Исследовательская работа "Взаимоотношения пчел и псевдоскорпионов"

Министерство образования Республики Беларусь

Отдел по образованию Новополоцкого горисполкома

Государственное учреждение

образования «Лицей г. Новополоцка»

Взаимоотношение пчёл и псевдоскорпионов

Учащиеся 10 «Г» класса

Буков Герман,

Альшевский Даниил.

Научный руководитель:

Капшуль Ж. Г.

Новополоцк

Содержание

Введение……………………………………………………………………3

ГЛАВА 1Литературный обзор…………………………………..................5

1.1 Особенности пчелиного клеща…………………………………….......5

1.2 Псевдоскорпионы………………………………………………………7

ГЛАВА 2. Практическая часть…………………………………………….8

2.1 Постройка специального улья…………………………………………8

2.2 Методика подсчёта клещей …………………………………………..10

2.3 Сбор псевдоскорпионов. Видовая принадлежность………………...11

2.4 Подселение псевдоскорпинов в пчелиный улей…………………….12

Результаты и их обсуждения……………………………………………...13

Заключение…………………………………………………………………14

Список использованной литературы……………………………………..15

Приложение………………………………………………………………...16

Введение

Каждый год просыпаются маленькие трудолюбивые насекомые – пчёлы. Люди пытались искусственно опылять растения, однако самый эффективный способ – перекрёстное опыление. При перекрёстном опылении пыльца переносится с одного цветка на другой. Самыми главными переносчиками пыльцы являются пчёлы. По эффективности с пчёлами не могут сравнится никакие другие насекомые. Одна пчела способна опылить около 2000-3000 цветков. Эти насекомые приносят огромную пользу сельскохозяйственной культуре. Просто представьте, что произойдёт с человечеством, если все пчёлы погибнут. По данным учёных, пчелосемей в Беларуси насчитывается около 215 тысяч, что является недостаточным для покрытия всей территории. Если популяция пчёл продолжит стремительно снижаться, то под угрозой существования окажутся нуждающиеся в опылении растения и деревья, а доля таковых составляет около 80%, со временем эти виды могут полностью исчезнуть. Сначала мы лишимся мёда, потом наступит дефицит овощей, фруктов, ягод, некоторых злаков и орехов. Годовую работу пчёл учёные оценивают в 153 миллиарда евро.

Главными врагами пчёл являются клещи рода Варроа. В период зимовки паразиты питаются гемолимфой пчёл и вызывают смертельную болезнь варроатоз. Зачастую, при нападении клеща у пчелы уже ослаблен иммунитет. Причиной этому являются пестициды и другие химические препараты. В случае, когда иммунитет ослаблен, насекомое более уязвимо.

Для борьбы с клещами люди используют синтетический препарат “флувалидез” – пластина из древесины размером 200 х 20 х 0,8 мм, содержащий в качестве действующих веществ флувалинат и экологически чистые эфирные масла чабреца, лаванды и розмарина. Флувалинат убивает как клещей, так и всех остальных насекомых, кроме пчёл. Однако, мало кто знает, что существует такое паукообразное как псевдоскорпион – естественный враг клеща. Было бы лучше использовать биологического врага, который может, находясь в улье, уничтожать клещей. На данный момент практика борьбы с клещами варроа с помощью псевдоскорпионов малоизучена, эксперименты с псевдоскорпионами начались в Германии приблизительно в 2013 году [3].

Цель: исследовать возможности использования псевдоскорпионов для уничтожения клещей

Задачи первого этапа:

1. Анализ литературных источников

2. Провести сбор псевдоскорпинов механическим способом

3. Определить видовую принадлежность псевдоскорпионов

4. Использовать методику подсчёта клещей варроа с помощью сахарной пудры

5. Строительство улья, приспособленного для обитания ложноскорпионов.

Задачи второго этапа:

1. Выявить плюсы и минусы псевдоскорпионов для борьбы с пчелиными клещами

2. Составить практические рекомендации по использованию псевдоскорпионов в борьбе с клещами рода варроа.

Гипотеза: предполагаем, что псевдоскорпионы могут быть использованы в качестве биологического метода борьбы с пчелиными клещами

Объект исследования: взаимоотношения пчёл и псевдоскорпионов

Предмет исследования: псевдоскорпион

Практическая значимость: псевдоскорпион может быть использован в качестве альтернативного метода борьбы с клещами варроа

Методы:

1. Теоретические (изучение разнообразных источников информации, систематизация и классификация, сопоставление, сравнение и обобщение полученных данных, теоретический анализ, объяснение собранных фактов).

