Практические рекомендации список используемой литературы введение Содержание ВВЕДЕНИЕ... 4 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ... 7 1.1. Краткая характеристика пород пчел... 7 1.2. Физико-химические показатели меда и перги... 12 1.3. Биологическая роль и токсикологическая характеристика некоторых химических элементов... 15 1.4. Экология и пчелы... 22 1.5. Экологическая обстановка в зоне Южного Урала... 29 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ... 42 2.1. Условия и объект исследования... 42 2.2. Методика проведения исследований... 46 2.3. Методы исследований... 47 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ... 52 3.1. Продуктивные качества пчел... 52 3.1.1. Зимостойкость пчел... 51 3.1.2. Весеннее развитие пчел... 55 3.1.3. Роение пчел... 59 3.1.4. Производство меда... 61 3.2. Физико-химические и органолептические показатели меда ... 64 3.2.1. Органолептические свойства меда... 64 3.2.2. Физико-химические показатели меда... 66 3.3. Экологическая оценка пчелопродуктов... 72 3.3.1. Содержание тяжелых металлов в нектаре и меде... 72 3.3.2. Содержание тяжелых металлов и радионуклидов в подморе пчел... 78 3.3.3. Выведение солей тяжелых металлов и радионуклидов из организма пчел и меда на фоне подкормок пчелосемей сахарным сиропом с глауконитом... 83 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ... 87 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ... 88 ВЫВОДЫ... 93 ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ... 94 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ... 95 Введение ВВЕДЕНИЕ Актуальность темы Пчеловодство - одно из древнейших занятий человека. Исследователями установлено, что в России им занимались еще в XI веке. Промыслу способствовала сама природа. Окружавшие населенные пункты леса, поймы рек, покрытые сплошным ковром дикорастущих цветов и трав, представляли собой отличную базу для медосбора. Продуктом жизнедеятельности пчел является мед - ценнейший продукт, который дарит нам Её Величество Природа. Пчелиный мед следует рассматривать не только как высококалорийный продукт питания, отличающийся прекрасными вкусовыми качествами, но и как диетический и лечебный продукт. Производственная деятельность человека сопровождается загрязнением окружающей среды. Миграция радионуклидов и токсических микроэлементов в объектах внешней среды ведет к накоплению их в объектах внешней среды, растениях, а значит у животных и через продукты питания животного происхождения у человека. Зона Южного Урала относится к числу экологически неблагополучных регионов, так как на ее территории имеется большое число биогеохимических провинций (А. А. Кабыш, 1990; А. И. Сердюк, 1991, Г. П. Грибовский, 1996). Многие из этих провинций являются результатом загрязнения биосферы промышленными выбросами, в т.ч. и радионуклидами. Многочисленными исследованиями выявлено аномальное содержание в объектах внешней среды химических элементов, в т. ч.: соединений свинца, никеля, кадмия, цезия, стронция (Г. П. Грибовский, 1990; И. Н. Богачева, 1997; И. Н. Буренкова, 1997). Кроме того 36761 га земель сельскохозяйственного назначения расположено в территории Восточно-Уральского радиоактивного следа. Изучалось влияние солей тяжелых металлов на продуктивность сельскохозяйственных животных. Однако в известной нам литературе нет данных о влиянии повышенного фона радиации на пчел, их продуктивность и качество полученной продукции. 