О роли летка в теплообмене пчел с внешней средой

Вопрос об ульевых летках, особенно их роли при зимовке, в пчеловодной литературе один из наиболее дискутируемых. Леток, помимо его основного назначения - прохода для пчел, ассоциируется с аэрационным проемом, обеспечивающим вентиляцию гнезда и удаление продуктов метаболизма, в первую очередь, водяных паров. Основываясь на этой предпосылке, ряд авторов рекомендует проводить зимовку при полностью открытых летках и усиленной вентиляции ульев (П.Близнюк, 1929; А.Добахов, 1954; B.W. Lacey 1946; Н.Д Бурмистрова, 1958 и др.).

Однако, Л.И.Перепелова (1947), Т.И.Аникеев (1959), М.Н.Башкиров (1964) и ряд других исследователей считают, что зимовка с закрытыми летками проходит более успешно, в улье создается повышенная и более равномерная температура, исключается доступ в улей холодного воздуха.

Многие авторы останавливаются на промежуточных вариантах. Рекомендуют зимовку с открытым верхним и закрытым нижним летком (А.Брюханснко, 1929; Г.Ф.Таранов, 1934) или наоборот - закрытым верхним и открытым нижним (Э.Ф.Филлипс, 1926).

Столь большое разнообразие мнений по данному вопросу наводит на мысль об очень слабом влиянии летка на жизнедеятельность пчелиной семьи, в первую очередь, на потерю ею тепла в зимний период.

Действительно, леток как открытый проем участвует в процессах тепло- и массообмена семьи с внешней средой и гипотетически может оказать определенное влияние на пчел. Но в этих же процессах одновременно участвуют стенки улья, дно, головное утепление и вопрос о соотношении потоков тепла и продуктов метаболизма через летки и ограждение остается вне поля зрения исследователей.

В этой связи нами была проведена проверка влияния летков на потери тепла ульем и уровень термогенеза пчелиной семьи. Исследование провели как на модели гнезда, так и на живой пчелиной семье.

Модель гнезда представляла собой полый алюминиевый шар диаметром 200 мм с размещенной внутри него нагревательной спиралью. Шар вмонтирован в пчелиные соты размером 435 х 230 мм и помещен в улей-калориметр. Количество сотов в модели - 10.

Калориметр с моделью гнезда был установлен в климакамеру «Фой-трон-3001». На нагреватель модели подавали электрический ток от стабилизированного источника питания и с помощью калориметра измеряли суммарные потери тепла через ограждение сначала при закрытых, потом при открытых летках при одной и той же мощности, подаваемой на нагреватель и при одной и той же температуре в камере.

Количество тепла, теряемого через летки, определяли как разницу показателей калориметра. Измерения провели при питающих мощностях нагревателя 2,5, 5,0, 7,5, 10,0 Вт и установочных температурах в климакамере 0,-5,-12 и-15°.

Результаты опыта приведены в таблице.

Как видно из таблицы, разница в показаниях улья-калориметра при закрытых летках, когда все тепло идет только через стенки, дно и крышу, и открытых, когда включаются летки, невелика, колеблется в пределах 0-11% и вполне укладывается в погрешность эксперимента. В одном случае, правда, показания калориметра при открытых летках были выше, чем при закрытых, что можно расценить как случайность.

Описанный опыт был проведен с ульем-калориметром, изготовленным из оргстекла толщиной 8 мм, что эквивалентно деревянному улью с толщиной стенки 10 мм. Невольно напрашивается вопрос - как будут влиять летки в ульях, ограждение которых имеет большее тепловое сопротивление. В связи с этим нами был проведен опыт с этим же ульем, но покрытым снаружи слоем пенопласта толщиной 50 мм. При теплопроводности пенопласта 0,04 Вт/м*град такая составная конструкция эквивалентна деревянной сосновой стенке толщиной 20 см.

Потери тепла моделью гнезда в улье-калориметре

Установочная температура климат-камеры, град 0 -5 -12 -15

Показатели калориметра при закрытых летках, Вт 3,6 5,8 9,1 12 3,6 6,1 9,1 12,8 3,2 6 9 12,4 2,9 5,8 9,2 11

Показания калориметра при открытых летках, Вт 3,2 6,1 9,1 11,8 3,2 5,4 8,4 11,4 2,9 5,6 8,2 11,1 2,9 5,6 8,2 11

Потери тепла через летки, Вт 0,4 -0,3 0 0,2 0,9 0,7 0,7 1,4 0,3 0,4 0,8 1,3 0 0,2 1,1 0

То же в % 11 -5 0 2 11 11 8 11 9 7 9 10 0 3 11 0

Результаты опыта представлены на рис.1, где по оси абсцисс отложено среднеобъемное значение температуры в климакамере, а по оси ординат количество тепла, теряемого через ограждение.

Как видно из рис. 1, потери тепла ограждением улья и в этом случае, как при закрытых, так и при открытых летках практически одинаковы и лежат на одной кривой. Это означает, что в условиях эксперимента потери тепла через легки как в утепленном, так и в не утепленном улье оказались пренебрежительно малы.

После опытов с моделью был проведен опыт на пчелиной семье, зимовавшей на открытом воздухе в 2000/01 гг. С 5 по 29.12 семью содержали в улье-калориметре с закрытыми, а после с открытыми летками на открытой веранде под кожухом.

Ежедневно фиксировали показания улья-калориметра и температуру наружного воздуха.

Результаты наблюдений представлены на рис.2 (по оси абсцисс отложена температура наружного воздуха, по оси ординат - тепловыделение семьи), из которого видно, что все значения тепловыделения семьи, как при закрытых, так и при открытых летках группируются около одной кривой, примерно с одинаковым разбросом, что подтверждает предположение о слабом влиянии летков на уровень термогенеза, т.е. в конечном итоге на обмен веществ у пчел.

Невольно напрашивается вопрос о причинах столь малого влияния летков на жизнь пчел в зимний период. Представляется, что в процессе эволюции пчелы выработали механизм регулирования температуры лишь внутри своего образования - клуба. Они совершенно не регулируют условия в той части улья, которая ими не обсиживается.

Практически все исследователи отмечают, что температура вне клуба в общем произвольна и близка к температуре наружного воздуха. Но именно разность температур в этом пространстве и вне улья и создает температурный напор, вызывающий движение воздуха через летки, а коль этот перепад незначительный, то ничтожно мал и расход вентиляционного воздуха со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Необходимо отметить и другие факторы, ограничивающие движение воздуха через летки. Это и малое расстояние по высоте между летками и большое аэродинамическое сопротивление движению воздуха, создаваемое сотами, тормозящими движение струй. Наконец, как показали В.В.Батурин (1962), Л.Т.Быков и В.В.Малоземов (1965), Л.ТБыков и Ю.М.Шустов (1966), в ограниченных объемах тел с источником тепла, соизмеримым с размерами объема - именно к таким можно отнести улей с находящимся в нем клубом, имеются две зоны: 1) зона достаточно сильной циркуляции и повышенным значением градиентов температуры, т.е. более или менее нагретая зона и 2) застойная зона с малыми градиентами температуры, где нагрева практически нет.

Граница раздела этих зон совпадает с осью симметрии источника тепла, в нашем случае клуба, но поскольку клуб чаще всего тяготеет кверху, то нагретая зона находится в «мешке» - выше верхнего летка и, естественно, в воздухообмене с внешней средой не участвует.

А.И.Касьянов
НИИ пчеловодства