Общие сведения о биологии пчел

Пчелы — общественные насекомые. Они живут большими семьями. В каждом улье обитает одна семья пчел: одна матка, несколько сотен трутней (пчел-самцов) и несколько десятков тысяч (до 100 000 и более) рабочих пчел.

Пчелиная матка (рис. 6, А) почти в два раза длиннее и в 2,8 раза тяжелее пчелы-труженицы. Биологическая функция пчелиной матки - воспроизведение потомства; она ежедневно откладывает в сотовые ячейки 1000—2000 оплодотворенных яиц и более. Из этих яиц, в зависимости от состава корма и величины восковой ячейки, развиваются пчелы-труженицы или пчелиные матки. Кроме того, матка откладывает неоплодотворенные яйца, из которых развиваются только трутни.

Рис. 6. Пчелиная семья: А - матка; Б - трутень; В - пчела-труженица. 1 - простые глаза; 2 - сложные глаза; 3 - усики; 4 - верхняя губа; 5 - верхняя челюсть; 6 - хоботок

При некоторых условиях (гибель пчелиной матки и отсутствие личинок, из которых пчелы могли бы вывести новую матку, избыток кормилиц и недостаток личинок) пчелы-труженицы откладывают в сотовые ячейки яйца, из которых развиваются трутни. Такие пчелы называются трутовками. Одна пчела-труженица за свою жизнь способна отложить примерно 28 яиц. Лишившись матки, многотысячная пчелиная семья приходит в беспокойство, пчелы гудят и встревоженно бегают по всему улью. Долго жить без пчелиной матки пчелы не могут, они выбирают одно или несколько яиц трех-четырехдневной кладки и начинают выводить новую матку. Личинку, вышедшую из яйца, кормят особым молочком. Она развивается в восковом желудеобразном маточнике. Через 16 дней выводится пчелиная матка. Семья пчел, в которой нет матки, обречена на гибель, так как в этом случае в улье все время будет увеличиваться только число трутней.

У матки есть жало, которое служит яйцекладом и органом защиты. Человека она никогда не жалит. Даже в тex случаях, когда он причиняет ей сильную боль (например, когда пчеловод отрезает у нее крылья), она не делает попытки показать свое жало. Но при встрече с маткой-соперницей она с яростью пускает его в ход. Пчелиная матка живет пять-шесть лет, но ее плодовитость с возрастом уменьшается; поэтому рекомендуется менять пчелиную матку через один-два летних сезона.

Проф. Реми Шовен в статье «Пчела» из новой книги о поведении насекомых подробно рассказывает, что пчелы-труженицы продолжают интересоваться пчелиной маткой даже мертвой.

Проф. Реми Шовен и его сотрудница Пэн провели интересные опыты и наблюдения, которыми доказали, что живая матка, находясь в улье, выделяет какое-то химическое вещество, вызывающее торможение развития яичников у пчел-работниц. Им удалось установить, что если труп матки изрезать на крошечные куски, истолочь их в порошок и завернуть его в шелковый чулок, то все равно это стойкое вещество будет тормозить развитие яичников пчел-работниц. Далее было установлено, что такой же способностью обладают даже несколько капель спиртовой настойки из трупа матки. Английский исследователь доктор Батлер установил, что это тормозящее вещество является транс-9-оксо-дек-2-эноиковой кислотой, т.е. веществом с гормональными свойствами; им матка управляет деятельностью пчел всего улья. Установлено, что матка разносторонне воздействует на пчел-работниц: «1) притягивает их к себе, как магнит — железо; 2) мешает им строить маточники; 3) препятствует развитию их яичников; 4) усиленно побуждает их к строительству восковых сотов с ячейками для рабочих пчел и для трутней».

Единственное назначение трутня — оплодотворение пчелиной матки. Они не работают, а только летают на проигру в хорошую погоду, среди дня. На лету они гоняются за молодыми матками и спариваются с ними. У трутня очень хорошо развито зрение, что имеет важное значение во время брачного полета, когда он должен следовать за быстро летящей пчелиной маткой.

На развитие трутня из яйца требуется в среднем 24 дня. Половые органы трутня (два семенника, два семяпровода, переходящие в семенные пузырьки, две придаточные железы, семяизвергательный канал, совокупительный аппарат) очень хорошо развиты. Созревание сперматозоидов происходит у трутня через 8—14 дней после выхода его из ячейки; в семенниках образуется от 10 до 200 млн. сперматозоидов.

