Главная / Наука о пчелах / Звуковой фон улья

Cостояние пчелиной семьи по спектру издаваемых звуков

Звуковой фон пчелиного улья представляет интерес не только с точки зрения его влияния на внутриульевые акустические коммуникации пчел, но и как показатель физиологического состояния пчелиной семьи. Даже на слух иногда удается оценивать состояние пчел.

Современное представление о структуре звукового фона улья опирается на результаты детального изучения связей между физиологическим состоянием пчел и характеристиками издаваемых ими звуков (Neuhfiis, Wohlgemuth, 1960; Еськов, 1972). К настоящему времени экспериментальным путем определена роль физиологического состояния пчел и условий внешней среды как факторов, определяющих структуру звукового фона улья.

По влиянию геомагнитного поля на поведение пчел было поставлено немало экспериментов. Но механизмы этого влияния до сих пор изучены недостаточно. Известно, что магнитное поле оказывает влияние на жизнедеятельность и поведение пчел. Но до сих пор остается не изученным воспроизведение звуковых реакций пчел на техногенные магнитные поля.

По интенсивности звукового фона улья, по спектральной структуре фона и по временной структуре фона можно диагностировать состояние пчелиной семьи. То есть, узнать об изменении микроклимата (перегреве) гнезда; об уровне активности семьи; о семьях, готовящихся роиться; о потере семьей матки; об отношении (положительном или отрицательном) к новой матке. Также можно выявить семьи, зараженные варроатозом.

По издаваемым семьей звукам можно определить наличие техногенных магнитных и электрически полей в том месте, где располагается пчелиная семья.
Целью исследования является изучение влияния магнитных полей на структуру и интенсивность звуков, издаваемых пчелами.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

  1. Разработать средства и методику моделирования техногенных магнитных полей;
  2. Изучить взаимосвязь акустических характеристик звука пчел и магнитных полей.

Созданная экспериментальная установка предназначена для проведения исследований по выявлению влияния магнитных полей на частотный спектр звука, издаваемого пчелами, с использованием описанных выше методик. Установка позволяет получать постоянные магнитные поля с достаточно высокой степенью однородности в большом диапазоне частот. Она рассчитана на применение акустического метода регистрации поведения. Установка сохраняет работоспособность при непрерывной работе в течение длительного времени (не менее 24 ч).

В ее состав входят:

  • источники постоянного тока ЛИПСП-50, Б5-47, Б5-45;
  • магнитофон Panasonic;
  • радиомикрофон KSM-808B;
  • система катушек Гельмгольца по координатам X, Y, Z.

Блок - схема установки приведена на рис. 1.

Установка предназначена для получения однородного постоянного магнитного поля. Она представляет собой куб, состоящий из трех пар квадратных рамок катушек Гельмгольца, длина стороны которого равна 0,7м. Рамки изготовлены из алюминия Д6. Намотка осуществляется медной проволокой диаметром 0,5мм по 158 витков на каждой рамке. В каждой паре катушки соединены последовательно. Максимальный намагничивающий ток составляет 1,176 А; коэффициент пропорциональности между током и напряженностью магнитного поля равен 165,9 (А/м)/А; максимальная напряженность магнитного поля равна ±195 А/м.


Блок-схема экспериментальной установки определения звука пчел

Рис.1. Блок-схема экспериментальной установки

В эксперименте участвовали две пчелиные семьи. Один из ульев - контрольный, на другом проводились эксперименты. Экспериментальный улей был помещен в катушку Гельмгольца. Эксперименты проводились в течение одного летнего месяца (июнь).

Методика для определения изменения спектра звукового фона пчел, помещенных в искусственное магнитное поле:

  • создать в улье постоянное магнитное поле, компенсируя ГМП в векторе «север-юг», «верх-низ», увеличивая его значение до 100 А/м;
  • воздействие должно осуществляться непрерывно: с 8:45 до 15:30;
  • полученные данные записываются на аудиокассету в выбранные контрольные точки (9:00, 9:15, 9:30, 10:00, 10:30, 11:00, 11:30, 12:00, 12:30, 14:00, 14:30, 15:00, 15:30);
  • проводится анализ полученных спектров.

Значение тока необходимо выбирать, исходя из напряженности магнитного поля. Напряженность магнитного поля контролируется магнитометром ИГМП-ЗМБ.

Методика определения времени и степени реакции пчел на изменение геомагнитного поля:

  • запись звуков, издаваемых пчелами при следующих состояниях: без применения установки, при подключении установки. Данные состояния периодически меняются в течение экспериментального отрезка времени (с 8:40 до 15:45);
  • полученные спектры анализируются.

Методика для определения влияния изменения направления вектора геомагнитного поля:

  • изменить направление вектор геомагнитного поля на 90° посредством подачи тока определенного значения на экспериментальную установку;
  • воздействие должно осуществляться непрерывно с 8.45 до 15.30;
  • полученные данные записываются на аудиокассету в выбранные контрольные точки (9:00, 9:15, 9:30, 10:00, 10:30, 11:00, 11:30, 12:00, 12:30, 14:00, 14:30, 15:00, 15:30);
  • проводится анализ полученных спектров.

Значение тока необходимо выбирать, исходя из напряженности магнитного поля. Напряженность магнитного поля контролируется магнитометром ИГМП-ЗМБ. Сравнительный анализ звуков, полученных в естественных условиях и в искусственном магнитном поле, приведен на рисунке 2.


