Эколого-токсикологические основы системы защиты медоносных пчел от болезней и вредителей

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Актуальность проблемы. Жизнеспособность и продуктивность медоносных пчел во многом определяется экологическим состоянием окружающей природной среды. Результаты отечественных и зарубежных исследований свидетельствуют, что ксенобиотики определяют разнообразные формы взаимодействия с организмом животных, в т.ч. и пчел: от возникновения различных заболеваний и неспецифических изменений реактивности до влияния на наследственные свойства генетического потенциала роста и развития, и репродуктивную систему (К. Рейли, 1985; М.Н. Аргунов, 1998; A.M. Смирнов, М.А. Симецкий, Г.А. Таланов, 2001; Н.Н. Гугушвили, 2001; А.В. Караулов, 2001; И.В. Жуков, 2002; А.С. Кашин, 2002; А.Г. Шахов, М.Н. Аргунов, B.C. Бузлама, 2003; A.M. Гертман, К.Х. Папуниди, 2004; А.И. Никитин, 2005; Ю.А. Макаров с соавт., 2006).

На фоне хронического комбинированного антропрессинга экотоксикантов малой интенсивности у популяции медоносных пчел развиваются вторичные иммунодефициты ((Ю.Н.Федоров, О.А. Верховский с соавт., 2000; Ю.Н. Федоров, 2006), что создает благоприятные условия для развития неспецифических инфекционно-клинических заболеваний в различных сочетаниях и ассоциациях. В качестве этиологического фактора могут выступать представители условно патогенной микрофлоры, отдельные вирусы являющиеся естественной микрофлорой организма насекомых (С.И. Джупина, 2001; В.П. Сергиев, 2006).

Вместе с тем, многофакторное загрязнение агробиоценоза экотоксикантами через трофические цепи сказывается негативно на качестве продуктов пчеловодства: меда, воска, пыльцы, перги, прополиса, пчелиного яда и маточного молочка. Удельный вес образцов импортируемого меда и продуктов пчеловодства, не отвечающих гигиеническим нормативам по санитарно-химическим показателям за 1995-2005 гг. составил 6,50 - 9,60% и отечественного, соответственно, 7,95 - 8,42% (В.М. Позняковский с соавт., 2007).

Вышеизложенное явилось основанием для выполнения настоящих исследований в рамках задания программ (03.02.03.; 03.02.05) фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития АПК РФ №; № гос. Регистрации 0182.8020555; 0182.502.0558, а также Республиканской комплексной программы «Охрана здоровья матери и ребенка в Алтайском крае» (решение Алтайского крайисполкома № 448 от 29.12.1989 г), в которой автор была ответственным исполнителем.

Цель - разработать методические подходы экотоксикологического и эпизоотологического мониторинга объектов пчеловодства и внедрение в пчеловодческую практику экологических препаратов комплексного действия по интегрированной защите медоносных пчел от болезней и вредителей.

Основные задачи:

- провести ретроспективный анализ популяции и видового разнообразия пчел и медоносных ресурсов в природно-климатических условиях региона Юго-западной Сибири;

- осуществить токсико-экологический мониторинг объектов пчеловодства по схеме: "почва-вода-медоносное растение-пчела-расплод-пчелосырье" в районах обитания пчел и их кормовых участков с учетом распространения заболеваний и вредителей медоносных пчел;

- установить мониторинг по выявлению территориальных особенностей эпизоотического состояния пасек региона;

- реализовать комплексное картографическое ранжирование ветеринарно-экологического статуса территорий региона, на их основе разработать комплексный ветеринарно-экологический атлас Алтайского края; пчелиный медоносный экологический полиорганный

- провести скрининг препаратов на основе синтетических феромонов, репеллентов растительного происхождения и природных полимеров с последующей экспериментально-клинической оценкой их фармако-токсикологических свойств и лечебно-профилактической эффективности в отношении наиболее распространенных и особо опасных возбудителей болезней и вредителей пчел; разработать нормативно-техническую документацию на их применение в пчеловодстве;

- дать обоснование интегрированной системы защиты пчел с различным уровнем антропогенных нагрузок экосистемы пчеловодческих хозяйств. Оценить экономическую эффективность системы защиты с учетом эколого-эпизоотических ситуаций и медоносных ресурсов региона.

Научная новизна. Впервые детализированы антропогенные факторы экологического риска и установлены уровни доминирующих экотоксикантов: токсикоэлементов (Pb, Cd, Hg, Cr, Ni, Mn, Zn, As); радионуклидов (137Cs и 90Sr); устойчивых органических загрязнителей (пестицидов ГХЦГ, ДДТ и 2,4-Д); ПХБ и ПАУ [бенз(а)пирен]; диоксинов (ТХДД, ПХДФ); микотоксинов; нитритов и нитратов в объектах пчеловодства юго-западной Сибири. Предложены научно-обоснованные методологии эколого-токсикологической оценки и критерии эколого-гигиенической характеристики безопасности и безвредности экосистемы пасек и пчеловодческой продукции. Разработаны и предложены серии эколого-нозоветеринарных карт по актуальным и потенциальным экологическим ситуациям пасек медоносных пчел региона.

Выделен штамм, установлен его серотип энтопатогенных бактерий Bac. thuriengiensis, на его основе разработан бактериально-инсектицидный препарат «Биосейф». Впервые обнаружен и описан наездник Dibrachys cavus Walker (отр. Hymenoptera, сем. Pteromalidae), паразитирующий на вощиной моли. С помощью наездника D. cavus определена возможность снижения численности популяции вредителей вощины ниже порога вредоносности.

Созданы и апробированы биологически активные препараты (Апистат и Милеконс) феромонного состава, обладающих многофункциональным действием: бактерицидным, акарицидным, фитоцидным и стимулирующим свойствами, снимающие агрессию пчел. Дана их токсико-фармакологическая оценка для медоносных пчел.

Изучена биология феромонной связи восковой моли с медоносными пчелами, на этой основе разработана полимерно-аттрактантная композиция ПАК-100 для борьбы с восковой молью.

Защищаемые положения:

1. Комплексная оценка экологических особенностей различных агроэкосистем Юго-Западной Сибири и фактического содержания основных экотоксикантов в объектах пчеловодства.

2. Результаты мониторинга антропогенных факторов и их оценка в эколого-токсикологических предпосылках полиорганной патологии, болезней и вредителей медоносных пчел.