Трутень лишен «корзинок» на ногах для сбора цветочной пыльцы, а ротовые органы его не приспособлены к сбору нектара с цветов. Как и пчелиная матка, он не может сам добывать себе пищу и находится на полном иждивении пчел-тружениц. Весной и летом трутни питаются медом, приготовленным пчелами. Живут они около 3 месяцев. Осенью трутней изгоняют из улья и они погибают от холода и голода. Однако убивать трутней сразу после оплодотворения матки, как рекомендовали многие пчеловоды, не следует. Еще в 1901 г. А. Зубарев писал, что, по наблюдениям многих исследователей, трутни поддерживают в улье теплоту, необходимую для вывода расплода, и что своевременное уничтожение трутней следует предоставить самим пчелам. «Итак, — пишет он, — мои возражения против уродования природы пчел истреблением трутней на Международном съезде пчеловодов нашли много сторонников, и я, не боясь ошибиться, могу сказать, что близорукая теория истребления трутней — на том основании, что только один из них требуется для оплодотворения матки и что они обжорливы - вскоре будет забыта» (А. Ф. Зубарев. Извлечение из бесед на бывшем в Париже в сентябре 1901 г. Международном съезде пчеловодов. «Вестник русского общества пчеловодства», 1902, № 1).

Пчела-труженица всю свою недолгую жизнь (30—35 дней) проводит в неутомимой работе. Молодые пчелы уже с трех-четырех дневного возраста выполняют ответственную обязанность — кормят личинок. За 6 дней кормления своих будущих сестер они посещают каждую личинку около 8000 раз. Очень заботливо пчелы-труженицы ухаживают за пчелиной маткой, которая после брачного полета не вылетает из улья. Они умывают ее, расчесывают волоски, выносят из улья ее испражнения, кормят ее высококалорийным и высокопитательным молочком.

Пчелы-труженицы отправляются в разведку на поиски источников нектара, цветочной пыльцы и воды. Они собирают цветочную пыльцу, смачивают ее слюной, смешанной с нектаром, и складывают в специальные углубления на задних ногах, называемые корзинками. Две обножки цветочной пыльцы, т. е. две наполненные этим ценным грузом корзинки, весят в среднем 20 мг и содержат около 4 млн. пыльцевых зернышек. Принесенную в улей цветочную пыльцу пчелы укладывают в сотовые ячейки. Залитая медом пыльца превращается в пергу — пчелиный хлеб. Наблюдения показали, что летом во время интенсивной работы в среднем 58% пчел-работниц заняты собиранием нектара, 25% - сбором цветочной пыльцы, а 17% весьма успешно справляются со сбором нектара и пыльцы одновременно.

Пчелы-труженицы выделяют воск и строят из него соты — шестигранные ячейки, которые служат очень удобными закромами для меда, складскими помещениями для перги и уютными колыбельками для пчелиного потомства. Выделение воска зависит от строения и функции клеток восковых желез, а также от потребления пчелами перги и меда. Пчелы строят соты только в семьях с матками. Пчелиная семья за летний сезон выделяет два-три килограмма воска и больше. Самое изумительное в жизни пчел — это строительство сотов. Чарльз Дарвин, много лет изучавший жизнь пчел, писал: «Только человек ограниченный может рассматривать удивительное строение сота, столь прекрасно приноровленного к известным целям, не приходя в крайнее изумление. По свидетельству математиков, пчелы на практике решили трудную задачу устроить ячейки надлежащего объема для помещения возможно большего количества меда при затрате на их устройство возможно меньшего количества драгоценного воска. Было также замечено, что даже для искусного рабочего, снабженного необходимыми инструментами и мерами, было бы очень трудно сделать восковые ячейки надлежащей формы, тогда как рабочие пчелы устраивают их, работая в темном улье» (Ч. Дарвин. Происхождение видов. Пер. акад. К. А. Тимирязева. Под ред. акад. Н. И. Вавилова и акад. В. Л.Комарова. М,—Л., Сельхозгиз, 1937, стр. 341).

