ХИМИЧЕСКОЕ «КОЛДОВСТВО» ПЧЕЛ
(Таинственные вещества меда. — Ингибиторы и гормоны. — Сколько семей пчел может прокормить местность?)
Мед хранит много тайн. Завеса над одной из них была приподнята при изучении важной группы защитных веществ — ингибиторов (Ингибиторы — вещества, подавляющие активность ферментов, снижающие скорость химических реакций) роста. О них мы еще подробнее поговорим в разделе о прополисе, сейчас же отметим, что заслуга в этом принадлежит французскому исследователю М. Гонэ (1968).
М. Гонэ, работая в сотрудничестве с П. Лави, — одним из первых ученых, систематически исследовавших механизм антимикробной защиты пчелиной семьи, как часто бывает в научном поиске, неожиданно «наткнулся» и на другое интересное свойство продуктов жизнедеятельности пчел — подавлять рост растений.
Ингибиторы роста вообще-то для нас не менее важны, чем стимуляторы. Они хорошо служат человеку при длительном хранении генеративных и переживающих органов растений, из которых в основном и состоит наша пища, — зерен, фруктов, корнеплодов и т. д. Яблоко, хорошо сохраняющееся при зимней лежке, — то, в котором все процессы роста застопорены. То же самое относится к картофелю, моркови, свекле, которыми мы заполняем свои склады и хранилища.
Гонэ действительно выявил удивительные вещи, которые происходят с клубнями картофеля, если их поместить в улей. Пчелы сначала, вероятно, приходят в растерянность от появления громадного «гостя». Несколько успокоенные его неподвижностью, они принимают совершенно неожиданные, но единственно верные меры предосторожности: тщательно обрабатывают все будущие точки роста (глазки) каким-то веществом, после чего картофель, образно говоря, может спать в улье, если не вечным сном, то, по крайней мере, сном «спящей красавицы». Если такой «завороженный» пчелами клубень поскорее вынуть из улья и промыть глазки спиртом, то некоторые из них еще могут дать нормальные ростовые побеги, хотя большинство оказываются подавленными навеки. Те вещества, которыми пчелы обработали «пришельца», обладают ростингибирующим или, более того, фитотоксичным действием (то есть необратимо лишают глазки способности прорастать при благоприятных условиях).
Здесь мы сталкиваемся с каким-то уже совсем другим, неизвестным нам оружием химической защиты, причем весьма эффективным. И направлено оно уже не против невидимой микрофлоры, а против крупного организма.
Неужто у пчел есть специфический ответ для всех бегающих, летающих и быстро растущих «нарушителей», перешедших «государственную границу» улья?
Гонэ подверг тщательному исследованию на ростингибирующую активность все доступное содержимое улья: мед, воск, прополис, пергу, яд, а заодно и тела убитых и растертых в фарфоровой ступке пчел. Результаты этих экспериментов показали, что первое место по способности ингибировать растительные процессы занял неожиданно… мед (схема 4). Правда, не сам мед, а его экстракт, полученный после разбавления и подкисления, то есть тех же операций, которые проводил и я, выделяя бензойную кислоту.
Схема 4. Ингибирование роста проростков латука различными экстрактами продуктов пчеловодства. Степень подавления: 1 — полное; 2 — 3/4; 3 — 1/2; 4 — 1/4 и 5 — контроль. Степень разбавления сухого остатка экстракта 1:50; 1:100 и т. д.
Активность, проявленная этим экстрактом, была необычайно высока: даже при разбавлении 1:20000 сухого остатка полностью задерживалось развитие проростков семян латука (Латук — травянистое растение семейства сложноцветных), который использовался в качестве тест-культуры. Кроме того, в отличие от тех веществ, которыми пчелы замазывали глазки картофеля, действие ингибиторов меда было обратимым, то есть после удаления вещества рост полностью возобновился. Гонэ не был химиком, поэтому ничего не мог сообщить о природе вещества или веществ, ответственных за столь высокую активность. Ознакомившись с опубликованными материалами его опытов, я предположил, что в этом сверхактивном экстракте присутствует абсцизоваякислота. Она представляет собой практически универсальный ингибитор, содержащийся во всех растениях, как и стимулятор роста ауксин. Абсцизовая кислота принимает участие в регуляции важнейших процессов жизнедеятельности растения: подавляет перенос углеводов по ксилеме (Ксилема — ткань, по которой питательные вещества доставляются от корней к листьям и другим органам растения), ускоряет созревание плодов, опадение листьев, участвует в регуляции фазы покоя и т. д.
