V УСТОЙЧИВОСТЬ К ГИПЕРТЕРМИИ

Продолжительность жизни. В зависимости от ситуации действию высокой температуры может подвергаться все тело пчелы или только его отдельные части. Первое наиболее вероятно в различных условиях, связанных с антропической деятельностью и при очень высокой внешней температуре, второе — во время полетов.

Общий нагрев. Высокой элиминирующей эффективностью обладает разогрев пчел до 45° С и выше. В частности, при 15+ 5%-ной влажности воздуха индивидуально изолированные пчелы живут при 45° С в течение 297 мин. (Cv=23%). Повышение температуры на 15° С сокращает продолжительность жизни пчел почти в 10 раз. При 50° С они живут в среднем 107 (Cv=18%), а при 55° С — 31 мин. (Cv=34%). Связь между экстремально высокой температурой (х=45° С или выше) выражается уравнением показательной функции:

У= 2,0591928* ІО?1 -X -gt;»'«овз7.

У трутней устойчивость к гипертермии значительно ниже, чем у рабочих пчел. Например, пчелы июньской генерации в возрасте от 14 до 40 дней сохраняли жизнеспособность при 50° С в течение 72 мин. (Cv=31%), а трутни такого же возраста — 30 мин. (Cv=20%). Примерно 2,5-кратное различие по устойчивости к гипертермии имеют также молодые пчелы и трутни.

Кратковременная гипертермия с невысоким непосредственным летальным эффектом обладает значительным пролонгированным влиянием на понижение жизнеспособности пчел. Например, существенное сокращение продолжительности жизни пчел в оптимальных условиях стимулирует 15-минутная гипертермия при 50° С. За время гипертермии их гибель составляла 14+ 1,8%. В дальнейшем при оптимальных условиях 50%-я гибель пчел, переживших гипертермию, приходилась на 10,4+1,1 сутки,

Такая же гибель пчел, не подвергавшихся гипертермии, приходилась на 23± if9 сутки.

Локальный нагрев. Нагрев до одинаковой температуры головы или брюшка обладает различной летальной эффективностью. Это обнаружено на пчелах, у которых голову или брюшко нагревали инфракрасным облучателем. Температура у нагреваемых отделов тела равнялась 50=t0,5° С, а у ненагреваемых —34,2=Ь 1,8° С. Они защищались от облучения бумажными экранами. Пчелы, у которых нагревали переднюю часть головы, жили 150,2 мин. (lim.— 44—252; Cv=58%). В случае нагревания дорсальной части брющка продолжительность жизни была почти в 5 раз меньше и составляла 29,8 мин. (lim.— 6—72; Cv=59%).

Возрастная изменчивость. В течение имагинальной стадии устойчивость пчел к гипертермии претерпевает существенные изменения. Она имеет выраженную тенденцию к увеличению от начала имагинальной стадии к 7—8-суточному возрасту. В дальнейшем по мере старения устойчивость к гипертермии понижается (рис. 71). Например, непосредственно после выхода из ячеек пчелы живут при 50° С в течение 85 мин. (Cv=42%). У 0,5-суточных продолжительность жизни возрастает в среднем в 1,13 (Р около 0,9), у 3,5-суточных — в 1,52 (Р не ниже 0,95) и у 7,5-суточных — в 1,66 раза (Р около 0,99), достигая 141 мин. (Cv=21%). В последующий период жизни происходит понижение устойчивости к гипертермии. По отношению к 7,5-суточным у 14-суточных продолжительность жизни уменьшается в 1,10 (Р ниже 0,9), у 21-суточных — в 1,23 (Р около 0,9), у 60-суточных -— в 1,90 (Р не ниже 0,99) и 180-суточных (перезимовавших) — в 2,31 раза (Р выше 0,99).

Продолжительность жизни в условиях гипертермии обладает высокой вариабельностью даже у одновозрастных пчел. Минимальные и максимальные значения продолжительности их жизни могут иметь более чем 7-кратное различие.

Сезонная изменчивость. От весны к осени устойчивость пчел к гипертермии претерпевает некоторые изменения. Наибольшую устойчивость к высокой температуре имеют пчелы, заканчивающие постэмбриональное развитие в начале весны. Например, апрельские пчелы непосредственно после выхода из ячеек жили при 50° С в течение 95 (lim.— 49—161; Cv= 21%), 3,5-суточные. — 139 (lim.— 79—202; Cv=17%), а майские — 96 (lim.— 59—180; Cv=29%) и 129 мин. (lim.— 70—209; Cv=27%).

От весны к середине лета устойчивость пчел к высокой температуре понижается. Продолжительность жизни пчел летних генераций при 50° С примерно в 1,5 раза ниже, чем у весенних. При этом у летних пчел уменьшается возрастная дифференциация по устойчивости к высокой температуре. К осени это различие вновь возрастает, чему сопутствует повышение устойчивости к гипертермии у пчел всех возрастных групп.

