Краткое содержание вопроса (выводы). 1. Дупло — это замкнутая полость в стволе живого дерева, образовавшаяся в результате разрушения древесины ядра из-за его гниения

1. Дупло — это замкнутая полость в стволе живого дерева, образовавшаяся в результате разрушения древесины ядра из-за его гниения.

2. Стенки внутри дупла имеют тонкий слой трухлявой (ситовой) незапрополисованной древесины. Это яв­ляется одной из причин того, что естественные жи­лища пчел в дуплах живых деревьев, как правило, хорошо сохраняют тепло и в них всегда сухо.

3. Ситовина внутренней полости дупла, как губка, впи­тывает большое количество влаги, так как ее гигрос­копичность в 3—5 раз выше, чем в живой древесине.

4. Первичное заселение пчелы проводят по большей части только в дупла живых деревьев. Как правило, это деревья лиственных пород.

5. Типичное дупло в живом дереве — это дупло дос­таточного объема (не менее 50 л) конусообразной формы, в котором естественным образом обеспе­чивается создание необходимых условий для нор­мального существования пчелиной семьи.

6. Леток в типичном дупле чаще всего располагается в районе его средней части, а под летком, как прави­ло, имеется свободное пространство.

7. В дупяе пространственная ориентация сотов не от­личается строгой упорядоченностью. Основное креп­ление сотов в дупле осуществляется к его стенкам. При этом крепление сотов осуществляется не сплошь, а с некоторыми отверстиями у стенок. Через эти отверстия пчелы могут свободно переходить с од­ного сота на другой.

8. Замкнутая полость дупла в живом дереве полнос­тью защищает семью от электрических полей есте­ственного и искусственного происхождения.

9. Вода с минеральными веществами (пасока), проте­кающая по сосудам живого дерева, защищает пче­линое гнездо в дупле от внешнего перегрева сол­нечными лучами летом и способствует отражению теплового излучения зимнего клуба и сохранению внутреннего тепла в жилище пчел зимой.

10. В дупле не может быть сквозняков, так как свежий воздух поступает, а отработанный удаляется из зам­кнутой полости через один леток.

11. Как правило, зимний клуб располагается в типичном дупле пыше летка. При этом он своей массой пол­ностью перекрывает поперечный разрез дупла.

12. Семья не заклеивает леток дупла в продолжение всего летнего сезона. С наступлением похолоданий семья заклеивает прополисом леток, сообразуясь со своей силой и величиной дупла. Чем глубже по­лость дупла под летком, тем легче семье обеспе­чить себе комфортные условия зимовки.

13. Живое дерево благотворно влияет на жизнедеятель­ность пчелиной семьи, находящейся в дупле. Преж­де всего живое дерево участвует в удалении части излишней влаги из дупла за счет действия естествен­ного механизма удаления влаги проводящей систе­мой дерева.

14. При наступлении продолжительного периода низких отрицательных температур (ниже —15...20 °С) дере­во переходит в состояние вынужденного (экзоген­ного) покоя, при котором функционирование меха­низма удаления влаги проводящей системой будет носить ограниченный характер, а в отдельные пери­оды очень низких температур и вовсе прекращать­ся. В этом случае излишняя влага из гнезда будет накапливаться в ситовине нижней холодной части дупла, не оказывая негативного влияния на семью пчел, находящуюся в теплой верхней части дупла.

15. В зимнее время холодный и тяжелый наружный воз­дух будет поступать в дупло через нижнюю полови­ну летка и заполнять собою нижнюю часть дупла. Это процесс будет продолжаться до тех пор, пока давление воздуха в верхней закрытой и теплой зоне дупла не уравняется с давлением воздуха в нижней холодной зоне. Когда наружный тяжелый воздух под­нимется выше верхнего среза летка, он закупорит, как поршнем, менее плотный теплый воздух клуба в верхнем герметичном объеме. В этом состоянии (пас­сивная фаза воздухообмена) потребление семьей О₂ и удаление СО₂ и части влаги будет происходить за счет явления диффузии через границу раздела зон теплого отработанного и холодного свежего воздуха.

16. После использования свежего воздуха и при повы­шении концентрации углекислого газа за пределами клуба выше 3—4% пчелы начинают активное венти­лирование дупла (активная фаза воздухообмена). В результате этого отработанный теплый воздух под небольшим избыточным давлением оттесняет холод­ный воздух вниз и сам начинает выходить наружу через верхнюю часть летка. Это приведет к тому, что через нижнюю половину летка свежий наружный воздух начинает поступать в нижнюю часть дупла.

17. После окончания активного вентилирования нижняя часть дупла окажется заполненной свежим возду­хом, который, поднимаясь вверх, снова закупорит своей массой теплый воздух гнездовой полости. Опять наступит пассивная фаза воздухообмена, ко­торая продлится до начала очередной активной фазы воздухообмена, и так эти циклы будут повторяться сколь угодно долго.

18. Таким образом, в зимнее время обмен воздуха в дупле и удаление продуктов жизнедеятельности пчел из гнезда осуществляется двумя путями — за счет диффузии в нижнюю часть дупла (пассивная фаза воздухообмена) и за счет создания избыточного давления пчелами-вентилировщицами и выноса от­работанного воздуха через леток наружу (активная фаза воздухообмена). Но в любом случае в верх­ней части дупла сохраняется своеобразный тепло­вой «колпак», герметически закрытый сверху и пол­ностью открытый снизу.

Удаление избыточной влаги из дупла происходит так­же и за счет действия механизма удаления влаги проводящей системой живого дерева. Совместное действие указанных факторов создает оптимальный микроклимат внутри природного жи­лища пчел — типичного дупла в живом дереве.

19. Типичное дупло достаточного объема и формы является оптимальным (наилучшим) жилищем для
пчел из всех известных естественных жилищ.

Дупла меньшего объема, дупла другой формы, а так­же дупла в сухих деревьях не могут являться опти­мальными жилищами для пчел.

20. При конструировании и изготовлении качественных искусственных жилищ для пчел алгоритмом работы должно быть не копирование физических парамет­ров дупла, а натурное воспроизведение термодина­мических процессов и механизмов влаго- и возду­хообмена, присущих типичному дуплу в живом де­реве.

► Борть как жилище ичел

Своеобразным жилищем пчел, занимающим промежу­точное положение между дуплом и ульем, является борть.

Борть — это искусственное жилище для пчел, изготов­ленное человеком в живом дереве. Поскольку с устрой­ством борти большинство пчеловодов незнакомы, то при­ведем ее подробное описание на основе книги Е. Петрова «Башкирская бортевая пчела» (1983).

Борть выдалбливают в деревьях, имеющих диаметр 60— 90 см, расположенных неподалеку от хороших мест взятка и источников воды.

Для устройства борти используется специальный инст­румент, которым в стволе живого дерева на высоте 6— 10 м выдалбливают дупло длиной 90—120 см. Внутренний диаметр борти, в зависимости от толщины ствола, состав­ляет 30—35 см. Толщина стенок борти — 10—20 см.

При изготовлении такого искусственного дупла борте-вик старается выдалбливать в стволе дерева только внут­реннюю неживую и относительно сухую часть (ядро) дре­весины, не затрагивая заболони, в которой находятся жи вые клетки проводящей системы дерева. Это уменьшает его травмирование, а также создает условия, при которых внутри борти после ее просушки образуется слой сухой древесины, который хорошо сохраняет тепло.

Искусственное дупло сообщается с внешней средой че­рез два отверстия. Первое, большое, называется должеей, через него осматривают гнездо и отбирают мед. Чаще все­го должею делают с южной стороны дерева во всю высоту борти и шириной 12—18 см. Второе, малое, отверстие — леток. Его делают под углом 90° по отношению к должее, располагая на 30—40 см ниже потолка борти. Для летка выдалбливается прямоугольное отверстие 4x8 см, в кото­рое затем вставляют конусовидный деревянный вкладыш так, чтобы он одним концом немного выступал из отвер­стия летка наружу. Другим своим концом вкладыш прохо­дит через всю внутреннюю часть борти и упирается в ее противоположную внутреннюю стенку (рис. 3.8).

