2. Інформаційні зв’язки життєдіяльності бджіл

2. Інформаційні зв'язки життєдіяльності бджіл

2.4 Звуки та слух бджіл

2.4.1 Короткі історичні відомості дослідження звуку та слуху бджіл

Про органи слуху медоносних бджіл стало відомо нещодавно з появою високочутливої електронної апаратури. У прямому значенні, як у людини та інших тварин, такого органу слуху, як вухо, у бджіл немає.

Довгий час експериментально не вдавалося довести наявність слуху у бджіл аж до нашого часу, але звуки, що видаються бджолами, і здатність їх сприймати їх було помічено дуже давно. Ще в першому тисячолітті до нової ери жителі стародавньої Ассирії, добуючи мед і віск, виключно вміло, можна сказати майстерно, поводилися з бджолами. Ассиріянам був відомий якийсь звуковий "секрет", що дозволяв їм мати владу над бджолиною родиною. Використовуючи свій секрет, вони могли виманити сім'ю бджіл з дупла (вулля), так і знову її направити в дупло.

У 70 - 19 роках до нової ери знаменитий римський поет і бджоляр Вергілій писав, що, граючи на цимбалах (струнний інструмент), можна посадити рій за бажанням. Проте, ці знання влади над бджолами протягом часу загубилися.

У нашу еру знаменитий історик Павло Іовій Новокамський в 1526 писав, що населення, яке займалося бортництвом, для пограбування роїв використовувало мідний дзвін. На мідний дзвін залучали бджіл, тому що бджоли краще за інші звуки чули металевий дзвін міді.

Вперше знаменитий швейцарський бджоляр, сліпий Франсуа Губер в 1792 звернув увагу на своєрідну реакцію бджіл на деякі звуки, від яких вони як би «завмирали» на соті, залишаючись нерухомими протягом усього часу, поки тривали звуки, що подаються.

Завмирання бджіл на характерні різкі звуки спостерігав іБуттель-Репен(1915) у спостережному вулику тоді, коли він вологим пальцем проводив по склу.

У 1925 році німецький вчений К. Фріш, уродженець з Австрії, намагався встановити - чи можуть різні звуки залучати бджіл, що видаються поблизу годівниць. Позаду годівниць із медом чи цукровим сиропом учений поміщав електричний камертон, що дає звуки різної висоти. Проте, всі відтворювані звуки бджіл ніякого впливу не надавали; вони однаково добре знаходили годівниці, як супроводжувані, так і не супроводжуються звуками.

Відсутність високочутливої апаратури тоді не дозволяло вивчити сприйняття звуків, як бджолою, і сім'єю бджіл. Тільки з появою високочутливих мікрофонів, точних звукових аналізаторів і звукових генераторів знову стало можливим успішніше провести вивчення звуків, що видаються і сприймаються бджолами.

Усім нам давно відомо, що бджоли у вулику у спокійному стані завжди видають тихий рівномірний гул, а при постукуванні по вулику вони відповідають посиленням гулу. Зовсім інший гул виникає в сім'ї бджіл при відборі або втрати їх матки (безматковий гул). Бджоли видають звуки під час мобілізаційного танцю. Якщо танець бджоли не супроводжується звуком, то вони не надають мобілізуючої дії на льотних бджіл, що знаходяться у вулику. Бджоли при підготовці нападу, для укусу, видають своєрідні звуки, що приводять інших бджіл у роздратування до атаки на противника (ворога).

Перебуваючи в зимівнику в період зими, можна спостерігати факти, що вказують на здатність бджіл відтворювати і вловлювати звуки. Наприклад, підвищений гул, що утворився однією з сімей, що знаходяться в зимівнику, незабаром викликає підвищення шуму і в інших поряд розташованих сім'ях. Спів маток також переконує нас у здатності бджіл сприймати звуки.