3. Картографирование агроландшафтов пасечных хозяйств с учетом ветеринарно-экологической обстановки.

4. Эффективность разработанных средств и методов дезинтоксикационной профилактики и фармакокоррекции болезней и вредителей пчел.

5. Практические предложения по применению и внедрению комплексной системы защиты и оздоровления пасек от болезней и вредителей медоносных пчел.

Практическая значимость. Установленные видовой состав и биологические сведения о феромонных взаимосвязях популяции медоносных пчел и вредных насекомых являются основой для борьбы с восковыми молями в пчеловодстве.

Для практики пчеловодства из экологически неблагополучных регионов разработаны и предложены методы по диагностике заболеваний пчел, ветеринарно-санитарные мероприятия, интегрированная система ветеринарно-профилактических мероприятий против болезней пчел и защиты от их вредителей.

Практическая ценность экологических препаратов «Апистат», «Милеконс», «Биосейф» подтверждается положительными результатами широких производственных испытаний и Методическими рекомендациями по их применению в пчеловодстве. Технические документации на них переданы в промышленное производство.

Результаты исследований диссертации включены в законодательные программные и методические документы - «Ветеринарно-экологический атлас Алтайского края» (2004); методические рекомендации «Методика расчета и оценки экономической эффективности систем профилактики и лечения болезней пчел с учетом эколого-эпизоотических ситуаций и медоносных ресурсов агробиоэкосистемы регионов Сибири», (2005); научно-техническая программа «Развитие пчеловодства и организация производства препаратов на основе биологически активных пчелопродуктов и растительного сырья для оздоровления населения на 1997-2000 гг.»; ТУ 9160-002-49620932-06 пищевая добавка «Полидиметилдиаммоний хлорид сахара 25% - раствор Милеконс», свидетельство РФ №291247 от 16.06.2003г; ТУ 9337-001-99 - препарат «Апистат» и проект «Временного наставления препарата Апистат при болезнях пчел (одобрены Ветфармсоветом и Департаментом ветеринарии МСХиП РФ, протокол №3 от 18.06.1998 гг.).

Научные положения и практические решения диссертации нашли применение в составлении программ развития пчеловодческой отрасли в регионах Сибири (Алтайский край, Новосибирская область, Тюменская область).

Апробация работы. Работ опубликованных в изданиях, рекомендованных ВАК РФ - 8, а также в 50 научных статьях, в том числе в монографии «Экология пчеловодства», научно-справочном пособии «Ветеринарно-экологический атлас Алтайского края», патент РФ. Основные положения и результаты диссертации доложены и обсуждены на ежегодных общеуниверситетских тематических научных конференциях АГАУ (Барнаул, 1989-2006); Всесоюзной научно-практической конференции по проблемам интенсификации сельскохозяйственного производства в условиях радикальной экономической реформы (Украина, Сумы, СХИ, 1989), на Всесоюзной научной конференции по экологическим проблемам фармакологии и токсикологии (Казань, КГАВМ, 1990); на международной научно-практической конференции «Фармакологические и токсикологические аспекты применения лекарственных веществ в животноводстве» (Москва, МВА, 1992); на международном симпозиуме «Новые фармакологические средства для животноводства и ветеринарии» (Харьков, СХИ, 1994); на международной конференции «Актуальные проблемы ветеринарии» (Барнаул, АГАУ, 1995); на международной конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности человека в условиях Сибири» (Барнаул, АГАУ, 1997); на международной научно-практической конференции «Российско-Монгольская конференция по проблемам развития АПК Монголии» (Новосибирск, 1998); на научно-практической конференции «Наукоемкие и конкурентоспособные технологии продуктов питания со специальными свойствами» (Углич, ВНИИМС, 2003); совместном выездном заседании президиумов РАСХН и СО РАСХН (Омск, 2003); международной научно-практической конференции «Сельскохозяйственная наука АПК Сибири, Монголии, Казахстана и Кыргызстана» (Улан-Батор, 2004); на научно-практической конференции «Пищевые технологии будущего. Гипотезы. Теория. Эксперимент» (Углич, ВНИИМС, 2004); на международной научно-практической конференции «Аграрная наука сельскохозяйственного производства Сибири, Монголии, Казахстана и Кыргызстана (Новосибирск, 2005); на международной научно-практической конференции «Питьевая вода Сибири» (Барнаул, АГМИ, 2005); на международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы ветеринарной патологии и морфологии животных» (Воронеж, ГАУ, 2006); на научно-практической конференции «Актуальные проблемы зооветеринарной науки в современных условиях» (Красноярск, КрасГАУ, 2006); на международной научно-практической конференции «Новые фармакологические средства в ветеринарии» (Санкт-Петербург, 2006); на заседаниях Ученого совета ГНУ АНИПТИЖ, АНИИСХ, СибНИИРС СО РАСХН (Барнаул, 2002-2009).

Личный вклад. Автор принимала непосредственное участие в постановке задач, в разработке методик, организации и проведении экспериментальных и производственных исследований, выполнении эколого-токсикологических, химико-аналитических исследований; сборе первичных данных, обработке, систематизации, анализе и интерпретации полученных результатов; их практической реализации, опубликовании основных результатов исследований.

Благодарности. Автор выражает глубокую признательность и благодарность доктору ветеринарных наук, профессору А.С. Кашину за выбор научного направления, научно-методические консультации и полезные советы; начальнику управления ветеринарии администрации Алтайского края доктору ветеринарных наук В.А. Апалькину, начальнику управления ветеринарии администрации Новосибирской области М.А. Амирокову и специалистам ветеринарных служб региона за помощь в сборе эпизоотологической информации.

1. Литературный обзор

На основе ретроспективного анализа эколого-биологической и биолого-ресурсной характеристик, установлены приоритеты Сибирского региона в отношении природного потенциала производства меда.

Показано, что одной из особенностей, сдерживающей развитие современной пчеловодческой отрасли, является тенденция роста загрязнения агроэкосистемы Сибири ксенобиотиками антропогенного происхождения.