Для прохода пчел через летковое отверстие с обеих сторон вкладыша оставляют вертикальные щели шириной 1—2 см. Такие небольшие летковые щели удобны зимой, они препятствуют проникновению в жилище вредителей пчел (дятлов, куниц и др.).

Потолок и дно борти делают не под прямым углом к стенкам, а с небольшим наклоном вниз, в сторону должен. Такое устройство пола и потолка предохраняет борть от попадания в нее дождевой воды. Кроме того, уклон дна наружу удобен для очистки борти весной от мусора и по­гибших пчел.

Внутри борти укрепляют две горизонтальные крестови­ны: одну в верхней части на расстоянии 25—30 см от потол­ка, вторую — на 15—20 см ниже летка. Эти крестовины и летковый вкладыш служат опорой для сотов, предохраняя их от обрывов.

Внутренний объем у большинства бортей бывает в пре­делах 45—85 л.

Выдолбленную борть, как правило, оставляют на год для просушки. Затем высохшую внутреннюю поверхность борти очищают от смолы, удаляют мусор и одновременно оснащают борть полосками сотов или вощины, прикрепляя их к потолку. Только после этого борть готова для есте­ственного заселения роевыми семьями.

Такое жилище пчел, имеющее массивные стенки с внут­ренним слоем сухой древесины толщиной до 3 см, облада­ет хорошими теплоизолирующими свойствами.

Свои гнезда в бортях пчелы отстраивают сверху вниз, и со­ты обычно достигают дна борти. Бортевые пчелы строят соты неодинаковой толщины. Это зависит от силы роя, заселивше­го борть, назначения и использования ячеек. В бортях не­редко можно видеть строго правильную форму сотов. Но бывает и так, что гнездо пчел в борти — это скопление со­тов разной толщины и формы.

У потолка борти размещаются медовые соты толщиной 35—37 мм. Ниже медовых ячеек располагаются обычные соты, толщиной 25—27 мм, в которых пчелы выращивают расплод.

Особенностью условий использования медосбора семь­ями, живущими в бортях и дуплах деревьев, является то, что их жилища, находящиеся высоко над землей, раньше и лучше освещаются солнцем и, будучи защищенными тол­стыми стенками дерева, гнезда менее подвержены резким колебаниям температуры в ночное время. Это удлиняет период дневного лета пчел за взятком по сравнению с семьями, размещенными на пасеке. Так, вылет пчел из бор­тей за взятком с липы начинается на 20—25 минут раньше, чем из ульев. Продолжительность рабочего дня у борте­вых пчел во время главного медосбора доходит до 17 ча­сов в сутки.

Е. Петров приводит интересное описание борти в ство­ле дуба, в которой семья пчел проживала долгие годы: «Края должен этой борти заросли наплывами древесины, а соты гнезда напоминали какую-то хрупкую темно-корич­невую кожу и имели ячейки не шестигранной, а круглой формы. В 1960 г. эта семья изроилась — отпустила б роев. Печатный мед даже в верхней части гнезда не закристал­лизовался, а залитая медом перга хорошо сохранилась. Все соты в нем сверху донизу были заполнены медом. Всего в борти оказалось 90 кг прекрасного липового меда, накопленного за ряд прошлых лет. Увеличение толщины сотов из года в год привело к уменьшению силы семьи и измельчению самих пчел. Такие условия побуждают пчел покинуть старое гнездо и путем многократного роения пе­реселяться в новые жилища».

Вмешательство человека в жизнь пчелиной семьи, жи­вущей в борти, чаще всего ограничивается двумя осмотра­ми — весенним и осенним. Весенний осмотр проводится для проверки состояния семьи, вышедшей из зимовки, а осенний — для отбора сотового меда.

А теперь давайте проанализируем качества борти как жилища пчел в самое трудное для них время — в период зимовки.

Многолетние наблюдения за жизнью пчел в бортях позволили прийти к выводу, что для зимующих в бортях пчел наиболее опасны три отрицательных фактора: 1) на­личие падевого меда в гнезде; 2) конденсация влаги в жилище, что нередко приводит к его оледенению; 3) варроатоз (Петров Е.П., 1983).

В контексте нашего анализа остановимся только на под­робном рассмотрении такого фактора, как конденсация влаги в борти.

Вот что по этому поводу сообщает первоисточник: «Зи­мовка пчел в борти проходит успешно только в том случае, если в ней есть вентиляция для притока холодного свежего воздуха и удаления теплого, насыщенного парами воды воздуха. Воздухообмен идет через летки и специаль­но оставленные на зиму щели у неплотно закрытых крышек должен. Признаками воздушной тяги в морозные дни слу­жит рыхлый снег в верхней части неплотно закрытой дол­жен борти, через которую свободно выходит теплый воз­дух, насыщенный водяными парами. Семьи, ушедшие в зи­мовку с плотно закрытыми крышками должен, страдают от сырости, а многие из них погибают.

... Если в борти нет достаточной вентиляции, то водяные пары, выделяемые пчелами, конденсируются на холодной поверхности стенок их жилища, оседая мелкими капелька­ми. С наступлением сильных морозов эта влага превраща­ется в иней, а затем в лед. Оледенение начинается с ниж­ней, более холодной части жилища пчел, в первую оче­редь с его дна. Затем лед постепенно распространяется по стенкам борти все выше, поднимаясь к клубу. Наконец, оледенение достигает клуба пчел, сжимает его и вызывает гибель семьи. Оледенение стенок борти влечет за собой увеличение содержания воды в меде в силу его гигроско­пичности. Водянистый мед непригоден для питания пчел и ускоряет их гибель.

Итак, появление в бортях зимней сырости, инея и оледе­нения есть бедствие недостаточного воздухообмена меж­ду жилищем пчел и окружающей средой. В свою очередь, как воздухообмен, так и процесс конденсации паров воды находится в теснейшей зависимости от температурных ус­ловий, складывающихся в жилище пчел».

В журнале «Пчеловодство» № 10, 1982 И.Ф. Шафиков сообщает, что «...бортевик...в период осенней ревизии меж­ду стенкой борти и крышкой должен оставляет щель. Раз­мер этой щели он определяет, руководствуясь собственным опытом, для каждой борти по-своему. Воздухообмен про­исходит в основном через верх должен и леток... Для бор­тевых пчел опаснее скопление водяных паров в гнезде, чем холод. Опыт показал, что с плотно закрытыми долже-ями семьи в бортях погибали уже в январе».

Е. Петров приводит температурный режим борти с зиму­ющей семьей по данным точечных измерений температуры внутри борти при наружной температуре —27 °С (рис. 3.9). Теперь давайте посмотрим, как распределяются темпе­ратуры по высоте борти (по условным сечениям) в цент­ральной улочке. Поскольку в борти соты расположены на теплый занос, то центральной улочке будет соответство­вать «О» вертикаль на рис. 3.9, а. За начало вертикальной координаты (0 см) примем потолок борти (рис. 3.10).

Границы клуба на всех этих рисунках определяются изо­термой +8 °С. Тогда из рис. 3.9, б видно, что в горизон­тальной плоскости клуб (в отличие от дупла) полностью не перекрывает своим объемом полость борти. Объяснить этот факт можно тем обстоятельством, что форма борти в го­ризонтальной плоскости близка к трапеции, а форма клу­ба в этой же плоскости приближается к кругу. К чему это приводит? А приводит это к тому, что температура воз­душного пространства, окружающего клуб внутри борти, имеет почти такие же значения, как и под открытым небом. И даже над клубом (см. рис. 3.10) существуют отрица­тельные температуры, чего не бывает даже в хорошо утеп­ленных сверху ульях, не говоря уже о дупле. При этом температуры в клубе и внутри самой борти еще изменяют­ся в течение суток (табл. 3.2).