Усім'ї, що роюється, матка не видає звуків доти, поки вона одна у вулику, і тільки з появою ще інших молодих маток між ними починається перекличка. Отже, звуки відіграють певну роль життя сім'ї бджіл.

Звуки, які видають бджоли, під час польоту вивчав Хансен (1958-1959). У своїх дослідженнях він визначав звуковий тон летючої бджоли електрометричним методом, а потім за допомогою катоднопроменевого осцилографа визначав кількість ударів крил, якому відповідав цей тон. У його дослідах бджола, що прилітає в вулик, видавала звук, відповідний 250 коливанням крил в секунду (Гц); вилітаюча бджола видавала звук 237 Гц. При поверненні бджоли у вулик з наявністю 10%-ної концентрації цукрового сиропу, частота коливань крил становила 249 Гц, а з сиропом 30%-ної концентрації - 252 Гц. Якщо бджолі супроводжував рясні хабарі, число коливань крил досягало 274 в секунду. При випадках роздратування бджіл і тих, хто намагається жалити, вони видавали більш високий звук – відповідний 285 Гц. Бджоли, що вентилюють у льотка, робили 216 коливань в секунду.

Плодна матка під час польоту видає звук 226 Гц, неплідна 253 Гц, трутень у польоті – 207 Гц.

Цікаво відзначити спів маток під час роевого стану. У роєвий період у вулику можна розрізнити два типи звуків - більш тонкий протяжний (ТІІТ) і глухий, нижчий тон (КВЄЄК). Перший звук видає молода матка, яка щойно вийшла зі свого маточника; другий звук - одна або кількох маток, які повністю розвинулися, але знаходяться ще в маточниках. Звуки матками, що видаються, можуть бути настільки сильними, що вільно чути людиною, навіть на відстані декількох кроків від вулика.

Пізніше А.М. Уеннер (1962) повторив досвід Хансена і дійшов висновку, що звукисприймаються маткою завдяки коливанням субстрату (стільників) на якому вона знаходиться. Під час співу матка зупиняється на стільнику, притискається до нього нижньою поверхнею свого тіла і здійснює ледь помітні рухи крилами в горизонтальному напрямку. Однак сам рух крил звуків не відтворює, а лише підвищує силу звучання. Досить доторкнуться до крил матки, що співає, як сила звуку лише злегка змінюється і він стане менш чистим.

На думку Є.В. Вудса (1958), матка видає звуки повітряним струменем, що виходить з дихальця, які розташовані на грудях і черевці. Сила стиснення черевця при диханні неплідної матки або матки в період роїння достатня, щоб видати звук у 2 мілівольти. Яйцекладна матка не може дати досить сильний струмінь повітря через розвинені яєчники, тому що вони скорочують об'єм повітря повітряних мішків.

Н.Еш (1961)таА.М. Уеннер (1962) установили, що мобілізаційні танці бджіл супроводжуються звуками. Якщо спостережний вулик помістити у приміщення (з виходом бджіл через отвір у вікні), де немає сторонніх звуків. Взяти один кінець м'якої гумової трубки і вставити у вухо, а інший наблизити до крил танцюючої бджоли, то сила звуку при вимірах дорівнюватиме 70-80 децибелів. Наприклад, вухо людини чує силу удару краплі води 20 децибел, наша мова 40 децибел, звук рушійної легкової машини 60 децибел, а силу оркестру у концертному залі 80 децибел.

Основні частоти музичних інструментів та людських голосів не виходять за межі 40 – 8000 Гц. У бджіл, звук із частотою 200 Гц (по Уеннеру) і 250 Гц (по Еші) виникає тільки під час прямого пробігу бджоли при виляючому танці. А під час підготовки сім'ї до роїння загальний гул може досягти висоти 300 герц (Е.Ф. Вудс, 1959).

Отже бджоли видають звуки досить широкого діапазону. Природно, що для всіх цих звуків у бджоли повинні бути органи різного пристрою.