В решении указанных проблем приоритетными, основополагающими являются разработки методических принципов токсико-экологической оценки объектов пчеловодства, эколого-гигиенических критериев объективной характеристики безопасности и безвредности среды обитания пчел и получения продукции пчеловодства, создания ветеринарно-эколого-нозогеографических карт потенциальных и актуальных эколого-эпизоотических ситуаций прогнозного назначения, определение степени риска возникновения, распространения и оптимизации контроля эпизоотического процесса заразных болезней пчел, установление потерь селекционно-продуктивных качеств популяций медоносных пчел, обоснование стратегии профилактики и лечения на основе использования безпестицидных биологически активных веществ.

2. Материалы и методы исследований

Общая схема исследований представлена на рис. 1.

Рис. 1 - Общая методология научного поиска

Объектами исследования являлись пробы энтомофильных растений, воды и пчеломатериала. Аналитические исследования проводились на основе системного подхода к проведению ветеринарно-экологического мониторинга (скрининга) основных экотоксикантов по единой схеме: «почва (вода) - медоносные растения - пчела - расплод - пчелосырье». Экологические исследования проводились на разных уровнях: трансектном, пчеловодческих хозяйств (населенных пунктах) и районном. Методика экологических исследований базировалась на векторном способе отбора проб образцов исследования.

Экспериментальные и производственные испытания биологически активных веществ, применяемых для защиты медоносных пчел, проводили в пчелохозяйствах Алтайского края, республики Алтай и Новосибирской области.

При выполнении исследований приоритетных экотоксикантов и экологических детоксикационных препаратов использовались стандартные, общепринятые, современные методы, в том числе газовой и жидкостной хроматографии, атомно-абсорбционной спектроскопии, полярографии, потенциометрии, биохимические, микробиологические и токсикологические.

Серии вариантов ветеринарно-экологических карт и макета «Эколого-ветеринарного атласа Алтайского края» по ветеринарно-экологической ситуации составлены на базе ИВЭП СО РАН в традиционном и компьютерном вариантах. Комплексная ветеринарно-экологическая оценка и ранжирование по пятибалльной системе агроэкосистемы региона базировалась на использовании программных средств и элементов ГИС-технологии, методов ветеринарной географии и картографии.

При изучении антропогенно-экологических предпосылок болезней пчел и их вредителей был учтен и использован опыт системных парадигмальных подходов пространственного анализа окружающей среды (Т. Кун, 1975; И.А. Хлебович, 2001).

Расчет экономической эффективности проводили согласно «Методике расчета и оценки экономической эффективности систем профилактики и лечения болезней пчел с учетом эколого-эпизоотических ситуаций и медоносных ресурсов агробиоэкосистемы регионов Сибири» (2005).

Полученный цифровой материал приведен в соответствие с «Международной системой физических величин» (ГОСТ 8471-81). Приборы и оборудование, применяемые в ходе проведения аналитических исследований, проверены метрологическими службами.

Статистическую обработку материала проводили общепринятыми методами (Н.А. Плохинский, 1980) и использовали стандартные пакеты программ Microsoft Excel Statistica 5.0.

3. Результаты исследований

Природно-климатические условия Западной Сибири их роль в развитии пчеловодства. Дана характеристика основной массы дикой медоносной растительности и приуроченного земледелия к пчеловодству. В регионе сосредоточено четыре природно-климатические зоны: степная, лесостепная, предгорная, горно-таежная. Вегетационный период разнотравья степной зоны (число дней со средними суточными температурами больше +50С) продолжается 150 дней. Многолетние травы-медоносы зимой вымерзают. Природные условия сухой степи и сложившиеся экономические факторы специализируют отрасль пчеловодства на ранневесеннее развитие пчелиных семей - пакетного, маточного и кочевого.

Засушливая степь на южных черноземах расположена к востоку от сухой степи. Климат здесь резко континентальный. Вегетационный период энтомофильных растений (число дней со средними суточными температурами выше 50С) продолжается 150 дней. Снежный покров непостоянен. По широким плоским днищам балок и лощин расположены солончаковые разнотравно-злаковые луга, дающие небольшое количество нектароносов.

Медоносная растительность степи сухой и засушливой представлена сочетанием небольшого количества диких растений березовых «колков» и огромного количества посевных сельскохозяйственных медоносных растений: гречихи, подсолнечника, эспарцета, донника, рапса, клевера, горчицы. Медосбор степной зоны дает на семью от 13 до 14 кг товарного меда.

Лесостепная природная зона характеризуются исключительным разнообразием природных условий. Медоносная растительность равнинных и горных районов лесостепной зоны значительно различается. В горных районах развивается множество диких таежно-лесных медоносных растений (желтая акация, жимолость, черная смородина, малина, кипрей, дягель, липа, русянка, соссюрея и другие) в сочетании с небольшим количеством березовых «колков» и огромного количества посевных сельскохозяйственных медоносных растений: гречихи, подсолнечника, эспарцета, донника. Высокая нектарность сельскохозяйственных медоносных растений и широкая возможность проведения многократных кочевок пасек в условиях равнинной территории обеспечивают получение высоких медосборов и урожая опыляемых растений.

Предгорная и горно-таежная природные зоны охватывает значительную часть Алтайских гор: Салаирский кряж, Бийско-Чумышскую возвышенность, среднегорную часть Чарыша. Горно-таежная зона отличается темнохвойной и светлохвойной тайгой относительно разреженным древостоем сосново-пихтовых, еловых и лиственничных лесов.

Медоносная растительность, развивающаяся под покровом темнохвойных лесов, менее разнообразна по видовому составу. Здесь произрастают ива, смородина, акация желтая, жимолость сибирская, кипрей узколистый, малина, дягель и др.

В связи с большими различиями природно-климатических условий численность пчелиных семей по районам разных зон Алтайского края значительно варьирует. Наибольшее количество пасек сосредоточено в районах с богатой естественной медоносной базой в предгорной зоне, таежной и горно-таежной местности (табл. 1).

В крае за последние пять лет средняя численность пчелиных семей (по данным Алтайского краевого комитета госстатистики) на 500 пасеках не превышала 32000.

Таблица 1 - Средняя численность пасек и пчелиных семей в крае 2000-2005 гг.

Видовые разнообразия популяций медоносных пчел, размещенных на территории Юго-Западной Сибири, представлены двумя характерными популяциями среднерусской породы: горно-таежной и лесостепной. Основой формирования популяций в Алтайском края послужили среднерусские лесные пчелы, завезенные во второй половине 18 столетия.

