43

Особливості бджолиного еволюційного розвитку визначили важливу роль оксидативного стресу і молекулярних механізмів його регулювання в процесах, що пов’язані зі збереженням гомеостазу, зокрема фізичної особи та бджолиної сім’ї, в цілому [15,31]. Причиною виникнення оксидативного стресу є перевищення рівня активних форм кисню, що порушує захисні можливості клітини викликаючи серйозні пошкодження, навіть смерть клітини [14]. Проте, активні форми кисню можуть використовуватися організмом комахи, як захисний механізм для нейтралізації ксенобіотиків та боротьби з патогенами в процесах морфогенезу та регулювання тривалості життя [14,31].

Для оцінки впливу оточуючого середовища на здоров’я бджоли, в експерементальних дослідженннях використовують ферменти антиоксидантної системи – каталазу та глутатіон-S-трансферазу, як біомаркери [15].

Враховуючи вищезазначене, метою нашого дослідження була оцінка активності каталази та глутатіон-S-трансферази у фуражирів бджоли медоносної за умов підгодівлі різною вуглеводною дієтою в період погіршення медозбору.

Для досягнення даної мети перед нами були поставленні наступні завдання:

• визначення активності каталази в тканинах голови, тканинах тораксу та тканинах черевця у бджіл-фуражирів за різних умов дієти;

• визначення активності глутатіон-S-трасферази в тканинах вище зазначених відділів тіла бджіл-фуражирів за різних умов дієти.

Розділ 1. Огляд літератури

1.1. Особливості живлення бджоли медоносної

Медоносні бджоли є соціальними комахами, тому часто їх колонії розглядаються як єдиний організм. Здоров'я колонії не тільки визначається відсутністю захворювань, але і наявністю сильних особин здатних підтримувати її [36,37].

Харчування є основою росту і розвитку бджолиної колонії. Бджола медоносна, як і будь-яка тварина, вимагає надходження поживних речовин (вуглеводів, амінокислот, ліпідів, вітамінів та мінералів) з їжею. Крім того, ці поживні речовини повинні бути присутні в правильному співвідношенні [1].

На відміну від більшості сільськогосподарських тварин бджоли не тільки збирають для себе їжу, але і переробляють її для тривалого зберігання, енергійно охороняють від ворогів і шкідників, регулюють її споживання влітку і взимку [11].

В личинок харчування підтримується та контролюється бджолами-годувальницями тому зазвичай вони завжди достатньо забезпечені їжею. Основним кормом для личинок є перга, що багата на білки, жири і також містить вуглеводи, мінеральні солі, вітаміни та гормони [19]. Найбільша кількість запасів перги протягом активного сезону спостерігається в травні — липні, найменша — в квітні [11,19].

На відміну від личинок, дорослі особини мають низькі рівні ліпідів в черевці і не можуть вижити протягом тривалого періоду без джерела вуглеводів, які задовільняють енергетичні потреби дорослих бджіл. Лише не велика кількість глікогену запасається в льотних м’язах для їх роботи [19]. Безперервне надходження вуглеводів особливо важливе для збільшення сили колонії тому, що вони в першу чергу необхідні для утворення АТФ – запасаючої форми енергії майже в усіх клітинах. Енергія макроергічних зв’язків АТФ використовується для енергоємних польотів, процесів терморегуляції а також у роботиі мозку [28].

Основним природним джерелом вуглеводів для медоносних бджіл є нектар, який вони використовують для виготовлення меду. При споживані нектару він піддється значної обробки в кишечнику комах. Це перетворення включає зниження вмісту води до 16-20% і додавання секрету залоз, який містить мікроорганізми і ферменти. Це дозволяє перетворити сахарозу нектару на фруктозу і глюкозу а також збільшити кислотність меду [11]. Нектар перетворюється в мед трьома ферментами, що секретується гіпофарінгеальними залозами робочих бджіл [11,19]. Інвертацію сахарози каталізує α-глюкозидаза (КФ 3.2.1.20) до утворення глюкози та фруктози, α-амілаза (КФ 3.2.1.1) гідролізує рослинний крохмаль, що забруднює нектар, а також не значна кількість глюкози перетворюється за дії глюкозооксидази (КФ 1.1.3.4) в глюконо-1,5-лактон, який спонтано гідролізуєтся до глюконової кислоти і перексиду водню, що володіють антисептичною активністю в меді [39]. Кінцеві складові меду змінюються в залежності від джерела нектару але в основному він складається фруктози (30-45%), глюкози (24-40%) і сахарози (0.1-4.8%), а також містить малу кількість інших дисахаридів, вітаміни, мінералів, амінокислот, ферментів і різних фенольних сполук [11,39].

