О зимовке пчел 2

О зимовке пчел

Дыхание пчёл в зимнем клубе Итак, пчёлки зимой согреваются, поедая мёд и используя его как своеобразное "сладкое" топливо. Мёд состоит из фруктозы (типовой анализ даёт 38%), глюкозы (31%), воды (17%) и прочих (в том числе зольных) веществ. Химическая формула фруктозы и глюкозы одинаковая - С₆Н₁₂О₆, а реакция окисления будет выглядеть так: С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ = 6СО₂ + 6Н₂О.
Из неё видно, что пчёлы, усваивая мёд, в процессе дыхания поглощают из воздуха кислород и выделяют в него углекислый газ и воду. Переведя эту формулу на язык чисел, получим, что при съедании 60-ти граммов мёда (столько съедает сильная семья в морозный зимний день) в воздух выделяется приблизительно 40 литров чистого углекислого газа (при нормальных условиях) и 40 граммов воды в виде пара. Расчёты сделаны с учётом того, что зрелый мёд содержит приблизительно 17% воды. Воде будет посвящена следующая глава, а сейчас остановимся на кислороде и углекислом газе.
Исследования показали, что в закрытом объёме пчёлки начинают гибнуть при повышении концентрации СО2 свыше 9%, или при снижении концентрации кислорода ниже 5% (исходные содержания этих газов в воздухе 0.03% и 21% соответственно). Поскольку потребляется кислорода по объёму столько же, сколько выделяется углекислого газа, то лимитирующим фактором является именно повышение уровня СО₂. Концентрацию углекислого газа до 4% пчёлы переносят спокойно, более того, по мнению специалистов, такая концентрация способствует улучшенной зимовке, хотя, возможно, несколько ускоряет старение. При концентрации СО₂ в улье выше 4% пчелиная семья начинает возбуждаться и вентилировать гнездо.
Используя эти значения, нетрудно подсчитать, что в средний зимний день в улей должно попасть около кубометра свежего уличного воздуха и столько же отработанного выйти наружу. Это не так уж много - всего 0.7 литра в минуту (летом воздухообмен доходит до одного литра в секунду). Но это в случае прямоточной вентиляции. Если же в улье открыт всего один леток, то тепловых потоков входящего и выходящего воздуха практически не будет, и в воздухообмене преобладающую роль начнёт играть диффузия. И это очень важно! Ведь именно диффузия (выравнивание концентраций газов, содержащихся в сообщающихся объёмах, за счёт теплового движения молекул) играет в процессах зимнего воздухообмена в улье огромную роль! В частности, диффузия "помогает" уменьшить общий газообмен внутреннего объёма улья с окружающим воздухом в несколько раз. Происходит это за счёт того, что все газы, входящие в состав воздуха, ведут себя независимо друг от друга, и поэтому азот - основная составляющая воздуха - в обмене не участвует. А это - прямая экономия тепла.
Приведённые выше рассуждения объясняют тот известный из литературы факт, что пчёлам для дыхания вполне достаточно одного маленького летка, даже находящегося значительно ниже нижней границы клуба. А поскольку этот момент является очень важным, автор данной статьи для проверки провёл зимой ряд несложных опытов с осветительной масляной лампой, помещённой в пустой улей. Фитиль в лампе регулировался таким образом, чтобы в сутки сгорало примерно 100 гр. масла, что заведомо больше максимального суточного потребления мёда в самые морозы. Леток располагался возле самого дна, в 50-ти сантиметрах от потолка улья, а лампа размещалась как можно выше (пламя фитиля находилось в 25 сантиметрах от потолка). Крышка улья герметизировалась полиэтиленовой плёнкой. Через двое суток, когда, по расчётам, весь кислород в улье давно уже должен был выгореть, лампа продолжала гореть так же, как и в самом начале опыта.
Вывод из всего этого можно сделать такой: для того, чтобы пчёлки зимой задохнулись, пчеловоду нужно очень сильно "постараться", практически полностью закупорив внутренний объём улья. Такое, разумеется, встречается крайне редко, разве что когда пчелиный подмор забивает единственный нижний леток. Но, говорят, что и в этом случае пчёлки гибнут далеко не всегда.
Историческим примером может послужить теория Августа Берлепша - корифея европейского пчеловодства 19-го века. Он настоятельно рекомендовал полностью затыкать на зиму все летки! И этой рекомендации следовало огромное количество не только европейских, но и российских пчеловодов, в том числе (на заре своей деятельности) Александр Михайлович Бутлеров - знаменитый химик и не менее знаменитый пчеловод конца 19-го века. Объяснить это не трудно - ульи в те времена изготавливались, как правило, из досок, и пчелиной семье достаточно было того воздуха, который проникал через неизбежные для дерева микротрещины. Впрочем, сам Бутлеров впоследствии отказался от практики затыкания всех летков, признав, что не всё "передовое европейское" можно перенимать слепо. Но об этом чуть позже, а сейчас несколько простых выводов из этой главы:

