Пчёлы выбирают металл
Значение температуры при строительстве сот строго регламентировано, пчелиные соты строятся при температуре откладки пчелиных яиц, а трутневые при откладке трутневых. Толщина стенок обеих видов ячеек также зависит от температуры. При строительстве пчелиных ячеек восковые чешуйки более разогреты, материал более пластичный и работа более тонкая. Никто из пчеловодов не видел только что отстроенные пчелиные ячейки с толстыми стенками, а вот у трутневых толщина стенок меняется, от тонких стенок до визуально утолщённых. К месту следует добавить, пчеловоды часто видят на сотовых рамках переходы с пчелиных ячеек на трутовые, как меняется в месте строительства температура, так и ведётся строительство. Например, верхняя часть рамки с расширителем Гофмана в превалирующем большинстве случаев имеет пчелиные ячейки, там теплее, а вот нижняя часть, где расширитель заканчивается и рамка на краю гнезда, трутневые. Или рамка Хенда, здесь трутневые ячейки только в нижней части шириной до пяти сантиметров, а всё верхнее пространство пчелиные соты. Но, о трутневых ячейках в начале строительства гнезда не может быть и речи.
В природе эволюционно сложилось, что температура при строительстве сот определяет вид ячеек.
Более пятнадцати лет я ловлю дикие рои. Бывали случаи, когда рой, по разным причинам, не залетал в роеловку, а цеплялся снизу и начинал строительство гнезда. Огромный раздутый шар, размером с футбольный мяч, висит под прилёткой, а внутри кипит работа. Пчёлы внешней оболочки поддерживают температуру строительства сот. По своей любознательности, я окатил пчелиный шар водой из распылителя, мгновенная реакция, пчелиный шар ужался на 15%. Изменились внешние условия, изменилась форма и площадь шара, но не изменилась внутренняя температура строительства сот.
Если первый рой от роевой семьи, то не успели пчёлы начать строительство, матка уже откладывает яйца. Центральный сот растёт в размерах и по мере роста ячейки заполняются кладкой. Рядом с обеих сторон от центрального оттягиваются соты второго порядка, а за ними соты третьего. Строительство идёт до той поры пока нижняя часть каждого из сот не коснётся образованной пчёлами роя внешней сферической оболочки. К этому моменту матка заполнила яйцами на всех сотах все ячейки, в зоне которых температура соответствовала температуре откладки пчелиных яиц присущей данной породе пчёл. Иными словами, у маток каждой породы только ей присущее значение температуры кладки яиц и рабочие пчёлы создают для матки своей породы соответствующую температуру, но об этом в следующих разделах.
Первоначальное строительство окончено, пчёлы внешней оболочки переходят на соты с отложенными яйцами и снова участвуют в генерации тепла, но объём работы увеличился, закончились третьи сутки роевой работы и из яиц первых суток начали выходить личинки. Размеры первоначального строительства определяются силой роя, а точнее совокупными энергетическими возможностями пчёл. Дальнейшее строительство зависит от наращивания роем силы. Если изучать обводные линии*, то у пчелиного гнезда, построенного на открытом воздухе, обводная линия сот представляет собой подобие параболы, а в закрытом объёме немного изогнутую линию, дугу. Разность в кривизне объясняется влиянием воздушных потоков на стабильность температуры в месте строительства. Чем выше скорость движения воздушных потоков в зоне строительства сот, тем больше унос тепла и, следовательно, больше кривизна обводных линий. Но меняется не только длина сот, от колебания температуры в зоне строительства изменяется плоскостность сот и даже угол наклона.
Как видим, архитектура пчелиного строительства в природе носит нечетный характер и связана с энергетической целесообразностью, определяемой законами термодинамики. Из геометрии известно, среди геометрических фигур при постоянном объёме площадь сферы имеет наименьшее значение, а из физики, потеря нагретым телом тепла определяется площадью теплового излучения или площадью теплового взаимодействия с другим телом, следовательно, для пчелиного роя форма шара в плане сохранения тепловой энергии является объективной необходимостью.