Экстерьерные признаки горно-таежных пчел достоверно отличаются от лесостепных: по признакам длины хоботка, длины переднего крыла, общей длины 3 и 4 тергитов, длины и ширины воскового зеркальца, ширины первого членика лапки.

Длина крыла у большинства пчел составляет 10,0-10,2 мм. Большая поверхность крыльев у горно-таежных пчел (на горных пасеках) связана с особенностями условий их развития в сложившейся экосистеме.

Горно-таежные пчелы по размерам тела (3 и 4 тергитов, длина и ширина воскового зеркальца) заметно крупнее лесостепных. Однако по длине хоботка, ширине первого членика лапки, тарзальному индексу лесостепные пчелы превосходят горно-таежных.

Обе группы имеют высокий кубитальный индекс. У горно-таежных он составил 63,54 %; у лесостепных 60,03 %. По признакам кубитального и торзального индексов пчелы Алтайского края относятся к группе северных лесных. Коэффициент изменчивости экстерьерных признаков лесостепных пчел выше, чем у горно-таежных пчел. Это свидетельствует о том, что лесостепные пчелы в большей части - помесные. Высокая изменчивость экстерьерных признаков является их популяционной особенностью.

Результаты изменений экстерьерных признаков трутней и маток показывают, что по большинству признаков трутни и матки горно-таежных пчел отличаются от лесостепных.

Горно-таежные матки и трутни более короткохобые, имеют развитую поверхность крыльев, крупное широкое тело. Величина кубитального индекса у горно-таежных трутней составляет 81,2 %, маток 46,9 %; у лесостепных соответственно - 73,2 и 41,3 %.

При сравнительном изучении жилкования кубитальной ячейки переднего крыла пчелиных особей обнаружено наличие изменений, которые, являются характерными признаками для алтайских пчел. У горно-таежных рабочих пчел изменения в жилковании кубитальной ячейки обнаружены в 16,7 %, маток 53,5 %, трутней 27,3 % случаев; у лесостепных пчел соответственно - 10,5 % - 12,3 % - 20,5 %.

Число аномалий у всех пчелиных особей увеличивается по мере продвижения к степной горной части края. Изучение характера дискоидального смещения крыла показало, что для пчел Алтая характерно в основном отрицательное (82-90 %) и нейтральное (6-9 %) дискоидальное смещение крыла. На некоторых горно-таежных пасеках отрицательное дискоидальное смещение зарегистрировано в 100 % случаев. У популяций алтайских пчел, развивающихся в различных биоклиматических условиях, по-разному выражена корреляция экстерьерных признаков. В одних случаях преобладает корреляция отрицательная (лесостепные), в других случаях - положительная (горно-таежные). Обнаруженные корреляции экстерьерных признаков можно считать генофондом ценнейшей среднерусской породы пчел.

Проведенными исследованиями установлено, что по средней живой массе горно-таежные рабочие пчелы крупнее лесостепных на 6,5-7,2 мг. Наблюдается значительная разница в средней живой массе между горно-таежными и лесостепными матками. Горно-таежные плодные матки превосходят лесостепных на 6-17 мг. Некоторые имеют среднюю массу 280-290 мг.

Отдельные матки имеют среднюю массу 270-280 мг, что соответствует для показателей трутней. Горно-таежные трутни крупнее лесостепных в среднем на 9,3 мг.

Размеры ячеек тесно взаимосвязаны с величиной тела пчелиных особей. Средний размер ячеек горно-таежных рабочих пчел составляет 5,6, трутней 6,9 мм; объем маточников - 1,25 см3 лесостепных соответственно - 5,5; 6,7 и 1,3 см3.

Плодовитость пчелиных маток и медопродуктивность местных пчел превышают завезенные популяции маток пчел южных пород. Ослабленные завезенные пчелы не обладают зимостойкостью и устойчивостью к болезням. Это привело к массовой метизации лесостепных пчел и большой их гибели, распространению массовых заболеваний и их вредителей, особенно при неблагоприятных условиях сурового климата (1997- 1998 гг.).

В результате проведенных исследований нами установлено, что в Алтайском крае отдельными островками на Салаирском кряже остался ценный и уникальный генофонд среднерусской породы пчел, который обеспечивает в 2-3 раза больше меда, чем у местных популяций пчел.

Общая характеристика антропогенно-экологической ситуации региона Западной Сибири.

Основные загрязняющие вещества атмосферного воздуха и сточных вод в регионе приведены на рис. 2.

Рис. 2 - Основные загрязнители, выбрасываемые в атмосферный воздух г. Барнаула

На основе анализа результатов инструментального контроля, материалов статотчетности по охране атмосферного воздуха (форма «2ТП-воздух», а также материалов Центра Госсанэпиднадзора Алтайского края, Алтайского центра гидрометеорологии и контроля окружающей среды за последние десять лет в среднем валовые выбросы вредных веществ в атмосферу от стационарных источников и автотранспорта составили 487,682 тыс. тонн в год, в том числе твердых веществ 108,557 тыс. тонн в год, диоксида серы 53,0 тыс. тонн в год, оксида углерода 234,3 тыс. тонн в год, окислов азота 49,0 тыс. тонн в год, углеводородов 36,9 тыс. тонн в год. Из них I и II класса опасности составляли до 40%.

В крае 48 организованных выпусков сточных вод в водные объекты, из них с 41 выпуска стоки сбрасываются без очистки или недостаточно очищенными. Объем сточных вод, сбрасываемых в поверхностные водные объекты за последние 10 лет, хотя и уменьшился почти в 1,9 раз, но остается достаточно ощутимым. Например, в 1990-2000 годы он составлял 238-267 млн.м3/год. Из них 14-18 % отнесены к категории загрязненных (без очистки или недостаточно очищенных).

Установлены данные по содержанию тяжелых (токсичных) металлов (Hg, Cd, Pb, Cr, Ni, Mn, Fe, Cu, Zn) в почвах, воде, энтомофильных растениях, в организме пчел, пчелосырье и ее продукции пчеловодческих хозяйств, расположенных в предгорных районах, Рубцовском, Змеиногорском, Локтевском, Третьяковском - в южной части края; Усть-Калманском, Смоленском, Солонешенском, Алтайском - на востоке и Заринском, Тальменском - на северо-востоке, а также в Шелаболихинском и Ребрихинском районах края.