Из данных таблиц видно, что клуб пчел ввиду своей тепловой маломощности не способен обогреть и не обо­гревает такое жилище, которое он не может перекрыть в горизонтальной плоскости своим объемом. Это, кстати,

относится в известной мере и к улью, о чем мы будем говорить дальше. Так вот, реально получается, что в бор­ти клуб пчел существует как бы на улице, поскольку тем­пературы вне клуба незначительно отличаются от внешних. А что является первопричиной этого факта? Ответ очеви­ден — конструкция самой борти, в которой должея (сплош­ное отверстие в дереве) занимает всю высоту борти. И как бы плотно крышку должен ни подгоняли под размер от­верстия, все равно там останутся щели, через которые поступающий в борть холодный наружный воздух «выда­вит» из жилой полости теплый воздух, выделяемый клу­бом. И получается парадоксальная ситуация — при плотно закрытой крышке должен, когда образуются только очень мелкие щели, холодный воздух все равно через них прони­кает внутрь, но скорость воздухообмена при этом будет столь незначительной, что избыточная внутренняя влага не сможет полностью удаляться из гнезда и пчелы будут стра­дать от сырости со всеми вытекающими негативными.по­следствиями. А с другой стороны, если за счет специально оставленных щелей по периметру должен увеличится при­ток свежего воздуха внутрь и, следовательно, увеличится скорость воздухообмена, то зимовка пчел может прохо­дить успешно (как пишут Е.П. Петров и И.П. Шафиков). Од­нако понятно, что при этом клуб будет сильно охлаждаться воздушным потоком и поэтому пчелам придется потреб­лять больше корма, что тоже плохо. Так, за три месяца (ноябрь — январь) расход кормов пчелами в бортях на 20% больше, чем в рамочных ульях (Петров Е.П., 1983).

Хочу обратить внимание также и на то, что в борти «сквозить» будет не только через щели в должее, но и в направлении «леток — должея». А уж этот холодный по­ток будет буквально пронизывать клуб, выдувая из него не только излишнюю влагу и углекислый газ, но и живитель­ное тепло.

Результатом всего сказанного и действия других нега­тивных факторов является гибель во время зимовки боль­шого количества бортевых семей, доходящая в отдельные годы до 30%. Средняя гибель зимовавших пчел за 9 лет наблюдений составила 12% (Петров Е.П., 1983).

Внимательный читатель может задать вопрос: «А поче­му же в живом дереве, в котором находится борть, не работает механизм удаления влаги проводящей системой дерева, как это происходит в дупле?»

По изложенным выше причинам функционирование это­го механизма удаления влаги блокируется отрицательными температурами внутри борти, поскольку влага, выделяе­мая клубом, намерзает на внутренних стенках должен, и в таком агрегатном состоянии вода уже не может попадать в проводящую систему дерева. Кроме того, созданная чело­веком в живом здоровом дереве борть, даже после ее просушки, будет иметь внутри не ситовину, а просто су­хую древесину, которая плохо впитывает влагу. По этой причине даже при благоприятных условиях осушение пче­линого гнезда в бортях будет происходить значительно слабее, чем в дуплах.

Вот и получается парадоксальная ситуация, когда пче­лы в бортях, изготовленных в живых деревьях, по указан­ным выше причинам зимуют хуже, чем в бортях, находя­щихся в сухостойных деревьях. В последних бортях не происходит внутреннего оледенения, поскольку они «теп­лее» бортей в живых деревьях, а пористая ситовая древесина к тому же хорошо поглощает влагу из гнезда (Ко­сарев М., 1985). В дупле по причине иного его устройства все происходит наоборот — пчелы лучше зимуют в дуп­лах, расположенных в живых деревьях.

Краткое содержание вопроса (выводы)

1 Борть — это искусственное жилище пчел, изготов­ленное человеком в живом дереве.

2. В бортях, расположенных, как правило, на высоте 6—10 м, за счет лучшего освещения летка солнцем подолжительность рабочего дня во время главно­го медосбора может доходить до 17 часов.

3. Способствует продолжению рабочего дня в летний ериод и то, что бортевые семьи, будучи защищен­ными толстыми стенками дерева/менее подверже­ны резким колебаниям температуры в ночное время о сравнению с семьями, находящимися в улье.

4. Зимовка пчел в борти может пройти успешно только том случае, если в ней есть достаточная вентиля­ция через специально оставленные на зиму вентиля­ционные щели у неплотно закрытых крышек должен.

5. Семьи, ушедшие в зимовку с плотно закрытыми крыш­ками должен, страдают от сырости, а многие из них погибают. Максимальные потери бортевых пчел за зимовку составляют 30%, а средние потери —12%.

6. В отличие от дупла, в борти, так же, как и в улье, зимний клуб не перекрывает своей массой горизон­тальное сечение полости, что приводит к появлению в определенные периоды зимовки отрицательных температур даже над клубом.

7. В бортевой полости зимний клуб постоянно нахо­дится в окружении температур, которые лишь незна­чительно отличаются от наружных. Это становитсявозможным потому, что в борти всегда есть щели в месте прилегания крышки к должее. Щели эти по высоте равны высоте всей борти, и через них хо­лодный внешний воздух постоянно поступает в борть. Внешний воздух поступает в борть также и через леток. В результате холодный наружный воздух имеет возможность беспрепятственно поступать в жилище пчел в борти. Положение усугубляется на­личием постоянного сквозняка через клуб по на­правлению «леток — щели в должее».

8. В холодное время года проводящая система дерева блокирована и не может сама функционировать и удалять излишнюю влагу из борти. Причиной бло­кирования проводящей системы является отрицатель­ная температура, которая постоянно присутствует внутри бортевой полости в дереве.

9. За три месяца зимовки (ноябрь — январь) потреб­ление кормов пчелами в бортях на 20% больше, чем в ульях в той же местности.

10. По своим конструктивным особенностям борть не может быть оптимальным жилищем для пчел. Это жилище по параметрам обитания не идет ни в какое сравнение с жилищем для пчел в типичном дупле
живого дерева.

► Улей как жилище пчел

С незапамятных времен пчелы привлекали человека са­мым главным своим продуктом — медом. Сначала человек добывал мед, извлекая его из дупел, находящихся в дере­вьях. В дальнейшем, пытаясь одомашнить пчел,.человек начал вырезать из деревьев дупла с семьями пчел и поме­щать эти колоды около своих поселений. Постепенно со­вершенствуя колоду и приспосабливая ее к своим потребностям, пчеловод превратил колоду в улей. Вначале улей во многом копировал колоду, а затем он начинает все боль­ше и больше приобретать черты современного улья. Нача­лом эпохи цивилизованного пчеловодства можно считать изобретение в 1814 г. рамочного улья нашим великим со­отечественником П.И. Прокоповичем.

С тех пор количество различных конструкций ульев не поддается никакому учету. Однако основа конструкции любого улья остается неизменной, несмотря на всяческие ухищрения конструкторов, — дно, корпус, леток, рамки, крыша. Материалом для изготовления большинства ульев является сухая древесина или другой материал искусст­венного происхождения — фанера, пенопласт и т.д. Также неизменным остается и основной принцип конструкции лю­бого улья — создание замкнутой полости определенного объема с отверстием (летком).

Исходя из всего этого, можно сказать, что физический принцип работы улья и его свойства как жилища пчел в основе своей сходны для любой конструкции улья. Поэто­му, чтобы не «утонуть» в частностях, давайте для дальней­шего анализа установим для себя обобщенную модель улья (рис. 3.11).

