Исследователь: Пчелы сбиваются в кучу на холоде, но мы ошибались насчет причин
Пчелы в искусственных ульях, возможно, более века страдали от холода без необходимости, поскольку коммерческие конструкции ульев основаны на ошибочной науке.
На протяжении 119 лет вера в то, что способ скучивания медоносных пчел дает им своего рода эволюционную изоляцию, была фундаментальной для пчеловодства, дизайна ульев и исследований. Совсем недавно калифорнийские пчеловоды даже стали помещать пчелиные семьи в холодные хранилища летом, полагая, что это полезно для здоровья расплода.
Однако мое исследование показывает, что скучивание — это поведение, вызванное стрессом, а не нормальная реакция на понижение температуры. Намеренное провоцирование скучивания из-за практики или плохой конструкции улья, в свете этих выводов, можно считать плохим обращением или даже жестокостью.
Колонии медоносных пчел (Apis mellifera) не впадают в спячку. В дикой природе они зимуют в дуплах деревьев, где температура у части пчел остается не ниже 18°C, даже в климате с морозами до -40°C. Однако популярное понимание их зимнего поведения основано на наблюдениях за их поведением в тонких (19 мм) деревянных ульях. Эти искусственные ульи имеют совершенно другие тепловые свойства по сравнению с их естественной средой обитания — толстостенными (150 мм) дуплами деревьев.
Как пчелы переживают зиму
В холодные дни в таких тонкостенных ульях семьи образуют плотные диски из пчел, называемые клубом, между сотами. Центр этих дисков (ядро) менее плотный и более теплый (до 18°C). Именно здесь пчелы производят большую часть тепла, поедая и метаболизируя сахар из меда. Более холодные внешние слои (мантия) производят очень мало тепла, так как температура тела пчел там слишком низкая. Если температура упадет значительно ниже 10°C, пчелы там погибнут.
С 1914 года пчеловодческие тексты и научные статьи утверждали, что мантия «изолирует» внутреннее ядро улья. Это означало, что пчеловоды считали образование клуба естественным или даже необходимым. Эта вера использовалась в 1930-х годах для оправдания содержания пчел в тонкостенных ульях даже в климате с -30°C. Это привело в конце 1960-х годов в Канаде к практике хранения пчел в холодных хранилищах (4°C), чтобы они оставались в клубе всю зиму.
В 2020-х годах пчеловоды охлаждают пчел летом, чтобы облегчить химическую обработку от паразитов. Это происходит по всей территории США — например, в Айдахо, Вашингтоне и Южной Калифорнии. Вне холодной зимы, если пчеловоды хотят лечить от клещей, им обычно приходится находить и сажать в клетку матку. Но холодное хранение позволяет пчеловодам пропустить этот трудоемкий шаг, делая их коммерческие услуги по опылению более прибыльными.
Борьба за тепло
Однако мое исследование показало, что мантия клуба действует скорее как радиатор, уменьшая изоляцию. Образование клуба — это не укутывание в толстое одеяло для сохранения тепла, а скорее отчаянная попытка теснее прижаться к «огню» или погибнуть. Единственный плюс в том, что мантия помогает сохранить жизнь пчелам снаружи.
По мере падения температуры снаружи улья пчелы в мантии впадают в гипотермическое оцепенение и перестают вырабатывать тепло. Мантия сжимается, поскольку пчелы пытаются оставаться при температуре выше 10°C.
Сближение пчел в мантии увеличивает теплопроводность между ними и уменьшает изоляцию. Тепло всегда стремится перейти из более теплой области в более холодную. Скорость оттока тепла от пчел ядра к пчелам мантии увеличивается, поддерживая температуру пчел на внешней стороне мантии на уровне 10°C (надеюсь).
Представьте пуховик — именно воздушная прослойка между перьями помогает сохранять тепло. Пчелиный клуб похож на действие по сжатию пуховика, при котором теплопроводность в конечном итоге увеличивается до уровня плотной массы перьев, больше напоминая кожаную куртку.
В отличие от этого, когда пингвины сбиваются в кучу в антарктическую зиму, они все поддерживают высокую температуру ядра тела, и поэтому между пингвинами происходит незначительный или нулевой теплообмен. В отличие от пчел в мантии, среди пингвинов нет особей в гипотермическом оцепенении.
Ученые и пчеловоды упускали из виду роль невидимого воздушного зазора между ульем и клубом. Тонкие деревянные стенки коммерческих ульев служат не более чем границей между этим воздушным зазором и внешним миром. Это означает, что для эффективности стенки улья должны быть существенно изолирующими, например, из полистирола толщиной 30 мм.
Это непонимание сложного взаимодействия между жилищем колонии, термофлюидами (тепло, излучение, водяной пар, воздух), поведением и физиологией пчел является результатом того, что люди не признают улей расширенным фенотипом медоносной пчелы. Другие примеры расширенного фенотипа включают паутину паука и плотину бобра.
Почти не существует этических стандартов для насекомых. Но появляется все больше доказательств того, что насекомые чувствуют боль. Исследование 2022 года показало, что шмели реагируют на потенциально вредные стимулы способом, сходным с болевыми реакциями у людей. Нам срочно необходимо изменить пчеловодческую практику, чтобы сократить частоту и продолжительность образования клубов.