2. Эмпирические (наблюдение, методы обработки данных, описание).

3. Практические (проведение сбора псевдоскорпионов и клещей рода варроа, их подсчёт; моделирование и строительство улья для псевдоскорпионов).

ГЛАВА 1

Литературный обзор

1.1 Особенности пчелиного клеща

Что спровоцировало опасную экологическую ситуацию? Точные причины нам не известны. Однако, как показывают различные исследования, на сегодняшний день одной из главных причин гибели пчёл являются паразиты. Так, в период зимовки пасеки, пчёлы то и дело подвергаются нашествию паразитического клеща варроа, распространившегося по всему миру из Азии в 1970-е годы. Он высасывает у пчёл гемолимфу и вызывает смертельную болезнь варроатоз, что чревато ослаблением и в конечном итоге гибелью медоносного насекомого.

Всерьёз об этой угрозе для пчёл по всему миру учёные заговорили сравнительно недавно. Раньше других регионов, в конце 1990-х годов, с проблемой столкнулась Северная Америка - в США и Канаде фермеры находили пустые ульи (насекомые просто улетали в неизвестном направлении) и несли серьёзные убытки. Происходящему дали название – синдром разрушения пчелиных семей. Вероятной причиной учёные называют варроатоз, однако, это явление учёными еще не изучено. Известно, что перед гибелью пчёлы улетают из улья, чтобы его не загрязнять.

Первые несколько лет проблема была локальной, но в начале 2010-х годов с похожей ситуацией столкнулись другие континенты. И если раньше пчёлы просто исчезали, то затем начали массово погибать. В докладе Greenpeace за 2013 год говорится, что за последние десятилетия смертность этих насекомых в среднем по Европе выросла на 20% (от общего размера популяции), а в некоторых странах достигла 53%. Похожая картина складывалась и на других континентах. Ежегодно общая биомасса пчёл сокращается в мире на 2,5% [4]. При схожих темпах сокращения численности, через 30 лет, мы можем лишиться последней пчелы.

Статистика по Беларуси в различных источниках не приводится.

Вар или варроатоз - одно из самых распространённых и опаснейших паразитических заболеваний пчёл (взрослых особей и куколок), вызываемое клещами родом Varroa [1].

При осмотре пчелиной семьи на тельцах пчёл можно заметить овальные тёмно- и светло- коричневые бляшки размером примерно 1.5х2 мм. Это взрослые самки клеща. При целенаправленном осмотре пчёл на наличие паразитов используют различные методы, о которых поговорим позже. В поражённой варроатозом семье, при вскрытии ячеек с запечатанным расплодом на белом теле личинок можно обнаружить самок клеща.

Самка клеща имеет овальное тело коричневого цвета. Живут самки до 10 месяцев. Самец белого цвета, размером чуть меньше самки.

Самки зимуют на теле пчелы, питаясь ее кровью. Причём, одна самка клеща за зиму может уничтожить несколько, так как ей для питания требуется минимум 5,5 микролитров пчелиной гемолимфы (у одной пчелы всего 4,3 мкл).

С появлением открытого расплода самка откладывает множество яиц. Одна самка клеща способна отложить до 25 яиц. Из первого яйца развивается мужская особь, а из остальных - женские. До выхода из ячейки самец оплодотворяет самок. Самцы не питаются и вскоре погибают, а самки покидают ячейку самостоятельно либо с помощью хозяина. Клещи ориентируются при помощи передних лапок, двигаясь в сторону тепла и вибраций. При малейшем соприкосновении с пчелой, клещ моментально прикрепляется к ней. Молодые самки могут путешествовать в поисках новых жертв. Заражённые пчёлы могут заблудиться и залететь не в свой улей. Таким образом, развивается и распространяется клещ варроа.

1.2 Псевдоскорпионы

Это паукообразное насекомое схоже со скорпионом, потому что имеет плоское грушевидное тело и клешни. Их живот покрыт пластинами, которые содержат хитин. У псевдоскорпиона восемь ног с пятью (или семью) сегментами; обычно число сплавленных сегментов используется, чтобы выделять псевдоскорпионов в отдельные семейства. Получили название ПСЕВДО- из-за двух длинных передних видоизменённых конечностей. Лжескорпионы дышат через дыхальца, как и насекомые. Существует огромное количество видов лжескорпионов, большинство из них обитают в лесах и пещерах, под камнями и в птичьих гнёздах, а книжный вид для своего жилища книжные полки и шкафы. В среднем псевдоскорпионы живут 2-3 года. Размером не превышают 2-5 мм, поэтому заметить их очень сложно. Обнаружить псевдоскорпиона можно даже у себя дома: в книге, шкафу и на полке.

