимулирующих добавок препаратов «Апиник» + «Микровитамм.

Для определения влияния корригирующих подкормок на физиологическое состояние и продолжительность жизни пчел в условиях закрытого грунта было сформировано 7 групп семей пчел по принципу пар-аналогов по 10 в каждой. В 1-ю контрольную группу объединили условно здоровые семьи пчел, заклещеванность которых не превышала 2%. 2 -7 группы включали семьи, пораженные варроатозом, после проведенного лечения. В качестве лечебного средства использовали апифит. В качестве стимулирующей подкормки контрольным семьям 1 и 2 групп давали сахарный сироп (1:1) небольшими порциями по 300 мл, через каждые 2 дня, 7 раз. 3, 4, 5, 6 и 7 группы были опытными. Стимулирующую подкормку их проводили в те же сроки, что и в контрольных группах, но разными препаратами. 3-ю группу подкармливали сахарным сиропом с добавлением пробиотика апиник, 4-ю - препарата микровитам, 5-ю подкармливали сывороткой гидролизованной, обогащенной лактатами (СГОЛ), 6-ю - препаратами СГОЛ + апиник, 7-ю - СГОЛ + микровитам.

Исследование влияния корригирующих подкормок на продолжительность жизни пчел проводили в садковых опытах.

Для определения яйценоскости маток учитывали количество печатного расплода рамкой-сеткой 5 х 5 см. Летную активность пчел определяли при помощи видеокамеры.

Для получения одновозрастных пчел проводили инкубацию зрелого расплода в термостате марки ТС-80 при +35є С и влажности 75-85. По 1000 однодневных пчел метили и возвращали в ульи по группам. Определение физиологического состояния меченых пчел в контрольных и опытных группах, проводили на первые, 7-ые, 12-ые, 19-ые, 24-ые сутки. Каждую пробу пчел делили на три части для получения экстракта с целью определения биохимических показателей и приготовления анатомических препаратов.

Количество общего азота в теле пчел определяли по методу Къельдаля. Биохимические исследования содержания в организме пчел РНК проводили по Спирину в модификации Раецкой, гликогена - по Бертрану.

Определение активности каталазы ректальных желез у пчел проводили по методике Жеребкина М.В., (1979). Физиологическое состояние жирового тела оценивали по методике Маурицио А. (1954).

С целью изучения особенностей структурной организации мышечных волокон в онтогенезе, полутонкие и ультратонкие срезы контрастировали

Результаты исследований

Влияние нового поколения корригирующих подкормок на продолжительность жизни медоносных пчел (садковые опыты)

Анализ динамики гибели рабочих пчел в садковых опытах показал, что при подкормке сахарным сиропом семей с высокой степенью заклещеванности (2-я группа) половина пчел, взятых в эксперимент (49,0%), погибает уже на 7 сутки опыта, а 100% - на 17 сутки. В 1-й группе отход пчел начался позже и продолжался до 24 суток. Подкормка пчел сахарным сиропом в комплексе с апиником или с микровитамом, а также использование их композиционных форм: микровитам с оксиметилурацилом и микровитам с апиником, способствовали их лучшей сохранности. В 3-й группе этот показатель находился на уровне здоровых пчел 1-й группы, в 4-6 группах превышал его. Максимальный показатель продолжительности жизни рабочих пчел в садках - 33 суток - регистрировался в 7 группе.

Воспроизводительные показатели и функциональная активность потомства семей пчел в естественных условиях и защищенном грунте при варроатозной инвазии и при различных методах коррекции