Механізм відтворення звуків бджолами поки що не має повного переконливого пояснення. З цього питання вченими були висунуті в основному дві теорії:дихальнатавібраційна. Згідно з першою теорією, бджоли видають звуки за допомогою управління процесом замикання дихаль.Ландауер, Харріз, Вудста ін. вважають, що звук виробляється за допомогою стигм, які вібрують у момент вдихання та видихання повітря.

Дихальна теоріяможе бути поставлена під сумнів з цілого ряду міркувань порівняно з музичними інструментами:

Дихальця не можуть видавати звук за принципом язичкових музичних інструментів через недостатність тиску дихальної системи комах;
Відсутня синхронність між періодами звучання та дихальними рухами;
Блокування, тобто. закриття всіх дихаль (крім перших двох) не викликає припинення співу бджолиної матки;
Частота звуку не змінюється у разі заміни азоту повітря на гелієм.

Прибічникивібраційної теоріївказували на те, що звук виникає внаслідок вібрації хітинових частин тіла комах. Так, Я. Калинський (1890) припускав, що матка, що знаходиться в запечатаному маточнику, видає звук за допомогою мандібул (верхніх щелеп). Снодграс та Хансон вважали, що спів маток є результатом вібрації крил. Белезме та Сімпсон висунули припущення, що звук виробляється вібрацією елементів грудей під дією крильової мускулатури. Сімпсон при цьому вважав, що посилення цього звуку відбувається за рахунок вібрації субстрату, на якому знаходиться бджола.

Основні положення вібраційної, як і дихальної теорії, не мають експериментального підтвердження. Зокрема, припущення про те, що матка співає за допомогою крил, спростовується тим, що ампутація крил не заважає їхній здатності співати. Результати дослідів Дж. Сімпсона (1964) із заклеюванням дихаль так само не мають достатнього підтвердження для дихальної теорії. Більш того, ці дані із заклеюванням першої пари мезотораксальних дихаль, що викликають припинення «співу» маток, може бути витлумачено на користь дихальної теорії. Таким чином, на основі наявних даних не можна підтримати ні дихальну, ні вібраційну теорію.

У зв'язку з цими даними Є. К. Єськов, будучи ще, кандидатом біологічних наук в Інституті Бджільництва з 1969 до 1990 року, провів на бджолах низку досліджень, щоб зрозуміти яким механізмом бджоли видають звук.

Механізм видання звуків бджолою, у роботі Е.К. Єськова заснований на вібрації хітинових елементів грудей під впливом крильової мускулатури непрямої дії. Звуки посилюються крилами, роль яких у цьому порівнянні з роллю дифузора. Роль крила, як дифузора, пояснюється тим, що в міру вкорочування пластин крил відбувається ослаблення та зміна частотних характеристик звуків, що видаються бджолами. У міру зменшення площі дифузора відбувається посилення високочастотних складових. Отже, величина крила впливає на спектральну характеристику і гучність звуків, що видаються бджолами.

У всіх випадках вкорочування та ампутація крил послаблює звуки, що виробляються бджолами.

Збіг частоти помахів крила з частотою пульсуючих звуків у мобілізаційних танцях, підтверджує переважну роль поздовжніх м'язів у виробництві звуків. Неспроможність дихальної теорії підтверджуєтьсяампутацією черевця, тому що ампутація черевця порушує процес дихання, що відразу ж відбивається на зміні характеристик звуків.

Припинення «співу» маток внаслідок заклеювання першої пари дихаль на тораксі стверджує про дихальну теорію, але, заклеюючи дихальця, дослідники пов'язували рухомо з'єднані сегменти грудей. Припинити відтворення звуку можна не вдаючись до блокування першої пари дихало. Для цього достатньо краплею клею скріпити на грудях, біля основи крил, рухливі зчленовані сегменти. Таким чином, ці дані спростовують дихальну теорію та підтверджують виробництво звуків способом вібрації.