В пчелохозяйствах из интенсивно загрязненных районов выявлялась значительная кумуляция элементов в теле пчелы, превышающие ПДК: свинца - в 2,5; кадмия - в 6; меди, цинка и железа - в 1,5-2 раза. На значительные природные фильтрационные способности рабочих пчел указывало накопление токсикоэлементов в производимом пчелами меде на порядок ниже, чем в их теле. Так, в теле пчелы обнаружено (мг/кг): Pb - 2,96; Cd - 0,83; Cu - 3,6; Zn - 59,4 Fe - 198, тогда как в меде и воске их количество, соответственно, составило: Pb - 0,12…0,51; Cd - 0,12; Cu - 0,27…0,97; Zn - 3,12…3,29; Fe - 8,26…28,6 (табл. 2).

Таблица 2 - Содержание тяжелых металлов в системе: «почва - медоносы - пыльца - пчела - перга - воск - мед»

Показано, что содержание тяжелых металлов в теле пчелы и пчелосырье различен, например, тяжелые металлы в пчелосырье, в зависимости от экологической нагрузки в хозяйствах, превышали ПДК: кадмия - от 0,05 до 3,5 мг/кг; свинца - от 0,2 до 2,8; цинка - от 0,6 до 25,5; железа - от 1,8 до 12,3 мг/кг.

Исследования воска из базовых районов края показали, что он не является активным биосубстратом, т.к. количественный показатель всех исследуемых токсикоэлементов был незначительным. Прополис в отличие от меда и воска не вырабатывается пчелами, а собирается в жаркие дни с объектов окружающей среды (с битума асфальта, масляная краска), что и способствует значительному загрязнению тяжелыми металлами соты и рамки. Содержание их в образцах прополиса значительно превосходило аналогичные показатели по меду и воску. Так, количество кадмия в исследованных образцах прополиса превышало ПДК в 5-8 раз, свинца - в 3-9, цинка - в 5-9, железа - в 7 раз.

Кумулятивная способность токсикоэлементов в цветочной пыльце в 45 раз превышала эти показатели, чем в меде и воске. Таким образом, цветочная пыльца (обножка) выступает в роли индикатора загрязнения окружающей среды.

Существенное значение в поступлении токсикоэлементов в пчелопродукцию играют также источники воды (поверхностные водоемы и артезианские скважины на пасеках). Например, в образцах проб из р. Обь, используемой в хозяйствах районов Приобской зоны установлено превышение концентрации меди, марганца, хрома (1,8…2 ПДК), цинка (1,6…1,8 ПДК), никеля (0,8…1,2 ПДК). В водных пробах, отобранных из р. Чумыш (р.п. Кытманово, г.Заринск, р.п. Тальменка) концентрация марганца находилась в пределах 1,2…3 ПДК. На р. Клепечихе (р.ц. Шипуново), в воде которой содержание хрома превышало ПДК в 3 раза, меди - в 2, цинка - в 1,4, мышьяка - в 1,2, марганца - в 25,4 раза (или в 2,5 раза по гигиеническим нормам), были повышены также содержание никеля и бериллия, более в 1,5-2 раза.

Установлены результаты сравнительного анализа миграции 137Cs и 90Sr по звеньям трофической цепи медоносных пчел и выявлены факторы, способствующие загрязнению радионуклидами пчелиного гнезда, пчелосырья, пчелопродукции и побочных продуктов пчеловодства (рис. 3,4).

Рис. 3 - Удельная активность 137Cs в пробах меда, Бк/кг

Рис. 4 - Удельная активность 90Sr в пробах меда, Бк/кг

Установлено, что коэффициенты перехода (КП) по биологическим и трофическим цепям радионуклидов (почва - медоносное растение -пчелопродукция) связаны с типом почв энтомофильных угодий, видами растительности, продуктивностью лугов, пашни, лесов, с условиями сбора нектара и пыльцы для пчел. Из 248 обследованных точек, в 50 % случаев весь запас радиоцезия был сосредоточен в верхних 5 см почвенного профиля; в 88 % точек запас радионуклида не выходило за пределы 20 см.

В пробах пчелосырья (меде, воске, прополисе, пыльце) и пчелопродукции из разных районов по экологической ситуации (условно удовлетворительная, напряженная и критическая) за период наблюдения отмечали существенные различия между районами по величине удельной активности радионуклидов 90Sr и 137Cs. В районах с критической и напряженной обстановкой содержание радиоактивного цезия-137 составляло: в меде - 116,7 ± 10,6 Бк/кг, воске - 124,2 ± 8,3 Бк/кг, прополисе - 140,9 ± 12,4 Бк/кг, в пыльце -156,3 ± 11,8 Бк/кг при ПДК=100 Бк/кг; содержания стронция -90, соответственно - 62,3 ± 6,4 Бк/кг, 85,4 ± 9,3, 97,6 ± 8,2 и 103,9 ± 14,2 Бк/кг при ПДК=80 Бк/кг (рис. 3 и 4).

Результаты исследований содержания устойчивых органических загрязнителей (пестициды, диоксины, ПАУ) показали, что несоблюдение правил применения препаратов и обработка медоносов во время цветения представляют существенную опасность для пчел и пчелопродукции. Характерным недостатком при установлении гибели пчел от воздействия пестицидов является их быстрое разложение в организме насекомых. По этой причине в пчелах при явном их отравлении не всегда удается выявить остатки инсектицидов. При исследовании 60 образцов товарного меда, остатки метаболитов хлорорганических пестицидов (ГХЦГ, ДДД, ДДЕ) были обнаружены в 10 %, а фосфорорганических - в 6 из 70 проб (15 %).

В Яровой, Алейской, Бийской и Рубцовской агломерациях отмечено большое разнообразие фуранов. Эти химические соединения менее токсичны, однако их суммарный диоксиновый эквивалент довольно высок. К примеру, в образцах грунтов и растений промышленной зоны Рубцовска составил до 110 пикограммов на килограмм при ПДК 25. В Бийске, в районе олеумного завода, выявлено содержание октахлорбензофурана в количестве 900 пкг/кг.

В органах и тканях пчел, богатых липидами, (жировых тельцах), в воске, перге, прополисе, меде микропримеси диоксинов и бифенилов длительно сохраняются в неизменном виде, что создает реальную угрозу загрязнения апифитопродукции пчеловодства. Серьезную опасность представляет поступление диоксинов в расплод и организм молодых пчел с пыльцой и нектаром, что приводит к снижению жизнеспособности, отклонениям развития расплода и гибели молодых пчел.