Пчелы-труженицы соблюдают в улье идеальную чистоту. Они очень искусно замазывают щели и полируют стены своего жилища прополисом - пчелиным клеем. Если в улей попадает мышь, захотевшая полакомиться медом, пчелы-труженицы тотчас же убивают ее своим ядом и, чтобы избавиться от пагубных последствий разложения, быстро замуровывают ее в воздухонепроницаемый прополисный склеп.

Воздух в улье всегда чист и свеж; пчелы-труженицы не только вентилируют свое жилище, но и поддерживают в нем оптимальную температуру. В жаркий летний день можно увидеть стройные ряды стоящих у летка пчел, обращенных головами в одну сторону и энергично машущих крыльями. Это пчелы-вентиляторы, которые, взмахивая крыльями, сильной струей гонят охлажденный воздух в улей. Внутри улья такую же работу выполняют другие пчелы. При понижении температуры наружного воздуха пчелы плотнее собираются на рамках, уменьшая этим теплоотдачу.

Пчелы-труженицы охраняют леток (вход в улей) и при первой тревоге вступают в бой. Известный критик и демократ Д. И. Писарев писал: «У пчел нет постоянного войска; всякий пролетарий постоянно имеет при себе оружие и умеет владеть им; каждый солдат этой национальной гвардии воодушевлен патриотическим чувством, выражающимся в самой пламенной ненависти к шмелям, осам, даже пчелам других ульев; если в улей вздумает влететь какой-нибудь неосторожный или дерзкий иноплеменник, то ему придется очень плохо: на него бросятся сотни рабочих пчел, пуская в ход и челюсти, и жало; путешественник будет непременно убит, и тело его, на страх другим, будет выброшено за пределы улья» (Д. И. Писарев. Избранные педагогические высказывания. М., 1938, стр. 320).

Если посмотреть на соты, где копошатся тысячи пчел-тружениц, то создается впечатление, что они никогда не отдыхают. Но это не так. Нам приходилось наблюдать отдыхающих и спящих пчел. Профессор Карл Фриш, на протяжении многих лет изучавший жизнь пчел, писал: «Тот, кто познакомится с внутренней жизнью улья, очень скоро узнает, как много времени пчелы в каждой возрастной стадии отдают полному безделию» (Карл Фриш. Из жизни пчел. Пер. с нем. Изд. 2. м., Биомедгиз, 1935, стр. 52).

Работу всех органов пчелы регулирует и направляет нервная система. Клетки головного мозга пчелы образуют особые стебельчатые или грибовидные тела (рис. 7). Это центры высшей нервной деятельности пчел. Установлено, что грибовидные тела мозга лучше всего развиты у пчелы-труженицы, выполняющей разнообразную работу. Проф. М. Е. Лобашев ( М. Е. Лобашев. Изучение инстинктов пчел у медоносной пчелы методом условных рефлексов. «Пчеловодство», 1958, № 1) исследовал условные рефлексы и локализацию их замыкания в грибовидных телах мозга пчелы и показал, что пчела — представитель высших насекомых — обладает всеми основными свойствами высшей нервной деятельности, установленными для высших позвоночных животных. В нижней части мозга находятся две обонятельные доли. По бокам головного мозга расположены зрительные доли и сложные глаза. Брюшная нервная цепочка является продолжением головного мозга и состоит из двух сросшихся нервных узлов. От нервных узлов отходят нервы, обеспечивающие согласованность работы всех органов пчелы.

Рис. 7. Мозг пчелы: 1 — простые глаза; 2 — сложные глаза; 3 — зрительная лопасть, в которой проходят нервы к сложному глазу; 4 — протоцеребральная доля мозга; 5 — дейтоцеребральная доля мозга; 6 — подглоточный узел; 7 — усиковые нервы; 8 — верхнегубной нерв; 9 — фронтальная комиссура; 10 — фронтальный (лобный) узел симпатической нервной системы; 11 — верхнечелюстной нерв; 12 — нижнечелюстной нерв; 13 — нижнегубной нерв

У пчел нет специальной замкнутой системы кровообращения. Гемолимфа омывает все органы и только часть пути проходит по сосудам, двигаясь в определенном направлении. В движение ее приводят сокращения пятикамерного сердца. Омывая среднюю кишку, гемолимфа получает питательные вещества, которые как бы фильтруются через стенку кишки. Гемолимфа освобождает также организм пчелы от продуктов обмена веществ, которые улавливаются органами выделения (мальпигиевы сосуды (Мальпигиевы сосуды являются органами выделения пчелы и соответствуют по функции почкам позвоночных)) и затем удаляются (рис. 8).

