♦ Версия влагообменных процессов в дупле с пчелиным гнездом
А теперь вернемся к дуплу с находящимся в нем пчелиным гнездом.
Известно, что в процессе своей жизнедеятельности пчелы потребляют мед, в результате чего выделяют так называемую метаболическую воду. Потребляя 1 кг меда, пчелы выделяют около 700 г воды. Избыток воды, выделяемый пчелиной семьёй, накапливается в дупле. Часть этой влаги удаляется через леток, а часть — поглощается пограничным слоем трухлявой пористой древесины дупла. Поскольку пчелы выделяют влагу постоянно, то подпитка пограничного слоя влагой будет тоже идти постоянно. Следовательно, этот слой с накопленной в нем влагой можно рассматривать как посторонний источник влаги для дерева.
Поскольку к пограничному слою примыкает живая древесина заболони с открытыми концами (перфорациями), а также с боковыми порами сосудов и трахей, то через них влага из пограничного слоя (постороннего источника) будет засасываться в проводящую систему дерева и в нем использоваться по назначению (рис. 3.5).
Образование влаги в виде воды из влажного теплого воздуха клуба происходит в ситовине, примыкающей непосредственно к гнезду, за счет разности температур At°.
Имеется в виду то, что температура выходящего из клуба воздуха всегда положительна (в районе 10 °С), а температура заболони зимой будет ниже этой температуры. В таком случае влага, которую самопроизвольно всасывает сита по причине своей пористой структуры, по мере приближения к заболони в какой-то момент переходит температуру точки росы и начинает конденсироваться внутри ситовины, превращаясь в воду. Но все же основное количество влаги из отработанного теплого воздуха клуба образуется при его соприкосновении с холодной массой воздуха в нижней части дупла ниже гнезда. Влага, выпадающая при этом в виде росы или инея, будет впитываться ситовиной (роса) или оседать в нижней части дупла в виде наледи (иней). В первом случае влага будет удаляться проводящей системой дерева, кода она работает, а при очень низких температурах (экзогенный покой) этавлага будет также превращаться в лед и там (внизу) сохраняться до первых потеплений.
Для удобства дальнейших рассуждений назовем предложенный механизм удаления влаги так: «удаление влаги проводящей системой».
С действием механизма удаления влаги проводящей системой мы встречаемся довольно часто в быту. Например, таким образом идет потребление воды срезанными цветами или черенками винограда, которые мы ставим в воду на проращивание. Ну а уж полная аналогия будет при посадке срезанного черенка винограда, черной смородины, малины и др. в землю. В этом случае до образования корней (а это довольно продолжительный процесс) черенки будут потреблять (удалять) воду прямо из влажной земли за счет действия механизма удаления влаги проводящей системой.
Подобный механизм поглощения влаги существует и в неорганическом мире. Так, например, такие осушители, как цеолит, силикагель, поглощают влагу непосредственно из воздуха, даже минуя превращение влаги в жидкую фазу воды.
Подводя итог сказанному выше, можно сделать вывод о том, что живое дерево на протяжении вегетационного периода является постоянным потребителем и регулятором влаги в дупле, заселенном пчелами.
А как же будут обстоять дела зимой, когда деревья лиственных пород, в дуплах которых в основном и селятся пчелы, сбрасывают листву и переходят в состояние покоя? Оказывается, в живой древесине даже в состоянии глубокого зимнего покоя обменные процессы полностью не прекращаются, они только замедляются. Это объясняется тем, что при низких и отрицательных температурах в живой древесине должна сохраняться нормальная структура клетки. Проще говоря, живая клетка не должна замерзнуть, а для этого обменные процессы в древесине не должны прекращаться ни на минуту. Кроме того, в состоянии зимнего покоя в дереве постоянно происходит кутикулярная транспирация влаги с поверхности сбросивших листву веток и с поверхности ствола. И хотя интенсивность ее в 10—20 раз ниже листовой транспирации, все же объем испаренной влаги в состоянии зимнего покоя у деревьев лиственных пород может составить до 10—30 л в сутки. Увеличению зимней транспирации способствует низкая влажность морозной зимней атмосферы, а также иссушающее действие зимних ветров.
Помимо этих двух факторов, надо еще иметь в виду и то, что для сохранения своей жизнедеятельности живые клетки должны постоянно дышать. Под дыханием при этом подразумевается внутриклеточный процесс окисления органических веществ. Дыхание есть неотъемлемое свойство, которое присуще всем живым организмам, тканям и клеткам. Главным материалом для дыхания древесной клетки есть глюкоза. Во время дыхания в результате расщепления глюкозы, кроме углекислого газа и воды, выделяется 2867 кДж/моль (686 ккал/моль) энергии (Лесная энциклопедия, 1986). Эта энергия по большей части сохраняется в дереве в форме высокоэнергетических химических соединений, но часть освобождаемой энергии при этом выделяется в виде тепла. Таким образом, можно утверждать, что дерево в процессе своей жизнедеятельности как бы себя «подогревает». Зимой этот фактор благотворно влияет на процесс зимовки пчел в дупле.
Обобщая вышеизложенное, можно сказать, что в состоянии глубокого зимнего покоя в сбросивших листву деревьях обменные процессы в интересах обеспечения жизнедеятельности дерева хотя и замедляются, но полностью не прекращаются.