Индикаторное значение из всех ПАУ имеет бенз(а)пирен (БП). БП идентифицирован в дыме дымаря (20-40 мкг/м3), выхлопных газах бензиновых двигателей (50-81 мкг/л топлива), выхлопных газах двигателей (2-170 мкг/кг экстракта) пасечных автомобильных передвижных установок; загрязненных водоемах (0,2-13000 нг/л), пчелопродуктах (3,9-21,5 мкг/кг), в воздушном бассейне пасеки в районах агломерации городов края (0,05-74 нг/м3).

Установлено, что медоносные растения, произрастающие в непосредственной близости от оживленных автомагистралей, содержат повышенное количество БП. Таким образом, разработка мер по обеспечению защиты продуктивных медоносных пчел от диоксиноподобных веществ невозможна без их количественной оценки, масштабов и степени загрязнения территории регионов.

Установлено, что энтомофильные растения и пчелосырье, контаминированные плесневыми грибами, представляют реальную опасность для здоровья медоносных пчел. Среди плесневых грибов, наиболее распространенных в экосистеме пасек юго-западного региона Сибири, нами выделены и идентифицированы токсичные грибы рода Aspergillus (афлатоксины Bi,B2,Gi,G2), Fusarium (Т-2 токсин, зеараленон, вомитоксин), Penicillium (патулин, охратоксин). Мицелярные грибы Aspergillus представлены видом As. Flaus, а Fusarium - видом F. sporotrichinella. Преобладание данных видов обусловлено высоким антагонизмом ко всем присутствующим микроорганизмам.

При проведении исследований в 2002-2008 гг. нами выявлено появление массовой гибели пчелиной молоди в местах расплода. Как правило, в момент закладки маткой яиц последние заражались микроорганизмами сумчатого гриба Ascofera apis. Этот гриб хорошо развивается на раздавленном теле личинки, без какой либо питательной среды. Распространение болезни взрослого расплода, сопровождающейся гибелью пчел, было обусловлено аспергиллезом, вида As. niger. Третьим видом аспергиллеза, который вызывал заболевания молоди и взрослых пчел в регионе представлен As. fumigatus. В гнезде пчел грибы распространялись с пыльцой и кормом для пчел и через пчел кормилиц и чистильщиц.

Присутствующие в меде мицелярные грибы аспергиллеза и фузарии погибали через 12 часов. Эти данные показывают, что меда Алтая обладают высокой антимикотиковой активностью.

Исследования концентрации нитритов в воде поилках пчел пасек из районов с напряженной и критической экологической ситуацией показали в пределах 1,2-10 мг/л (ПДК~1 мг/л), в то время как концентрация нитратов достигала 50-100 мг/л (ПДК~45 мг/л в пересчете на нитрат-ион). Максимальные превышения ПДК (200 мг/кг) по нитратам сельхозэнтомофильных медоносов отмечено в экологически напряженных районах в 6-8 раз. Пыльцу и пергу можно считать свободными соединениями от этих соединений, даже если пчела собирает их с растений, культивированных на сильно удобренной азотными веществами почве. Свойство пыльцевой обножки обезвреживать нитраты и нитриты, обусловлено наличием витаминов, полиненасыщенных жирных кислот и биофлавоноидов.

Исследования показали, что содержание нитратов в меде из условно удовлетворительной экологической ситуаций агропроизводственных территорий (Солтонского, Ельцовского и Залесовского районов) не превышало 10 мг/кг, а из районов с напряженной ситуацией (Смоленский, Краснощековский, Шелаболихинский и др.) составляло до 67 мг/кг. В светлом меде нитритов установлено меньше, чем в темных.

При исследовании содержания нитратов в меде из разных областей России установлено, что количество их варьирует в пределах 10-63 мг/кг.

Нами отмечено, что при хронических нитратных отравлениях пчел, в пчелопродукции наряду с нитратами и нитритами обнаруживается и N-нитрозодиме-тиламин (НДМА) в концентрациях 0,6-3,1 мкг/кг.

Изучены особенности биологии и экологии восковых огневок. С помощью ИК спектрометрии из экстракта крыловых желез самцов восковой моли выделен компонент Н-ундеканаль и Н-нонаналь и минорные компоненты в соотношении 95:4:1, которые составляют основную часть половых феромонов. На Н-ольфактометре установлено отсутствие четко выраженной реакции анемотаксиса у восковых молей. Получен синтез мнокомпонентного феромона восковых молей и установлено наличие нескольких характерных «активных» зон полового сигнала. Изучена реакция самки большой восковой моли на синтетический феромон, на их основе создана и апробирована препаративная форма ПАК-100 для регистрации порога массового лета и борьбы с восковой молью.

Исследования личинок моли из гнезд пчел с признаками европейского гнильца при варроатозе показывали наличие в них разнообразных видов банальной микрофлоры и условно-патогенных микробов.

Поражение семей пчел большой восковой молью нами зарегистрировано в основном в степной зоне Алтайского края. Смешанная форма поражения гнезд пчелосемей выявлена в степной и предгорной зонах края. Появление и распространение смешанной формы (большой и малой) восковой моли на пасеках Алтайского края составляет в 37,5 % случаев, малой - 24,8 % и большой - в 37,7%. Восковая моль Galleria mellonella L. и Achroia grisella Fabr. существенно снижает потенциал продуктивности пчеловодства в регионе.

Природно-географические и экологические предпосылки в полиорганной патологии и болезней медоносных пчел. Установлено, что антропогенное воздействие активизирует циркуляцию возбудителей, распространение и ухудшение динамики эпизоотической ситуации, ранее встречавшихся в единичных случаях. В Новосибирской области и Алтайском крае отмечены случаи эволюции в патологии пчел, проявляющиеся появлением и увеличением числа новых возбудителей, а уже имеющиеся часто сочетаются и способствуют развитию одновременно нескольких болезней в одном пчелином гнезде. Например, возбудитель аскосфероза пчёл сумчатый гриб Ascoshpaera apis по ущербу, наносимому пчелиным семьям, занимает ведущее место после варроатоза. Заболевание отмечали в весенне-летний период, иногда осенью. Среди возбудителей других инвазий наиболее часто регистрировали Nozema apis Z. (25,9 %), вирозы (13 %), химический токсикоз (66,4 % ). Наибольшее распространение в период 1990-2008 гг. на пасеках края имели варроатоз (48,3 %), европейский гнилец (39,7 %), нозематоз (17,4 %) и аскосфероз (56,8 %). Ведущими смешанными инвазиями в регионе зарегистрированы варрооз и нозематоз, инвазиями-инфекциями - варроатоз и аскосфероз медоносных пчёл (до 30-40 % пчелосемей).