Рис. 8. Органы пищеварения пчелы-работницы 1 — глотка; 2 — глоточные железы; 3 — слюнные железы (заглоточные); 4 — пищевод; 5 — медовый желудочек (зобик); 6 — мышечный желудочек; 7 — средняя кишка; 8 — мальпигиевы сосуды; 9 — прямая кишка; 10 — ректальные железы (прямой кишки); 11 — тонкая кишка; 12 — грудная железа; 13 — резервуар грудных желез; 14 — слюнной проток

Дыхательная (трахейная) система пчелы хорошо развита (рис. 9). Она состоит из воздушных мешков, трахейных стволов, ветвей и микроскопических трахейных капилляров - трахеол — узких трубочек диаметром в микрон. В тело пчелы воздух поступает через особые отверстия — дыхальца, которые снабжены запирательным аппаратом, препятствующим проникновению внутрь вместе с воздухом пыли, а также предохраняющим от потери влаги. Когда пчела неподвижна, дыхальца закрыты, но они широко раскрываются во время работы, полета, когда организму требуется много кислорода. Дыхание пчелы регулирует дыхательный центр. В зависимости от недостатка кислорода или избытка углекислоты дыхальца открываются или закрываются.

Рис. 9. Органы дыхания пчелы: 1—3 — грудные дыхальца; 4—9 — брюшные дыхальца. Воздушные мешки: I — головы; II — груди; III — брюшные

У пчелы пять глаз: два фасеточных сложных и три простых. Предполагают, что при помощи простых глаз пчела различает предметы на близком расстоянии (1—2 см) и благодаря им ориентируется при работе в улье и на цветах. Сложными глазами пчела различает предметы, находящиеся на далеком расстоянии. Каждая фасетка (а их несколько тысяч) воспринимает изображение не всего предмета в целом, а только отдельной его части. Тысячи отдельных частей предмета в мозгу пчелы сливаются, и получается изображение предмета в целом. Такое зрение называется мозаичным. Опытами было установлено, что пчелы различают синий, желтый и белый цвета; красный цвет они совершенно не воспринимают, а зеленый путают с желтым и синим. У пчелы-труженицы сложные глаза расположены по бокам головы, а простые — на темени.

К. Фриш (К. Фриш. Из жизни пчел. М., Биомедгиз, 1935), Ж. Леконт (Ж. Леконт. Жизнь пчел. «В защиту мира», 1955, № 49) и другие исследователи считают, что пчелы располагают несколькими способами, позволяющими им ориентироваться в соответствии с положением солнца, скрытого за тучами. Если проглядывает кусочек синего неба, пчелы, возможно, руководствуются какими-то естественными явлениями, обусловленными положением солнца, например частичной поляризацией света, исходящего с синего неба. Когда же небо полностью закрыто тучами, пчелы ориентируются, по мнению Фриша, благодаря ультрафиолетовым лучам, проходящим сквозь тучи. Следовательно, пчелы ощущают ультрафиолетовые лучи, совершенно не воспринимаемые глазом человека.

У пчел-тружениц хорошо развито «чувство времени». Они прилетают к цветущим растениям лишь в то время, когда могут получить нектар или пыльцу.

Это дало возможность проф. Карлу Фришу в статье «Пчелиные и цветочные часы» (1964) указать, что пчелы-работницы благодаря хорошо развитому чувству времени скоро запоминают растения, выделяющие только в определенные часы большие количества нектара и цветочной пыльцы. Наблюдения показали, что чувство времени не зависит от движения солнца, атмосферных условий и географического местоположения. Было установлено, что подопытные пчелы с хронометрической точностью ежедневно в одно и то же время отправляются к поилкам за подслащенной водой. Для того чтобы проверить, не зависит ли такая точность от солнца, улей с подопытными пчелами перенесли в помещение, освещаемое искусственным светом. Оказалось, что лишение пчел естественного света ничуть не повлияло на их поведение: они отправлялись за сладкой водой минута в минуту точно так же, как при солнечном освещении. Тогда были устроены два одинаковых помещения, лишенных естественного света, в Париже и в Нью-Йорке. Парижских пчел на самолете перевезли в Нью-Йорк. Оказалось, что и там пчелы отправились на поиски сладкой воды точно в то же время, что и в Париже, несмотря на то, что разница во времени в этих городах составляет пять часов.