1.2. Цель и задачи исследования. Целью нашей работы явилась комплексная оценка продуктивности пчел разных пород и качества продуктов пчеловодства в зоне ВУРС и изыскание путей выведения радиоактивных элементов из организма пчел и пчелопродукции. Для этого были решены следующие задачи: - проведена сравнительная оценка результатов зимовки и развития пчелосемей карпатской и среднерусской пород; - оценена продуктивность пчел разных пород и качество меда, перги; - установлено содержание солей тяжелых металлов и радионуклидов в продуктах пчеловодства; - изучены возможности выведения радионуклидов из организма пчел и продуктов их жизнедеятельности; - определена экономическая эффективность использования пчел разных пород в зоне ВУРС. Научная новизна. Впервые проведены комплексные исследования по сравнительной оценке продуктивности и качеству продуктов пчел разных пород в зоне ВУРС. 1А Теоретическая и практическая значимость работы заключается в том, что выявлены дополнительные возможности повышения продук- тивности пчел разных пород. Установлены пути выведения радионуклидов из организма пчел и продуктов пчеловодства. Результаты экспериментальных исследований используются в учебном процессе и являются самостоятельным разделом плана научно-исследовательской работы кафедры животноводства Уральской государственной академии ветеринарной медицины. 1.5. Основные положения, выносимые на защиту: - результаты зимовки и развития пчелосемей карпатской и среднерусской пород; - продуктивность пчел разных пород и качество продуктов пчеловодства; - пути снижения содержания солей тяжелых металлов и радионуклидов в меде; - эффективность разведения пчел в зоне ВУРС. Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 114 страницах машинописного текста, иллюстрирована 18 таблицами и состоит из введения, обзора литературы, описания методов и результатов исследований, их обсуждения, выводов и предложений. Список литературы включает 171 работу отечественных авторов и 24 зарубежных. 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1. Краткая характеристика пород пчел Среднерусская пчела. Эти пчелы самые крупные по сравнению с пчелами любых других пород. Масса молодой пчелы при выходе из ячейки около 100—110 мг. Окраска тела темно-серая, без какой-либо желтизны. От пчел других пород, населяющих страну, отличаются самым коротким хоботком — длина 5,9-6,35 мм. Пчелы чрезвычайно злобивы, малосклонны к пчелиному воровству, свои гнезда от пчел-воровок защищают плохо, сильно беспокоятся при разборке гнезд (возбужденно бегают на сотах, вынутых из ульев для осмотра, и повисают гроздьями на нижних брусках рамок этих сотов, иногда «высыпают» из улья, что сильно затрудняет поиск матки). Соты строят исключительно высокого качества, не соединяют их друг с другом восковыми перемычками, запечатывают мед белой («сухой») печаткой, гнезда прополисуют слабо. Недостаточно предприимчивы в отыскании источников корма и очень медленно переключаются с худших источников на лучшие. Такая «привязанность» к однажды выявленным источникам медосбора может быть как полезной (сплошной массив сильных одновременно зацветающих и отцветающих медоносов), так и крайне нежелательной (сравнительно слабые, не концентрированные в пространстве и во времени источники). Монофлерные источники используют аффективнее полифлерных. При наступлении медосбора мед складывают вначале в магазинную часть гнезда, а затем только в расплодную, поэтому ограничивают выращивание расплода только при наступлении главного медосбора. Поддерживающий медосбор в первую половину сезона не ограничивает, а стимулирует выращивание расплода. При отсутствии матки пчелы этой породы гораздо дольше других пород не становятся трутов- 7 ками. Случаи «тихой» смены и сожительства маток наблюдаются чрезвычайно редко. В зимний период концентрация СО2 в клубе пчел поддерживается на очень высоком уровне - около 4%, что сильно снижает их активность и обеспечивает состояние глубокого покоя. Именно по этой причине среднерусские пчелы гораздо меньше, чем пчелы других пород, реагируют на резкие колебания температуры воздуха в зимовнике, не нарушая при этом плотную структуру клуба (даже при повышении температуры воздуха в зимовнике до +4...