Способ определения толерантности пчел к переохлаждению

Способ определения толерантности пчел к переохлаждению

Реферат

Изобретение относится к биологии и, в частности, к экологии и пчеловодству.

Известен способ определения толерантности пчел и других насекомых к переохлаждению по температуре кристаллизации жидких фракций их тела (Еськов Е.К., 1984, 1995). Способ основан на том, что жизнеспособность пчел, как и других насекомых, при охлаждении определяется температурой, при которой начинается замерзание гемолимфы, межклеточной и других внутренних биохимических растворов. С образованием кристаллов льда в клетках и межклеточных пространствах тканей и органов связаны их необратимые повреждения. Повышение внешней температуры и размораживание завершается для насекомого летальным исходом.

Реализация способа определения толерантности насекомых к переохлаждению по температуре кристаллизации в процессе замораживания заключается в следующем. Насекомое, например пчелу, помещают в морозильную камеру, в которой поддерживается температура ниже температуры замерзания. Поскольку эта температура зависит от физиологического состояния насекомых, температуру в камере необходимо поддерживать ниже некоторого минимального значения, необходимого для замерзания. Начало кристаллизации жидких фракций ее тела контролируют по температурному скачку, связанному с выделением тепла (при замерзании происходит выделение тепла). Поскольку замерзающее насекомое выделяет небольшое количество тепла, то для регистрации температурного скачка необходимо использовать термометры с небольшой тепловой инерцией. Этим требованиям удовлетворяют микротерморезисторы, термопары или другие термодатчики с высокой чувствительностью к изменению температуры. Термодатчики вводят в тело насекомого (пчелы) или прижимают к ее телу.

Недостаток известного способа связан с необходимостью использования комплекса приборов, что сопряжено с большими затратами труда и времени. Много времени требуется для установки определенной температуры в холодильной камере. Колебания температуры в ней не должны превышать ±0.5°C от экспериментально устанавливаемого значения, которое должно быть ниже минимального значения у анализируемой пробы насекомых. Высокая точность требуется от электротермометра (механические и ртутные термометры для этого непригодны).

Целью настоящего изобретения является определение толерантности пчел к переохлаждению по диэлектрической проницаемости их тела.

Поставленная цель достигается использованием связи между диэлектрической проницаемостью тела пчелы и температурой максимального переохлаждения, при которой происходит кристаллизация жидких фракций тела. Их диэлектрическая проницаемость определяется по продолжительности релаксации диполей молекул при воздействии высокочастотного электрического поля на пчелу.

Технический результат выражается в снижении затрат труда и времени на определение температуры, при которой происходит замерзание жидких фракций тела насекомого.

Пример. Исследования выполнены на рабочих особях медоносной пчелы в разные периоды их годового цикла жизни. Пчелы жили в их естественной среде в ульях стандартной конструкции. Возраст подопытных пчел летних генераций составлял от 10 до 30 суток, а зимовавших - от трех до пяти месяцев. Температуру кристаллизации жидких фракций тела пчел определяли микротермодатчиком электротермометра, контактирующего с телом пчелы, помещенной в холодильную камеру. Температура в ней автоматически поддерживалась на уровне - 17±0.5°С.

Для измерения диэлектрической проницаемости использовали измерительную систему «Диполь» (НТП «Тензор», г.Нижний Новгород), включавшую регистратор сигналов, выносной стробоскопический преобразователь и генератор импульсов, следующих с частотой 10⁸ Гц. Пчел, помещаемых в торец коаксиального кабеля, подвергали зондированию измерительными сигналами пикосекундной длительности, а отклики регистрировали широкополосным стробоскопическим преобразователем. Временная развертка сигналов позволяла регистрировать их с интервалом дискретизации 2.5 пс и длительностью до 10 мкс. Сигналы отображались на мониторе компьютера. Погрешность действительной части диэлектрической проницаемости ε'(ω), определяемая по формуле Дебая, не превышала 2%.

Пчелы весенне-летних генераций замерзали в среднем при -5.1±2.2, а осенних, способных перезимовывать, выдерживали охлаждение от -7 до -15°С. В течение зимовки происходило некоторое понижение устойчивости к замерзанию. От ноября к январю температура замерзания повышалось на 1.5-2°С.

Охлаждению пчел от 20 до - 25°С сопутствовало неравномерное изменение времени релаксации дипольных моментов, что обусловлено неравномерностью динамики диэлектрической проницаемости. Понижение температуры до состояния холодового оцепенения (температура, при которой пчелы замирают и не сопротивляются дальнейшему охлаждению) сопровождалось повышением диэлектрической проницаемости тела пчел.

Значения действительной части диэлектрической проницаемости (ε') зависели от сезонной и возрастной изменчивости физиологического состояния пчел. В фазе оцепенения пчел летних генераций ε' составляло 54.2±2.4, у осенних - 24.1±1.9, у зимних - 25.2±3.7 (см. чертеж).

Дальнейшему охлаждению пчел сопутствовало вначале некоторое понижение значения действительной части диэлектрической проницаемости. Динамика этого процесса нарушалась при охлаждении, приближающегося к началу замерзания жидких фракций тела пчелы. В фазе кристаллизации значение ε' возрастало. У пчел летних генераций ε' достигало 44.3±1.6, у осенних - 20.2±1.1, у зимних - 20.3±0.7 (см. чертеж).

Таким образом, значения температуры замерзания, зависящие от физиологического состояния пчел, тесно связаны с их диэлектрической проницаемостью. Поэтому по изменениям диэлектрической проницаемости пчел, как и других пойкилотермных животных, можно определять изменение их толерантности к переохлаждению.

Источники информации

1. Еськов Е.К. Температура максимального переохлаждения у медоносных пчел и ее филогенетическая специфичность.// Известия АН СССР. Серия биологическая. 1984. №4. С.535-542.

2. Еськов Е.К. Экология медоносной пчелы. Рязань: Русское слово. 1995. 392 с.

Способ определения толерантности пчел к переохлаждению, обусловленному замерзанием жидких фракций тела, отличающийся тем, что температуру замерзания жидких фракций тела определяют по его диэлектрической проницаемости.