Каждая из пчёл с энергетической точки зрения представляет собой источник и генератор тепловой энергии, а в совокупности рой являет собой тепловой шар. Пчелиный тепловой шар, сгусток биоэнергии, который быстро реагирует на внешние энергетические воздействия окружающей среды. При чём, в местах, где происходит потеря энергии через тепловое излучение или конвективный теплообмен, это сфера, а в местах потери тепловой энергии через взаимодействие с другими телами (теплопередачи), это может быть любая поверхность. Только недостающая часть теплового шара в этом месте, компенсируется величиной температуры и значением теплопроводности соприкасаемого тела. Пчеловоды могли часто видеть, как осенью клуб жмётся к тёплой заставной или теплой передней стенке улья, с одной стороны полусфера, а с другой плоскость.
Центральный сот в энергетике пчелиного роя всегда совпадает с наибольшим диаметром пчелиного теплового шара в вертикальной плоскости. Следовательно, в ульях, какими бы конструкциями они небыли, рассмотренная теплоэнергетика всегда имеет место. Показательными, в этом случае, являются опыты украинского исследователя А. Д. Комиссара (1994) со смотровым ульём, единственный сот есть центральным, пчелиная семья на соте обладает всеми функциональными возможностями, а тепловую роль от двух полушарий через стекло выполняет комнатная температура. Как раз эти обстоятельства, от части, и помогают выжить семье на одной соторамке в зимний период.
Таким образом, нечётность сот в природном гнезде пчёл обусловлена энергетической целесообразностью в соответствии с действующими законами природы и проявляется у пчёл при строительстве сот действием соответствующего инстинкта, который сформировался в процессе эволюции.
Компенсировать влияние нечётности можно тёплыми заставными и утеплёнными корпусами, но при этом всегда необходимо следить за соответствием объёма гнезда силе семьи. После выхода на объём корпуса пчёлы сами контролируют тепловые потери. Пчеловод в улье (корпусе) всегда видит со стороны обеих неутеплённых боковых стенок сначала по медовой рамке затем по рамке с мёдом и пергой, а уж после стоят рамки с расплодом. И по этому поводу, как учит известный российский пчеловод-промышленник А. Н. Ермолаев, тёплым считается тот улей, в котором матка сеет на последней рамке.
Утепляйте ульи, станет много расплода, усилятся семьи и потекут медовые реки. Удачи! Более фундаментально данная тема раскрыта в разделе “Секреты строительства пчелиных сот”.
* Обводная линия сот, это линия, которая в плоскости вертикального сечения перпендикулярно сотам, соединяет нижние крайние точки каждого сота.
4. ВОЗВРАТ К РАМКЕ ХЕНДА
Исследуем природное гнездо пчёл в дупле далее. Рассмотрим горизонтальное сечение гнезда пчёл через расплодную часть сот. В сечении каждое пространство между сотами практически по всей высоте упирается в глухие стенки пчелиного жилища. В реальности, конечно, между сотами имеются переходы, конечно соты в вертикальной плоскости изогнуты и могут раздваиваться, но всегда и везде сот двумя и реже одним боком упирается в стенку дупла. То есть улочка, в большинстве случаев, имеет замкнутый периметр. Как видим, других ходов и специальных вентиляционных каналов в дупле нет.
При рассмотрении жилища пчёл в улье, каждый пчеловод видел вдоль стенок улья сплошное решето боковых проходов, мало того, что эти ниши тянутся на всю высоту улья и через разделители Гофмана стыкуются с полостями улочек, но существуют и промежутки между корпусами, которые режут гнездо в горизонтальной плоскости. Таким образом, нарушается замкнутость пространства между рамками, а это напрямую снижает контроль со стороны пчёл за температурой. Замечу больше, всё пространство гнезда пчёл в улье изрезано вдоль и поперёк зазором Л. Л. Лангстрота в то время как в природном жилище пчёл этот размер встречается в основном между медовыми рамками. Невозможность пчёл закрыть такое пространство связана с постоянным движением воздуха в таких местах, а значит с уносом тепла и со снижением локальной температуры, а значит с отсутствием в таких местах у пчёл выделения воска. При таких прорехах в гнезде требуется значительно больше пчёл, что существенно снижает ресурсы семьи на медосборе. Но, пчеловоды всегда отмечают, когда в семье много пчёл, что поднимает общую температуру в объёме гнезда, то пчёлы начинают застраивать такие зазоры. Бывает так, что и корпуса не оторвёшь и рамку с трудом вынимаешь, пока не нарушишь восковое соединение. Потери в снижении температуры весомо влияют на откладку маткой яиц, сокращают размеры участков с расплодом, увеличивают отстройку на рамках трутневых ячеек и благоприятно способствуют размножению потомства клеща варроа Якобсони, но об этом далее.