+5°С сидят абсолютно тихо, тогда как кавказские при этом уже «бушуют»). Среднерусские пчелы самые зимостойкие и выносливые в мире. Превосходят все остальные породы по устойчивости к нозематозу и европейскому гнильцу, а по устойчивости к падевому токсикозу уступают только пчелам краинской породы. Весеннее развитие пчелиных семей начинается несколько позже, чем у южных пород, протекает довольно интенсивно и заканчивается примерно около середины июня. Плодовитость маток высокая — в пору интенсивного весеннего развития пчелиных семей достигает 2 тыс. и более яиц в сутки. В этом отношении среднерусские матки уступают только итальянским. Среднерусская порода очень ройлива - в роевое состояние в течение сезона приходит до 50% и более пчелиных семей. Находясь в роевом состоянии, гораздо сильнее других пород снижают темпы использования поддерживающего медосбора, строительства сотов и выращивания расплода. С помощью известных приемов перевести пчел из роевого состояния в рабочее практически невозможно. Такое «переключение» достигается лишь в результате выходов первого роя и срыва всех маточников, кроме одного, либо наступления сильного медосбора (до 2,5 - 3 кг в день). Среднерусские пчелы превосходят по медопродуктивности пчел других пород в условиях сильного устойчивого медосбора с липы, гречи- 8 хи и некоторых других медоносов (например, вереска). Гораздо хуже других пород используют медосбор с фацелии и бобовых культур. В условиях полифлерного, а также любого относительно слабого и недостаточно устойчивого медосбора они заметно уступают по продуктивности серой горной кавказской и другим породам. По количеству заготавливаемой перги и воскопродуктивности среднерусские пчелы превосходят все остальные породы пчел. Пчелы среднерусской породы незаменимы в районах с суровыми климатическими условиями (север европейской части страны, Урал, Сибирь), а также на тех пасеках Нечерноземной зоны Российской Федерации, где еще не обеспечена надежная сохранность пчел в зимний период (наблюдается большой отход плохо зимующих южанок и их бессистемных помесей) или где планируется наладить массовое производство отводков и пакетов для реализации (имея в виду очень высокую плодовитость этой породы). Семьи этой породы пчел, будучи завезенными в южные районы с сухим, жарким климатом (в Среднюю Азию, на Северный Кавказ), не могут долго жить в этих условиях, довольно быстро ослабевают и обычно еще до конца сезона прекращают свое существование. Скрещивание этой породы с другими высокопродуктивными, но изнеженными (южными) породами позволяет получать сильные, выносливые и высокопродуктивные семьи-помеси 1 поколения. Карпатская пчела. Ареал этой породы - горные районы Западной Украины. По своему происхождению эта порода представляет собой один из зональных типов краинской породы. Чистопородные карпатские пчелы характеризуются чисто-серой окраской тела без желтизны. По размерам тела они уступают немного среднерусским пчелам и заметно превосходит серых горных кавказских. Длина хоботков у карпатских пчел колеблется от 6,3 до 6,7 мм. Пчелы миролюбивы, спокойно работают на сотах, вынутых из гнезда для осмотра. Печатка меда носит промежуточный характер, в большей степени приближаясь к белой («сухой»). Пчелы довольно предприимчивы в отыскании источников корма, но в меньшей степени, чем серые горные кавказские. Прополисуют свои гнезда умеренно. При наступлении главного медосбора складывают мед вначале в магазинную часть гнезда, а затем уже в расплодную. Наблюдаются случаи «тихой» смены и сожительства маток. В сравнительно теплых районах экономно расходуют зимние кормовые запасы. Зимостойкость карпатских пчел заметно выше, чем у серых горных кавказских, но существенно ниже по сравнению с среднерусскими пчелами. По устойчивости к нозематозу и европейскому гнильцу карпатские пчелы занимают промежуточное положение между этими двумя породами. Плодовитость существенно выше, чем у кавказских, но