Размножаются псевдоскорпионы половым путём не чаще одного раза в год.

Псевдоскорпионы прядут шёлк, чтобы строить дискообразные коконы для спаривания и линьки. У некоторых разновидностей есть тщательно продуманный танец спаривания. Личинки растут прикреплёнными к телу матери, чтобы иметь возможность питаться за счёт её организма. В природе эти насекомые питаются личинками мух, клещами и мелкими пауками. Псевдоскорпионы питаются и мелкими насекомыми, обитающими в наших домах. Их можно назвать санитарами книжных полок, ведь они истребляют массу вредителей: личинок моли, кожеедов, тлей, дрозофил, пылевых клещей, домашних клопов, а человека в свою очередь уберегают от аллергических реакций и прочих неприятностей. На сельскохозяйственных и приусадебных участках лжескорпионы часто селятся рядом с жилищем человека и при наличии пчелиных семей в их рацион входит пчелиный клещ. Основная цель использования лжескорпионов в пчеловодческом хозяйстве [2] заключается в том, чтобы быть менее зависимыми от химических способов борьбы с клещами варроа, ведь они не всегда являются безопасными для человека. Хотя они, безусловно, эффективнее.

ГЛАВА 2

2.1 Постройка специального улья

Как правило, большинство пчеловодческих хозяйств используют традиционный двенадцатирамочный улей Дадан, ведь он является достаточно вместительным и достаточно удобен в использовании. При его эксплуатации присутствует возможность разделить улей перегородкой и поместить две пчелиных семьи, так же можно установить магазин и дополнительные корпуса, и тем самым увеличить количество мёда. Однако, современные ульи имеют больше преимуществ и являются гораздо практичнее.

Для проведения исследования мы изготовили модифицированный улей Аббата Варрэ, приспособленный для жизни псевдоскорпионов. Для более долговечного использования улья, мы произвели термическую обработку корпусов. Такой улей приближён к естественным условиям обитания диких пчёл, вдобавок очень удобен в эксплуатации. Забивая отверстия в стенках улья воском, пчёлы смогут создать для себя наиболее комфортную среду. Модифицированный улей не прихотлив в обслуживании, пчёлы своими силами строят соты и способны к самостоятельному существованию.

Для того, чтобы подселить в улей лжескорпионов, мы увеличили нижнюю часть улья и плотно забили её болотным мхом, сверху подложили кору сосны для передвижения пчёл по нижнему ярусу. В подкрышнике заменили ткань на сетку, а также забили мхом верхнюю часть. Мох – издавна используется для утепления, однако для создания условий для жизни псевдоскорпиона используется впервые, мы предполагаем, что мох сфагнум, благодаря своим свойствам, станет комфортной средой обитания для псевдоскорпионов. До этого в подобном эксперименте был использован улей из пенопласта, причём неудачно, из-за недостаточной влажности псевдоскорпионы не размножались. По бокам улья проделали несколько отверстий с регулируемой вентиляцией. К отсекам прибили ручки для удобного использования.

Улей Дадан

(традиционный улей)

Улей Аббата Варрэ (модифицированный)

2.2 Методы подсчёта клещей

Существуют различные способы подсчёта клещей, нами был применен метод c использованием сахарной пудры.

Для осуществления подсчёта данным методом нам понадобится:

1. Банка ёмкостью 500 мл.

2. Контрольная группа пчёл от 50 до 70 особей (100-150мл)

3. Сахарная пудра

4. Вода

Перед началом работы необходимо внимательно осмотреть рамки улья, на них не должно оказаться пчелиной матки. Возьмём банку с заранее проделанными отверстиями в крышке, засыплем в банку сахарную пудру и поместим внутрь контрольную группу пчёл. Перевернём несколько раз банку, чтобы пудра покрыла всех пчёл. Между встряхиваниями должно пройти не менее 10 минут, чтобы дыхальца клещей успели забиться пудрой.

По истечению времени необходимо поместить пчёл в глубокою тару. Подождём некоторое время, пока пчёлы успеют вернуться в улей. В сосуд с оставшейся пудрой нальем достаточное количество воды, чтобы пудра растворилась. После этих манипуляций останутся лишь клещи, которые отцепятся от пчёл из-за недостатка воздуха. Подсчитаем количество клещей в таре. Но, чтобы подсчитать примерное количество паразитов, которые остались в пчелином улье, используем формулу:

кол-во клещей (оставшихся в таре) *кол-во пчёл в улье/кол-во пчёл из контрольной группы.