Решение столь грандиозной проблемы лежит в применении на практике рамок со сплошными разделителями. Действительно, стена из боковых планок таких рамок значительно изолирует улочки от пристеночного пространства и полость между рамками закрыта от влияния конвекционных потоков, что позволяет пчёлам удерживать на сотах оптимальную температуру, при чём, меньшим количеством особей.
Немного истории.
Идею применения рамки со сплошным боковым по всей высоте разделителем предложил в конце девятнадцатого века американский пчеловод Хенд. Метод Хенда описал и классифицировал в своём пособии “Методы пчеловождения” (1916г.) Всеволод Шимановский. Хенд занимался производством секционного мёда для чего и создал улей и рамки своей конструкции. По В. Шимановскому идея сплошного разделителя преследовала цель, утеплить переднюю и заднюю стенки улья на толщину боковой стенки рамки и воздушного проёма. Но Всеволод Шимановский ошибался, на самом деле Хенд заметил, что при сплошном разделителе между рамками проходит быстрее процесс закрытия воском медовых ячеек. Это возможно из-за трансформации двух параметров, возрастает и стабилизируется пчёлами необходимая величина температуры, и замедляется скорость циркуляции вентиляционных воздушных потоков в улочке.
Всегда пчеловоды, просматривая готовность медовых рамок к откачке, сталкиваются с фактом наличия готового мёда в открытых ячейках. Но и всегда пчеловоды видят, что верхняя часть медовых рамок закрыта воском, особенно там, где есть разделитель Гофмана. Величина соответствующей температуры определяет возможность пчёл закрыть воском ячейки. Если точнее, то у пчёл воск вырабатывается при определённой температуре. Нет уровня тепла, не выделяется воск, не закрываются ячейки.
В этом месте весьма полезно указать пчеловодам на то, что существенной причиной в плохом закрытии пчёлами медовых ячеек являются верхние летки или летки в медовых корпусах. Верхние летки, зазоры между корпусами, прорехи в потолочинах или сдвиг потолочного утеплителя приводят в ульях к нарушению естественной вентиляции пчелиных гнёзд. Желание пчеловода помочь всегда оборачивается для пчёл «медвежьей услугой».
В России с 1997 года* рамку Хенда на своей матковыводной пасеке применяет известный матковод РФ Максим Ильин (Пчеловек). На основе сплошного бокового разделителя рамки А. Рута(230мм) шириной 34мм М. Ильин создал оригинальную и, по истине, инновационную технологию вывода маток. Матки Ильина, за счёт стабильности температуры на соторамке ограниченной двумя тёплыми заставными, превосходят по качеству маток, выведенных в нуклеусах. Кроме того, стандартизация процесса позволила уйти от изготовления и заселения нуклеусов.
Конструкцию рамки Хенда в 2000 году* применили на своей пасеке украинские селекционеры Ратмир и Леонид Егошины. Пасека Егошиных состоит из ульев на полурамку системы К. Фаррара. Эффект не заставил себя ждать, в первый же год практическое применение сплошного разделителя благоприятно сказалось на развитии семей, результатах медосбора и зимовки.
С 2010 года* изучением сплошного бокового разделителя занялась группа российских учёных под руководством профессора А. Г. Маннапова. Учёными на практике были проведены обширные исследования и получены многообещающие результаты. Результаты превзошли все ожидания. В итоге в 2015 году учёными было объявлено о создании новой инновационной рамки со сплошным разделителем. Интернет взорвался, на всех форумах, вот уже более пяти лет, массируется вопрос плагиата.