Занимаясь исследованием биологически активных веществ пчел, я имел веские основания считать, что этот важнейший биологический регулятор растений может быть и в меде, тем более, что вся активность сосредоточена в его кислой фракции. Чтобы проверить свое предположение, часть этилацетатного экстракта, оставшуюся после выделения бензойной кислоты, я подверг анализу на присутствие именно этого вещества гормонального уровня действия. Потребовалась более сложная очистка, но затраченные усилия были вознаграждены: в экстракте, по всем данным физико-химического анализа, действительно содержалась абсцизовая кислота.
Итак, один из важнейших гормонов растений обнаружен в меде. Разумеется, он попал туда лишь с нектаром растений, поскольку организм животного не способен синтезировать необычную для него молекулу. Причем концентрация абсцизовой кислоты как в меде с суллы, так и в других исследованных медах оказалась заметно выше, чем в обычных растительных тканях. Установление этой закономерности облегчило понимание причин появления абсцизовой кислоты в нектаре, а после уже и в меде.
Что же все-таки абсцизовая кислота должна ингибировать в нектаре или нектарниках? Прежде чем ответить на вопрос, попробуем оценить затраты растения на продуцирование сладкого сока. Хороший медонос клевер красный с каждого гектара посева в лучшем случае дает 2—3 центнера семян и ровно столько же нектара. Воистину растение «не жалеет средств» на привлечение к своим цветам и подкормку шмелей и пчел!
Клевер красный — отнюдь не рекордист по нектарной щедрости: липа превосходит его в 3—4 раза, а фацелия — синеокая пчелиная трава, завезенная из Америки, да так и прижившаяся на наших припасечных участках, в хороших условиях способна выделить с гектара посева до тонны нектара.
В благодатную летнюю пору через заросли таежного красавца иван-чая пробираться рискованно — вся одежда может стать липкой от выливающихся капель нектара. И это растение выделяет многие сотни килограммов сладкого сока с каждого гектара занятой площади.
Еще один прославленный медонос — гречиха. К белоснежным, чуть подернутым розовой дымкой цветущим полям каждое лето кочуют тысячи пасек средней полосы. И возвращаются с медом. Количество нектара, выделяемого каждым цветком, казалось бы, ничтожно: всего 0,1 миллиграмма и меньше. Тем не менее сборы меда с одного гектара гречихи приближаются к центнеру, а ведь много нектара расходуется на лётную деятельность пчел, на переработку его в мед, немало выпивают и другие насекомые, часть нектара смывается дождями или подсыхает на солнце. С учетом всего этого получается, что цифры, выражающие объем нектаровыделения, делаются сравнимыми с показателем средней урожайности семян посева.
Красный клевер, люцерна, донник и множество других медоносов способны выделить несколько центнеров нектара — столько же, а иногда и значительно больше, чем вызревает семян на том же массиве.
Следовательно, «накладные расходы» на получение жизнеспособных семян с помощью насекомых-опылителей весьма велики. Недаром у растения, вступающего в фазу цветения, все вегетативные процессы прекращаются.
С любых медоносов пчелы, как правило, собирают нектар лишь короткое время. С гречихи, например, обычно не более 5—6 часов, хотя погода может оставаться вполне благоприятной и остальное время суток. Это, между прочим, очень раздражает пчел, и во время взятка с гречихи на пасеку без сетки лучше не заходить.
Растение как-то регулирует активность своих нектарников, через которые уходит столь большое количество питательных веществ. Не закрой своевременно гречиха свои сахарные шлюзы, она за теплый день и июльскую ночь буквально истекла бы нектаром, выделив с гектара еще 8—10 центнеров густого сиропа. Тогда не произошло бы ни завязи, ни налива семян, а нам о гречневой каше пришлось бы только мечтать. Вот растение каким-то образом (каким именно, еще не установлено) и лавирует, пытаясь и удовлетворить потребности завязавшихся семян в питательных веществах, и привлечь падких до нектара насекомых.