При помощи данного метода можно определить степень заражения улья. Если число клещей чрезмерно большое, то необходимо срочно принять соответствующие меры.

2.3 Сбор псевдоскорпионов. Видовая принадлежность

Механический способ сбора тесно сопряжён с поиском лжескорпионов в курятниках, хлевах, закрытых вольерах, иногда их можно встретить даже в жилище человека.

Сложность поиска псевдоскорпионов состоит в том, что эти маленькие (порядка 2-5 мм), быстрые, проворные насекомые предпочитают недоступные тёмные места, где их практически невозможно обнаружить и словить. Лжескорпионы селятся в богатых пищей местах, обычно, отдают предпочтение в своём рационе маленьким насекомым. Основная проблема поиска псевдоскорпионов кроется в том, что их места обитания, как правило, обрабатываются химическими средствами против блох, клещей, клопов, вшей, что и влечёт за собой гибель псевдоскорпионов.

Применяя механический сбор ложноскорпионов на практике, мы использовали медицинские перчатки, кисточку, фонарик. Этот метод является наиболее простым и удобным, однако не позволяет собрать достаточное количество лжескорпионов (из-за крайне скрытого образа жизни и мелких размеров), но для нас это единственный доступный метод отлова. Сбор осуществляли с потолка подсобного помещения. К тому же, псевдоскорпионы могут оказаться на перьях куриц во время того, как курица практически обездвижена либо спит. В конечном счёте всего было собрано 3 псевдоскорпиона в курятнике (площадью 4м²), в других сельскохозяйственных помещениях псевдоскорпионы не были обнаружены.

Отряд псевдоскорпионов невероятно многообразен, он насчитывает около 3300 видов, причём регулярно описываются новые виды. Используя Интернет-ресурсы, мы установили, что в пчелиных ульях обитает лишь 3 вида лжескорпионов, такие как cheridium museorum leach, chernes cimicoides F, chelifer cancroides, чаще всего в ульях можно встретить так называемого книжного лжескорпиона (chelifer cancroides). Отряд лжескорпионов малоизучен, из-за этого достаточно проблематично установить видовую принадлежность, но нам это удалось. Вид, используемый в нашем эксперименте – это книжный псевдоскорпион. Сhelifer cancroides обладает отличительными чертами, благодаря которым нам удалось его распознать. Толстое брюшко с характерными полосами светло-коричневого цвета и сплющенное тело, длинной 3-4 миллиметра – являются основными признаками книжного псевдоскорпиона.

2.4 Помещение псевдоскорпионов в улей с клещами. Зимовка клещей и псевдоскорпионов

Для того, чтобы поместить ложноскорпионов в улей необходимо заранее подготовить две поверхности сверху и снизу. При постройке улья, в его конструкции, мы учли эту особенность и специально положили в нижний и верхний отсеки мох сфагнум. В случае смерти или полного истощения инфицированной пчелы, она упадёт в самый низ улья вместе с клещом. Внизу мы поместили псевдоскорпионов, которые должны убить ещё живого клеща на мёртвой или обессиленной пчеле. Возможно, псевдоскорпионы отдадут предпочтение верхнему ярусу улья для зимовки в коконах и размножения, а вниз будут спускаться в поисках пищи.

Пчёлы подготавливают улей к зимовке ещё с осени, тщательно очищают его от мусора, запасают излишки мёда для питания в верхних сотах улья. Население улья для зимовки сбивается в один большой ком, называемый клубом.

Клещ Варроа во время анабиоза пчёл накапливает гемолимфу для дальнейшего размножения весной, нанося непоправимый вред насекомым. Можно сделать вывод о том, что наибольшую опасность для пчелиной семьи паразиты представляют в период зимовки.

Результаты и их обсуждение

Мы считаем, что наша работа достаточно актуальна и имеет практическое значение, в том числе и для Беларуси. Процесс массовой гибели пчел становится общемировой проблемой не только из-за использования ядохимикатов в сельском хозяйстве, а также из-за гибели пчел от клеща варроа. Пчелиный клещ убивает пчёл зимой, вдобавок питается их гемолимфой, тем самым ослабляя их иммунитет.