Не мне судить о заявлениях на авторство учёной группы, но важен полученный результат, это работает. В некоторых выводах относительно эксперимента учёные также ошиблись:
углекислый газ с повышением концентрации НЕ уничтожает клещей варроа;
крайняя улочка в природном жилище НЕ является вентиляционной шахтой;
в природном стандарте воздух НЕ гуляет поверх сот.
Рамку то создали, но не смогли ее правильно в улье притулить. Эксперимент с грандиозными итогами, это прекрасно, но, нет научного обоснования факта получения разительного положительного эффекта.
В чём суть, господа учёные? Где истина?
И всё же о плагиате. Если будет доказано, что Хенд использовал рамку своей конструкции со сплошным разделителем только в медовой части гнезда, то применение рамки со сплошным разделителем в расплодной части гнезда действительно становится инновационным. В таком случае авторство учёной группы профессора А. Г. Маннапова на рамку со сплошным разделителем является бесспорным.
В чём новация Хенда. Применение рамки со сплошным разделителем в медовой части гнезда позволяет пчёлам удерживать в месте воскового строительства более высокое значение температуры, а это означает, что у пчёл с выделением воска не будет проблем, и рамки по готовности мёда сразу же будут закрываться.
В чём инновация группы А. Г. Маннапова. Применение рамки со сплошным разделителем во всех корпусах улья в процессе эмпирического исследования показало кратный рост всех основных показателей развития пчелиной семьи, в том числе и снижение уровня заболеваемости по всем видам недугов.
На вопрос применения рамки со сплошным разделителем необходимо смотреть шире. В рассматриваемом случае не столько важна толщина стенки улья, сколько важно обстоятельство организации замкнутого по периметру пространства между рамок.
Суть инновационной роли рамки со сплошным разделителем рассмотрим в следующем разделе.
5. ЧТО ЖЕ ТАКОЕ ГНЕЗДО ПЧЁЛ В ПРИРОДЕ?
До сих пор мы всё время рассматривали сечения природного жилища пчёл в дупле. А что, кроме сот, мы секли ещё? Мы кроили длинные, тонкие, глухие воздушные камеры. Медоносные пчёлы (Apis mellifera) живут на сотах, но вся физиология пчелиной семьи связана с пространством между сот. И от того насколько это пространство в температурном и газовом плане контролируемо пчёлами зависит и выживаемость пчелиной семьи. Что же такое жилище пчёл в природе?
В умеренном климате идеальное природное жилище пчёл в дупле дерева это набор длинных, тонких, глухих, воздушных камер разделённых сотовыми перегородками и обрамлённых воздухонепроницаемыми, негигроскопичными и теплоизоляционными стенками.
Эволюционно так сложилось, что именно дупло дерева является идеальным местом для создания пчелиного гнезда. Но нет правил без исключений, в том месте, где пчёлы смогут организовать контроль температуры и газового состава воздуха в пространстве между сот, возможно существование пчелиной семьи. Этот факт мы и наблюдаем повсеместно, пчёлы расселяются и находят места под строительство гнезд во всех видах полостей и объёмов, как природного, так и искусственного происхождения. Но, в тех случаях, где пчелиные гнёзда построены на открытом пространстве и в климатической зоне, где для зимовки рой собирается в клуб, пчелиные семьи не выживают.
Как раз в этом месте текста найдётся не мерянное количество пчеловодов, которые будут оспаривать факт данного утверждения. Кто-то слышал, что о таком гнезде кто-то рассказывал, кто-то даже видел сей факт, многие приведут в пример эксперименты учёных, когда были сняты боковые стенки улья и заставили пчёл выживать при -20Со.
Уважаемые начинающие пчеловоды, для сравнения (чтобы было понятнее) рассмотрим исторический факт, в фашистских лагерях смерти «нелюди» проводили опыты на выживание человеческого организма в холодных водах северных широт. Выжившие пользовались всеобщим уважением и почётом, но это отнюдь не означает, что пчеловод ежедневно для своих телес должен получать такой экстрим, ноги протянет. Для пчёл в умеренном климате строительство сот под открытым небом это не правило, это исключение, это переходная форма организации гнезда. В связи с этим очень плохо, что очень много пчеловодов воспринимают зимовку пчелиных семей без должного утепления, как благо для своих подопечных. Пчёлы то выживут, но в таких условиях потеряют значительную часть своего жизненного ресурса.