А теперь проанализируем, как функционирует улей с рас­положенной в нем семьей пчел в различные периоды жизни.

♦ функционирование улья в различные периоды жизни пчел

Коль скоро мы решили проводить оценку свойств улья как жилища пчел, отталкиваясь от дупла, то давайте внача­ле определим видимые отличия этих двух жилищ.

Очевидным отличием улья как жилища пчел от дупла является то, что эти жилища «построены» из разного ма­териала. Дупло создано в живой древесине, а улей сделан из «мертвой» древесины. В отличие от живой древесины, срезанную и разделанную «мертвую» (сухую) древесину будем называть товарной древесиной. Товарная древеси­на является наиболее распространенным материалом для строительства ульев, поэтому желательно знать все те ее свойства, которые влияют на качество улья как пчелиного жилища.

Основным отличием товарной древесины от живой яв­ляется то, что в товарной древесине после ее разделки прекращается обмен веществ по причине разрушения про­водящей системы живого дерева. Разрушение проводящей системы приводит к тому, что из древесины начинает испа­ряться влага. Так, у свежесрубленной древесины влажность составляет 50—100%. Под влажностью древесины при этом понимается отношение массы влаги, находящейся в дан­ном объеме древесины, к массе абсолютно сухой древеси­ны, (в %). После некоторого времени хранения товарной древесины на открытом воздухе влажность ее уменьшает­ся до 15—20% (воздушно-сухая древесина), а при хране­нии в комнате — до 8-12% (комнатно-сухая). У высушен­ной с исследовательскими целями в специальных шкафах древесины влажность можно довести до 0% (абсолютно-сухая древесина).

В живой древесине влага в первую очередь пропитыва­ет клеточные оболочки (это — связанная, или гигроскопи­ческая, влага), а затем заполняет внутренние пустоты кле­ток и межклеточные пространства (это свободная, или ка­пиллярная, влага). При высыхании товарной древесины из нее сначала испаряется свободная влага, а затем — гиг­роскопическая. При увлажнении товарной древесины влага из воздуха пропитывает только клеточные оболочки до полного их насыщения, а в полостях клеток и в межклеточ­ных пространствах будет находиться только воздух. Это состояние древесины при полном насыщении связанной влагой называется пределом гигроскопичности. Влажность древесины, соответствующая пределу гигроскопичности, при 20 X составляет 30% и практически не зависит от поро­ды. Предел гигроскопичности древесины увеличивается с понижением внешней температуры. Дальнейшее увлажне­ние товарной древесины выше предела гигроскопичности возможно только при непосредственном контакте древе­сины с водой. При этом водой заполняются полости кле­ток и межклеточные пространства, и появляется так назы­ваемая свободная влага. Предельное количество свобод­ной влаги зависит от породы и определяется объемом пустот в древесине, которые могут быть заполнены свободной влагой. Предельное количество свободной влаги в товар­ной древесине обратно пропорционально плотности дре­весины: чем ниже плотность, тем выше может быть пре­дельное количество свободной влаги в этой древесине.

Теперь посмотрим, как будет «работать» улей, изготов­ленный из досок (товарной древесины), в различные пери­оды года.

В летний период активной жизни пчел, когда они имеют возможность регулировать влажность воздуха внутри улья при помощи активной вентиляции, а положительные вне­шние температуры постоянно высушивают древесину, стенки улья будут иметь влажность, соответствующую пределу гигроскопичности. В таком состоянии улей, с точки зрения влагообмена, в наибольшей степени будет соответствовать своему назначению как жилищу для пчел.

Осенью с началом образования зимнего клуба возмож­ности активной вентиляции внутриульевого пространства уменьшаются. Влажность внутри улья повышается, чему спо­собствуют образование клуба и внешние атмосферные фак­торы, в частности, низкие температуры. Повышается также влажность древесины стенок и пола улья. Кроме того, в ре­зультате понижения внешней температуры и высокой внут-риульевой влажности предел гигроскопичности древесины повышается и достигает величин более 30%. Если зимовка идет неблагополучно, то внутри улья начинает конденсиро­ваться влага и древесина стенок и пола насыщается свобод­ной влагой до предела, определяемого плотностью древе­сины. Достигнув предела насыщения, товарная древесина, в отличие от живой, перестает потреблять влагу из внутри­ульевого пространства. При высокой влажности и плохой вентиляции в отдельных частях улья в случае достижения температурой воздуха так называемой точки росы будет происходить конденсация влаги. В этом случае при положи­тельных наружных температурах внутри улья, образно гово­ря, будет «идти дождь» (т.е. образовываться роса), а при отрицательных— «идти снег» (т.е. образовываться измо­розь). В таком состоянии улей в наименьшей степени будет соответствовать своему назначению как жилищу пчел. Пос­ле подобной зимовки в стенки и пол улья может проникнуть несколько литров воды. Пасечники хорошо знают, что улей после зимовки становится тяжелей.

Л.Г. Суходолец (2000) расчетным путем определил, что за 6 месяцев зимовки в 40-мм стенках стандартного Дада-новского улья накапливается до 3,7 кг избыточной влаги. Повышение влажности стенок и пола улья значительно ухудшает условия обитания и, в частности, тепловые ха­рактеристики улья. Эти характеристики определяются та­кими показателями, как удельная теплопроводность дре­весины и коэффициент теплопроводности поверхности.

Удельная теплопроводность, или просто теплопровод­ность, — это способность древесины проводить тепло через свою толщу от одной ее поверхности к другой. Теплопроводность характеризует теплоизоляционные спо­собности и измеряется в Вт/м °С. Она увеличивается при повышении влажности и плотности древесины, а также тем­пературы выше 0 °С. Теплопроводность также зависит от строения (породы) древесины и направления теплового потока. Вдоль волокон древесины она примерно в два раза выше, чем поперек. Так, для древесины сосны при температуре 20 °С удельная теплопроводность поперек волокон составляет 0,15—0,19 Вт/м °С для воздушно-су­хой и 0,28—0,33 "Вт/м °С для свежесрубленной древеси­ны. Удельная теплопроводность воздушно-сухой древе­сины сосны вдоль волокон составляет 0,35—0,41 Вт/м °С (Лесная энциклопедия, 1986).

Для подсчета теплопередачи с поверхности древесины удобно пользоваться коэффициентом теплопроводности поверхности (К), который равен отношению удельной теп­лопроводности к толщине древесины. Размерность коэф­фициента — Вт/м² °С.

Оценивая тепловые характеристики улья, изготовленно­го из товарной древесины, можно сказать, что в период активной деятельности пчел эти характеристики обеспечи­вают приемлемые условия обитания пчелиной семьи. Ведь летом древесина улья находится в воздушно-сухом со­стоянии, коэффициент теплопроводности у нее самый низ­кий из возможного, и стенки улья обеспечивают защиту семьи от перегрева при более высокой наружной темпе­ратуре или от охлаждения, если наружная температура ниже внутриульевой. Другое дело — зимой, и особенно в самый трудный период второй половины зимовки. Как было показано выше, древесина к этому времени пропитывается влагой до состояния свежесрубленной древесины, коэф­фициент ее теплопроводности повышается почти в два раза по отношению к воздушно-сухой древесине, и тепловые характеристики улья становятся неудовлетворительными. Однако, как будет показано дальше, негативные послед­ствия влияния плохих тепловых характеристик улья во вре­мя зимовки менее существенны по сравнению с негативны­ми последствиями нарушения нормального влагообмена в улье по указанным выше причинам.

♦ Воздухообмен в улье с нижним летком

А теперь посмотрим, как будет происходить воздухо­обмен через нижний леток в улье стандартной конструкции с подрамочным пространством 20 мм в зимнее время. Счи­таем, что улей хорошо утеплен, а клуб находится в нижней части сотов (рис. 3.12).