1. Потребности в свежем воздухе у пчелиной семьи зимой невелики, и вполне обеспечиваются одним небольшим летком;
   
   
2. Более того, излишний воздухообмен с окружающей средой пчёлкам не нужен, поскольку, во-первых, с тёплым воздухом из улья уходит тепло, а во-вторых, уходит углекислый газ, повышенное содержание которого (но не более 4-х процентов) по мнению большинства специалистов улучшает зимовку;
   
   
3. При наличии одного открытого летка значительную (если не основную) роль в газообмене между внутренним объёмом улья и наружным воздухом начинает играть диффузия, приводящая к выравниванию парциальных давлений газов, составляющих воздух, снаружи и внутри улья;
   
   
4. При наличии сильной сквозной вертикальной вентиляции (два открытых летка - верхний и нижний) хорошее утепление стенок практически теряет смысл.

Последний момент легко проиллюстрировать примером из жизни. Представим себе дом (квартиру) со слегка открытой зимой форточкой. В неё будет попадать небольшое количество свежего воздуха, и ощущение в доме будет комфортное. Теперь откроем вторую форточку, или приоткроем входную дверь, и сразу почувствуем "сквозняк". В доме станет холодно и некомфортно, и что-то одно (дверь или форточку) захочется закрыть. Ровно то же самое происходит и в пчелином домике.
Но опытные пчеловоды обязательно спросят: почему же тогда при наличии двух летков сами пчёлки далеко не всегда заделывают верхний, оставляя в нём на зиму разного размера (в зависимости от силы семьи) отверстие? Здесь, я думаю, дело в том, что они "понимают", что в данной конкретной ситуации другого выхода просто нет. Как мы знаем, в процессе дыхания образуется изрядное количество влаги, которой при небольшом объёме современного улья и минимальном пространстве под сотами деваться просто некуда. А значит, для избавления от сырости внутри улья у пчелиной семьи в этом случае остаётся только один выход - сквозная вентиляция. Ведь сырость в улье гораздо страшнее холода!
И именно этой важнейшей теме будет посвящена вся следующая глава.
Роль воды в процессе зимовки Из химической реакции окисления мёда нетрудно подсчитать, что при переработке одного килограмма мёда выделяется приблизительно 680 граммов воды, что даёт за зиму в среднем около 10 килограммов. Цифра немаленькая! Чтобы разобраться в её последствиях, нам потребуется вспомнить некоторые простые сведения из школьного курса физики. Итак:
Вода в воздухе находится в газообразном состоянии, в виде водяного пара. Водяной пар - это невидимый глазу газ, который нельзя путать с "туманом", состоящим из капелек воды. Определённый объём воздуха при конкретных условиях (температура и давление) способен вместить в себя совершенно определённое ограниченное количество воды. Причём, чем ниже температура воздуха, тем меньше воды "помещается" в данном его объёме. Точные данные нетрудно найти в справочнике. К примеру, максимальное содержание воды в одном кубометре (тысяча литров) воздуха при температуре +35 градусов Цельсия составит 40 граммов воды, при температуре +20 градусов - 17 граммов, при +7 градусах - 7.8 граммов. Разница существенная! Наиболее часто встречаемый термин - относительная влажность воздуха - показывает отношение фактического содержания воды к максимально возможному.
Из этой теории следует ряд простых выводов:

1. При нагревании воздуха его относительная влажность падает, а при охлаждении - растёт;
   
   
2. При постепенном охлаждении воздуха в определённый момент его влажность становится равной 100%, а при дальнейшем охлаждении пар начинает конденсироваться, и в воздухе появляется "туман" - капельки воды;
   
   
3. Эти капельки начинают оседать на любых поверхностях, в зимующем улье - на его внутренних стенках и на сотах;
   
   
4. Если в небольшом объёме насыщенного влагой воздуха будут находиться две поверхности - одна холодная, другая тёплая, то возле холодной относительная влажность будет 100%, а возле тёплой меньше (к примеру, 90%). Понятно, что именно на холодной поверхности будет образовываться конденсат.

И вот здесь начинается самое интересное. Мы уже знаем, что при окислении мёда на 20 литров углекислого газа выделяется приблизительно 20 граммов воды. Из приведённых выше справочных данных видно, что при температуре внутри зимнего клуба 18-20 градусов эта вода "насытит" куб воздуха до 100%. А влажность воздуха в клубе не должна превышать 70%! В этом же кубе воздуха 20 литров углекислого газа доведут его концентрацию до двух с небольшим процентов, что в два раза ниже допустимой. Это значит, что пчёлы вынуждены "освежать" воздух внутри зимнего клуба не по причине накопления излишков углекислоты и сгорания кислорода, а для того, чтобы избавиться от лишней влаги!
Для удаления из улья 40 граммов воды, выделяемых пчелиной семьёй в течение одних зимних суток, при температуре выходящего из улья воздуха +17 градусов его потребуется около трёх кубометров, а при температуре ноль градусов (что гораздо ближе к реальности) около 10 кубометров. Эти несложные расчёты подтверждают слова специалистов о том, что для удаления из улья излишков метаболической влаги пчелиной семье требуется приблизительно в 10 раз больше воздуха, чем необходимо для дыхания! Что из этого следует?
То хорошо известное из практики обстоятельство, что одного небольшого летка, достаточного для снабжения пчелиной семьи свежим воздухом, совершенно точно не хватит для удаления из улья образующейся в процессе дыхания влаги! Однако, если мы устроим в улье сквозную вентиляцию (два открытых летка) и таким способом будем избавляться от излишней сырости, то связанные с этим теплопотери станут весьма существенными и могут превысить потерю тепла через стенки улья. Последствия нам уже известны, а о том, как их избежать, расскажем чуть позже. Сейчас же самое время сказать несколько слов о конденсации влаги.
Как мы уже выяснили, из клуба выходит тёплый, насыщенный влагой воздух, который уже при незначительном охлаждении начинает отдавать излишки этой влаги в виде конденсата. Ключевой вопрос заключается в том, где этот конденсат будет оседать? Очевидно, что в первую очередь будут мокнуть внутренние стенки улья, причём, чем они тоньше ("холоднее"), тем интенсивней этот процесс будет происходить. Чем лучше утеплены стенки улья, тем ниже (дальше от уровня потолка, в более холодную зону) будет опускаться точка росы.
Но, в любом случае, если у нас есть две поверхности: одна тёплая (поверхность пчелиного клуба), другая холодная (внутренние стенки улья), то влага должна оседать именно на холодной. То есть мокнуть должны стенки улья, а не поверхность клуба. Так почему же пчёлы зимой страдают от сырости?
А они действительно страдают, причём очень часто! Именно сырость стала главнейшим врагом пчёл в течение зимовки с тех пор, как пчелиную семью переселили из дупла - жилища природного, в колоду и улей - жилища искусственные.
Но ведь из наших рассуждений следует, что, даже если стенки улья и соты под клубом будут совершенно мокрыми, пчелиный клуб, имея более тёплую поверхность, страдать от сырости не должен! Один из пчеловодов описывает случай, когда он в сильные морозы (не помню уж по какой причине) снял крышку с улья, заглянул в гнездо и увидел, что пчелиная семья сидит буквально в сугробе из инея! А весной, к его изумлению, пчёлы прекрасно себя чувствовали, и подмора было немного. Подтверждения этому можно найти и в старых книгах, авторы которых, заглядывая в колоды в сильные морозы, обнаруживали на внутренних стенках целую толщу изморози, а весной пчёлки чувствовали себя превосходно. И объяснение этому мы уже знаем: ведь если даже если внутри улья относительная влажность воздуха будет 100%, то вблизи тёплой поверхности клуба она должна быть ниже и конденсата на нём быть не должно! Так почему же мокнут пчёлы?
Размышляя над этим вопросом, я пришёл к очень простому выводу: причиной намокания пчёл зимнего клуба является плохое утепление потолка. В этом случае конденсат будет оседать не столько на внутренних стенках улья, сколько над клубом (куда в первую очередь поднимается отработанный тёплый воздух), и в какой-то момент вода просто начнёт капать на пчёлок сверху! А с этим им уже никак не справиться. При прямом попадании влаги на пчёл, находящихся в коре клуба, они намокают, коченеют от холода и падают на днище улья. Вода, склеивая крылышки, не даёт им возможность вылететь из улья и погибнуть снаружи, как это делают старые или больные пчёлки, в том числе и зимой. Таким образом, вероятно, и образуется большое количество подмора, которого в природных дуплах практически не бывает.
А примерно через год после того, как меня посетили эти мысли, я нашёл подтверждение им у Юлиана Любенецкого ("Полное практическое руководство для пасечников", 1859 год): "Во время больших морозов потеют и намерзают внутри улья не только стенки, но и заголовки, и покрываются снегом. Чем больше в семье сила и чем холоднее стенки и заголовки, тем больше он потеет и намерзает из середины. Потом, когда холод уменьшается и изморозь в голове тает, - вода капает в гнездо между пчёлами, вследствие чего они обмокают, разлезаются из гнезда и коченеют или глотают воду и, находясь в постоянной тревоге, заболевают и осыпаются. И вот причина, отчего после суровых зим находим обыкновенно много трупов весною".
А теперь, вооружившись теорией, можно перейти к поиску ответа на вопрос:
Что делать с десятью литрами воды, образующимися за зиму? Вариант первый: удалять влагу с помощью сквозной вентиляции. На практике используется три основных способа, использующих принцип сквозной (проточной) вентиляции:

1. Два открытых летка, верхний и нижний. Холодный уличный воздух заходит в нижний леток, а тёплый, насыщенный влагой, покидает улей через верхний.
   
   
2. Придонная вентиляция. Открытый на всю ширину нижний щелевой леток и вентиляционные отверстия на противоположной стороне у самого дна. В этом случае зимний клуб располагается в тепловом куполе, а под ним циркулирует свежий воздух. Сюда же относится и так называемая "финская зимовка", когда все летки закрываются, а в дне прорезается достаточно большое отверстие, закрытое от мышей металлической сеткой. К придонной вентиляции относится также ряд других рекомендаций, таких, как вбивание на зиму клинышков толщиной 3-4 мм между дном и корпусом (часто встречается в литературе 19-го века).
   
   
3. Вытяжка отработанного воздуха из подрамочного пространства. Для этого с двух сторон гнезда делаются специальные вертикальные каналы, проходящие через верхнее утепление и соединяющие подрамочное пространство с уличным воздухом. Вариант технически довольно сложный, но, как говорят, очень эффективный. Все три варианта используются на практике, причём последние два мне лично представляется гораздо более предпочтительными, поскольку в этом случае возле клуба не образуется сквозняков, а за счёт наличия теплового купола резко снижается движение воздуха и, тем самым, сохраняется тепло.

