Влияние антропогенных поллютантов (свинца, кадмия, железа, цинка, меди, ртути) на медоносных пчел в экологически кризисных районах Башкортостана и разработка средств и способов их лечения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 16.00.06, доктор биологических наук Туктаров, Варис Рафкатович

• Туктаров, Варис Рафкатович
• доктор биологических наук
• 2001

Оглавление диссертации доктор биологических наук Туктаров, Варис Рафкатович

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Методы контроля антибиотиков, солей тяжелых металлов в продуктах пчеловодства.

1.2. Основы физиологической и биохимической адаптации пчел и других насекомых.

1.3. Средства и способы борьбы с варроатозом пчел.

1.4. Средства борьбы при гнильцовых болезнях пчел.

2. СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Теоретическое обоснование влияния загрязненности окружающей среды на состояние семей пчел.

3.2. Разработка методики апимониторинга загрязнения окружающей среды, в том числе медоносов и продуктов пчеловодства солями тяжелых металлов.

3.3. Использование пчел, как биологических индикаторов загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами.

3.3.1. Изучение фона загрязнения окружающей среды поллютантами в экологически кризисном Стерлитамакском районе.

3.3.2. Миграция тяжелых металлов из почвы в медоносные растения и продукты пчеловодства.

3.3.3. Апимониторинг тяжелых металлов в окружающей среде

Мел вузовского района.

3.3.4. Особенности накопления тяжелых металлов медоносными растениями в продуктах пчеловодства на пасеках, находящихся в придорожных экологически загрязненных системах.

3.4. Изучение влияния солей тяжелых металлов на жизнедеятельность, продуктивность пчелиных семей с естественным фоном контаминации названными поллютантами.

3.4.1. Продолжительность жизни одновозрастных пчел под влиянием солей тяжелых металлов в острых лабораторных опытах.

3.4.2. Отмирание пчел в зимовке, состояние и развитие пчелиных семей, зимовавших на меде, содержащем соли тяжелых металлов.

3.4.3. Влияние солей тяжелых металлов на репродуктивную способность пчелиных маток.

3.4.4. Влияние солей тяжелых металлов на морфологию отдельных стаз медоносной пчелы.

3.4.5. Влияние солей тяжелых металлов на развитие расплода.

3.4.6. Изучение зависимости заболевания пчелиных семей нозематозом, аскосферозом, гнильцовыми болезнями, варроатозом от наличия в ульях солей тяжелых металлов и тяжесть течения этих болезней.

3.4.7. Влияние оксида свинца на биохимические показатели гемолимфы пчел.

3.5. Изучение особенностей годичного цикла в жизни пчелиной семьи в норме.

3.5.1. Изучение основных факторов, нарушающих гомеостаз в пчелиной семье.

3.6. Пути устранения отрицательного влияния на пчелиную семью комплекса факторов: инфекционного, инвазионного агентов и неблагоприятных факторов кормления и содержания пчел.

3.6.1. Разработка средств и методов борьбы с гнильцовыми болезнями и варроатозом пчел.

3.6.2. Новые антибактериальные препараты для лечения и профилактики гнильцовых болезней пчел.

3.6.2.1. Сравнительные испытания эффективности ряда новых средств хинолонового ряда для лечения пчел.

3.6.2.2. Определение токсичности пефлоксацина для теплокровных животных.

3.6.2.3. Определение токсичности пефлоксацина для медоносных пчел.

3.6.2.4. Создание оптимальной композиции препарата и отработка дозы.

3.6.2.4.1.Лабораторные испытания специфической активности препарата апифлоцид.

3.6.2.4.2. Пасечные испытания специфической активности препарата апифлоцид.

3.6.2.4.3. Разработка метода обнаружения препарата апифлоцид в меде.

3.6.3. Разработка средств и методов борьбы с варроатозом пчел.

3.6.3.1. Определение токсичности препарата апилат для теплокровных животных.

3.6.3.2. Изучение токсичности препарата апилат для пчел.

3.6.3.3. Пасечные испытания терапевтической эффективности препарата апилат при варроатозе пчел.

3.6.3.4. Изучение санитарного качества меда, обнаружение остатков флувалината в меде семей пчел, обработанных препаратом апилат.

3.6.4. Обоснование применения растительных лечебных средств и изучение стимуляции развития пчелиных семей средствами растительного происхождения.

3.6.4.1. Разработка новых биологически активных препаратов на основе средств растительного происхождения для стимуляции развития пчелиных семей.

3.6.4.2. Создание композиции препарата «Пчелка».

3.6.4.3. Определение токсичности препарата «Пчелка».

3.6.4.4. Пасечные испытания влияния подкормки препаратом «Пчелка» на развитие семей пчел.

3.7. Пути реабилитации семей пчел подвергнутых антропогенному воздействию и устранения влияния отрицательных факторов на пчел.