Строительство сот под открытым небом свидетельствует о предшествующем историческом периоде расселения пчелиных колоний в тёплом климате. Именно так расселялись и расселяются пчелиные колонии в тёплых широтах. Умеренному же климату в силу изменения положения Земли относительно Солнца присущи низкие положительные температуры и значительные температуры ниже 0Со. Поэтому в процессе эволюции пчелиные семьи адаптировались к условиям отрицательных температур, у пчёл выработался инстинкт строительства сот в укромном месте. Пчелиные гнёзда под открытым небом возникают в результате безысходности, это отмирающий инстинкт. Процесс перехода от одного вида инстинкта к другому длится много тысяч лет, очень большой промежуток времени, мы как раз и являемся свидетелями этого феномена.
Но вернёмся к камерам. Одним из исследователей пчелиных камер, поневоле, стал украинский учёный А. Д. Комиссар (1994). В своих опытах А. Д. Комиссар помещал сотовую рамку с пчёлами в смотровой улей с запаянной верхней частью, закрытую камеру, с проходом за пределы здания в нижней части. Пчелиная семейка удачно зимовала, но исследователь всегда удивлялся, почему всегда, после разгерметизации верхней части камеры, через некоторый промежуток времени пчёлы прекращали своё существование.
В смотровом улье с открытым верхом на активность пчёл влияли два фактора. Первый фактор, в улье не изменялся процентный газовый состав воздуха, пчёлы постоянно находились в среде атмосферного кислорода, что заставляло их непрерывно быть активными. Второй, система улица – проход – камера – комната по существу являлась воздуховодом и даже больше, учитывая работу пчёл на поддержание необходимой температуры на соте, калорифером по обогреву комнаты. Как первый, так и второй факторы приводили к истощению организма пчёл, а длительная непрерывная работа к гибели.
Практическое применение пчелиной камерной системы и её эффективности мы находим в технологии по выводу маток Максима Ильина. Пчелиная рамка, с разделителем по всей длине и шириной боковой планки 34мм, зажималась двумя специальными утеплёнными заставными. В такой конструкции проход на рамку был только снизу, при этом ширина прохода, как и расстояние от поверхности сот до заставной, составляли 4,5мм. Находящиеся на рамке пчёлы без труда контролируют температуру и состав воздуха в камерах по обеим сторонам рамки, что и позволяет поддерживать оптимальную температуру на маточниках и для созревающих маток, а именно это и гарантирует их высокое качество. Роль и назначение воздушных камер рассмотрим в разделе “Закон тепловой ловушки пчелиного роя”.
Если рассматривать жизнь пчёл в природном жилище, то нельзя не остановиться ещё на одном очень важном факторе.
Не так давно я участвовал в работе одного украинского пчеловодческого форума и по теме возник вопрос о выживании роёв в дуплах деревьев. Один из участников заявил, что на его участке в дереве вишни есть дупло, ежегодно дупло заселяется роем, но каждый год в течение зимы пчёлы вымерзают. Вот мой совет:
«В природе каждому размеру объёма дупла соответствует сила пчелиной семьи определённой величины. Это так называемое правило соответствия. Всякое дупло при заселении его пчёлами имеет определённую мощность тепловых потерь, но при этом каждая семья обладает определённым энергетическим потенциалом. Если суммарный энергетический потенциал пчелиной семьи меньше суммарной мощности тепловых потерь заселённого дупла, то семья в течение зимнего сезона погибает. В Вашем случае объём дупла не позволяет поселиться пчелиной семье, энергетический потенциал которой мог бы покрыть мощность тепловых потерь всего дупла. Утеплите ствол дерева! Помогите пчёлам!».