Лишь в самые благоприятные годы растение может «расщедриться» на сверхобильное выделение нектара, и пчеловоды, получив рекордные сборы меда, потом еще долго будут вспоминать их и сравнивать с последующими скудными взятками.
В обычные средние годы растение по-своему очень «решительно»: лишь только образуются первые завязи, как оно немедленно уменьшает «дотации» на секретирование нектара, что и служит причиной раздражения пчел, обнаруживающих вдруг ни с того ни с сего опустевшие цветки.
Рабочий перерыв
Растение постоянно реагирует на всякие изменения погоды, словно включает ту или иную генетическую программу своего поведения, как и все живое, движимое главной целью — оставить после себя жизнеспособное потомство. В нашем примере — это угловатые коричневатые зернышки гречихи.
Одним из звеньев такой регуляции, очевидно, и является абсцизовая кислота, передающая «команду» на приостановку секретирования новых порций нектара и на его обратное всасывание железистой тканью нектарника.
Обнаружив в меде абсцизовую кислоту, мы уже не удивились, когда из соседней хроматографической зоны смыли вещество, оказавшееся другим важнейшим гормоном роста растений — ауксином, или индолилуксусной кислотой.
Присутствия ауксина в нектаре следовало ожидать так же, как и абсцизовой кислоты, поскольку эти вещества — непременная часть любых растительных соков. Если вспомнить про способность муравьев-листорезов секретировать ауксин в тот момент, когда им необходимо повысить отдачу грибных плантаций, то можно предположить, что и пчелы осуществляют стимулирование нектаровыделения химическим или иным способом. Для практики это очень серьезный вопрос.
В пчеловодстве, как и в любой другой отрасли животноводства, главное — корма. Их источник — пыльценосные и нектароносные растения. Каждое пчеловодное хозяйство должно иметь представление о нектарном запасе окружающих угодий. Как их оценить? Надо сделать расчет, используя заранее известные данные.
Продуктивный полет пчелы равен примерно 2 км. Дальше ей летать невыгодно: и расход корма очень возрастает, и организм быстро снашивается от лётных «перегрузок». Зная об этом, пчеловоды и стремятся забраться в самый «эпицентр» медовых угодий. Поскольку определен радиус рабочего полета пчел, нетрудно установить площадь пчелиного угодья и оценить его медовый ресурс. Площадь круга с радиусом 2 км, равную примерно 1250 га, и понимают под пчелиным пастбищным участком.
Далее нам необходимо учесть все цветущие растения, заключенные в этом круге, и узнать, сколько каждое выделяет нектара. Есть и такие методики. Выявлено, например, что гектар посева гречихи дает около 70 кг меда, клевера белого — 100 кг, цветущих садов — 20—30 кг и т. д. Умножая эти величины погектарной продуктивности на площадь, занятую каждым медоносом, получим значение его вклада в общий медовый баланс местности. Суммируя вклады всех растений-нектароносов, произрастающих в зоне лёта пчел пасеки, определим медовый потенциал (Мп) данной местности:
Мn = М1С1 + М2С2 + М3С3 + ..-.+ МnСn,
где М1…n — значение удельной медопродуктивности каждого вида; С — его площадь на пчелином пастбищном участке.
Таким путем получаются, естественно, усредненные цифры. На реальную величину медового потенциала сильно влияют, например, погодные условия, стравливание медоносов скотом, хозяйственная деятельность человека и т. д.
Фундаментальные исследования медоносных ресурсов центральных районов страны провел Александр Михайлович Ковалев (1959). В своей монографии он приводит расчеты, в которых использует данные по нектаропродуктивности, полученные в основном капиллярным методом (нектарную каплю из цветка осторожно извлекают при помощи тонких стеклянных трубочек).
Есть и другие методики определения количества выделяемого растением нектара, например методом смыва и т. д. В целом все они не противоречат друг другу и являются объективным показателем количества уже выделенного растением нектара.
На этом ясность кончается и начинаются сложности.
Согласно таким объективным критериям и фактическому подсчету медоносов, пасеки должны иметь на один пчелиный пастбищный участок в центральных лесных районах страны около 5,1 т меда, а в степных — около 7,3 т.
