Построение моделей особей медоносных пчёл
и их информационных связей жизнедеятельности © Ю.Н.Третьяков

В жизни медоносных пчёл, как и жизни всех живых организмов, под действием факторов окружающей среды постоянно происходят различные (положительные и отрицательные) изменения, которые влияют на поведение, жизнедеятельность, численность особей, уровень организации, эволюцию вида и популяцию. Средой обитания для пчёл является наземно-воздушная, которая отличается своими экологическими факторами. Среди таких факторов можно отметить: абиотические, биотические, антропогенные.

Абиотические факторы делят на физические, химические и эдафические. Они включают компоненты неживой природы (свет, температура, влажность, ветер, атмосферное давление, водные источники, рельеф местности, почвенный состав и т.д.). Численность распределения пчёл зависит от лимитирующих абиотических факторов.

Антропогенные факторы рассматривают совокупность воздействия человека на окружающую среду обитания пчёл, которая может быть положительной или нежелательной в жизнедеятельности пчёл. Эти факторы могут оказывать на жизнедеятельность пчёл прямое и косвенное воздействие.

Биотические факторы среды носят самый разнообразный характер способствующей размножению или снижению численности семей пчёл. В зависимости от воздействия на организм пчёл, эти факторы делятся: на фитогенные (влияние медоносных растений), зоогенные (влияние животных), микробогенные (влияние микроорганизмов). Одни – желательные, а другие нежелательные для жизнедеятельности пчёл. Очень важным биотическим фактором является кормовая база медоносов, формы взаимодействия в семье, популяции, между популяциями и т.д. Эта группа факторов несет информацию об изменении энергетических характеристик, в том числе об изменении светового дня, феромонных и др. связях особей семьи. Следовательно, факторы этой группы несут витальную и сигнальную информацию.

Для нежелательных причин изменения жизнедеятельности пчёл, а также сохранения и увеличения их численности и продуктивности существуют различные методы исследования биологических процессов. Одним из теоретических и практических методов изучения изменения биологических процессов, протекающих в жизни пчёл, является абстрактное моделирование. Например, такие методы, как графическое, блочное, физическое, химическое, генетическое, графов связи и другие - могут служить сопутствующими моделями для новых методов моделирования особей пчёл.

Термин моделирование образован от французкого слова «модель», итальянского – «моделло», латинского «модулус» - мера, образец исследования анатомо-морфологических структур, физиологических состояний, экологических и других процессов, путем их упрощенного имитирования (копирования). Любая модель всегда наглядно упрощена и может не соответствовать реальному объекту или явлению. Несмотря на абстрактное построение, модель позволяет рассмотреть и исследовать многие анатомические, экологические, биохимические, генетические и др. связи или процессы, даже недоступные для экспериментального воспроизведения. По утверждению Тоулмина (1953) «Большим достоинством хорошей модели является то, что она порождает дальнейшие вопросы, переносящие наши интересы за пределы феномена, с которого мы начали, и заставляет нас формулировать плодотворные гипотезы, приводящие к постановке новых экспериментов» (Р. Хайнд, 1975).

1.1. Основные отделы тела пчёл

Медоносные пчёлы, как известно по научной классификации, относятся к общественным перепончатокрылым насекомым. Их жизнь протекает только в совместном составе из одной яйцекладущей матки, нескольких десятков тысяч рабочих особей и в летней период рабочие особи воспитывают несколько сотен мужских особей – трутней.

Тело пчёл, как у всех насекомых, по внешнему виду, четко расчленено на три отдела: голову (где есть органы обоняния, зрения, ротовые органы), грудь, брюшко, также три пары ног для движения и две пары крыльев для полета (рис. 1). Эти отделы можно условно обозначить как: верхний, средний, нижний модули, которые совместно можно включить в единую модель пчелы.

Рис. 1. Внешнее строение тела рабочей пчелы

По внутреннему содержанию органов и функционирующих систем у всех особей состава семьи, т.е. матки, рабочей пчелы и трутня имеются: половая, пищеварительная, нервная, мышечная, кровеносная, дыхательная и система органов чувств.

По наружному, т.е. внешнему содержанию органов на теле имеются органы движения – ноги из трех пар для передвижения по субстрату и крылья из двух пар для полета в воздухе в поисках пищи, миграции на новое место жилья и кормовой базы. Для маток и трутней крылья служат для поиска полового партнера.

По содержанию информации связи каждый модуль модели тела пчелы может иметь, условно, не менее трех функционирующих блока:

Для наглядности построения информационной связи, можно использовать известную блочную модель из трех блоков (рис. 2), которые соединяют целенаправленными стрелками связи.

Рис. 2. Информационная модель из трех блоков A, B, C.

1.1.1. Модуль верхнего отдела пчёл

На основе блочной модели из трех раздельных блоков: А, Б, С мы можем построить условную пищевую или иную другую связь для любой особи семьи пчёл. Для этого можно сделать условное построение верхнего модуля из трех совмещенных блоков А, Б, С сохранив их принятые значения как прием, переработка, передача информации от принятой (рис. 3). Для рисунка с пищевой связью следует то, что пища вначале поступает в блок «Приемника», затем в блок «Переработки», а потом в блок «Передатчика», из него переработанная пищевая масса выводится наружу, через условное анальное отверстие «Ао» на субстрат (на поверхность земли при полете пчелы).