Количество печатного расплода в начальный период исследований в семьях пчел варьировало в пределах от 70,9 до 86,7 квадратов. Максимальное количество отмечено в первой группе, в остальных различия между группами были в пределах ошибки. Значение этого показателя, регистрируемое через каждые 12 дней, в семьях пчел контрольных и опытных групп увеличивалось до 22 мая. Затем к 16 июня процесс замедляется. Различия по группам в показателях воспитания расплода стали более заметными за десять дней до наступления главного медосбора. Достоверное превышение показателя по сравнению со 2-й группой на 28 июня зарегистрировано во всех опытных и в 1-й контрольной группах. Максимальное количество печатного расплода (218,5 и 221,6 кв. соответственно) установлено в 6 и 7 группах, где оно превысило показатель 2-й группы соответственно на 41 и 44 квадрата (Р?0,99). В опытных группах наблюдали динамичное повышение уровня яйценоскости маток в течение всего срока наблюдения. 16 апреля максимальный показатель яйценоскости - 925 шт./сут. оставался в 1-й группе. 10 мая в семьях 3- 7-й групп он превысил показатели контрольных групп. Максимальная яйценоскость зарегистрирована 16 июня. На эту дату в 3-й группе она была выше, чем во 2-й на 8,5%; в 4-й - на 16%; в 5-й - на 15,5%; в 6-й - на 17,5%; в 7-й - на 18,7%. В 1-й группе, получавшей в

Рисунок 2. Динамика печатного расплода в семьях пчел по вариантам опыта, в квадратах

Рисунок 3. Динамика изменения массы однодневных пчел, мг

качестве подкормки только сахарный сироп, начиная с 10 мая, наблюдали все возрастающее отставание в яйценоскости маток, по сравнению с опытными группами.

Изучаемые препараты оказывали влияние не только на яйценоскость матки, но и на качество потомства. Во всех группах наблюдали постепенное нарастание массы однодневных рабочих пчел и трутней. Более активное нарастание массы отмечено в 6-й и 7 опытных группах. Здесь эти показатели выше контрольных значений 2 группы 19 мая - на 12,6-15,2 мг (Р?0,99). К этому сроку в опытных группах масса однодневных пчел достигает стандарта породы. Те же тенденции прослеживаются и при изучении массы однодневных трутней. В 4-7 группах наблюдается повышение их массы во все сроки наблюдений как в сравнении со второй, так и с 1-й группой. Максимальные различия между 7 и 2 группами 24 июня составили 49,9 мг (Р?0,999).

Влияние корригирующих подкормок на морфофункциональные показатели организма медоносных пчел в онтогенезе

Для изучения белкового, липидного и углеводного обмена и возможной коррекции этих показателей стимулирующими подкормками провели биохимические исследования. Анализ полученных данных показывает, что основные биохимические показатели организма пчел, только вышедших из ячейки, находились на самом низком уровне.

Содержание азота в теле рабочих пчел 1 контрольной группы, отнесенных к категории здоровых, к 7- суточному возрасту с началом функционирования глоточных желез увеличилось в 1,16 раза (на 3,8 мг). Затем вновь наблюдалось его снижение до 19 суточного возраста. Незначительный рост вновь наблюдали на 24-е сутки развития. Максимальный уровень жира - 7,17; 7,94 мг - регистрируется у пчел 12 и 19 сут. возраста. В возрасте 24 суток уровень жира достоверно снижается. В этой возрастной группе установлен максимальный уровень гликогена в теле рабочих пчел 1-й группы - 6,19 мг - в 1,5 раза (на 2,1 мг) выше, по сравнению с уровнем суточных особей. У рабочих пчел 2 контрольной группы, пораженных варроатозом, даже после проведенного лечения при использовании для подкормки сахарного сиропа во всех возрастных группах основные биохимические показатели были ниже, чем в 1-й группе. Достоверное повышение по сравнению с пчелами 2-й группы отмечено по азоту и гликогену - в 4-7 -группах, по жиру - во всех опытных группах. Максимальные показатели азота регистрируются у пчел 5-й и 7-й групп; жира - в 4-й и 7-й; гликогена - 6-й и 7-й группах. В этих же группах уровень азота у 7- суточных пчел был выше, по сравнению с 1-й группой, получавшей только сахарный сироп на 4,1 и 6,7 % соответственно. По сравнению с 1-й группой более высокое содержание жира наблюдалось только в 4-й и 7-й группах, в 5-й и 6-й различия с 1-й недостоверны; по концентрации гликогена 4 и 5 группы достигли уровня здоровых пчел, 6 и 7 - превысили его на 24 сутки соответственно на 3,5 и 9,1 %.