Орган зрения у пчелы находятся в усиках, поверхность которых усеяна множеством обонятельных пор (около 500 000, по А. Л. Гусельникову (А. Л. Гусельников. Пчеловодство. М., Сельхозгиз, 1960, стр. 67), и 15 000, по А. И. Ковалеву, А. С. Нуждину и др. (А. М. Ковалев, А. С. Нуждин и др. Пчеловодство. М., Сельхозгиз, 1955, стр. 31)). Между порами находятся осязательные волоски. Установлено, что пчелы различают разбавленные пахучие вещества до 1:500 и более, которые неуловимы для обоняния человека.

Органы вкуса пчелы расположены около рта в виде хитиновых палочек, к которым подходят нервы. Жидкий корм вызывает раздражение нервных окончаний палочек. Органы вкуса особенно развиты у рабочих пчел — весьма тонких дегустаторов. Так, 4-процентный сахарный сироп не вызывает у них ощущения сладости, и они от него отказываются, предпочитая голодать; не сосут они и приторно-сладкий, с металлическим привкусом раствор сахарина, однако охотно делают мед из сиропа с хинином.

Где находится орган слуха пчел — до сих пор неизвестно. Часть ученых считает на этом основании, что пчелы глухи. Однако по наблюдениям пчеловодов пчелы обладают слухом; особенно хорошо, по их мнению, пчелы слышат звон металла.

По сообщению американской печати, звук частотой 600 герц не оказывает никакого действия на летающих пчел, а только на пчел, сидящих на сотах. Это является доказательством того, что звуковые рецепторы (Рецепторы (от латинского слова recipere — получать) — концевые образования нервов, способные воспринимать раздражения из внешней или из внутренней среды организма ) находятся на ногах пчелы, и звуки они воспринимают, сидя на твердой поверхности.

Многих исследователей и натуралистов интересовал вопрос, каким образом пчелы общаются между собой. Некоторые ученые считали, что они «разговаривают», издавая различные звуки. Профессор зоологии Карл Фриш в книге «Из жизни пчел» рассказывает о своих наблюдениях и опытах. Он установил, что пчелы-разведчицы сообщают своим сестрам по улью о находке богатого взятка нектара или цветочной пыльцы своеобразными «танцами». «Круговой танец» служит извещением о богатом источнике нектара, а «виляющий танец» — об источнике цветочной пыльцы. Впоследствии Фриш пересмотрел свои выводы. Согласно его новым наблюдениям, пчелы-разведчицы, исполняющие круговой танец, извещают своих сестер о том, что источник нектара или цветочной пыльцы находится поблизости, не дальше 25 м от улья. Когда пчелы-разведчицы, возвратившись в улей, исполняют виляющий танец, то пчелы — сборщицы нектара готовятся к дальнему полету за нектаром или цветочной пыльцой (рис. 10).

Рис. 10. «Танцы» пчел: 1 — круговой танец пчелы — сборщицы нектара; 2 — последовательные стадии виляющего танца пчелы — сборщицы нектара и цветочной пыльцы

Позже по этому поводу Карл Фриш писал: «К счастью, нам самим удалось обнаружить эту ошибку. Пусть этот пример послужит предостережением молодым исследователям, с нетерпением стремящимся опубликовать первые же результаты своих исследований. Пусть они дважды и трижды проверят свои наблюдения, прежде чем считать свои выводы правильными. Ибо очень часто природа идет иными путями, неожиданными для человека». Известный английский ученый Джон Бернал в своей монографии «Наука в истории общества» рассматривает работу проф. Фриша по расшифровке языка пчел как важное открытие.

Кроме «танцевальной» сигнализации, пчелы пользуются также сигнализацией запахом, который создается выделением насоновых желез. Эти железы открыл выдающийся русский ученый Н. В. Насонов. Их называют также «пахучими», так как выделяемый ими секрет обладает специфическим лимонным запахом, напоминающим запах медоносного растения — мелиссы.