Условия жизни и состояние. Зимовка. Энергетические затраты и связанная с ними степень физиологической изношенности пчел понижаются по мере оптимизации условий зимовки. Это отражается на устойчивости к гипертермии перезимовавших пчел. Например, в марте продолжительность жизни при 50° С у пчел, зимовавших при оптимальной температуре (-+1,5±0,5° С) составляла 72 мин. (Cv=33%). Пчелы, зимовавшие под открытым небом при температуре, опускавшейся до —22° С, в указанных условиях гипертермии жили в 1,39 раза меньше.

В период зимовки большую опасность представляет поражение пчел ноземой. Ее развитие нередко приводит к гибели значительной части зимующих и ослаблению перезимовавших пчел. Это существенно понижает их устойчивость к гипертермии. Например, у доживших до весны пчел с высокой пораженностью ноземой (большая их часть из-за этого погибла во время зимовки) продолжительность жизни при 50° С составляла 46 мин.

Холодовое оцепенение. Предшествующее гипертермии охлаждение до состояния холодового оцепенения понижает жизнеспособность пчел. Отмеченное влияние гипертермии возрастает, если ей подвергаются оцепеневшие пчелы. В частности, у пчел, находившихся при 0° С в течение 12. ч,~ под влиянием гипертермии при 50° С непосредственно после их активизации продолжительность жизни сокращалась в 1,44 раза (Р не ниже 0,95). В случае гипертермии в состоянии холодового оцепенения время жизни уменьшалось в 2,9 раза (Р выше 0,99).

Морфофизиологические изменения. Масса. Величина, на которую изменяется масса различных отделов тела под влиянйем гипертермии, зависит от возраста пчел. Масса головных отделов претерпевает максимальное уменьшение непосредственно после выхода пчел из ячеек. Наибольшее уменьшение грудных отделов пчел, подвергающихся адекватной гипертермии, происходит в 10+3, брюшных —^ в 2+ 1,5-суточном возрасте. Гипертермия в течение 1 ч при 50° С уменьшает массу головных отделов пчел в возрасте до 2 ч в среднем на 9,6%, у 0,5-суточных — на 4,4, у 3,5-суточных — на 4,6, у 7,5-суточных — на 2,5 и у 14-суточных

• на 2,5%. Этому сопутствуют изменения массы грудных отделов на 1,1, 2,1, 2,7, 7,6 и 5,2%, а брюшных — на 10,8, 25,0,

0. 16,8 и 5,4%.

Содержание воды. Существенная возрастная изменчивость содержания воды в теле пчел не имеет связи с их устойчивостью к гипертермии. Например, пчелы, содержание воды в головных отделах которых равнялось в среднем 77,6%              (Cv=2,l%),

в грудных —              75,3              (Cv=l,4%) и брюшных —              88,5%

(Cv=3,9%), при 50° С жили 65,2 мин. (Cv=30%). В таких же условиях 2-суточные пчелы жили дольше в 1,93, а 26-суточные — в 1,38 раза. От 0,5 к 2-суточному возрасту содержание воды в головных отделах уменьшилось на 3,7%, в грудных — на

5. и брюшных — на 9,7, а к 26-суточному — на 8,3, 8,5 и 21,7%.
   У одновозрастных пчел также не обнаружено связи между содержанием воды в теле и устойчивостью к гипертермии.

Уменьшение количества воды в теле зависит от возраста и продолжительности жизни в течение гипертермии. Наибольшему изменению содержания воды подвержен головной отдел, наименьшему «¦— брюшной. Например, у пчел младшей возрастной группы (2+1 суток), проживших при 50° С в течение 102 мин., содержание воды в головном отделе уменьшилось на 8,2%, в грудном — на 3,8 и брюшном — на 1,8. У пчел средней и старшей возрастных групп, проживших 87 мин., потери воды составили 8,3, 3,9 и 3,0%.              f

От возраста зависят потери воды пчелами, подвергающимися одинаковой экспозиции гипертермии. За 1 ч при 50э С уменьшение воды в головных отделах пчел в возрасте до 2 ч составило -2,7%, у 0,5-суточных — 6,8, у 3,5-суточных — 6,7, у 7,5-суточных

• 5,3 и у 14-суточных — 2,2%. Этому сопутствовали потери воды в грудном отделе на 0,4, 1,7, 1,8,, 1,9 и 1,1 %, а в брюшном — на 0,6, 1,8, 1,0, 0,8 и 0,3% (Еськов, Бабкина, 1994).