ВЫВОДЫ.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ ПРАКТИКИ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние антропогенных поллютантов (свинца, кадмия, железа, цинка, меди, ртути) на медоносных пчел в экологически кризисных районах Башкортостана и разработка средств и способов их лечения»

Актуальность темы. В связи с нарастанием антропогенной трансформации окружающей среды в настоящее время увеличивается влияние техногенных поллютантов на жизнедеятельность всех живых организмов, в том числе и медоносных пчел, а также и санитарное качество продуктов пчеловодства. Республика Башкортостан (РБ) является самым крупным промышленным центром в России, предприятия химической и нефтехимической промышленности, которого были построены без учета нагрузки на окружающую среду, что привело к возникновению серьезных экологических проблем, вышедших в последнее время далеко за границы чисто научных интересов, сделавших их предметом обсуждения самых различных слоев общества. Одновременно Башкортостан является самым насыщенным пчелами регионом и известным во всем мире башкирским медом.

На территории РБ расположено более 3500 промышленных предприятий (33394 источников загрязнения). Объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу составляет 1340,0 тыс. тонн, т.е. около 329 кг на одного жителя республики. В последнее время в РБ, как и по всей стране, большое внимание уделяется развитию пчеловодства. Одной из важнейших задач этой отрасли, независимо от форм собственности, является не только увеличение объемов производства продуктов пчеловодства (мед, воск, прополис, маточное молочко, пыльца), но и, самое главное, повышение его санитарного качества, которое оказывает непосредственное влияние на здоровье человека, экономический потенциал хозяйств занимающихся пчеловодством.

Не менее важной задачей остается разведение здоровых, высокопродуктивных пород пчел, способных обеспечивать высокую медособирательную и опылительную деятельность. Известно, что больные пчелы снижают эту деятельность. В последние годы серьезное внимание уделяется изучению загрязнения окружающей среды солями тяжелых металлов.

Основным фактором, способствующим накоплению тяжелых металлов, и, таким образом, снижающим санитарное качество меда и других продуктов пчеловодства, является высокий уровень роста энергетической, технической и химической мощи общества, приводящий к загрязнению окружающей среды через сточные воды и газовые выбросы химических предприятий, нефтяной, угольной, электроэнергетической, бумажной и металлургической промышленности, предприятий по производству удобрений и пестицидов.

Апимониторинг загрязнения окружающей среды призван способствовать решению вопросов пчеловождения (разведения, селекции, воспроизводства пчелиных семей) и проблем экологического контроля санитарного качества продуктов пчеловодства, сельхозугодий и кормов (Смирнов A.M., 1993; Кадиров P.A. и др., 1999).

Медоносные пчелы полностью соответствуют критериям биоиндикаторов и вместе с продуктами своей жизнедеятельности являются уникальными объектами исследований, с помощью которых можно получить широкий комплекс экологических характеристик состояния окружающей среды (Макаров Ю.И., Мишин И.Н., 1998; Dobrzanski Z et. AI, 1986; Hadasik

M., 1971; Drecher К., 1981; Free I.B. et.al., 1983; Leita L. Et.al., 1996; Петров,

10

1970; Жук Е.Г., 1995). За один солнечный день пчелы посещают 35x10 цветков. Каждая семья обслуживает 3 тыс. га площади.

Для контроля за состоянием объектов окружающей среды как в нашей стране, так и за рубежом, создается большое количество аналитических приборов, позволяющих с достаточной точностью определять химический состав исследуемых сред, но в силу ряда причин - высокой стоимости, сложности отбора проб в труднодоступных местах, длительных исследования, они не нашли широкого применения. К тому же еще не достаточно освещен вопрос воздействия многих химических поллютантов на биологические объекты, в том числе и медоносных пчел.

Имеются лишь отдельные работы в этой области зарубежных авторов, которые носят фрагментарный характер. Так, Leita L., et.al. (1996) установлено, что избыток свинца, меди, кадмия и других тяжелых металлов неблагоприятно сказываются на росте, развитии, жизнедеятельности, устойчивости к инфекционным и инвазионным болезням и продуктивности пчелиных семей.

Накопление научных данных по этой проблеме даст основу для углубленного анализа, с одной стороны - экологических аспектов пчеловодства в изучаемых регионах, а с другой - мер, призванных охранять здоровье медоносных пчел, и если возможно улучшать нынешнее санитарное и гигиеническое качество пчеловодной продукции. Пчелы опыляют более 150 видов энтамофильных культур, поэтому сокращение и уничтожение пчел под влиянием различных антропогенных загрязнителей может резко нарушить статус агроэкосистемы с необратимыми последствиями.

Пчелы и продукты пчеловодства как индикаторы загрязнения окружающей среды некоторыми поллютантами в биомониторинге начали только использоваться в последние годы.