Некоторые исследователи (А. Рут, К. Фриш, И. Халифман), изучавшие жизнь и поведение пчел, считают, что каждой пчелиной семье свойствен специфический, ульевой, т. е. «фамильный» запах. Поэтому не всякая пчела рискует войти в чужой пчелиный дом, что защищает улей от грабежа медовых запасов и разорения пчелами-воровками. Ежедневные наблюдения на пасеке показывают, что пчелиная стража, зорко охраняющая вход в улей, несомненно пользуется обонянием для пропуска своих пчел в пчелиный город, и «запах семьи» является лучшим паролем. Запах для пчел служит и компасом, которым они пользуются в своих полетах за нектаром и пыльцой цветов и для возвращения домой.

Мы проделали следующий опыт. Два улья с пчелами были установлены в комнате с летками через окна в сад. Так как летки были сделаны в оконной раме на расстоянии всего лишь 25 см друг от друга и были одинаково окрашены, то мы нередко видели, как пчелы, нагруженные цветочной пыльцой, неуверенно входили через леток в соседний улей, но очень быстро возращались и спешили в свой дом. Если окно закрывали ставнями, в которых был выдолблен леток пчелы-труженицы часто прилетали и искали вход в улей точно в тех же местах на подоконнике соседнего окна, которое не было закрыто ставнями.

Цвет улья, его форма несомненно имеют важное значение для ориентировки пчел. Как-то перед вечером желтый улей перекрасили в синий цвет. Пчелы, правильно прилетев к летку, вдруг, как бы в замешательстве, отлетали метра на два, затем возвращались обратно, и так несколько раз, а затем нерешительно входили в свой дом. Пчелы теряли вход в улей, когда улей поворачивали.

Проф. Фриш писал: «По-видимому, еще какое-то "слово" пчелиной речи нам неизвестно... И это опять-таки "слово-запах"». И далее: «Пчелы, сидящие вокруг летка, отмечают это место посредством запаха, издаваемого выпяченными пахучими органами. Движением крыльев они образуют воздушную струю, которая несет навстречу возвращающимся товарищам отличительный запах своего племени» (К. Фриш. Из жизни пчел. М., Биомедгиз, 1935, стр 95 ).

Теперь каждому пчеловоду-практику известно, что ароматизированная подкормка является для пчел прекрасной путевкой, направлением на то или иное медоносное растение. На колхозно-совхозных пасеках широко применяется «дрессировка» пчел на определенные медоносные растения, т. е. выработка у них условного рефлекса при помощи надушенного сиропа. В старину наши предки, чтобы направить пчел на цветущую липу, на ночь или рано утром угощали их липовым медом, а когда зацветала гречиха — гречишным медом. Этот, на первый взгляд простой прием имеет исключительно важное значение для сельского хозяйства, ибо одна дрессированная ароматической подкормкой пчелиная семья в своей опылительной работе может заменить 10 таких же пчелиных семей, не дрессированных на соответствующий запах.

Остается непонятным, почему пчелы, которые ощущают запах цветов на расстоянии двух-трех километров, не могут на расстоянии нескольких сантиметров найти по запаху вход в собственный улей. В этом отношении нельзя не согласиться с мнением выдающегося натуралиста А. Э. Брема, который более полувека назад писал: «До сих пор мы еще не можем с достоверностью утверждать, что удивительный организм общественного строения пчел нам совершенно понятен; до сих пор еще истые пчеловоды, т. е. лица, которые воспитывают пчел не только для того, чтобы получить мед и воск, а также для изучения нравов и работ этих симпатичных насекомых, находят много любопытного и нового в жизни пчел» (А. Э. Брем. Жизнь животных, т. IX. СПб., 1895, стр. 235).

Жизнь пчелиной семьи очень интересна, поведение пчел и их многосторонняя работа часто вызывают у людей изумление, и они приписывают пчелам человеческие чувства (радость, горе, любовь и т. д.). Однако такое представление о пчелах неправильно, так как мышление и труд (разумные действия) свойственны только человеку. «...Пчела постройкой своих восковых ячеек посрамляет некоторых людей-архитекторов. Но и самый плохой архитектор от наилучшей пчелы с самого начала отличается тем, что, прежде чем строить ячейку из воска, он уже построил ее в своей голове» (К. Маркс. Капитал, т. 1. Госполитиздат, 1949, стр. 185 ).