О дупле, мощности потерь и энергетическом потенциале пчелиной семьи впереди ещё много тем, но перейдём от дупла к улью и рассмотрим применение в ульях инновационной рамки учёной группы профессора А. Г. Маннапова. Напомню, что в своих утверждениях профессор настаивает на движении воздуха поверх рамок и на существование боковых карманов в улье для его отхода. То есть учёный, категорически отвергает существование разделённых камор в гнезде пчёл. Лучшим пояснением является пример, рассмотрим один.
На одном из пчеловодческих форумов к аудитории в теме «скорая помощь» обратился пчеловод с ником Любомир. У Любомира ульи на нестандартную рамку (ширина 300мм, высота 600мм). Разделитель Гофмана на рамке имеет длину 250мм. Возникла проблема, в условиях улья в зимний период могут выживать только сильные семьи, как только семья слабее она переходит через кормовые запасы в средней части гнезда и создаёт клуб по нижнему краю разделителя Гофмана. Перед пчеловодом стала задача в декабре обеспечить семью кормами путём переворачивания улья. Как избежать в последующем таких кульбитов?
Моё объяснение и совет:
«В Вашем улье пчёлы сидят только на сотах и контролируют только ту часть горизонтального сечения улья, где они находятся. Пространство за рамками пчёлы не контролируют, то есть, между наружной боковой поверхностью рамок и стенкой улья “гуляет ветер”. В дупле пчёлы контролируют пространство от одной стенки дупла и гнезда до другой, то есть всё горизонтальное сечение и гнезда и дупла (рассматриваем идеальный случай).
В Вашем случае тёплый воздух, который отходит от клуба, поднимается вверх, греет медовые соты и уже частично охлаждённый по потолку уходит к боковым стенкам улья, а далее, ещё более охлаждаясь, вытекает в пространство под рамками, под клубом. Таким образом, в гнездовом объёме улья создан неприродный лишний кругооборот воздуха. Поэтому пчелиный клуб более слабой семьи перемещается в зону начала разделителя Гофмана, где за счёт сплошных боковых стенок в улочках благодаря разделителям Гофмана отсутствует лишний кругооборот воздуха. Сильные же семьи имеют более высокий процент контроля за горизонтальным сечением объёма улья, они соответствую этому объёму, что даёт возможность пчелиной семье создавать тепловую ловушку во всём объёме. Для того чтобы привести пчелиное гнездо в улье в соответствие с природным стандартом необходимо чтобы боковые планки рамок были по всей длине сплошными, а верхняя часть улочек полностью перекрыта. Таким образом, как и в дупле, будет создан набор глухих тонких камор, разделённых сотами и ограниченных сплошными боковыми планками. В этом случае нагретый воздух от клуба отдает часть тепла медовым сотам, поднимается к потолку улочек и выдавливается более нагретыми порциями на периферию улочек, где по внутренней поверхности сплошных боковых рамок возвращается к клубу. Такой воздух будет ещё достаточно нагретым и иметь высокую концентрацию СО2 (от 2,5 до 4,0 и более %). Именно эта концентрация диоксида углерода переведёт основную часть пчёл клуба в состояние циклического анабиоза. А что происходит далее, узнаете в дальнейших разделах.
Расстояние между сотами должно быть только 9мм и никаких «но», во всяком случае, в расплодной части гнезда. Это природный размер и он, как попало, пчёлами не создаётся, у этого размера в пчелиной семье имеется своё предназначение».
Применение рамки со сплошным разделителем в расплодной части гнезда, это принципиально новый подход к организации пчелиного гнезда в улье, это по большей части копирование системы природного дупла. Потому что в этом случае пчёлы в наибольшей мере контролируют не только температуру, но и газовый состав воздуха в каждой улочке, что очень важно для работы тепловой ловушки пчелиного клуба.
Если система улья конструктивно предполагает форму пчелиного гнезда в виде набора глухих тонких и длинных камер, которыми являются закрытые улочки, то жизнь пчёл максимально приближается к природному стандарту. Жизнь пчёл в дупле сформировалась на основе действия физических законов аккумулирования тепла. Тепловая ловушка в гнезде пчёл позволяет использовать физиологическое тепло всех членов колонии для поддержания необходимого температурного режима, а биологическую энергию каждой особи использовать только в крайнем случае.