Таким образом, мы подготовили все необходимые условия для проведения завершающего этапа нашего исследования, выполнили все самые трудоемкие задачи. Выяснили, что псевдоскорпион является достаточно сложным объектом для исследования. На практике определили видовую принадлежность псевдоскорпиона, познакомились с его внешним строением, особенностями жизнедеятельности. Предполагаем, что результаты нашего эксперимента могут быть непредсказуемыми (как положительными, так и отрицательными) из-за сложной биологии лжескорпионов. На данный момент наша гипотеза подтвердилась только частично, путём анализа немногочисленных литературных источников. Мы считаем, что любое исследование требует терпения, времени и достаточных усилий со стороны исследователя.

Заключение

Во время проведения исследования мы пришли к выводу, что теоретически, возможность использования псевдоскорпионов в пчеловодческом хозяйстве существует. Что подтвердил анализ немногочисленных литературных источников по данному вопросу. Особое внимание стоит уделить зимнему периоду времени, в течение которого пчёлы наиболее уязвимы. Псевдоскорпионы должны снизить популяцию клещей в улье до того, как пчёлы впадут в спячку, чтобы минимизировать ущерб, нанесённый клещами. Химические препараты для борьбы с варроатозом не обладают такой эффективностью. Они небезопасны для человека, а в результате их применения временно портится мёд.

Наше исследование разделено на два этапа и рассчитано на двухлетний период.

В ходе первого этапа исследования мы:

1. Сопоставили и сравнили имеющуюся информацию по использованию псевдоскорпионов в борьбе с пчелиными клещами и выяснили, что на данный момент эта сфера недостаточно изучена. Опыт использования данных паукообразных не был в достаточной мере получен в мировой практике и отсутствует в Беларуси.

2. Провели достаточно трудоемкий сбор лжескорпионов, изучили их биологию, установили видовую принадлежность лжескорпиона к роду Chelifer.

3. Провели сбор клещей Varroa, в процессе было обнаружено, что из-за микроскопического размера (порядка 1-2 мм) сделать это крайне сложно.

4. Для подсчета пчелиного клеща нами был использован метод с применением сахарной пудры, это было необходимо для выявления степени распространения инфекции в улье.

5. Построили модифицированный улей Аббата Варрэ, приспособленный для обитания лжескорпионов. Мы изменили конфигурацию улья: увеличили нижний ярус и плотно забили его болотным мхом. Мох сфагнум обладает бактерицидными и влагопоглощающими свойствами, благодаря которым он обеспечивает комфортную среду для обитания всех жителей улья. Для более долговечного использования мы произвели термическую обработку корпуса улья.

6. Заселили в построенный улей пчёл и псевдоскорпионов. Для начала эксперимента псевдоскорпионы должны размножиться в достаточном количестве.

Сложность исследования заключается в том, что оно может быть проведено только в летнее время, когда участники эксперимента выходят из оцепенения и становятся активными. Напоминаем, что пчелиный клещ, в отличии от пчел и ложноскорпионов, активен в течение 10 месяцев.

Необходимо учитывать тот факт, что псевдоскорпионы за всю свою непродолжительную жизнь, а это 2-3 года, размножаются всего несколько раз. Потомство крайне немногочисленно и составляет всего от 2 до 10 особей. А это значит, что для исследования необходимо как минимум два теплых вегетационных периода, т.е. почти 2 года.

Список литературных ресурсов:

1. Oliver, R. (2018/02/25): IPM 4 Fighting Varroa: Reconnaissance Mite sampling methods and thresholds. Retrieved from http://scientificbeekeeping.com/fighting-varroa-reconnaissance-mite-sampling/.

2. Rossa, R. (2018/04/07): Bienensauna. Mit natürlicher Wärme gegen die Varroa-Milbe gewinnen [Bee sauna. Winning against the Varroa mite with natural heat] Retrieved from https://www.bienensauna.de/.

3. Schiffer, T. (2013/11/15): Weiterführende Forschungsarbeit 2008 bis 2013. [Further research 2008 to 2013] Retrieved from http://beenature-project.com/.

4. Доклад Greenpeace за 2013 год. Взято с сайта https://www.greenpeace.org/global/.

Приложение

Морфология пчёл

Рис 1.1

(пчёлы в улье)

Рис 1.2

Пчелиный клещ в улье

(клещ на брюшке пчелы)

Рис 2.1

(инфицированная пчела)

Рис 2.2

Псевдоскорпион

(псевдоскорпион из отлова)

Рис 3.1

(временный дом псевдоскорпионов – банка с землёй)

Рис 3.2

Улей Аббата Варрэ

(модифицированный улей

в летний период)

Рис 4.1

(в зимний период)

Рис 4.2

Улей Дадан (стандартный улей)

Рис 5.1

(улей в зимний период)

Рис 5.2