Метаболізм вуглеводів можна представити у вигляді рухомого балансу між необхідними витратами, швидкістю надходження метаболітів з кишечника і їх запасами в гемолімфі, в м'язах і жировому тілі. Найкоротший і швидкий шлях – використання глікогену м'язовою тканиною, але його запаси дуже обмежені. Інший шлях – це використання глюкози надходить у гемолімфу з харчового субстрату і далі в саркоплазму м'язових клітин. Третій шлях – використання трегалози, яка утворюється в жировому тілі з фруктози [28,34].

У комах взагалі і у бджіл зокрема, основна роль фруктози зводиться до участі в синтезі запасного дисахарида трегалози, синтезу запасних триацилгліцеролів і глікогену [35].

Звісно натуральний квітковий мед і перга, що утворені бджолами під час весняно-літнього медозбору, є найкращим кормом для них. Однак пасічникам часто доводиться вдаватися до додаткової підгодівлі сімей, а причинами цього стають різні чинники [11].

За порами року підгодівлі бджолиних сімей поділяють на весняні, літні, осінні і зимові, за їх призначенням - на спонукальні, лікувальні, дресирувальні й підгодівлі для поповнення кормових запасів [9,11].

Ранньою весною в кожної бджолиної сім'ї має бути не менше 8 - 10 кг меду і 1-2 рамок з пергою. Відразу після весняного обльоту або при весняній ревізії в сім'ях поповнюють кормові запаси, підставляючи у вулики стільники з медом. При нестачі меду бджіл підгодовують теплим цукровим сиропом в кількості, необхідній для створення запасу [11].

Весняні підгодівлі на основі цукрового сиропу корисно збагачувати білками, мінеральними та іншими стимулюючими до зростання сімей елементами, особливо у випадку зимівлі бджіл на цукрі. Відомо, що якщо приготувати густий цукровий сироп, в якому 20% води замінити молоком, то в отриманому сиропі буде приблизно в 2 рази більше білка, ніж у меду. Такий корм бджоли дуже охоче забирають з годівниць. Починаючи використовувати для бджіл цукровомолочную підгодівлю, слід мати на увазі, що бджоли ніколи в природі не зустрічали такої корм (молоко) і не мають до нього відповідних смакових відчуттів. Тому потрібно поступово привчати бджіл до нового для них корму [9,11].

Позитивну дія на бджіл надають мікроелементи, зокрема кобальт. Додавання солей кобальту до цукрової підгодівлі підвищує кількість розплоду в сім'ях восени та навесні, що збільшує продуктивність бджолиних сімей. [15] Найкраща доза - 8 мг кобальту на 1 л цукрового сиропу. Подальше збільшення кількості мікроелемента в сиропі призводить вже до зниження його ефективності [12].

Основним джерелом всіх вітамінів, необхідних для бджіл, є пилок і перга. Деяким джерелом вітамінів служать і мікроорганізми, що мешкають в кишечнику бджіл [7].

Крохмальна патока з чистого картопляного крохмалю цілком прийнятна для весняної підгодівлі бджіл. Вона має янтарно-золотистий колір і солодкий смак і забирається бджолами дуже охоче. Однак зимувати на такому кормі бджоли не можуть, так як він містить 20,2–23,3% речовин, що не засвоюваних бджолами [9,12].

У весняно-літній період при тривалій відсутності збору меду і перги бджоли можуть голодувати, утворення розплоду зменшується навіть за наявності у вулику запасів продуктів, адже кормом для них в цей час є нектар і пилок. Запасами меду і перги, що знаходиться у вулику, бджоли не користуються, оскільки цей запас призначений для підтримки життя бджолиних сімей під час зимівлі і ранньої весни [9].

Після збору врожаю меду або в період нестачі нектару, пасічники часто використовують додаткову підгодівлю у вигляді цукрового сиропу різних концентрацій (30 % - 70 % сахарози), цукрового тіста (канді) [9,4] або кукурудзяного фруктозного сиропу (КФС) [34,35,39].