В соответствии с разработанной мною моделью функционирования живого дерева в зимнее время (см. приложение 1), проводящая система дерева продолжает выполнять свои функции осушения дупла с зимующим клубом пчел и в состоянии глубокого зимнего покоя при наступлении отрицательных температур. Однако в случае наступления продолжительного периода низких температур (ниже —15— 20 °С) дерево переходит в состояние вынужденного (экзогенного) покоя, при котором сокодвижение в стволе и ветвях прекращается. Чаще всего начало периода экзогенного покоя (в случае его наступления) приходится на декабрь— январь. Возобновление нормального сокодвижения в дереве в дальнейшем будет происходить в периоды продолжительных потеплений или же с началом весеннего сокодвижения в феврале-марте.
Таким образом, максимальная продолжительность периода вынужденного покоя в зависимости от географической широты может составлять в холодные зимы не более 1—3 месяцев. В южных широтах европейской части и в более северных широтах при мягкой зиме период экзогенного покоя может и вовсе не наступать. С точки зрения физиологической, для обеспечения нормальной жизнедеятельности дерева этот период (в отличие от периода органического покоя) не является обязательным. Просто под воздействием низких отрицательных температур дерево вынужденно переходит в это состояние, хотя прекрасно может обходиться без периода экзогенного покоя в своем жизненном цикле.
А коль скоро этот период наступил, функционирование проводящей системы дерева в это время будет носить ограниченный характер и отвод влаги из дупла проводящей системой существенно уменьшится, а в отдельные периоды и вовсе прекратится. В основном в этот период влага из клуба при охлаждении отработанного воздуха будет оседать в нижнюю часть дупла, и накапливаться там, в трухлявой пористой ситовине. Поскольку плотность ситовины в 2—2,5 раза ниже, чем у живой древесины, а водопоглощение и водопроницаемость выше (Уголев Б.Н., 1991), то в нижней незапрополисованной части дупла временно может аккумулироваться значительное количество влаги.
Если даже предположить, что в это время влага из дупла не будет удаляться другими путями, то все равно в нижней части дупла вся выдыхаемая пчелами влага (а это приблизительно по 1 кг влаги за каждый зимний месяц) сможет полностью разместиться в ситовине в виде сконденсированной воды, инея или льда. При этом содержащаяся в нижней холодной части дупла влага находится за пределами теплой обитаемой части и по этой причине не оказывает никаких вредных воздействий на зимний клуб. Однако при этом еще какая-то часть влаги будет удаляться из дупла вместе с отработанным воздухом при вентилировании пчелами гнездовой полости в активной фазе воздухообмена. Об этом более подробно поговорим чуть ниже.
Следует заметить, что в естественных- условиях законы живой природы в это тяжелое для пчел время все же «помогают», как говорится, чем могут. Известно, что, в соответствии с законами физики, при конденсации или замерзании влаги выделяется тепло. Так вот, при осуществлении этого процесса в нижней части дупла выделяемое «сухое» тепло за счет явления конвекции будет подниматься вверх к гнезду и подогревать клуб.
Следует обратить внимание и на такую особенность влагообменных процессов в дупле. Хорошо известно, что в теплые зимы пчелы, находящиеся в ульях, зимуют хуже, чем в холодные. Это связано прежде всего с наличием повышенной наружной и внутриульевой влажности. Что же касается дупла, то в теплые зимы в дереве период вынужденного покоя не наступает, и сокодвижение в нем будет осуществляться постоянно. Следовательно, на всем протяжении периода сложной зимовки в теплую зиму механизм поглощения влаги проводящей системой дерева будет постоянно отбирать из гнезда лишнюю влагу и максимально облегчать зимовку пчелам в дупле. В холодные зимы с началом создания в атмосфере условий для возобновления сокодвижения влага из ситовины будет удаляться проводящей системой дерева в первую очередь. Это объясняется тем, что, ввиду большой тепловой инерции почвенного слоя, корневое сокодвижение всегда будет возобновляться с задержкой по отношению к готовности дерева принимать влагу.
В летнее время, когда семья ведет активную жизнедеятельность, проблема удаления излишней влаги из дупла не является столь актуальной, как зимой. В этот период семья имеет возможность в полную силу использовать пчел-вентилировщиц для активной вентиляции гнезда. Помимо этого, как было сказано выше, удаление излишней влаги будет происходить также и за счет действия механизма удаления влаги проводящей системой живого дерева.
P.S. Когда я уже полностью закончил написание этого подраздела, мне удалось раздобыть подшивку журналов «Пчеловодство» за 1982 год, которую я раньше не читал, где в № 7 в статье «О вентиляции в ульях и зимовниках» Таранов Г.Ф. писал: «В дупле... пчелы тщательно замазывают прополисом потолок, а в летке оставляют небольшое отверстие. В таких условиях не может проходить вентиляция, достаточная для удаления водяных паров. В процесс удаления излишка воды включается само дерево. В дупле живого дерева в течение всей зимы жидкости протекают по сосудам снизу вверх. Даже во время морозов идет ток жидкости, хотя и замедленный. Пчелы пропитывают прополисом, непроницаемым для водяных паров, только потолок своего естественного жилья, оставляя открытыми боковые стенки дупла. Водяные пары проникают через них в сосуды дерева и уносятся в крону. Происходит медленное удаление воды. К тому же влага удаляется с углекислым газом, который оседает вниз дупла».
Мне кажется, что это высказывание из прошлого века лишний раз подтвердило обоснованность версии влагообменных процессов, о которой мы говорили выше.