Подобные тенденции выявлены и при анализе биохимических показателей в организме пчел 2 генерации. Минимальные значения также регистрировались у рабочих пчел 2-й группы. Общий уровень азота в этом поколении был несколько выше. Семьи пчел, получавшие в качестве подкормки после выхода с зимовки аминокислотный препарат в комплексе с витаминами и микроэлементами, сохраняли свои преимущества по этому показателю. Наиболее высокие данные получены у пчел 7-й группы во все возрастные периоды. У пчел 3-й генерации регистрировались самые высокие показатели белкового, липидного и углеводного обмена в организме. Пчелы опытных групп и в этом поколении опережали своих сверстниц по изучаемым показателям.

Исследования показателей обмена веществ пчел мы провели также в условиях теплиц, микроклимат которых неблагоприятен для пчелиной семьи. Для поддержания жизнеспособности и активизации летной деятельности пчел в условиях теплиц в наших исследованиях применялись следующие препараты: сахарный сироп, апиник, микровитам, СГОЛ и СГОЛ в сочетании с апиником и микровитамом. В опыт брали суточных пчел разных поколений с интервалом 21 день. Максимальный уровень азота и жира в организме регистрировался в семьях, получавших в качестве подкормки сыворотку гидролизованную, обогащенную лактатами (5 группа), а также СГОЛ в сочетании с препаратом микровитам (7 группа). Здесь эти показатели превышали аналогичные в других группах, причем достоверное превышение отмечали в срав нении с 1-й, 2-й и 3-й группами. Во втором поколении в 1-й, 2-й и 3-й группах отмечали незначительное снижение концентрации азота в организме пчел. Достоверный рост показателя отмечен в 4-й, 6-й и 7-й группах. Максимальный уровень гликогена сразу после выставки также регистрировали у пчел 1-й контрольный группы. В семьях, пораженных варроатозом, он был ниже в среднем в 1,19 раза.

В последующих поколениях достоверное повышение концентрации гликогена в организме пчел в течение всего опыта наблюдали в семьях 3-7 групп. В 4-7 группах он достоверно превышал также показатель 1 контрольной группы (Р?0,99).

Таблица 1 - Динамика биохимических показателей в организме пчел 1 генерации

Таблица 2 - Динамика биохимических показателей в организме пчел в условиях защищенного грунта

Согласно многочисленным морфологическим исследованиям, изменения в составе корма и особенно белковое голодание прежде всего сказываются на состоянии жирового тела и глоточных желез у рабочих пчёл. В нашей работе состояние этих органов мы использовали как параметры питательной ценности используемых кормов в условиях варроатозной инвазии. В здоровых семьях (1 группа) наиболее высокого уровня развития глоточные железы (3,8 балла) и жировое тело (3,5 балла) достигают у пчел в 7-дневном возрасте. По мере старения наблюдается их постепенное редуцирование. Под влиянием варроатоза степень развития глоточных желез у 7-дневных пчел снижается на 9,8%, жирового тела - на 4,6. Корригирующие подкормки снижают отрицательное влияние клеща варроа на состояние этих органов. При этом максимальный показатель жирового тела у 7-суточных рабочих пчел, регистрируемый в 7 группе, получавшей микровитам в комплексе с апиником, был больше по сравнению с аналогичными данными 2 контрольной группы в 1,21 раза (на 0,61 балла), а по сравнению с группой здоровых пчел, не получавших стимулирующей подкормки, - в 1,1 раза (на 0,33 балла). В 6 и 7 группах, получавших композиционные формы микровитама, степень развития глоточных желез была также несколько выше, чем в других группах. Здесь в 7-дневном возрасте этот показатель превысил 2 контрольную группу соответственно на 0,44 и 0,51 балла. Необходимо отметить, что разница в показателях жирового тела и глоточных желез по группам у 7-дневных пчёл между 1 - 3 группами не достоверна, а между 2 и 4-7 группами высоко достоверна (Р 0,999).

Анализ динамики состояния жирового тела и глоточных желез у пчел второй и третьей генераций подтверждает закономерности, выявленные при изучении пчел 1 генерации.