Среди проблем ветеринарной санитарии большое значение имеет борьба с болезнями пчел. Особую настороженность и беспокойство специалистов вызывает тот факт, что в зонах с повышенной антропогенной экологической нагрузкой увеличивается количество неблагополучных пасек по тем или иным инфекционным, паразитарным и незаразным болезням. Заболевания различной этиологии наносят существенный экономический ущерб, обусловливая как снижение продуктивности семей пчел, так и массовую гибель расплода и взрослых особей, приводящую к резкому ослаблению семьи, либо ее гибели.

Наличие значительного количества семей пчел больных варроатозом, аскосферозом и бактериальными болезнями требует применения для их лечения различных фармакологических средств.

Несмотря на наличие разнообразных противоварроатозных и антибактериальных средств, разработка новых остается весьма актуальной задачей, ввиду постоянно возрастающей устойчивости возбудителей инфекционных и инвазионных заболеваний пчел к существующим лекарственным средствам.

Отсутствие надлежащего контроля за технологией их применения и правил ветеринарного обслуживания семей пчел приводит к загрязнению продуктов пчеловодства. Это снижает санитарное качество продуктов пчел и негативно отражается на состоянии семей, поэтому очень важно применять экологически чистые и биологически активные препараты на основе сырья растительного происхождения.

Поиск и разработка композиций на основе натурального природного сырья для стимуляции развития пчелиных семей, особенно в ранне-весений период ослабленных зимовкой, а также присутствием в их гнездах сублетальных доз антропогенных поллютантов, повышения репродуктивной активности пчелиных маток, для борьбы и профилактической защиты от заболеваний, является актуальной проблемой.

Углубленное изучение уровня антропогенного загрязнения продуктов пчеловодства в экологически неблагоприятных регионах, миграции солей тяжелых металлов из почвы в растения и пчелопродукты, изучение некоторых аспектов нарушения жизнедеятельности семей пчел, изыскание новых высокоэффективных препаративных форм для борьбы с варроатозом и гнильцовыми болезнями, биологически активного стимулятора для пчел, составили теоретическую и практическую основу наших исследований, направленных на научное обоснование и разработку ветеринарно -санитарных, лечебных, мероприятий при указанных заболеваниях.

Цель исследований - изучить возможность использования пчел и продуктов пчеловодства как биологических индикаторов загрязнения окружающей среды некоторыми поллютантами в экологически неблагоприятных районах Башкортостана, изучить влияние некоторых антропогенных поллютантов (свинец, кадмий, цинк, железо, медь) на жизнедеятельность медоносных пчел и качество продуктов пчеловодства; выяснить основные условия, нарушающие гомеостаз пчелиной семьи, создать эффективные препараты на основе растительного сырья, а также из акарицидов и бактерицидов нового поколения, для борьбы с болезнями пчел; создать нормативную документацию на применение в пчеловодческой практике и освоение промышленного производства эффективных лечебных средств для борьбы с болезнями пчел.

Для достижения указанных целей в задачи исследований входило: изучить экологическую обстановку в районах расположения промышленных предприятий Республики Башкортостан с использованием пчел и пчелопродуктов, как индикаторов загрязнения окружающей среды. Изучить особенности аккумуляции тяжелых металлов в продуктах пчеловодства вблизи автомагистралей; изучить отрицательное влияние основных антропогенных поллютантов (кадмий, свинец, цинк, железо, медь, ртуть), нарушающих гомеостаз пчелиной семьи, на жизнедеятельность медоносных пчел и санитарное качество продуктов пчеловодства (меда, перги, воска, прополиса); изучить влияние разной степени экстенспораженности клещами варроа на морфологические показатели особей семьи пчел; изыскать новые лечебные препараты, эффективные при бактериальных болезнях пчел (гнильцовые болезни, парагнилец, септицемия); разработать высокоэффективное лечебное средство для борьбы с варроатозом пчел; разработать эффективную рецептуру фитосредства - биологически активной подкормки для пчел и технологию его применения, для целей уменьшения отрицательного влияния антропогенных загрязнителей на жизнедеятельность пчел.

Научная новизна работы. В работе изложены материалы комплексных исследований, представляющих развитие нового научного направления ветеринарной экологии - апимониторинга. Решение поставленных в диссертационной работе задач продиктовано сложностью экологической ситуации в Республике Башкортостан, негативно влияющей на здоровье, течение болезней медоносных пчел (Apis mellifera L.) и качество получаемой от них продукции.

Впервые проведен комплексный анализ экологической загрязненности окружающей среды и накопления некоторых поллютантов (кадмий, свинец, цинк, железо, медь, ртуть) в продуктах пчеловодства в Республике Башкортостан. В результате проведенных исследований получены данные, представляющие интерес в научном и практическом отношении. Разработаны новые препаративные формы, средства и методы борьбы с некоторыми болезнями пчел, а также для стимуляции развития пчелиных семей и уменьшения отрицательного влияния антропогенных загрязнителей на жизнедеятельность пчел.