В отличие от дупла, в улье ниже клуба, по сути, нет свободного пространства. Кроме того, как показывают многочисленные исследования, температура внутренних стенок улья зимой практически не зависит от их толщины и при открытом летке соизмерима с внешней температурой. По этой причине отработанный теплый и влажный воздух клуба будет охлаждаться во внутреннем пространстве улья, что приведет к конденсации влаги на рамках и стенках улья.

Что касается верхнего утепления улья, то каким бы оно ни было, оно никогда не обеспечит полной герметичности (как в дупле) верхней части гнездового пространства. Ведь понятно, что даже «герметизация» целлофановой или дру­гой воздухонепроницаемой пленкой не сможет обеспечить герметичного ее прилегания по всему периметру верхней кромки улья. Без принятия специальных мер там всегда будут, хотя бы микроскопические щели. Посмотрим, к че­му это приведет.

Через нижний леток в улей будет поступать более тяже­лый и холодный внешний воздух, стремящийся занять внут­ренний объем, где воздух чуть теплее и легче. Но, по­скольку в стандартном улье подрамочный объем мал, вниз этому воздуху опускаться некуда (как это было в дупле) и он по причине большей плотности будет подниматься вверх, вытесняя собой наружу теплый воздух клуба через имею­щиеся в верхней части улья мелкие щели (как у борти). В результате этого все внутреннее пространство улья, за исключением объема, занимаемого клубом, и небольшого объема прилегающей к клубу «тепловой сорочки», будет занято холодным внешним воздухом.

Следовательно, можно сказать, что при любом из су­ществующих способов утепления и «герметизации» верха улья зимний клуб пчел всегда будет находиться в окруже­нии холодного воздуха. Об этом говорят и результаты мно­гочисленных исследований. По сути, получается, что в та­кой ситуации в улье будет происходить восходящая сквоз­ная вентиляция с очень малой интенсивностью, которой будет явно недостаточно для удаления всех продуктов жизнедеятельности клуба, но достаточно для того, чтобы холодный воздух заполнил почти все пространство около клуба.

Что же касается возможностей клуба осуществлять ак­тивную вентиляцию, то в этой ситуации по причине отсут­ствия герметичной полости вверху и из-за того, что клуб своей массой не может перекрыть улей поперек, клуб не сможет создавать необходимое избыточное давление для выхода наружу через леток отработанного воздуха. Ско­рее всего, в случае «включения» активной вентиляции, бу­дет происходить простое механическое перемешивание воздуха во внутреннем объеме улья с минимальным его выносом наружу через леток.

При отсутствии активной вентиляции выдыхаемый через низ клуба теплый воздух будет сразу же подниматься вверх, омывая клуб снаружи и образуя тепловую «сорочку». Этот воздух будет отдавать влагу более холодному внутренне­му воздуху, в результате чего влага будет конденсиро­ваться на внутренних конструкциях улья. В то же время через открытый нижний леток будет происходить воздухо­обмен с внешней средой и за счет диффузии. Но точно так же, как и в дупле, из-за малой площади открытого летка интенсивность этого воздухообмена будет существенно ниже требуемой.

В конечном счете, по указанным выше причинам зимой в улье при вентиляции через нижний леток всегда будет присутствовать высокая влажность, а пчелы будут испыты­вать дефицит необходимого им кислорода. Чтобы избе­жать этого, чаще всего делают интенсивную сквозную вен­тиляцию, которая позволяет «включить» конвекционный воздухообмен. В этом случае отработанный теплый воз­дух получает возможность интенсивно выходить наружу через специально созданные продухи в потолке. В резуль­тате этого внутри улья будет создаваться небольшое раз­режение, которое через нижний леток будет «подсасы­вать» холодный внешний воздух, и он при своем движении вверх будет омывать клуб (рис. 3.13).

Создание сквозной восходящей вентиляции, действитель­но, повышает количество поступающего в клуб кислорода и значительно понижает, а при интенсивной вентиляции — и вовсе устраняет избыточную внутриульевую влажность. Однако восходящий сквозной поток холодного воздуха является неестественным для зимнего клуба, поскольку из-за большой площади соприкосновения холодного воздуха с клубом происходит значительное охлаждение гнезда. Это сильно возбуждает пчел, и они начинают потреблять больше корма. При интенсивной сквозной вентиляции по­требление корма пчелами зимой увеличивается на 20— 25%, а в особо неблагоприятных случаях — и больше.

Хотя этот вариант вентиляции и нельзя признать опти­мальным, но для районов с короткой и теплой зимой он может быть вполне приемлемым.

А теперь давайте посмотрим, как будет происходить воздухообмен в улье при вентиляции через верхний леток.

♦ Воздухообмен в улье с верхним летком

В улье с верхним летком воздухообмен будет мало чем отличаться от воздухообмена в улье с нижним летком. В этом случае холодный внешний воздух, поступая через верхний леток, сначала полностью заполнит своей массой нижнюю часть улья, а затем начнет подниматься и выше среза летка, вытесняя собой наружу теплый воздух клуба, который будет просачиваться через имеющиеся в верхней части улья мелкие щели. В результате этого все внутрен­нее пространство улья, за исключением объема, занимае­мого клубом, и небольшого объема, прилегающего к клубу «тепловой сорочки», будет занято холодным внешним воз­духом.

При вентиляции через верхний леток зимний клуб также будет находиться в окружении холодного воздуха, а вос­ходящая сквозная вентиляция с очень малой интенсивнос­тью (за счет просачивания воздуха через мелкие щели в потолке) не сможет обеспечить удаления из гнезда всех продуктов жизнедеятельности пчел. Если клуб будет «вклю­чать» активную вентиляцию, то это будет приводить толь­ко к простому механическому перемешиванию воздуха в улье, и хотя часть отработанного воздуха при этом будет выноситься через леток, основная часть его все же будет оставаться в гнезде.

В итоге в этом варианте основной воздухообмен будет происходить за счет диффузии через леток и за счет про­сачивания через щели в потолке, но суммарная интенсив­ность этого воздухообмена будет существенно ниже тре­буемой.

Из всего рассмотренного выше следует, что широко ис­пользуемые на практике способы вентиляции в улье не обес­печивают оптимальный воздухообмен для пчелиной семьи, как это происходит в типичном дупле. А можно ли все же создать и реализовать такой способ вентиляции в улье, который в максимально возможной степени напоминал бы вентиляцию в дупле? На мой взгляд — можно. Об этом и пойдет речь ниже.

► Организация зимней вентиляции через низ улья

Исследованиями Т.С. Ждановой (1967) было достовер­но установлено, что гнездовая полость зимующей семьи как бы расслаивается на две зоны: теплую вверху и холод­ную внизу, между которыми нет теплообмена. Исходя из этого, идея реализации предлагаемого способа вентиляции состоит в следующем: поскольку в улье есть относительно теплая верхняя зона, в которой находится клуб, и холод­ная зона ниже клуба, то необходимо локализовать теплую зону сверху и с боков (по типу дупла), оставив открытым пространство под гнездом. Через это пространство, где соприкасаются теплая и холодная зоны, за счет явления диффузии будет происходить удаление из гнезда углекис­лого газа и влаги, а также поступать в гнездо кислород. Чтобы этот процесс происходил интенсивнее, необходимо сделать так, чтобы в этих зонах разница концентраций кис­лорода, углекислого газа и водяного пара была максимально возможной. Достичь этого можно за счет интенсивной вен­тиляции нижней зоны (подрамочного пространства), тогда там всегда будет находиться воздух, в котором концент­рации газов и влаги практически не будут отличаться от их концентраций в атмосферном воздухе. Поскольку для про­цесса диффузии характерно отсутствие механического пе­редвижения воздушных потоков, то это означает, что в локализованной зоне с клубом пчел перемещения воздуш­ных потоков (сквозняков) также не будет.