График пика интенсивности максимальной гармоники


Рис. 2. Зависимость пика интенсивности максимальной гармоники от времени суток в естественных условиях

График интенсивность звука пчел


Рис. 3. Интенсивность звука пчел в искусственном магнитном поле

На рисунке 2 заметно, что положение максимального пика интенсивности звука пчел-вентиляровщиц монотонно увеличивается в течение дня, что объясняется повышением температуры воздуха окружающей среды.

Как видно из рисунка 2, зависимость интенсивности звука пчелы- сигнальщицы имеет два пика: в 11:00 и в 14:30. Это можно интерпретировать влиянием суточной вариации геомагнитного поля. Не исключено, однако, что это связано с усилением поиска нектара и переориентацией пчел-сборщиц при высыхании нектара с 12:00 до 14:00 (самая высокая температура в течение дня).

На рисунке 3 заметно монотонное снижение интенсивности звука пчел-сигнальщиц с одним пиком в 14:30, затем наблюдается резкое снижение интенсивности. Интенсивность звука пчел-вентиляровщиц имеет пик в 11:00, после чего наблюдается монотонное снижение. Второй пик интенсивности звука пчел-вентиляровщиц наблюдается в 12:30. Затем интенсивность звука пчел-вентиляровщиц убывает, несмотря на повышение температуры воздуха окружающей среды.

График зависимость частоты от времени суток

Рис. 4. Зависимость частоты от времени суток в естественных условиях

График частота звуков пчел

Рис. 5. Частота звуков пчел в искусственном магнитном поле

Частота звука пчел-вентиляровщиц колеблется в диапазоне от 50 Гц до 100 Гц (рис. 4).

На рисунке 4 замечена девиация частоты трех пиков спектральной плотности звука пчел-сигналыциц, которую можно связать с изменением информации пчел-сигнальщиц, а также с их активностью.

На рисунка 5 видно, что кривая зависимости частоты пчел- вентиляровщиц изменяется незначительно, несмотря на изменение температуры воздуха окружающей среды. В 9:00 наблюдается увеличение значения частоты. Возможно, появление первых изменений в спектрах звуков связано с задержкой реакции на магнитные поля (согласно литературным источникам - от 30 до 50 минут). Также возможно, что изменение спектра звука, издаваемого биологическими объектами в разное время суток, связано со снижением чувствительности «нервной системы» и уменьшением выполнения своих функций.

Анализ реакции пчел на изменение магнитного поля

На рисунке 6 представлены кривые зависимости интенсивности звука, издаваемого пчелами-вентиляровщицами и пчелами- сигнальщицами, от времени суток при включении и выключении экспериментальной установки. Кривая зависимости интенсивности звука пчел-вентиляровщиц от времени суток убывает, несмотря на то, что температура воздуха окружающей среды увеличивается, но в 14:30 происходит резкое увеличение этой кривой.

График интенсивность звука пчел

Рис. 6. Интенсивность звука пчел при изменении магнитного поля.

Кривая же зависимости интенсивности звуков пчел-сигнальщиц от времени суток имеет два пика (в 11:00 и в 14:30), но значение интенсивности сравнительно небольшое.

График частота звука пчел

Рис. 7. Частота звука пчел при изменении магнитного поля

На рисунке 7 представлены зависимости пиков спектральной плотности звука, издаваемого пчелами-вентиляровщицами и пчелами- сигнальщицами, от времени суток. Зависимость для пчел-сигнальщиц имеет три пика: в 10:00, в 14:30 и в 15:30. Частотный диапазон этой кривой находится в пределах от 225 до 375 Гц.
Частота пика звуков пчел-вентиляровщиц в 9:00 увеличивается с 75 до 100 Гц. Затем он не меняется, несмотря на увеличение температуры воздуха окружающей среды. С 12:00 до 15:00 наблюдается уменьшение частоты на 50 Гц.

Диаграмма звука пчел при изменении направления

Рис. 8. Интенсивность звука пчел при изменении направления вектора геомагнитного поля

Диаграмма частоты звука пчел

Рис. 9. Частота звука пчел при изменении направления вектора геомагнитного поля

Анализ влияния изменения направления вектора геомагнитного поля

Изменение незначительно с 9:30 до 11:30. В 11:30 наблюдается резкое уменьшение интенсивности, после чего она находится на стабильном низком уровне. Интенсивность звука пчел-сигнальщиц находится на низком уровне. Это дает возможность предположить, что сиг- нальщицы «сбиты с толку».

При изменении вектора геомагнитного поля на 90° частота звука пчел-вентиляторщиц изменяется в пределах от 50 до 75Гц. Частота звука пчел-сигнальщиц изменяется в пределах от 250 до 300Гц. Кривая имеет 2 пика - в 10:30 и в 11:30.

Выводы

В результате проведенных экспериментов повысилась агрессивность пчел, пчелы стали беспорядочно летать вокруг улья, часть пчел пыталась перелететь в соседний улей. Пчелы неуверенно подлетали к летку при возвращении в улей, не находили леток, кружили вокруг него несколько секунд, садились на доску, по которой только что забирались в улей.

Е. Е. Поздеева, В.А. Степанов, М. Р. Сафина
ГОУ ВПО Ижевский Государственный Технический Университет

Литература:

  1. Еськов Е.К. Этология медоносных пчел. М.: Колос, 1992 - 109 с.
  2. Еськов Е.К. Экология медоносных пчел. М.: Колос, 1985 - 350 с.
  3. Еськов Е.К. Поведение медоносных пчел. М.: Колос, 1980 - 340 с.