возраст пчел возраст пчел

Рисунок 4. Динамика изменения состояния жирового тела (А) и глоточных желез (В) у рабочих пчел 1 генерации по вариантам опыта, в баллах

При изучении возрастной динамики гемоцитов в гемолимфе пчел в здоровых семьях отмечена максимальная их концентрация 17,26 тыс. в 1 мм3 у только что народившихся пчел. С возрастом число их постепенно снижалось до 9,3 тыс. у 24-суточных пчел. Во 2-й группе с более высоким процентом заклещеванности, получавшей в качестве подкормки только сахарный сироп, отмечено снижение концентрации гемоцитов во все возрастные периоды, что можно объяснить общим ослаблением организма пчел, идущих в зиму, по влиянием варроаозной инвазии. В опытных группах, получавших корригирующие подкормки, концентрация гемоцитов достоверно превышала этот показатель, не только во 2-й, но и в 1-й группе. Наиболее высокие результаты - 21,7 тыс. гемоцитов на 1 мм3 гемолимфы, получены при использовании микровитама, содержащего все незаменимые аминокислоты, в сочетании с апиником.

Содержание РНК в организме рабочих пчел подвержено колебаниям как в зависимости от их возраста, так и от вида применяемых стимулирующих подкормок. Максимальный уровень ее синтеза - 12,34 мг - поддерживается при подкормке аналогом пиримидина - оксиметилурацилом, а также композиционнми формами препарата микровитам с оксиметиллурацилом (13,26 мг) и пробиотиком «Апиник» (12,24 мг).

Рисунок 5. Динамика содержания РНК в организме рабочих пчел 1-й генерации

физиологическое состояние и биохимический статус трутневого расплода, пораженного варроатозом и при разных методах коррекции

В пчелиной семье наиболее подвержен вредному влиянию клеща varroa трутневый расплод. При сравнении биохимических показателей личинок, взятых в семьях 1-й и 2-й групп, у последних содержание протеина, жира, сухого вещества оказалось ниже, чем в 1-й контрольной группе соответственно на 6,4 %, на 2,51 %, и на 12,5 %. Подкормка семей пчел оксиметилурацилом и апиником (3-4 группы) способствовала незначительному повышению уровня исследованных показателей, однако

Таблица 3 - Биохимический состав трутневого расплода на фоне варроатозной инвазии и при разных методах коррекции

они не достигли уровня 1 группы. В 5-й группе они почти достигли нижней границы физиологической нормы. В 6-й и 7-й группах - соответствовали ее верхней границе, превысив данные 2-й группы по содержанию протеина соответственно на 2,51 и 2,65%, по жиру - на 0,1%, по сухому веществу - на 3,08 %, гигроскопической влажности - на 1,85%, фосфору - на 0,01% . золы - 0,1 и 0,16%.

Таким образом, на основании проведенных исследований можно сделать заключение о том, что использование в качестве корригирующей подкормки композиционной формы препарата микровитам в комплексе с пробиотиком «Апиник» на фоне противоварроатозной терапии препаратом апифит обеспечивает баланс биохимического статуса и рождение физиологически полноценных трутней.

Результаты исследования разных вариантов корригирующих подкормок с микровитамом, и апиником на аминокислотный состав трутневого расплода показали, что суммарная концентрация аминокислот в организме пораженных личинок 2-й группы снизилась по сравнению с 1-й контрольной группой в 1,37 раза. Снижение произошло, главным образом, за счет понижения уровня аспарагиновой и глутаминовой кислот, глицина, аланина и гистидина. В тоже время во 2-й группе отмечено существенное повышение концентрации пролина и метионина. Уровень незаменимых аминокислот снизился в 1,41 раза (на 61,9 мкг/г). В опытных группах на фоне общего повышения уровня аминокислот в организме личинок, концентрация незаменимых увеличилась, по сравнению с показателем пчел 2 группы в 1,3 раза (3 группа) - 1,42 раза (5 группа). Общий показатель незаменимых аминокислот у пчел трутневого расплода 5 группы достиг контрольного значения.