У пчел разного возраста уменьшение количества воды и массы под влиянием гипертермии имеет выраженную сопряженность с изменением массы только у брюшного отдела. Однако потери воды в нем составляют лишь незначительную часть от уменьшения массы. Она у пчел младшего и среднего возраста за 1 ч при 50° С уменьшается в среднем в 18 раз меньше, чем. содержание воды. В грудных отделах это соотношение намного ниже и равняется 2,8. В головных же отделах лишь у самых молодых пчел, подвергающихся гипертермии непосредственно после выхода из ячеек, потери воды составляют примерно 4-ю часть от уменьшения массы. В возрасте 4+3,5 суток, характеризующемся наибольшей устойчивостью к гипертермии, потери воды в головном отделе превосходят уменьшение массы в 1,7 раза. Следовательно, головной отдел в процессе гипертермии интенсивно снабжается питательными веществами, транспортируемыми преимущественно из брюшного отдела.

' Средняя кишка. В норме толщина стенки средней кишки составляет 117±7 мкм. Она имеет множество складок, у основания которых локализуются мелкие эпителиальные клетки с компактными ядрами. Накоплению секрета в эпителиальных клетках сопутствует набухание ядер и вакуолизация цитоплазмы. Это имеет наибольшую выраженность в средней части складок, где часто встречаются крупноядерные клетки. В их цитоплазме находятся преимущественно перинуклеарные вакуоли.

Увеличиваясь в размере и продвигаясь к вершине складок, эпителиальные клетки приобретают чаще всего узкое основание и расширенную апикальную часть. Этому сопутствует значительная вакуолизация и отшнуровывание цитоплазмы у верхушечных клеток складок, что связано с выделением секрета в просвет кишки.. Высокую вероятность имеет пикноз ядер. Встречаются также безъядерные клетки. Мелкие клетки, локализующиеся в межскладочных пространствах, представляют собой центры регенерации эпителия (крипты). Непикнотических ядер обычно примерно в 5 раз больше, чем пикнотических (рис. 72).

По объему ядер в эпителии средней кишки пчел, находящихся в нормальном состоянии, четко выделяются две категории клеток. У первой из них максимум объема ядер ограничивается 10—23 мкм , у второй — 33—40 мкм3. Первых примерно в 2,5 раза больше, чем вторых. Среднее же значение объемов ядер равняется 23 мкм3 (Cv=47%).

Гипертермия в течение 30 мин. при 50° С не нарушает складчатую структуру стенки средней кишки. Однако ее толщина уменьшалась в 1,26 раза (Р около 0,95) и равнялась 93=Ь4 мкм. Этому сопутствовало уменьшение выраженности секреторной активности клеток. Те из них, которые локализовались у вершины складок, имели нередко явные признаки деструкции. Объем их ядер уменьшался до 19 мкм3 (Cv=63%), но сохранялись обе их категории, соотношение между объемами которых равнялось в среднем 3,7. Доля пикнотических ядер достигала 35% (Cv=96%). Повреждения эпителиальных клеток уменьшались соответственно их локализации от вершины к основанию складок (рис. 72 А).

Под влиянием гипертермии в течение 10 мин. при 55° С толщина стенки уменьшалась в 2,5 раза (Р около 0,99). Этому сопутствовало нарушение (утрата) складчатости кишки. В эпите-

Рис. 72. Структурные изменения средней (А) и задней (Б) кишки под влиянием гипертермии:

А — стенка средней кишки (а — нормальное состояние, б — через 30 мин. гипертермии при 50° С, в — через 10 мин. гипертермии при 55° С, г — через 25 мин. гипертермии при 55° С); Б — ректальные железы (а — нормальное состояние, б — через 30 мин. гипертермии при 50° С); 1— мышечный слой, 2— кишечный эпителий, 3— ядра эпителиальных клеток, 4— вакуоль, 5— от- шнуровывающиеся пузырьки, 6— перитрофическая мембрана, 7— крипта, 8— эпителиальная складка, 9— погибшие клетки, 10— наружный слой ректальной железы, 11— клетки внутреннего слоя железы, 12— ядро, 13— просвет железы.

лиальных клетках полностью исчезали признаки, отражающие накопление и (или) отделение секрета. Количество пикнотиче- ских ядер возрастало в 2,8 раза (их представительство равнялось в среднем 42%). Средний объем ядер за счет увеличения представительства первой категории уменьшался до 18 мкм3 (Cv=52%). Соотношение же между ядрами первой и второй категорий клеток равнялось 5,3. Эпителий еще сохранял возможность регенерации, т.к. крипты не имели существенных повреждений. Не обнаружено также значительных изменений в мышечном слое стенки кишки.

Резко выраженную деструкцию имела средняя кишка пчел, погибавших под действием содержания при 50° С в течение 90± 15 мин. Под влиянием этого толщина стенки кишки уменьшалась в 3,4 раза (Р выше 0,99) и не выходила за пределы

28. 40 мкм. Объем ядер уменьшался в среднем до 11 мкм3 (Cv=90%). Среди них выделялись две категории: объемом от 4 до 8 и от 11 до 19 мкм3. Доля пикнотических ядер достигала 55±7,2%. Этому сопутствовала деструкция мышечного слоя кишки и необратимое повреждение эпителия, т.к. происходило полное разрушение крипт.