В предлагаемом варианте вентиляции, с точки зрения теп-лофизической, улей, по сути, оказывается как бы без дна, поскольку наружные воздушные потоки имеют свободный доступ в район низа подрамочного пространства, и дно будет выполнять только функции элемента, сохраняющего механическую прочность улья. Однако бояться того, что дно не будет удерживать тепло, не надо. Ведь известно, что коэффициент теплопроводности воздуха более чем в 5 раз меньше коэффициента теплопроводности сухого де­рева. Тогда значительное подрамочное пространство (100— 150 мм),, которое принципиально необходимо для реализа­ции предлагаемого способа вентиляции, будет обеспечи­вать минимальные теплопотери через это подрамочное пространство.

Что же касается непосредственно самого дна, то его сопротивление тепловому потоку составляет около 5% теп­лового сопротивления подрамочного пространства высо­той 100 мм. В таком случае, если говорить о сохранении тепла, при наличии достаточного подрамочного простран­ства, дно можно делать даже из ДВП или вообще не де­лать.

Кстати, пчеловоды иногда сильно преувеличивают роль любого отверстия в стенках улья (летка) в вопросе сохра­нения тепла в улье. Оказывается, это не совсем так. Вот что по этому поводу пишет А.И. Касьянов (ж. Пчеловодство № 4, 2007): «Состояние летков очень слабо влияет на усло­вия теплопотерь... Поэтому величиной потерь тепла через открытые летки можно пренебречь с достаточной для прак­тики точностью». Тем более, эти потери будут незначитель­ными при расположении отверстия в самом низу улья.

На практике локализация пчелиного гнезда с боков вы­полняется двумя утепленными заставными досками, кото­рые должны плотно, буквально «герметично», примыкать к передней и задней.стенкам. Между заставными досками и боковыми стенками желательно оставить сврбодное про­странство (карман) хотя бы в несколько сантиметров. Это пространство должно иметь свободный проход в объем под крышей, который в свою очередь должен иметь выход в окружающее пространство через вентиляционное отвер­стие (рис. 3.14).

Верхний леток должен быть полностью закрыт, а ниж­ний — открыт не менее чем на 4—5 см (8—10 см²). В задней стенке в самом низу около дна необходимо сделать венти­ляционную щель с площадью не менее 8—10 см². Можно вместо щели в нижних углах задней стенки вырезать два круглых отверстия диаметром 25 мм. Открываются эти от­верстия или вентиляционная щель сразу после образования пчелами зимнего клуба. Не забывайте о защите от мышей!

С учетом того, что улей имеет большое подрамочное пространство (а это — обязательное условие для органи­зации вентиляции через низ), могут быть и другие варианты проветривания подрамочного пространства. Главное, что­бы вентиляция этого пространства проходила интенсивно. В то же время при зимовке на улице, во избежание прямо­го задувания ветра в гнездо через леток и вентиляционные отверстия, надо прикрывать переднюю и заднюю стенки прислоненными к улью щитами или досками.

При такой вентиляции влага и углекислый газ будут уда­ляться из низа улья за счет свободного движения воздуха в горизонтальной подрамочной плоскости и в вертикаль­ной плоскости через «карманы» и крышу. Но и в первом, и во втором случаях потоки свободного движения воздуха будут проходить за пределами пчелиного гнезда, вслед­ствие чего сквозняка и охлаждения гнезда не будет.

А теперь детализируем некоторые элементы предложен­ной схемы вентиляции.

На зимовку в улье оставляют на 2—3 рамки меньше того количества рамок, на которое он рассчитан. Это свободное пространство будет использовано для размещения застав­ных досок и для создания боковых «карманов». Заставные

доски с внешней стороны хорошо утепляют пенопластом или другим синтетическим утеплителем. Надо иметь в виду, что пчелы сильно грызут пенопласт, поэтому его надо зак­рывать со всех сторон любым плотным материалом. Для плотного прилегания заставных досок к передней и задней стенкам необходимо на вертикальных концах этих досок прибить или приклеить без щелей плотный гибкий материал (брезент из пожарных шлангов, резину и пр.). Полоска это­го материала должна с запасом перекрывать свободное про­странство между стенкой и доской (рис. 3.15).

Желательно такую заставную доску покрыть мягким теп­лоизолирующим материалом, имеющим с одной или двух сторон зеркальную пленку (такой материал используется для теплоизоляции полов в квартирах), который можно купить в магазине стройматериалов. Помимо теплоизоля­ции, зеркальная пленка этого материала будет отражать излучаемое зимним клубом тепло назад в гнездо, что об­легчит пчелам задачу поддержания необходимой темпера­туры в клубе и, следовательно, уменьшит потребление ими меда.

Для исключения задувания клуба холодным воздухом вентилируемая горизонтальная плоскость «леток — венти­ляционная щель» должна быть расположена по возможно­сти дальше от нижней кромки клуба. Это возможно сде­лать только при достаточном лодрамочном пространстве или при постановке под гнездовой корпус пустого магази­на (что предпочтительнее).

Поверх рамок кладут плотный холстик, несколько сло­ев бумаги (газеты) и хорошую утеплительную подушку, лучше из синтепона. Вообще верхнее утепление и боко­вые заставные доски должны обеспечивать хорошую теп­лоизоляцию без малейших щелей (по типу дупла). Такая «герметизированная» теплоизоляция не позволяет влаге конденсироваться на элементах улья, входящих во внут­реннюю гнездовую полость. В этом контексте при орга­низации искусственного «дупла» внутри улья имеет зна­чение и теплоизоляция передней и задней стенок. При любой их толщине желательно наружное утепление этих стенок. Например, можно снаружи прикрепить листовой пенопласт толщиной 20 мм.

Надо обратить внимание также и на то, чтобы верхнее утепление внутри улья не перекрывало свободный проход отработанного воздуха из боковых «карманоз» к вентиля­ционным отверстиям в крыше.

Возможна реализация вентиляции через низ улья и без использования боковых «карманов». Этот вариант особенно актуален для многокорпусных ульев, поскольку в этом слу­чае в корпуса можно будет ставить полный комплект ра­мок, и при этом под гнездо можно будет использовать всю площадь корпусов. Верхнее утепление в этом случае размещают так, чтобы оно надежно перекрывало всю пло­щадь корпуса вверху. Заставные доски можно не исполь­зовать вовсе. Что же касается подрамочного простран­ства, то в этом варианте также должно быть обеспечено хорошее его проветривание в горизонтальной плоскости. Для этого полностью открывают нижний леток и вентиля­ционную щель (отверстия) в задней стенке около дна.

В любом варианте вентиляции для обеспечения циркуля­ции пчел в зимнем клубе надо еще при окончательной сборке гнезда во всех рамках (включая и крайние) проделать па­лочкой в районе центра медового сота 1—2 отверстия ди­аметром 8—10 мм.

Подготовку улья к зимовке по изложенной методике желательно провести с таким расчетом, чтобы до после­днего облета оставалось не менее 2—3 недель. За это вре­мя пчелы запрополисуют все щели и наведут порядок в гнезде.

Опыт использования предложенного способа зимней вен­тиляции через низ улья показывает, что если все сделано в соответствии с приведенными рекомендациями, то резуль­таты зимовки хорошо подготовленных и здоровых семей очень высокие. Мне, по крайней мере, не известен ни один случай отхода семей за зимовку у всех тех пчеловодов, кто этим способом пользовался.

Краткое содержание вопроса (выводы)

1. Улей, изготовленный из сухой товарной древесины, летом в период активной деятельности пчел обес­печивает приемлемые условия обитания для пчели­ной семьи.

2. В зимний период, особенно во второй его полови­не, когда древесина улья насыщается водой до пре­дела, внутри улья создаются неудовлетворительные условия обитания для семьи. Основной причиной создания таких условий является повышение внутриульевой влажности выше критической отметки из-за плохой вентиляции в улье. Это, в свою очередь, связано с тем, что товарная древесина, в отличие от живого дерева, не может быть постоянным по­требителем влаги, выделяемой пчелами. Древесина улья после полного ее насыщения перестает прини­мать влагу из гнезда.