Столь высокие показатели вселяют надежду, что пасеки просто зальют нас медом. К сожалению, до сих пор этого не происходит. Причин несколько. Во-первых, расходы семьи малыми не назовешь. Только одной семье в год на удовлетворение насущных потребностей нужно около 100 кг меда, да и пчеловод мечтает о своей доле в качестве вознаграждения за труды. Если условно выделить ему 20 кг товарного меда, то медосбор семьи должен тогда составить 120 кг. Во-вторых, цифру медового запаса следует уменьшить примерно на 40% (это потери из-за плохой погоды, недостаточного развития силы семей и других неблагоприятных обстоятельств). В итоге мы получим, что в лесных районах можно содержать на одном месте всего 26 семей (3,1:0,12), а в более медоносной степной зоне — примерно 36 семей (4,28:0,12). Эти небольшие цифры не могут объяснить многие реальные факты.
В некоторых селах тех же степных областей Центра — Рязанской, Тамбовской, Воронежской — скапливается на одном участке 100—200 и более семей. Так, например, на территории Московской селекционной станции, расположенной на границе с Рязанской областью в отнюдь не самых богатых медоносных угодьях, на расстоянии примерно 1 км в течение десятков лет было сосредоточено более 200 семей, от большинства из них получали по 8—10 кг товарного меда. И этот пример — не исключение. Помножив цифру 200 на 110 кг (общий сбор меда за сезон), получим 22 т!
Как бы то ни было, пчелы действительно взимают с растений такую дань, иначе они просто не смогли бы существовать. Причем эту непомерную массу они собирают с площади, равной в данном случае не более чем двум пчелиным участкам. Продуктивность их, согласно изложенному выше расчету (учитывая, что эти пасеки расположены отнюдь не в самых изобильных районах черноземных степей), должна быть всего 6,5—7 т.
Следовательно, пчелы могут извлечь из нектарников в несколько раз больше сладкого сока, чем исследователи при помощи своих капилляров.
Можно, конечно, предположить, что в условиях локального пересыщения пчелы летают дальше условных 2 км, принося нужный им мед, по сути, из-за границы пастбищного круга, созданного человеческой абстракцией. Это допустимо, если «заграница», в свою очередь, не имеет солидной пасеки.
Для прояснения ситуации проще взять целый регион или страну. Так, в Болгарии на каждый квадратный километр территории приходится 7,6 пчелосемьи, или в расчете на пастбищный участок 91 семья, что требует медосбора в 11 т. В равнинной же части и возле городов плотность пчелиного заселения возрастает до 180—240 пчелиных семей. В этом случае пчелам придется «выдоить» с каждого пчелиного угодья по 22-30 т, что в 5—7 раз превосходит теоретические возможности, вычисленные по объективным (?) показателям. Причем в действительности многие пчелиные пастбища еще более перегружены. При 30-т продукции каждый гектар участка с учетом обычных потерь должен давать 50 кг меда. С «производством» такого количества может справиться только прекрасный медонос типа подсолнечника, если им будет занята сплошь вся территория, да и то его силы может не хватить. Однако, к сожалению пчеловодов, сплошных посевов большой протяженности не бывает.
Более того, из истории нашего пчеловодства, пчеловодства США и других стран известно, что многие промышленники допускали целесообразным держать на одном месте тысячу и более семей. У нас, например, такие пасеки возникали на границе лесной и степной части Рязанской, Тамбовской и Пензенской областей. И семьи не только выживали, но и давали сборы меда. Чтобы прокормить тысячу семей, нужно не менее 100 т (!) меда. Каждый гектар пастбищного участка в таком случае должен произвести 2 ц нектара, что уже не под силу и сплошным посевам хороших медоносов.
В чем же дело? Ведь мы еще практически не учитывали и те приблизительно 20 тысяч видов насекомых, которые фактически живут на той же территории, также пьют и сосут нектар.
Конечно, пересыщение местности пчелами снижает медосборы. Особенно красноречиво об этом говорит опыт финского пчеловодства. Пчеловоды этой страны давно убедились, что в одном месте лучше держать как можно меньше семей. Они стремятся найти уединенные точки, расставляя на каждом по 10—12, а то и по 5—6 ульев. Медовая продуктивность пчел в таких условиях резко возрастает, и пчеловоды отбирают по 40—50 кг товарного меда от каждой семьи.