В бджільництві використовується цукровий сироп різних концентрацій: густий – 50-70% (для підгодівлі при недостачі меду) і рідкий – 30-45% (для стимулюючих підгодівель). Стимулюючі підгодівлі створюють ілюзію медозбору і бджолина матка посилено відкладає яйця. Підгодівля бджіл цукровим сиропом використовується для стимуляції розвитку бджолиних сімей, для запобігання роїння навесні чи у весняно-літній час безвзяткового періоду і в час часткової або повної заміни меду бджолам, що йдуть на зимівлю [7,9,11]. Використання тростниковий цукору є не бажаним, так як вій є найбільш небезпечнішим, хоч і найбільш економічно ефективним продуктом для корму медоносних бджіл [34].

Найбільш вживаний вид підгодівлі для бджіл є використання цукрового тіста. Підживлення цукровим тістом забезпечує вирощування бджіл більш високої якості [7,11]. Пояснюється це тим, що цукровий сироп завжди посилює політ бджіл, і якщо в природі немає квітучих рослин або вони не виділяють нектар, то посилений політ бджіл викликає лише непродуктивну трату енергії. Цукрове тісто не викликає стимуляції польоту бджіл і пов'язаних з цим втрат. На відміну від сиропу, підгодівля за допомогою цукрового тіста не стимулює бджіл до розмноження. І це є дуже важливим фактом, так як при збільшенні чисельності сім'ї в зимовий період буде збільшуватися витрата корму, що призведе не тільки до навантаження, а й до загибелі сім'ї через брак корму [11].

При неправильному використанні цукрових сиропів, можливий шкідливий вплив на бджіл. Треба мати на увазі, що переробляючи цукровий сироп, бджоли сильно зношуються. Тому підгодівля великими дозами цукрового сиропу потрібно проводити в кінці літа – початку осені, використовуючи для переробки сиропу старих бджіл [1,5]. Зношення бджіл, під час підгодівлі великими дозами цукру, пов’язують з наявністю глікозидного зв’язку між молекулами глюкози і фруктози, що визначає необхідність додаткового етапу в асиміляції сахарози за участю α-глюкозидази, для роботи якої необхідна температура тіла 34 – 35°С [1,5,11]. Для синтезу чи активації цього ензиму, очевидно, необхідні затрати додаткової енергії. Зважаючи на те, що засвоєння вуглеводів на початкових стадіях і так характеризується виснаженням запасів АТФ, можна припустити, що саме нестача енергії спричинює помірний оксидативний стрес у бджіл, які споживали сахарозу [1;33]. Також шкідливий вплив цукрових сиропів можу бути спричинений зокрема через забруднення дріжджами або шкідливими домішками [11].

На сьогодні додаткова підгодівля бджіл КФС стала широко поширеною в світі, оскільки встановлено позитивний вплив підгодівлі сиропом на виживання медоносної бджоли та продуктивність сімей [34]. Проте показано, що мед, отриманий при підгодівлі бджіл КФС, має інші профілі вуглеводів ніж штучний мед, отриманий при підгодівлі сахарозою. Крім того, встановлено, що підгодівля сахарозою призводить до зменшення веснянного розплоду бджіл у вулику та виробництві воску. Також, рядом досліджень виявлено, що компоненти натурального меду, які відсутні в сахарозі та КФС, позитивно впливають на систему детоксикації ксенобіотиків медоносної бджоли [34,35].

Характерним для бджіл є те, що вони є екзотермічними тваринами, тому вони дуже швидко втрачають тепло і при його нестачі змушені підтримувати сталу температуру тіла (терморегуляція) необхідну для роботи льотних м’язів додатково затрачаючи при цьому енергію [20]. Для процесу терморегуляції бджоли використовуюsть АТФ, щоб відбувалися процеси фосфорилювання і надалі дефосфорилювання субстрату, що буде спричиняти вивільнення енергії у вигляді тепла. На сьогодні чітко не встановлено який субстрат використовується для процесу терморегуції. Але слід зауважити, що при підгодівлі бджіл краще використовувати теплий сироп, адже бджоли також здатні використовувати тепло води для підтримки власної температури тіла [20,28].

Отже, як було зазначено вище, додаткова підгодівля не завжди позитивно впливає на фізіологічний стан організму, як окремої особи, так і всієї сім’ї вцілому. Тому, доцільним є проведення порівняльного аналізу впливу окремих складових нутрієнтів на стан здоров’я бджіл та підбір оптимального складу дієти для підтримки сили колонії при несприятливих умовах існування.