Для особей пчёл блок А будет содержать, условно, наличие органов чувств и их рецепторы, ротовые органы для приема пищи и её анализа. Блок Б может содержать все органы и системы переработки введенной информации, в том числе и пищевой массы ак передатчик ответной и передающей информации во внешнюю среду другим приемникам может включать все параметры этих систем передачи.

Рис. 3. Модуль информационной пищевой связи из трех совмещенных блоков, где А – приемник пищи, Б – блок переработки пищи, С – передатчик т. е. выделение отходов.

Функции модуля верхнего отдела

Как было выше сказано, что верхний модуль модели любой особи пчёл состоит из блоков – А, Б, С. Приведем типичные функции переработки информации для модуля верхнего отдела.

А – приемник информации может принимать различные факторы окружающей среды, поступающие к особи пчёл, которые, могут быть положительными или отрицательными для её жизнедеятельности. Из положительных факторов можно отметить наличие в гнезде пищи, свет и тепло солнца, оптимальные параметры тепла и влажности в гнезде, газовый состав воздуха, запахи и нектар медоносных растений и т.д. Из отрицательных факторов – болезни, вредители, отсутствие корма, связи с маткой в семье (для рабочих пчёл) витальный диапазон воздушной среды и т. п.

Б – блок переработки информации. Он обеспечивает своими внутренними органами и системами (кроме половой) все процессы пищеварения, дыхания, кровоснабжение, функции нервной системы, а также работу мышц всех органов и систем.

С – передатчик информации, включает рефлексы особи, отражающие воздействие введенной внешней информации после её переработки. Из него на выходе можно получить различные выделения от пищеварительной, мышечной, кровеносной, дыхательной, передачу феромонных и др. сигналов другим особям. Например, при полёте, молодая пчелиная матка передает сигналы половых феромонов летающим трутням в местах постоянного их сбора (брачных базаров), для улавливания этих сигналов приемником трутня или трутней.

По утверждению А.В. Скиркявичюса (1971), в большинстве случаев, информация передается в то время, если одновременно одно насекомое её передает, а другое принимает, т.е. передатчик и приемник работают синхронно. Однако наблюдаются и случаи, когда передатчик информации работает асинхронно с её приемником. В этом случае насекомое передающее, длительно выделяет действующие сигналы. Однако, феромонные системы связи являются очень разнообразными, отмечает автор, как по длительности непрерывной работы, так и по количеству передаваемой информации и т.п.

Приемник пчелы, принявший пищу, пропускает её в канал для пищеварения, который имеет начальный путь продвижения пищи и переваривания её массы в кишечнике, а также конечный путь переработки её в кишечнике. Исходя из этого пути, прохождения пищи, можно построить из условных буквенных обозначений органов пищеварения последовательную цепочку, т.е. модель пищевой связи (рис. 4).

Рис. 4. Буквенная модель пищеварительной системы из органов пищеварения: Нс – насасывающий аппарат; Г – глотка; П – пищевод; Мз – медовый зобик; Кмз – клапан медового зобика; Ск – средняя кишка; Тк – тонкая кишка; Тлк – толстая кишка; Ао - анальное отверстие для отходов.

Для того, чтобы ввести такую цепочку связи из органов пищеварения, нужно в блоке Б - переработки информации модуля верхнего отдела внести линию раздела на две части. Следовательно, модуль будет иметь не три, а четыре совмещенных блока для обработки введенной информации А, Бн, Бк, С (рис. 5). Тогда из блока Бн можно вывести начальную цепь связи пищеварительных органов, а к блоку Бк подвести конечную цепь связи пищеварительных органов.

Рис. 5. Модель верхнего отдела пчелы с пищеварительной системой из модели буквенного обозначения органов пищеварения, где: А – приемник; Бн – начальный отдел блока переработки пищи; Бк – конечный отдел пищеварения; С – передатчик; Ао – анальное отверстие выброса остатков непериваримой пищи.

Известно, что по внешним наружным признакам, голова рабочей пчелы имеет форму треугольника, голова матки напоминает пятиугольник, а у трутня – округлую форму. Для определения к какой особи относиться верхний модуль, можно использовать геометрическую форму головы рабочей пчелы, матки и трутня. Такой модуль позволяет определить, какая из особей пчёл участвует в построении внешних или внутренних связей (рис. 6).

Рис. 6. Модули верхнего отдела особей пчёл: 1 – рабочей пчелы; 2 – матки; 3 - трутня.

Из построенных модулей верхнего отдела тела особей пчёл, можно выделить несколько типов, где один общий для всех особей - прямоугольной формы, а другие типы модулей с геометрической формой для конкретной особи. Например, для рабочей особи в конкретном модуле можно построить пищевую информационную связь (рис. 7). Конкретный модуль можно использовать в построении связей самостоятельно, т.е. без среднего и нижнего отдела тела, а общий модуль, в связях, позволит определить особь только при достройке среднего и нижнего модулей.

Рис. 7. Схема прохождения пищи в пищеварительной системе,
из буквенной модели, подведенной к модулю верхнего отдела.