Задняя кишка. В нормальном состоянии ее стенка имеет складчатую структуру. Ректальные железы выступают наружу. Их внешний слой имеет два ряда мелких клеток. Внутренний слой образуется из крупных продолговатых клеток, имеющих компактные ядра различной формы (рис. 72 Б).

Изменение ректальных желез происходит под влиянием гипертермии в течение 30 мин, при 50э С. Это выражается в набухании железистых клеток и их ядер (рис. 72 Б), что связано с активной ролью ректальных желез в регуляции водного обмена. Летальные экспозиции гипертермии существенно повреждают ректальные железы. Это выражается в их деструкции, чему нередко сопутствует выпадение клеток эпителиального пласта задней кишки.

Структурные повреждения отражаются на функциональных изменениях. В частности, гипертермия стимулирует использование воды, находящейся в ректуме. В нем под влиянием резорбции содержание воды уменьшается. При 45° С за 120 мин. содержание воды в ректуме пчел уменьшается на 0,6±0,2%, за 240 — на 2,5±0,4 и за 360 мин. — на 5,4±2,0%. Повышение температуры ускоряет этот процесс. При 50° С за 30 мин. содержание воды уменьшается на 0,5%, за 60 мин. — на 0,9%. Но вызванные гипертермией структурные повреждения ректальных желез нарушают их функционирование. Поэтому перед

гибелью пчел нередко происходит повышение содержания воды в ректумах.

Специфическое реагирование на гипертермию. Пчелами используются разнообразные средства активной защиты от перегрева. Они различаются в зависимости от биологической ситуации, дифференцируясь на групповые и индивидуальные. Среди групповых средств высокой эффективностью охлаждения обладает активная аэрация посредством . взмахов крыльями, создающими направленный воздушный поток. Этот инстинкт, побуждаемый действием высокой температуры, реализуется в гнезде, в непосредственной близости от него (у входа в жилище, на его стенках и т.п.) или в больших скоплениях пчел. Эффективность охлаждения зависит от количества пчел, вовлеченных в процесс аэрации, и частоты взмахов крыльями. Она возрастает с повышением температуры, чем интенсифицируется воздухообмен в пространстве, занимаемом пчелами (Еськов, 1979).

Характерная индивидуальная реакция на перегрев выражается в реализации инстинкта миграции из зоны с неблагоприятной температурой. Специфические средства охлаждения используются в полете. Летящая пчела может использовать для охлаждения жидкость, которая выделятся в месте сочленения грудного и брюшного отделов. Этой жидкостью с помощью ног летящая пчела увлажняет вентральную поверхность, тела. Испарение жидкости, интенсифицируемое встречным воздушным потоком, способствует охлаждению пчелы. Выделение жидкости происходит, когда температура gt; груди достигает 36° С (Esch, 1976).

Охлаждение головы и груди летящей пчелы возможно посредством жидкости, локализующейся у ротового аппарата (Heinrich, 1979). Выделение этой жидкости пчелами, занимающимися доставкой нектара или воды при 40—44° С, понижает температуру груди на 1° С. У пчел-пыльценосов не обнаружено выделения жидкости при перегреве. С этим, по-видимому, связано понижение их летной активности при высокой внешней температуре (Cooper et.al., 1985).

Выделение жидкости из ротового аппарата обнаружено у пчел, локомоторная активность которых ограничена фиксацией к опорному субстрату (Еськов, 1991). Пчелы, находящиеся в таком состоянии, при нагревании головного отдела инфракрасными лучами выделяли жидкость через 30,3 мин. (lim,— 1,5—86,7; Cv=98%) после того, как температура у его поверхности достигала 50+0,5° С. В течение нагревания головы выделение жидкости происходило многократно. В случае такого же нагревания брюшного отдела вероятность выделения жидкости составляла всего 21%, но начиналось раньше — через 10,4 мин. (lim.— 0,7—21,3; Cv=94%).

Концентрация сахаров в жидкости, выделяемой нагреваемой пчелой и локализующейся у ротового аппарата, совпадает с их концентрацией в содержимом зобиков.. В частности, в жидкости, локализовавшейся у ротовых аппаратов, концентрация сахаров составляла в среднем 38,6%, а в содержимом зобиков — 39,1%. Следовательно, гипертермия стимулирует пчел отрыгивать содержимое зобиков. Эта реакция, реализуемая в скоплениях пчел, которые подвергаются гипертермии в замкнутых пространствах, служит одной из причин их гибели. Ее ускорению способствует ослабление дыхательной функции из-за замазывания дыхалец выделяющимся содержимым зобиков.