Вариант второй: оставлять воду в улье. Для этого осенью внутрь улья помещают какой-либо гигроскопичный (хорошо впитывающий влагу) материал, который в течение зимы будет вбирать в себя излишки воды.
К этому варианту можно отнести очень распространённую рекомендацию класть поверх рамок на зиму подушку, наполненную мхом, ватой, паклей или любым другим впитывающим воду материалом. Для обеспечения свободного выхода воздуха наверх в этом случае советуют отогнуть холстик на один - два сантиметра или перед самой зимовкой заменить его на новый, не заделанный прополисом. Эта схема хорошо действует на практике, но имеет очевидный минус: при намокании теплоизолирующие свойства подушки резко снижаются, со всеми вытекающими отсюда последствиями.
Другая рекомендация (более "естественная") - размещать впитывающие подушки с одной стороны или ещё лучше с двух сторон зимующего гнезда. И третья - помещать впитывающие материалы снизу, под зимующим гнездом.
По мнению многих современных исследователей, именно сохранение влаги внутри улья при помощи гигроскопичных материалов является самым лучшим и перспективным методом, поскольку позволяет резко сократить воздухообмен с окружающей средой (оставив только необходимый для дыхания) и таким образом минимизировать теплопотери, связанные с вентиляцией.
Использование впитывающих материалов для "консервации" влаги внутри колод и ульев было известно уже очень давно. Больше всего рекомендаций из литературы 19-го и начала 20-го веков касалось использования для этих целей соломы. Из соломы делали толстые разделительные перегородки в ульях-лежаках и ею же рекомендовали заполнять на зиму пустое пространство за перегородкой. В ульях-стояках соломой выстилали дно и заполняли все пустоты, образовавшиеся при подрезании сотов или изъятии рамок. Впрочем, уже и в 19-м веке ничего нового в этих методиках не было, поскольку задолго до издания первых руководств по пасечному делу солому с теми же целями использовали бортники, заполняя ею пустое пространство под сотами в своих бортях - искусственных дуплах.
Почему использовали именно солому? Скорее всего, просто в силу её повсеместной доступности. Однако "королём" впитывающих материалов во все времена считался высушенный мох-сфагнум, который, ко всему прочему, обладает сильными бактерицидными свойствами и благодаря этому может быть использован многократно. Но сфагнум был доступен далеко не во всякой местности, вот и использовали солому, а также древесные стружки, уголь и прочие материалы с подобными свойствами. Сейчас список их значительно вырос, от силикагеля до одноразовых детских пелёнок.
Вообще-то в области консервации влаги внутри улья в течение зимнего периода имеется ещё целый ряд неиспользованных возможностей, но мы оставим эту интересную тему творческому читателю. А нам ещё необходимо сказать несколько слов относительно подрамочного пространства.
Подавляющее большинство авторов сходится на том, что увеличенное подрамочное пространство (высотой не менее 3-5-ти сантиметров) значительно улучшает зимовку. При наличии хорошо утеплённого дна, разумеется. Но многие внимательные исследователи идут ещё дальше, рекомендуя оставлять под рамками (и под нижним щелевым летком, соответственно!) пространство высотой 15-20 сантиметров и даже больше. Заполняется оно соломой, мхом-сфагнумом, паклей или другим материалом с похожими свойствами. Что это даёт?

• Днище улья становится значительно теплее за счёт неподвижного воздуха, расположенного ниже летка, даже в отсутствие заполняющих это пространство материалов, а с этими материалами - тем более;
  
  
• Дополнительный объём воздуха, находящийся под рамками, способствует более эффективному воздухообмену в гнездовой части;
  
  
• Материалы, заполняющие данное пространство, в течение зимы вбирают в себя излишки влаги;
  
  
• Дополнительное, расположенное под нижним летком пространство высотой не менее 12-ти сантиметров, по мнению многих пчеловодов-практиков, способствует самоизлечению пчелиной семьи от клещевых заболеваний! Оказывается, что в этом случае клещи (речь идёт в основном о клеще Варроа), осыпавшиеся вниз, уже не могут подняться обратно и гибнут. В случае же расположения нижнего летка у самого дна постоянный контакт с клещом сохраняется, оставляя возможность повторного заражения.