Анализ биохимических показателей взрослых особей показал, что сухая масса трутней в здоровых семьях варьирует в пределах 41,7-48,6 мг. Концентрация азота составляет примерно 10% от сырой массы тела, липидов - 2,5%, гликогена - 2,5-3%. Биохимические показатели меняются с возрастом. Концентрация азота в теле трутней максимального уровня достигла на 12-й день (29,7 мг), жира - на 24-й день (8,6 мг), гликогена- на 21 день (7,0 мг) и РНК - на 14 день развития (15,2 мг). Последствия варроатоза проявляются в том, что содержание азота и гликогена в теле половозрелых особей 2-й группы снизилось на 21% по сравнению с 1-й группой, жира - на 14%, РНК - на 40%. В наших опытах, комплексное использование препаратов микровитам, апиник и оксимтелиурацил привело к коррекции биохимического статуса организма трутней в условиях варроаозной инвазии, приблизив основные показатели к физиологической норме.

Таблица 4 - Аминокислотный состав трутневого расплода в пчелиных семьях, пораженных варроатозом при разных методах коррекции

Морфофункциональные показатели летательной мускулатуры медоносных пчел в онтогенезе

Полет пчел обеспечивается работой летательной мускулатуры, которая сосредоточена в тораксе, и представлена двумя группами фибриллярных мышц: продольными спинными и дорсовентральными. В ответ на один нервный импульс эти мышцы могут давать до 300 сокращений в секунду. Асинхронные мышцы характеризуется и другими функциональными особенностями - максимальная сила их сокращения на порядок меньше максимальной силы сокращений в мышцах других типов. Длина саркомера при сокращении уменьшается лишь на 2%, а не на 20%, как в обычных мышцах (Смит, 1967; Мандельштам, 1983).

В нашей работе мы исследовали ультраструктуру сократительного аппарата продольных крыловых мышц пчелы медоносной, становление и развитие отдельных его компонентов в онтогенезе, начиная со стадии куколки и до перехода пчелы к активной летной деятельности. В ходе электронномикроскопического исследования гистологических препаратов летательной мышцы у медоносной пчелы регистрируется структурная единица мышечной ткани - мышечное волокно, представляющее собой симпластическое надклеточное образование. Сократительную систему его составляют миофибриллы, организованные в саркомеры, имеются каналы Т- системы, крупные митохондрии, большое количество ядер и значительный объем саркоплазмы. Трахеолы проникают внутрь крупных волокон, саркоплазматическая сеть в мышечных волокнах практически отсутствует.

Саркомеры разделены темными Z- мембранами, к которым с двух сторон прилегают светлые изотропные диски. Анизотропный диск разделен на две половины более светлым участком - зоной Н, в центре ее заметна темная М-линия (рис.6). Именно в этой плоскости регистрируется наличие канальцев Т-системы. Четко выраженной саркоплазматической сети не удается выявить. Пространство между пучками миофиламентов занято большими митохондриями различной формы с плотно упакованными кристами и ответвлениями трахей и трахеол, доходящими до миофиламентов. Величина изотропного диска при длине саркомера в 2,8 мкм составляет 0,3 мкм. На поперечных срезах волокна образуют гексогональные решетки, сформированные толстыми и тонкими миофиламентами. В летательных мышцах пчелы медоносной нами зарегистрировано существование третьего типа тонких миофилламентов, связывающих концы миозиновых нитей с Z-дисками.

Изучение динамики морфофункциональных показателей летательной мышцы медоносной пчелы в онтогенезе показало, что площадь мышечного волокна, начиная со стадии куколки, и до 20 суточного возраста у рабочих пчел постепенно возрастает, достигнув максимального показателя - 115 мкм2 у пчел 11-20 суточного возраста.

Число мышечных волокон в мышце в постэмбриональном онтогенезе нарастает от 145 до 228 шт. Динамичное увеличение данного параметра наблюдается до 7 суточного возраста. Затем наступает относительная стабилизация числа мышечных волокон в мышце с некоторым недостоверным уменьшением (Р<0,95) их количества у 11-20 суточных рабочих пчел.