Как показали наблюдения, смешанная инвазия варроатоза и нозематоза приводит к гибели 30-40 % семей пчел. При смешанных болезнях сила и продуктивность снижаются на 15 %, чем с поражением одного варроатоза. Количество спор ноземы у пораженных обоими возбудителями пчел сокращается из-за непродолжительности жизни хозяина. Из-за сокращения расплода и более быстрой гибели взрослых пчел семьи не развиваются и сравнительно быстро гибнут, что наносит пасекам значительный экономический ущерб и способствует снижению генетической резистентности медоносных пчел.

Некоторые патогенные грибы для заражения и последующего развития в организме хозяина требуют присутствия дополнительного агента, ассоциации с другим возбудителем (ассоциативные болезни). Например, заражение пчел Y-вирусом или репликация вируса черных маточников происходило при наличии нозем. Нитевидный вирус (возбудитель филаментовироза), Y-вирус и вирус черных маточников установлены только у пчел, пораженных ноземой. Вирус мешотчатого расплода не проявляет такой зависимости. Нозематоз ускоряет заражение и гибель пчел при скармливаниии меда и перги, обсемененные возбудителями бактериальной природы (H. alvei, Bac. alvei, Ps. apisepticum). В последние годы отмечали смешанное течение нозематоза с европейским и американским гнильцами.

Поражение микроспоридией взрослых пчел снижал их устойчивость к некоторым грибам, например аспергиллам и способствовал совместному течению нозематоза и амебиаза.

Нами были зарегистрированы случаи смешанного течения нозематоза с критидиозом и грегаринозом, поражения пчел ноземой и клещом Acarapis woodi. Таким образом, нозема, благодаря выбрасываемой из спор полярной трубке, вероятно, может быть своеобразным инокулятором некоторых вирусов, бактерий и грибов в организм взрослых пчел.

Собирательная и опылительная деятельность пчел в зависимости от степени поражения может снижаться на 30-80 %. Ослабленные семьи подвергались нападению со стороны более сильных, погибали или слетали, бросая инвазированное гнездо. Сопротивление к воровству пораженных семей отсутствовало.

Выявлено, что интенсивность дыхания у больных пчел, пораженных клещами Варрроа, в начале зимы оказалась несколько выше, чем у незараженных особей (в конце зимовки она снижалась на 26 %). В результате этого у пораженных пчел ослаблялась способность к обогреву клуба.

Каждая самка клеща в период своей зимовки (150 дней) высасывает 5,5 мкл гемолимфы, а в организме зимующей пчелы ее объем равен 3-5 мкл (в среднем 4,3 мкл). Следовательно, каждая оставшаяся в зимовку самка клеща приводит к гибели 1- 2-х пчел в семье. В связи с гибелью пчел в период зимовки клещи переходят на оставшихся живых особей, и степень пораженности семей к весне может возрастать в 1,5-2 раза.

Достоверно установлено, что паразитирующие на пчелах клещи являются переносчиками вирусных инфекций, поэтому возникает необходимость сочетания противовирусной и акарицидной обработок, направленных на борьбу с варроатозом, акарапидозом, укрепление и стимуляцию развития пчелиных семей. Такая же задача возникает и при других заболеваниях пчел бактериальной этиологии.

Многократные обработки акарицидными препаратами не приводят к полному освобождению пчелиных семей от клеща варроа, а лишь снижают их численность. В активный период жизни пчелиных семей на пчелах паразитируют лишь третья или четвертая часть клещей, от общего количества их в семье, а остальные находятся в печатном расплоде и не подвергаются воздействию химических средств, что приводит к быстрому восстановлению числа паразитов. Увеличение числа лечебных обработок повышает себестоимость продукции пчеловодства, значительно снижают продолжительность жизни пчел, задерживает развитие пчелиных семей, вызывает гибель маток и загрязняет пчелопродукцию.

При проведении обследования пасек было выявлено, что в результате систематических противоварроатозных обработок в гнездах пчел складываются идеальные условия для развития грибов (высокая температура, влажность). Заболевания протекают остро и поражают значительную часть расплода. После внесения клещей микофагов и восстановления нормальной акарофауны гнезд количество погибшего расплода сокращается. Результаты наших исследований показали, что вспышка аскосфероза по времени совпадает с началом массового применения акарицидов; степень поражения пчел аскосферозом прямо зависит от противоварроатозной эффективности препарата и времени воздействия его на семью пчел - чем выше эффективность акарицида и чем дольше он находится в гнезде, тем сильнее пчелы поражены аскосферозом. Весенне-летние противоварроатозные обработки пчел провоцировали развитие аскосфероза и обостряли течение заболевания, а одновременное применение акарицидных препаратов и антимикотиков значительно снижали степень поражения пчелиных семей или препятствовали возникновению аскосфероза.

Изучение биоматериала пчел в пчеловодческих хозяйствах с различными уровнями нагрузок позволило путем математического моделирования на ЭВМ рассчитывать и вывести коэффициенты (усл. ед.) содержания приоритетных экотоксикантов. В хозяйствах с напряженной экологической ситуацией их показатели оказались в 4,2-2,5 раз выше, чем соответствующие коэффициенты из хозяйств с относительно удовлетворительной ситуацией по экологии. Полученные сравнительные коэффициенты позволяют заключить, что медоносные пчелы в экологически благоприятных условиях более жизнеспособны, продуктивны и менее подвержены антропогенным воздействиям.

Напряженная экологическая ситуация отражалась на сохранности пчелосемей. В отдельных экологически неблагополучных хозяйства гибель пчел достигала более 70 %. Резкое угнетение иммунного статуса (снижение фагоцитарной активности лейкоцитов, гамма-глобулинов гемолимфы медоносных пчел до 47-49 %) на фоне хронической антропопрессии в настоящее время способствовало распространению заболеваний, ранее встречающихся в единичных случаях. В частности, акарапидоз всегда протекала на фоне варроатозной инвазии. В результате использования нового поколения противоварроатозных препаратов, применяющихся без возгонки и окуривания пчел, акарапидоз вновь получил широкое распространение.