Как объяснить все эти противоречивые факты?
Ответ может быть лишь один: реальная продуктивность растений значительно выше фиксируемой при помощи метода капиллярной трубки или смыва с нектарника холодной водой.
В последнее время накапливается все больше данных, подтверждающих ранее установленные факты (А. Н. Мельниченко и др.), что нектаропродуктивность растений существенно возрастает при повторном или многократном посещении их пчелами.
Каким же путем пчела добивается большей отдачи от цветка? Специальные цветные фильмы о поведении нектарососущих и лижущих вскрывают активность насекомого, которое буквально-таки массирует цветок, тормошит его, многократно обводит язычком нектарную ткань и т. д. Растение на такое обращение «выдает» намного больше сладкого сока, чем получает исследователь, манипулирующий острой стеклянной трубкой или устраивающий нектарнику «всемирный потоп» по методу смыва!
Небольшая, но важная деталь — с язычка или хоботка насекомого при этом могут выделяться какие-то секреты. Допустима ли тут прямая химическая стимуляция ауксином, попавшим потом в мед, или другим стимулятором? Очень соблазнительно думать так, но подождем дополнительных подтверждений.
Как же в таком случае объяснить опыт Финляндии?
По-видимому, есть две фазы в отделении нектара: первичное выделение, доступное всем насекомым (и капиллярам!), и вторичное, проявляющееся лишь в ответ на специальное физическое либо химическое воздействие насекомого-опылителя.
Возможно, работа пчел на экстенсивном уровне, то есть при избытке цветущих растений, более эффективна, что и используют финские пчеловоды. Если же растений, дающих нектар, становится мало, пчелы могут каким-то образом заставить растение выдать повторные дозы сладости. Причем одни медоносы, видимо, более податливы к пчелиному стимулированию, поэтому пчелы их любят. Маленьких сборщиц привлекают растения семейства губоцветных — яснотка белая, глухая крапива, синяк, им нравятся фацелия, бобовые — клевер, донник, желтая и белая акация, почти беспрерывно летят они к цветам малины, с малым промежутком времени посещая один и тот же цветок, роем вьются на липе. Во время медосбора с этих растений пчелы спокойны и миролюбивы, но вот отношения с упомянутой выше гречихой явно более «натянутые». Тянутся к ней пчелы, но очень раздражаются.
Обманутая пчела летит домой раздраженной
Раз мы встали на путь гипотез, можно решиться еще на одну и предположить, что система активирования нектарников, используемая медоносной пчелой, не срабатывает почему-то на короткоживущих цветках гречихи. И пчела, обнаружив в очередной прилет «подработанный» ею, но пустой цветок, раздраженная и обманутая, летит обратно, выражая свое «настроение» на ни в чем не повинном на этот раз пчеловоде или находящихся рядом с пасекой людях и животных.
Если это действительно так, то гречиха — типично экстенсивная медоносная культура, в отличие, например, от обитателей заброшенных усадеб пустырника или синяка, дающих в некоторые годы и с небольших участков феноменальные сборы меда. Основатель рамочного пчеловодства наш выдающийся соотечественник П. И. Прокопович утверждал, что одна десятина синяка может заменить до 20 десятин гречихи. Медопродуктивность гречихи, определенная методом капилляров, который так «не любят» растения, и найденная на практике реальная величина (около 70 кг с гектара) примерно сходятся. Это и позволяет проводить кочевку организованно, не полагаясь только на вторичные эффекты нектаровыделения.
И еще: растения, многократно посещавшиеся пчелами, дают больший урожай, чем те, которых они не баловали своим вниманием (даже при одинаковом количестве завязей). Вновь явный знак стимулирования пчелами нектарников, а через них — и всего растения!
Исследования в этих направлениях очень перспективны: они могут существенно изменить наши прежние представления о нектарной мощи медоносов и подсказать человеку, как помочь пчелам наладить контакты с наиболее податливыми растениями.
Мы же, люди, бродя в весеннюю и летнюю пору по цветущему раздолью, можем иногда призадуматься, сколь щедра Природа, изливающая красоту своих форм и красок, истекающая медовыми реками, словно бы венчая ради мирного сотрудничества пчелиное и растительное царства.