В диссертационной работе проведен анализ условий ослабления и гибели семей пчел в период зимовки. Впервые изучена морфофункциональная характеристика изолированных клеток жирового тела осенне-зимних пчел; установлено влияние на морфометрические показатели пчел и трутней разной степени экстенспораженности клещами варроа.

Изучено и установлено бактерицидное действие на возбудителей американского и европейского гнильцов пчел антибактериальных средств на основе 4-оксо-З-хинолннкарбоновой кислоты, относящихся к III поколению фторхинолонов, определено их влияние на пчел и теплокровных.

Впервые для лечения бактериальных болезней пчел предложен препарат апифлоцид на основе нового высокоэффективного бактерицида фторхинолонового ряда, обладающего широким спектром антибактериального действия.

Разработано высокоэффективное лекарственное средство апилат для борьбы с варроатозом пчел, синтез действующего вещества которого осуществлен на основе оригинальной химической схемы из отечественного сырья и отработана технология получения препаративных форм. Определена акарицидная активность и технология применения препарата апилат при варроатозе.

Изучено влияние препарата на основе растительного сырья на биологическое состояние семей пчел, репродуктивную способность пчелиных маток, продолжительность жизни пчел и разработано средство для применения в качестве биологически активной подкормки пчел.

Научная новизна работы подтверждается патентом на изобретение № 2121789 от 20.11.98 г.

Практическая ценность. В результате проведенных исследований разработаны:

1. Технические условия на изготовление препарата Апифлоцид ТУ 9310-032-00008064-98 и Временное наставление по применению препарата апифлоцид при бактериальных болезнях пчел (Одобрено Ветфармбиосоветом РФ, протокол № 3 от 18.06.98 г.; утв. Департаментом Ветеринарии МСХиП РФ, 17.07.98 г.);

2. Технические условия на изготовление и Временное наставление по применению препарата «Пчелка» в качестве биологически активной подкормки для пчел (Одобрено Ветфармбиосоветом РФ, протокол № 5 от 17.12.97 г.; утв. Департаментом Ветеринарии МСХиП РФ, 26.12.97);

3. Технические условия на изготовление и Временное наставление по применению препарата апилат для борьбы с варроатозом пчел (зарегистрирован Ветфармбиосоветом);

4. Метод тонкослойной хроматографии для определения остаточных количеств флувалината в меде (утв. ГУВ МСХ СССР 05.11.91 г.).

Результаты исследований в форме методических указаний используются в учебном процессе по курсу пчеловодства в Башкирском государственном аграрном университете при подготовке зооинженеров и в институте повышения квалификации специалистов АПК.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены: на Ученых советах ВНИИВСГЭ, межлабораторном совещании сотрудников ВНИИВСГЭ; на Всероссийских тематических выставках-семинарах «Ветеринарная наука - практике» и «Организация ветеринарного дела в новых условиях хозяйствования», ВВЦ, 1992; на республиканской конференции молодых ученых и специалистов сельского хозяйства «Интенсификация сельскохозяйственного производства», Уфа, 1992; на научно-технической конференции «Экологические проблемы ветеринарной санитарии», Москва, 1993; на научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов Баш. ГАУ, Уфа, 1993-2001 гг.; на республиканской конференции «Состояние и пути развития животноводства в Республике Башкортостан», Уфа, 1994; на республиканской научно-производственной конференции «Пчеловодство Башкортостана: состояние, проблемы, перспективы», Уфа, 1996; на научной конференции «Состояние, проблемы и перспективы развития ветеринарной науки России», Москва, 1998; на республиканском «Конкурсе пчеловодов Башкортостана», 1998, 2000; на международной выставке «Зооветиндустрия-98», Уфа,1998; на Десятой юбилейной международной выставке «Arpo - 2000», Уфа, 2000; на конференции «Актуальные проблемы животноводства Республики Башкортостан», 2000; на I международной конференции «Актуальные проблемы производства и переработки продуктов животноводства и птицеводства», Уфа, 2000; на II Международной научно-практической конференции «Апитерапия сегодня - с биологической аптекой пчел в XXI век», Уфа, 2000; на Всероссийской научно-практической конференции «Окружающая среда для нас и будущих поколений: Экология, бизнес и экологическое образование», Пенза, 2001.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 44 научные работы.

Объем и структура работы. Работа состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методики работы, собственных исследований, обсуждения результатов исследования, выводов, предложений для практики, списка цитируемой литературы и приложения. Список литературы содержит А15 наименований отечественных и зарубежных авторов. Диссертация изложена на страницах