ниже чем у среднерусской породы. Как и у краинской породы весеннее развитие семей карпатских пчел начинается довольно рано, протекает энергично. Яйценоскость маток в этот период колеблется от 1100 до 1700 яиц в сутки, иногда достигая 2 тысяч. К началу главного медосбора сила семей достигает высокого уровня. Именно поэтому во многих пчелопитомниках Северного Кавказа карпатские пчелы вытеснили кавказских. Их семьи наращивают гораздо большую массу пчел, краше необходимых в хозяйствах этой специализации для формирования нуклеусов и пакетов. Карпатские пчелы умеренно ройливы и заметно легче переключаются из роевого состояния в рабочее. 10 Карпатские пчелы районированы во многих областях и краях. Лучшие результаты по медопродуктивности наблюдаются при использовании их в местностях с довольно устойчивым медосбором (собирают до 80 кг меда на пчелиную семью). В зависимости от условий и типа медосбора той зоны, где проходили сравнительные испытания, карпатские пчелы могут как превосходить среднерусских, краинских или серых горных кавказских, так и уступать им в медопродуктивности. Многие пчеловоды предпочитают использовать не чистопородных карпатских пчел, а помесей I поколения от скрещивания маток этой породы с местными среднерусскими трутнями (или в районах с мягким климатом помесей от скрещивания серых горных кавказских маток с карпатскими трутнями). В пчеловодстве нет еще заводских, или культурных пород пчел. Существующие некоторые их популяции, отличающиеся суммой хозяйственно-полезных признаков, имеющие определенный ареал и приспособленные к определенным природным и медосборным условиям, можно назвать примитивными породами. Карпатская порода по некоторым экстерьерным признакам - окраска, размеры тела, кубитальный индекс и другим - близка к краинским пчелам «карника», но выгодно отличается от последних более высокой зимостойкостью, малой склонностью к роению и меньшей пораженно-стью нозематозом. В нашем опыте использовались карпатские пчелы линии № 77. Эта линия отличается повышенной продуктивностью и устойчивостью к нозематозу. 11 Согласно результатам производственного испытания, медовая продуктивность карпатских пчел составила в среднем на семью по РСФСР 44,7 кг, в целом по СССР 40,7 кг (Г. А. Аветисян, 1983). 1.2. Физико-химические показатели меда и перги Мед пчелиный -это сладкий продукт, производимый медоносными пчелами из нектара, растительной или животной пади и сладких соков, находящихся в различных частях растений и деревьев, с добавлением ряда ферментов из слюнных желёз пчел (А. С. Кисличко, 1993). При потреблении 100 грамм меда выделяется 300 калорий или 0,1 всей энергии, требующейся взрослому человеку (Энциклопедия пчеловодства, 1993). Химический состав меда довольно сложен. В нем содержится около 60 веществ, благотворно влияющих на обменные процессы в организме человека. В меде присутствуют почти все микроэлементы, известные в природе (А. С. Кисличко, 1993). Исходя из нового ГОСТа 19792-87 «Мед натуральный» норма содержания воды равна 21%. Диастозное число меда по ГОСТ 19792-87 должно быть не ниже 7 ед. Готе против 5 в ГОСТ 19792-74. Таким образом, повышаются требования по критериям зрелости и сохранности исходного состава меда. Основными компонентами меда являются углеводы, которые составляют до 95% сухого вещества. Белковых соединений в меде - 0,3-0,6%, большую их часть составляют ферменты. Для ферментов меда оптимальной является температура 37-40 градусов по Цельсию. Потеря их активности происходит под влиянием тяжелых металлов (свинца, ртути) (Т. В. Вахотина, 1995). Ферменты незрелого меда (водность 24%) более чувствительны к температурному воздействию, чем зрелого (водность 21%). 