3. Принципиальным отличием любых конструкций ульев от дупла является то, что все ульи изготов­лены из сухой товарной («мертвой») древесины, а дупло всегда находится в живом дереве, кото­рое, постоянно взаимодействуя с пчелиным гнез­дом, создает для пчел благоприятный микроклимат в гнездовой полости на протяжении всего года.

4. Вторым отличием улья от дупла является то, Что в стандартном улье клуб располагается в непосред­ственной близости от летка, и поэтому он всегда находится в окружении холодного наружного воз­духа. В типичном дупле зимний клуб находится, как правило, выше летка в верхней его части, где все­гда сохраняется тепло. Поэтому в типичном дупле в зимнее время естественным образом возникает и существует своеобразный тепловой «колпак», гер­метически закрытый сверху и полностью открытый снизу.

5. Третьим отличием стандартного улья от типичного дупла является отсутствие в таком улье значитель­ной по объему свободной полости (своеобразного воздухообменника) ниже клуба, что делает невоз­можным осуществление пчелами нормального есте­ственного воздухообмена в зимний период.

6. При организации вентиляции улья только через ниж­ний или только через верхний леток обеспечить при­емлемые условия обитания для пчелиной семьи не представляется возможным.

7. При организации восходящей сквозной вентиляции через нижний (верхний) леток и продухи в потолке условия обитания пчел зимой в улье можно считать удовлетворительными. Однако следует иметь в виду, что при этом существенно (до 25%) увеличивается потребление корма со всеми вытекающими послед­ствиями.

8. Хорошие условия для обитания пчел зимой в улье могут быть достигнуты при использовании способа организации вентиляции через низ улья, а также при зимовке в сухих омшаниках или обогреваемых по­мещениях.

9. Улей, как искусственное жилище для пчел, по мно­гим параметрам уступает естественному жилищу пчел — типичному дуплу в живом дереве, посколь­ку в любой конструкции улья: 1) принципиально не­возможно, воссоздать благотворное взаимодействие живой древесины с гнездом пчел; 2) невозможно в полной мере воссоздать естественную вентиляцию, происходящую в типичном дупле; 3) невозможно в полной мере обеспечить защиту семьи от внешних электрических полей, как в типичном дупле; 4) прак­тически невозможно обеспечить неразрывность со­тов в вертикальной плоскости, как в естественном гнезде пчел в дупле.

3.7.2. ОСНОВНЫЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ЗИМНЕМ КЛУБЕ ПЧЕЛ

Известно, что зимний клуб пчел образуется при осен­нем стабильном понижении внешней температуры до 6— 8 °С. Во время зимовки пчелы, находящиеся в клубе, по­требляют мед, являющийся источником жизненной энергии, которая позволяет поддерживать в зимнем клубе необхо­димые температуры. Так, в центре клуба может поддержи­ваться температура 28-30 °С, а к периферии она падает и на внешней стороне (корке) клуба может составлять 6— 10 °С. Если внешняя температура поднимется выше 8—10 X, то клуб распадется. Следовательно, условием существо­вания клуба является наличие за пределами клуба внешней температуры ниже температуры корки клуба. Коль скоро это так, то существующий клуб всегда будет являться ис­точником тепла, находящимся во внутриульевом простран­стве. А как этот источник тепла будет влиять на темпера­туру самого внутриульевого пространства?

В соответствии с законами физики явление теплообме­на, т.е. передачи тепла, осуществляется посредством про­цесса теплопроводности, процесса конвекции либо лучис­тым теплообменом.

Явление теплопроводности возникает при наличии раз­ности температур в разных точках объема. В общем.слу­чае количество тепла, передаваемого за счет явления теп­лопроводности, зависит от свойств среды, через которую этот процесс проходит. Количественной характеристикой способности среды передавать тепло за счет ее теплопро­водности является коэффициент теплопроводности. В на­шем случае передача тепла от корки клуба происходит равнонаправленно во все стороны через воздух. Однако известно, что неподвижный воздух является одним из луч­ших теплоизоляторов, так как коэффициент теплопровод­ности у него очень низкий. По этой причине отбор тепла от зимнего клуба за счет явления теплопроводности через воздух будет незначительным. Учитывая, что клуб при оп­тимальных условиях зимовки является маломощным источ­ником тепла (2—5 Вт), и все сказанное выше, можно прийти к выводу, что нагрева внутриульевого пространства зим- ним клубом за счет теплопроводности воздуха фактически не будет происходить.

Лучистый теплообмен (тепловое излучение) возникает у любого тела, температура которого выше температуры абсолютного нуля. По закону физики, мощность теплового излучения пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры излучающего тела. Применительно к нашему анализу это означает, что чем выше будет температура корки клуба относительно температуры внешней среды, тем сильнее клуб будет излучать тепло. При наружной темпе­ратуре, равной температуре корки клуба, тепловые излу­чения клуба и внешнего пространства одинаковы. По мере понижения внешней температуры тепловой контраст клуба будет возрастать, и будет увеличиваться мощность тепло­вого излучения. Однако, как показывают исследования, на тепловое излучение клуба даже при низких внешних темпе­ратурах расходуется мощность не более 2—4 Вт (Трифо­нов А.Д., 1991). Поскольку тепловое излучение нагретого тела происходит равнонаправленно во все стороны, то рас­сеяние тепловой мощности при этом осуществляется в сфере объема пространства, следовательно, рассеиваемая мощность на нагрев пространства будет резко падать (об­ратно третьей степени расстояния) по направлению от ис­точника теплового излучения. По этой причине, а также из-за малой мощности тепловой энергии, расходуемой клубом на тепловое излучение, Нагрев внутриульевого простран­ства будет ограничиваться несколькими сантиметрами про­странства вокруг корки клуба. За счет теплового излуче­ния вокруг клуба будет возникать так называемая «тепло­вая сорочка» толщиной в несколько сантиметров, за пределами которой во всем остальном объеме внутриуль­евого пространства температура практически будет мало отличаться от наружной. Следует заметить, что за счет теплового излучения в пространство передается сухое теп­ло, не связанное с влагой воздуха. В таком аспекте это тепло является желательным для поддержания оптималь­ного микроклимата в зимнем клубе. Это как раз то тепло, за которым «охотятся» пчеловоды, сильно сокращая гнез­до. Однако «добыча» в этом случае никогда не может быть большой, а вот негативные последствия такого со­кращения часто могут быть значительными, о чем более подробно будем говорить дальше.

Явление конвекции состоит в том, что нагретый источ­ником тепла воздух, как более легкий, всегда будет подни­маться вверх в окружающем его более холодном воздухе. Это в полной мере относится и к зимнему клубу, из кото­рого за счет явления конвекции теплый воздух будет уст­ремляться вверх по всей поверхности, за исключением его нижней части. Это тепло будет вносить свой вклад в под­держание «тепловой сорочки» в верхней части клуба. Надо иметь в виду, что за счет явления конвекции из клуба вы­деляется влажное тепло, поскольку выдыхаемый пчелами теплый воздух всегда имеет высокую влажность. По этой причине это влажное тепло желательно из клуба удалять, так как излишняя влажность при зимовке хуже сухого хо­лода.

Что же касается обогрева внутриульевого пространства за счет явления конвекции, то здесь надо иметь в виду, что на нагрев за счет конвекции расходуется почти такая же тепловая мощность, как и на тепловое излучение (Три­фонов А.Д., 1991). Но при этом конвективное влажное теп­ло распространяется только вверх. При наличии хорошей восходящей вентиляции большая часть этого тепла вместе с излишней влагой будет уходить во внешнее пространство через верх улья. В этом случае говорить об обогреве внут­риульевого пространства конвективным теплом не прихо­дится.