И теперь, сделав это важное дополнение, мы можем перейти к важнейшему пункту нашего повествования, а именно к поиску идеального "жилища" пчелиной семьи.
Поиск идеального "жилища" пчелиной семьи В свете всей изложенной выше информации общие черты идеального "жилища" пчелиной семьи уже начинают вырисовываться. Причём, что характерно (но не удивительно!), все они присущи её естественному природному дому - дуплу дерева. Давайте их ещё раз перечислим:

1. Тёплые стенки. У природного дупла в девственной (не тронутой человеком) природе они имеют толщину от 10 - 15 сантиметров и больше;
   
   
2. Очень тёплый потолок, предотвращающий конденсацию влаги над зимним клубом. В улье он должен быть значительно теплее стенок. В дупле над гнездом располагается целый ствол дерева;
   
   
3. Наличие в улье гигроскопичных, впитывающих влагу материалов. Внизу дупла всегда располагается трухлявая, выгнившая древесина. Кстати сказать, именно этим природное дупло отличается от искусственного - выдолбленной человеком борти;
   
   
4. Один леток, расположенный на высоте не выше нижней границы зимнего клуба (35-40 см. от потолка). В дупле леток практически всегда один, причём, как правило, небольшого размера. В большинстве исследованных пчеловодами дупел леток располагался ниже границы зимующего клуба, иногда в полутора-двух метрах от потолка;
   
   
5. Герметичный тепловой купол в верхней части гнезда. Верхнюю часть дупла, в которой располагается гнездо, и особенно его потолок пчёлки всегда тщательно заделывают прополисом;
   
   
6. Наличие достаточного подрамочного пространства. В дупле оно всегда имеется, причём зачастую очень большое (в "старое время" находили дупла с пчёлами высотой до пяти и более метров).
   
   
7. Высота сотов (рамок) не менее 45-ти сантиметров (для территорий с климатом, близким к климату средней полосы России). Именно эта высота позволяет пчелиной семье подготовиться к зимовке и благополучно провести её. В сумме с подрамочным пространством получится высота улья (колоды) не менее 50-ти сантиметров. Именно такие рекомендации по изготовлению колод можно найти в трудах Петра Ивановича Прокоповича (1775-1850 г.г.), Николая Михайловича Витвицкого (1764-1853 г.г.) и других авторитетных пчеловодов старого времени.

По опыту тех же дореволюционных авторов, вертикально вытянутая колода (или в простонародье "колода-стояк") весьма благоприятна для зимовки, но летом в ней пчёлы сильно роятся. Колода-лежак (расположенная горизонтально) зимой холодна, но летом пчёлы в ней хорошо развиваются и гораздо меньше роятся, в силу чего она, по общему признанию, гораздо "медистее".
Поэтому с изобретением рамочного улья появилась идея соединить преимущества "стояка" и "лежака", сделав лежак на высокую рамку и оснастив его тёплой перегородкой. Один из авторов такого улья, Казимир Левицкий, так и называл его - "лежако-стояк", поскольку зимой этот улей благодаря высокой рамке и тёплой перегородке превращался в "стояк", а летом вновь становился "лежаком". По этому же пути последовал и автор этих строк.
И всё же, как ни хорош был бы улей, он один не может дать абсолютной гарантии успешной зимовки, поскольку есть ещё целый ряд факторов, имеющих для неё решающее значение. Это физиологическое состояние уходящей в зиму пчелиной семьи, качество зимних запасов, порода пчёл и некоторые другие.
Рассмотрим их по порядку.