12 В состав меда входят соли кальция, натрия, калия, магния, железа, фосфора, йода, а некоторые сорта меда содержат даже радий. Количество некоторых минеральных солей в меде почти одинаково с содержанием их в сыворотке крови человека (Н. П. Иойриш, 1976). Минеральный состав сыворотки крови человека и меда, % Элемент Кровь человека Пчелиный мед Магний 0,018 0,018 Железо Следы 0,007 Иод Следы Следы Кальций 0,011 0,004 При спектральном анализе гречишного и полифлерного меда, проведенном в лаборатории Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова, установлено, что мед содержит соли магния, алюминия, меди, никеля, цинка, титана, свинца, осмия. При исследовании сортов меда Челябинской области обнаружили повышенное содержание молибдена, меди, титана, серебра, ванадия и циркония (Н. П. Иойриш, 1976). Опытами установлено, что по содержанию железа, олова, цинка, меди, марганца и никеля мед не представляет вреда для человека (Т. В. Вахонина, 1995). А. В. Воробьев и С. В. Лебедев (1997) свидетельствуют о том, что мед, собранный в Оренбургской области, отвечает требованиям ГОСТа. Соединения свинца встречались во всех исследуемых пробах. Содержание свинца должно быть не более 0,1 мг/кг, а кадмия 0,005 мг/кг. А. В. Аганин (1987) рекомендует провести анализ меда на электропроводность. При этом определяется: 13 - содержание минеральных веществ; - влияние некоторых химических показателей на проводимость; - срок хранения. Удельная электропроводность меда является одним из электрофизических показателей, который дает ценную информацию о происхождении и натуральности продукта. Цветочная пыльца, собранная пчелами (обножка), является природным продуктом. Она представляет собой естественное сочетание питательных и биологически активных компонентов растительного и животного (пчелиного) происхождения. Перга - натуральный продукт, приготовленный пчелами из цветочной пыльцы и меда с добавлением секретов своих желез. В состав пыльцы входят азотистые и минеральные вещества, углеводы, витамины, кислоты и другие компоненты (Т. В. Вахотина, 1995). В обножке обнаружено наличие фермента глюкооксидазы (К.В. Кадзяуске-не и др., 1986) из гипофаренгиальной железы у пчел, которого не было в пыльце, собранной вручную. Количество минеральных веществ в поли-флерной пчелиной обножке достигает 3% и практически не изменяется на протяжении сезона. Минеральный состав и его количественное содержание в полифлерной обножке соответствует минеральным веществам организма человека (Т. В. Вахотина, 1995). Из сравнения химического состава перги и пыльцы видно, что содержание минеральных веществ в перге - 2,43%, в пыльце - 2,55% (Н. П. Иойриш, 1976). С. А. Вархалева, А. А. Седов и др. (1987) провели фармако-токсикологическую оценку цветочной пыльцы. Из проведенных опытов видно, что живая масса белых крыс при введении им пыльцы увеличивалась на 37%, в крови повышались гемоглобин, эритороциты и лейкоциты. 14 1.3. Биологическая роль и токсикологическая характеристика некоторых химических элементов Биологическая роль микроэлементов в жизнедеятельности организмов была доказана еще Д. Н. Зайковским (1836), С. С. Бочкиным (1888). Одним из первых ученых, который обратил внимание на физиологическую роль микроэлементов в организме растений, был К. А. Тимирязев (1872), доказавший необходимость присутствия цинка для процесса превращения филаосана в хлорофилл. В. И. Вернадский (1956) показал, что между внешней средой и организмом идет непрерывный обмен веществ. В его многочисленных работах было отмечено, что химический элементарный состав организмов непрерывно связан с химическим составом земной коры. Исследования зольного остатка показали, что в организме животного встречаются почти все химические элементы. Их условно делят на макро- и микроэлементы. Микроэлементы встречаются в организме от стотысячных до тысячных долей процента (И. В. Петрухин, 1989). По данным Б. Д. Кальницкого (1985), в настоящее время известно 50 минеральных элементов, которые постоянно находятся в организме. Цинк относится к группе рассеянных