Если восходящая вентиляция слабая или ее совсем нет, то конвективное тепло в виде влажного теплого воздуха будет «растекаться» по потолку. При этом будет происхо­дить охлаждение влажного теплого воздуха, в результате чего начнется конденсация влаги на потолке и стенках в виде капель или изморози. В этой ситуации какая-то часть внутриульевого пространства, находящаяся под потолком, будет иметь температуру несколько выше наружной. Ос­тальное внутриульевое пространство конвективным теплом

обогреваться не будет. Таким образом, ввиду названных причин за счет конвективного тепла может обогреваться только та часть внутриульевого пространства, которая не­посредственно примыкает к верхней части клуба.

Из всего сказанного следует, что зимний клуб пчел очень слабо влияет на температуру внутриульевого про­странства. Многочисленными исследованиями установлено, что во время зимовки пчелы поддерживают положитель­ные температуры только внутри клуба и на его поверхнос­ти. Температура воздуха внутри улья не намного отличает­ся от внешней температуры.

Выводы

1. Тепловая энергия зимнего клуба пчел за счет явлений теплового излучения и конвекции образует вок­руг клуба «тепловую сорочку» толщиной всего не­сколько сантиметров.

2. За пределами «тепловой сорочки» температура внут­риульевого пространства мало отличается от внеш­ней температуры. Следовательно, зимний клуб пчел, ввиду своей тепловой маломощности, не способен обогревать все внутриульевое пространство.

3.1.3. МИКРОКЛИМАТ ПЧЕЛИНОГО ЖИЛИЩА В ЗИМНИЙ ПЕРИОД

Наибольшее количество пчелиных семей в настоящее время живут в ульях. Видимо, по этой причине большин­ство исследований ученых посвящено изучению жизни пчел в ульях. Это в полной мере относится и к исследованию микроклимата. Основные работы в этой области принадле­жат Е.К. Еськову, хотя и другие исследователи, в частнос­ти Т.С. Жданова, М.В. Жеребкин, Г.Ф. Таранов, А.Д. Ко­миссар, не оставляли этот вопрос без внимания.

Опираясь на эти работы, рассмотрим, какой микрокли­мат устанавливается в пчелином жилище в зимний период, или, как его еще называют, пассивный период жизни пче­линой семьи.

Основными факторами, определяющими микроклимат, являются температурный режим, влажностный режим (гиг-рорежим) и газовый режим. О них и пойдет речь дальше.

► Температурный режим пчелиного жилища в зимний период

Температура относится к числу основных факторов, огра­ничивающих ареал распространения пчел. Сезонные и су­точные колебания температуры и потребности пчел в опре­деленном терморежиме формировали у них в процессе эволюции совершенные механизмы терморегулирования. Терморегуляция основана на использовании комплекса слож­ных, наследственно закрепленных поведенческих актов. Выражаются они в четком взаимодействии больших групп пчел, что предохраняет или снижает отрицательное влия­ние действующего на семью неблагоприятного термофак­тора. Большую роль в механизме терморегуляции играют индивидуальные особенности рабочих особей, обладаю­щих высокочувствительными терморецепторами, а также способности пчел в сотни раз изменять интенсивность об­менных процессов (Еськов Е.К., 1991).

Механизм терморегуляции основан на управлении про­цессами производства тепла и теплоотдачи как отдельны­ми особями, так и группой (клубом) пчел. Источником теп­ловой энергии в пчелином гнезде является потребляемый пчелами мед, а непосредственными производителями теп­ла — составляющие зимний клуб пчелы за счет их мышеч­ной деятельности. Отдача тепла телом пчелы осуществля­ется в основном через механизмы теплопроводности, кон­векции, излучения, а также испарения. Эффективность отдачи тепла, происходящей в результате действия комп­лекса этих процессов, зависит от разности температур меж­ду покровами тела пчелы и окружающей средой. Суще­ственное влияние на интенсивность отдачи тепла оказыва­ют скорость воздушного потока и его влажность: увеличение скорости движения воздуха и понижение его влажности ускоряют теплоотдачу тела пчелы. К сопутствующей фор­ме охлаждения относятся теплопотери, связанные с испа­рением пчелой так называемой метаболической (возника­ющей за счет внутренних обменных процессов) воды, ко­торая удаляется из организма пчелы через дыхательную систему. Поэтому чем интенсивнее обмен веществ, тем больше при одном и том же состоянии условий окружаю­щей среды потери метаболической воды и соответствен­но охлаждение пчелы. Однако доля теплоотдачи за счет испарения метаболической воды в общем комплексе теп­лоотдачи пчелы относительно невелика (около 10%), Есь­ков Е. К. (1991).

С началом формирования зимнего клуба «включается» групповой защитный механизм терморегулирования, направ­ленный на максимальную компенсацию негативного воздей­ствия неблагоприятных условий внешней среды и снижение затрат энергии каждой особью. Обычно осенью клуб начи­нает формироваться напротив летка в передней части улья на нижних половинах рамок. При этом пчелы располагаются преимущественно на пустых ячейках. Потребление меда сти­мулирует пчел перемещаться вверх, а затем — и по направ­лению к задней стенке. В жилище с большими запасами меда в длинных вертикальных сотах, например, в дупле или улье на узковысокую рамку, пчелы мигрируют вдоль передней
стенки..

Перемещение пчел в верхнюю часть гнезда связано так­же с их стремлением занять наиболее теплую часть жили­ща. Действительно, в сильные морозы большая часть пчел, зимующих в ульях под открытым небом, располагается в верхних частях сотов. В то же время в ульях с электри­ческими подогревателями, расположенными в подрамоч-ном пространстве, центр локализации пчел бывает смещен к нижней части сотов. В таких ульях перемещение пчел вверх происходит при потеплениях и к весне.

Распределение температур в жилище зимующих пчел зависит от их размещения на сотах. В то время, когда в гнезде отсутствует расплод, наиболее высокая температу­ра бывает в межрамочных пространствах, где находится наибольшее количество пчел. В самой теплой зоне, тепло­вом центре, минимальная температура находится на уров­не 24—28 °С. Разогрев теплового центра происходит в за­висимости от количества пчел в гнезде, их физиологичес­кого состояния, уровня активности и внешней температуры. Обычно чем активнее пчёлы, тем больше зона с высокой температурой. Активизация зимующих пчел может быть вызвана появившимися в ходе зимовки патологическими явлениями, нападением врагов и грабителей, появлением расплода, а также физическими факторами: внешней тем­пературой, освещенностью, влажностью, скоростью воз­духообмена между внутригнездовым пространством и внеш­ней средой, концентрацией углекислого газа. От центра зим­него клуба к периферии температура постепенно снижается. Однако интенсивность понижения температуры неодинако­ва в различных зонах гнезда. Наименьшее понижение тем­пературы происходит от центра к верхней части простран­ства, занятого пчелами. Наиболее резкий спад температу­ры идет в направлении к нижней части гнезда и задней стенке, где наблюдается минимальная температура. В раз­личных зонах на периферии гнезда температура может до­вольно долго сохраняться на одном уровне, особенно если пчелы зимуют в помещениях при постоянной температуре.

По мере потребления корма происходит перемещение пчелиного клуба и связанное с этим изменение температу­ры в различных зонах пчелиного жилища. При этом пере­мещение зимнего клуба может происходить не только в вертикальной плоскости (что естественно для зимующих пчел), но и в горизонтальной. Особенно неестественным является перемещение клуба в плоскости поперек рамок. Как правило, причиной этого перемещения, связанного со значительными затратами энергии, служит недостаток кор­ма на пути перемещения пчел. Если его запасы находятся в области боковых рамок, то возможно разделение клуба на две части. Во многих случаях это заканчивается ги