Проведенные исследования по оценке генотоксичности природных вод в зоне критической ситуации восточной части Кулундинской степи с использованием корневой системы энтомофильных растений в качестве биоиндикаторов и биотестеров по методике Г.И. Егоркина (1996), показали высокую генотоксичность образцов воды из лимана озера Кучукское, озера Кулундинское (в районе бывшего военного полигона) и воды Кулундинского канала; из озер районов Горняк, Б. Яровое, рек Золотухи и Тогул. В данной местности на пасеках отмечен высокий процент заболеваемости и гибели пчел (70-80 %). Наблюдали смешанное поражение пчелосемей варроатоза с аспергиллезом, нозематозом и аскосферозом.

В районах с напряженной и критической антропогенной ситуацией, детальное обследование тел уродливых насекомых показало, что у части их отмечены рудиментарные культеподобные крылья, которые часто скручены на один-два оборота. Иногда крыло нормально развито, но скручено на 3-4 оборота по длине оси. У некоторых особей задняя пара крыльев или одно из них недоразвито и представлено только корнем. У других заднее крыло более развито по сравнению с передним. Характер изменений летательного аппарата рабочих пчел и трутней аналогичен. Уродливые, неспособные к полету пчелы выбрасываются из улья здоровыми особями. Уродливых куколок, удаленных из ячеек, можно найти на летке и летковой площадке перед ульем.

Отмечено, что у пчел, находящихся в неблагополучной экологической зоне, существенно снижается плодовитость маток и их гибель. Оогонии (предшественники яйцеклеток) закладываются у медоносных пчел в эмбриогенезе, и матки рождаются уже с тем иным запасом. Поэтому, ионизирующие излучения (альфа, бета, гамма, рентгеновские и др.) в относительно низких дозах (74 -185 кБк/ м2 или 2,1-5 Ки/км2) не подавляют репродуктивную функцию зрелого организма, но заметно угнетают плодовитость потомков. Восстановить ее, переведя пчел в «чистую» зону, не удается, поскольку запас яйцеклеток у них уже сформировался. Уход из генофонда части генов, носители которых не родились в связи с изменением экологических условий или носители оказываются неприспособленными к этим условиям - становится проблемой вида медоносных пчел в целом.

На этапе исследований природно-географических и экологических предпосылок развития инфекционных и инвазионных болезней медоносных пчел было установлено, что экотоксиканты поступают в пчелиное гнездо в различных комбинациях с медосбором и цветочной обножкой, а также через источники водоиспользования. Подтверждается гипотеза об усилении хронического трансрасплодного повреждающего воздействия токсикоэлементов (Pb, Cd, Hg, Ni, Mn, Cr. As и др.) в сочетании с метаболитами и изомерами стойких, высокоперсистентных хлорорганических и карбоновых (ДДТ, ГХЦГ, 2,4 Д-ДМА) пестицидов, диоксинов (ПХДД,ТХДД), микотоксинов (Т-2,В-1), с радионуклидами 137Cs и 90Sr, нитратами и нитритами на гнездо в концентрациях малой интенсивности. Однако синергидное и потенцированное их воздействие на медоносные пчелы в десятки раз превышает повреждающий эффект, который они могут причинять в отдельности.

Методов оценки такого взаимодействия экотоксикантов в ветеринарной практике просто не имеется. При этом традиционные компенсационные методы терапии и профилактики оказываются мало эффективными. Заболеваемость и гибель пчелосемей в отдельных экологически неблагополучных хозяйствах может достигать до 70 %. Засушливая весна и жаркое лето привели к тому, что средний уровень медопродуктивности пчелиных семей в этот период в 2-2,5 раза оказывался ниже средних многолетних данных.

Таблица 3 - Заболеваемость и гибель пчелиных семей от заразных болезней по краю

Подсиливание семей печатным расплодом, перевозка расплода на новые пасеки или обмен им между семьями разных пасек особенно опасны. При скрытой форме инвазии отмечали слабые проявления описанных признаков болезней у медоносных пчел. При смешанном течении с другими поражениями манифестны бывают характерные признаки последних антропогенно-экологически обусловленных болезней.

Становится очевидным необходимость нового подхода к ветеринарному обеспечению пчеловодства - оптимизация условий по максимальному снижению антропогенной нагрузки (прежде всего биотической природы) на организм пчел, управление стратегией предупредительных и оздоровительных (дезинтоксикационных) мероприятий в регионе, районе или отдельно взятой пасеки, неблагополучной по экологии. Для этого вначале необходимо установить ветеринарно-эколого-токсикологический статус хозяйства или района. Такой подход способствует установлению скрытых причинно-следственных связей между возникновением, развитием и распространением антропогенно-экологически обусловленных болезней пчел и условиями загрязняющегося комплекса агроэкосистемы и объектов пчеловодства.

Комплексное картографическое ранжирование территории агроландшафтов пасечных хозяйств (пасек) региона с учетом ветеринарно-экологической обстановки.

На основе банка данных и полученных материалов, системного подхода с использованием методов ветеринарной географии, экологического картографирования и элементов ГИС-технологий разработаны серии ветринарно-эколого-нозологических компонентных (частных) и комплексных карт потенциальных и актуальных ветеринарно-экологических ситуаций прогнозного назначения и макет комплексного эколого-нозоветеринарного атласа Алтайского края. Нозологическое содержание карт следует рассматривать не просто как отражение статистических данных о заболеваемости и гибели пчел, а как подход к пространственному анализу и раскрытию причинно-следственных связей между отдельными болезнями и вредителями пчел с природными и антропогенными факторами, что способствует более глубокому пониманию сущности этиопотогенеза возникновения и распространения инфекционных, инвазионных и антропогенно-экологически обусловленных болезней медоносных пчел.

Серии карт нозоветеринарного статуса края дают общее представление о распространении отдельных болезней медоносных пчел, где достоверно прослеживается пространственная взаимосвязь между уровнем органопатологии и гибелью пчел в той части агробиоценоза края, которая испытала на себе максимальные антропогенные нагрузки.