Увеличение диаметра миозиновых миофиламентов мы регистрировали у рабочих пчел 2-ой - 4-ой возрастных групп. У куколки он составил 122 Е, у 11-20 суточных пчел возрос до 224 Е, кратность увеличения составила 1,84 раза. Некоторое снижение этого показателя по сравнению с предыдущей стадией наблюдается у пчел 21-30 суточного возраста - до 221 Е.

Рисунок 6 Ультраструктура летательной мышцы рабочей пчелы 30 суточного возраста (продольный срез): 3 -ядро; 2 - митохондрия; 4 - трахеола; 1 - Z-мембрана, разделяющая саркомеры; 5 - М-линия.

Рисунок 7 Основные параметры мышечного волокна летательной мускулатуры пчел в онтогенезе (МВ - мышечное волокно, ММФ - миозиновые миофиламенты)

В динамике увеличения длины саркомера наблюдается поступательный рост в течение всего периода развития, начиная со стадии куколки (1,91 мкм) до 21-30 суточного возраста имаго (2,8 мкм).

Таким образом, в процессе онтогенеза в продольных крыловых мышцах пчел происходят закономерные структурные изменения, детерминирующие процессы дифференцировки мышечных волокон и образование дефинитивных мышц, обеспечивающие готовность летательной мускулатуры к нарастанию нагрузки во время медосбора.

Стереометрическое изучение содержания миофибрилл (Vv мф., %) в различные сроки развития пчел показывает, что относительная численность их в единице объема с возрастом увеличивается. Наименьшее содержание миофибрилл в волокнах крыловых мышц регистрируется у куколки с показателем равным 14 ±2,1% (таблица 4). С возрастом этот показатель увеличивается, достигнув максимума - 58% - к 11-20 суточному возрасту

На электронно-микроскопических фотографиях, полученных нами, видно, что в грудной продольной мышце пчел митохондрии занимают все прослойки саркоплазмы между миофибриллами. Если на стадии куколки суммарный объем митохондрий составляет 9,4%, то к 11-20 суточному возрасту он увеличивается, более, чем в 4 раза. Поверхностная плотность митохондрий с возрастом также увеличивается, достигая максимума к 11-20 суточному возрасту. Нами установлено преобладание интерфибриллярных митохондрий над периферическими в процессе индивидуального развития пчел. Максимальноый объем интерфибриллярных митохондрий превысил аналогичный показатель периферических митохондрий в 11-20 суточном возрасте рабочих пчел в 2,12 раза

Таким образом, стереометрические характеристики летательного аппарата пчел в онтогенезе свидетельствуют о возрастании метаболической активности в симпластах мышечных волокон. Наиболее значительные изменения параметров мышечного волокна регистрируются в 8-10 и 11-20 суточном возрасте, что связано с подготовкой пчел к активной летной деятельности.

Гистохимические показатели летательной мускулатуры медоносных пчел

Гистохимическое исследование летательной мускулатуры свидетельствует о повышении с возрастом у рабочих пчел активности ферментов, обеспечивающих энергией процессы сокращения. Так, минимальный показатель активности АТФазы миозина и митохондриальной АТФ-азы -соответственно 1,12 усл.ед и 0,52 усл.ед. регистрируется у рабочих пчел в в 1-3 суточном, максимальный - 9,35 и 15,31 усл.ед.- в 21-30 суточном возрасте. Самый низкий показатель гистохимической реакции по сукцинатдегидрогеназе - сукцинатдегидрогеназы в летательной мышце пчел

Рисунок 9 Показатели активности АТФ-азы миозина, АТФ-азы митохондрий и

Таблица 4 - Стереометрическая характеристика органелл мионов летательной мышцы медоносных пчел в онтогенезе

0,18±0,07 усл.ед., нами также регистрировалась у 1-3 суточных рабочих пчел, что свидетельствует о низком уровне окислительно-восстановительных процессов на кристах митохондрий в этот период. Сравнительный анализ различных возрастных групп на СДГ показывает, что ее активность ритмично увеличивается с 4-7 суточного возраста....