Жизнь пчелиной семьи, находящейся в зимнем покое, можно описать в рамках термодинамических законов. Внутренняя энергия мёда, поедаемого пчёлами, расходуется на жизнедеятельность и на поддержание теплового режима. Предположим, что зимовка длится 6 месяцев, в среднем каждая семья за это время израсходует 12 кг мёда, при этом выделит 1,62×108 Дж тепловой энергии, 17,4 кг углекислого газа и 7,4 кг паров воды. Для того чтобы противостоять холоду, пчёлы образуют клуб диаметром 20-40 см сферической формы. Его корка имеет температуру положительную, но близкую к температуре окружающей среды. С точки зрения физики клуб пчёл представляет собой тепловой источник, средняя мощность которого равна примерно 5-10 Вт. Тепло клуб излучает в пространство в виде инфракрасного излучения с длиной волны 10-20 микрон. (Столь малой мощности недостаточно для обогрева клуба пчёл в зимний период, когда внешняя температура близка к 00С или даже отрицательная, но пчёлы-то зимуют.)
Экспериментально установлено, что концентрация углекислого газа в клубе составляет 4-8% (в атмосфере – 0,003%), кислорода – 18% (в атмосфере – 21%). Температура в его центре 27-340С и на периферии остаётся положительной. Так как плотность углекислого газа значительно выше плотности воздуха, а водяных паров меньше, то СО2 ¬уходит из клуба через нижнюю часть, а пары воды – через верхнюю. У находящихся в зимнем покое пчёл нижняя часть корки клуба – всегда плотная, чтобы препятствовать уходу углекислого газа, а верхняя – рыхлая, через неё уходят пары воды, и поступает кислород. Углекислый газ за счёт парникового эффекта поглощает инфракрасное излучение – тепло, выделяемое при поедании пчёлами мёда, и нагревает воздух, находящийся в клубе пчёл. При его разрушении зимой (неосторожное обращение с семьёй) из летка начинает течь вода: корка клуба становится рыхлой, тёплый углекислый газ опускается на дно улья, на котором всегда имеются кристаллики льда, которые тают. Учитывая вышесказанное, следует по-другому взглянуть на жизнь пчелиной семьи во время зимовки.
Рассмотрим это на примерах.
1. В зиму пошла слабая семья, но корма в ней достаточно. Грубо говоря, для поддержания оптимальной температуры в клубе необходимо наличие СО2 и теплового источника мощностью 10 Вт. Чтобы это реализовать, каждая пчела поедает больше мёда, что, естественно, приводит к быстрому переполнению кишечника каловыми массами. Следствие – распад клуба, понос и гибель семьи.
2. В зиму пошла полноценная, хорошо подготовленная семья: достаточной силы с достаточными кормовыми запасами. Поедая мёд, пчёлы выделяют углекислый газ, пары воды и тепло. Для сохранения последнего семья формирует клуб. При изменении внешней температуры плотность его корки автоматически изменяется: с её понижением – увеличивается, с повышением – понижается (корка становится более рыхлой).
В первом случае концентрация углекислого газа в клубе повышается, а во втором – уменьшается. В результате температура клуба поддерживается на необходимом для жизни пчёл уровне, при этом кишечник не переполняется, так как на каждую особь приходится меньшая нагрузка.
Согласно молекулярно-кинетической теории если в объёме V, занимаемом смесью газов, создать градиент температуры, то равномерное распределение газа по объёму уменьшается. В большинстве случаев в более тёплых областях увеличивается концентрация более лёгкого компонента смеси, а в более холодных – тяжёлого. Это явление называется термической диффузией. Очевидно, что оно наблюдается в клубе пчёл. Как упоминалось выше, в нём находится смесь газов: азот – 78%, кислород – 18, углекислый газ – 4, пары воды – 2%. Молярная масса углекислого газа больше молярной массы кислорода, азота и паров воды в 1,37; 1,57 и 2,4 раза соответственно. Температура в центре клуба 28-34 и 10-120С в корке. То есть налицо градиент температуры, а отсюда и все необходимые условия для протекания термодиффузии.
Учитывая способность углекислого газа полностью поглощать инфракрасное излучение, можно утверждать, что пчёлы в клубе защищены от внешней среды “одеялом” из углекислого газа. Не менее важным является и то, что в его центре концентрация кислорода близка к оптимальной для пчёл, а это значит, что особь, ныряющая из корки в центр клуба, попадает в комфортные условия: подходящая температура, подогретый корм, необходимая влажность и присутствие главы семьи – матки, контакт с которой необходим.
Естественно, высокая концентрация СО2 в клубе зимующих пчёл угнетает их жизнедеятельность, а поэтому при повышении температуры корка клуба разрыхляется, и концентрация СО2 уменьшается, условия жизни пчёл становятся более комфортными.
Руководствуясь вышесказанным, можно в период зимовки пчёл рекомендовать применять искусственный обогрев. Нагреватель (мощность 2-4 Вт) размещают под рамками, на которых находится зимний клуб. Это уменьшает расход мёда примерно в 2 раза, при этом клуб пчёл будет менее агрегирован, концентрация углекислого газа и кислорода близка к оптимальной, пчёлы менее угнетены, находятся в комфортных условиях и, как следствие, менее изнашиваются, их кишечник менее загружен каловыми массами, и они легко переносят зимовку.
На наш взгляд, парниковый эффект широко используется в живой природе. Так, в сильные холода стадные животные скучиваются, образуя что-то похожее на клуб, и тем самым спасаются от стужи. Можно привести ещё массу примеров использования парникового эффекта в живой природе, однако цель нашей работы – обратить внимание на роль углекислого газа в жизни биосферы нашей планеты. (В.Коришев)
У нас Вы можете купить ульи Дадана или Рута