элементов. Содержание его в земной коре < 1.5х10'3 %. Содержание растворимых форм цинка в Мировом океане составляет 6850 млн. т. Цинк относится к наиболее распространенным токсическим компонентам крупномасштабного загрязнения Мирового океана. О чем можно судить по его содержанию в настоящее время в поверхностном слое морской воды (60-100 мкм), где оно достигает 1020 мкг/л. Годовой глобальный вынос цинка с речными водами составляет 740 тыс. тонн при средней концентрации его 20 мкг/л. Среднее содержание цинка в почвах мира 5х1О"3%. В массе живого вещества пла- 15 неты содержится 500 млн. т, в том числе в наземной растительности 125 млн. т (В. В. Ковальский, 1974). При содержании цинка в верхнем слое почвы до 8-13% значительно уменьшается общее число микроорганизмов, но рост большинства из них замедляется уже при уровне цинка 100-200 мкг/л. Отрицательное влияние цинка на микроорганизмы и микрофауну почвы снижает ее плодородие: в условиях умеренного климата урожай зерновых снижается на 20-30%, бобовых — на 40%. Известны растения, которые обладают способностью концентрировать цинк, например, гвоздичные (до 1500-4900 мг/кг сухого вещества), крестоцветные (до 5440-13630 мг/кг) (Е. И. Гон-чарик, 1977). Являясь незаменимым элементом питания животных, цинк обладает широким спектром физиологического воздействия, участвует в процессах дыхания, является катализатором в окислительно-восстановительных процессах, повышает активность витаминов и усиливает фагоцитоз, влияет на процессы оплодотворения и размножения. При дефиците цинка замедляется рост и развитие животных (В. П. Самохин, 1981). Медь. Среднее содержание меди в земной коре составляет 4,7х 10'3 %, общие мировые запасы ее в рудах оцениваются в 465 млн тонн. Общее количество меди в океанах достигает 5х109т. Миграция из рек в океаны составляет до Зх105тонн в год. Средние концентрации меди в воде рек и озер 7 мкг/л в океанах - 0,9 мкг/л (И. К. Вадковская, 1977; В. В. Добровольский, 1983). Содержание меди в почвах составляет в среднем 15-20 мг/кг. Суммарное содержание меди в фитомассе континентов составляет 25 млн. тонн, массовая доля меди в растениях равна 2*10"4% (В. В. Добровольский, 1983). 16 Медь является истинным биоэлементом. Ее исключение приводит к тяжелым заболеваниям, излечивающимся только медью. Необходимость меди показана для всех видов животных и человека. Медь связана с процессами тканевого дыхания у растений, высших животных, входя в качестве структурного специфического компонента в состав ряда оксидов (А. И. Лознян, 1997). По данным А. А. Кабыша (1989) при содержании меди в крови и печени ниже нормы происходит нарушение регенерации эритроцитов, понижается тканевое дыхание, происходят функциональные отклонения со стороны нервной системы, органов пищеварения, печени и почек. При избыточном содержании меди в организме разивается гастроэнтерит, атрофический цирроз, происходит гемолиз эритроцитов и возникает гемоглобинурия (М. Я. Тремасов, 1990). Уровень меди в почве, снижающий урожай или высоту растения на 5-10% и считающийся токсичным, составляет для меди 20 млн.*1 (овес) и 18 млн."1 (клевер). Содержание в почве меди на уровне 6-15 мг/кг считается недостаточным, 15-60 мг/кг - нормальным и более 60 мг/кг избыточным (Е. И. Гончарик, 1977). Установлено, что смертельная доза чистой меди на одну пчелу составляет 9 мкг, солей меди - 83 мкг (С. С. Назаров, 1966). Свинец. Воды мирового океана содержат 41,4 млн.тонн свинца при средней концентрации его 0,03 мкг/л. Средняя концентрация свинца в речных водах колеблется от 0,2 до 8,7 мкг/л, а годовой вынос металла с речным стоком в океан составляет 37 тыс. тонн (В. В. Добровольский, 1983). В результате производственной деятельности человека в Мировой океан ежегодно попадает 430-650 тыс. тонн свинца. Особую опасность для гидросферы представляют сточные воды производств: металлургиче-