Акустичні відгуки сімей на вібраційні стимули

Зимуючі сім`ї сприймають вібрації житла як сигнал небезпеки. Він стимулює захисні реакції сім`ї, що виражається в активізації бджіл, супроводжуваної підвищенням внутрігніздової температури. Розігрілися і активізувалися особини в стані ефективно захищати своє житло від розорення, а кормові запаси - від розграбування. Однак до повторюваних вібраційних дій бджоли адаптуються, що виражається в зниженні активності реагування та зменшенні тривалості проходження акустичних відгуків [2, 4].

Звукові відгуки сімей використовуються бджолярами для визначення їх життєздатності і стану [1]. На вібраційну стимуляцію (наприклад, удар по вулику) бджоли благополучно зимуючих сімей реагують різким підвищенням інтенсивності генеруються звуків, які поступово наближаються до початкових рівнях. Недружний і довго незгасаючі звуковий відгук вказує на те, що в сім`ї немає матка. При голодуванні звуковий відгук нагадує шелест листя.

Діагностика стану бджолиних сімей на слух не відрізняється високою надійністю. Щоб розрізнити різні звуки, що генеруються бджолами, необхідні досвід і музичний слух. Ми зробили спробу апаратурною ідентифікації звукових відповідей на вібраційну стимуляцію в залежності від стану бджіл.

Для генерації вібраційних імпульсів використовували гумовий молоток з вбудованим в нього датчиком сили удару, що знаходилася в межах 50-70 Н, що було досить для стимуляції акустичного відгуку бджіл. Удар наносили по передній стінці двенадцатирамочних вулика у верхнього льотка. Чисельність бджіл в ньому знаходилася на рівні 20 тис. Особин.

Акустичні відгуки бджіл на вібраційну стимуляцію реєстрували мікрофонним зондом з конденсаторним мікрофоном (чутливість 3,16 mV / Pa), які мали лінійну частотну характеристику в межах аналізованого діапазону бджолиних звуків (від 20 до 1000 Гц). Звуки, які генеруються бджолами, диференціювали по статистично однорідним ділянкам, які виділяли за допомогою послідовностей ранжируваних амплітуд відносних флуктуацій [3].

Встановлено, що тимчасова структура акустичних відгуків (крутизна фронту і подальший розвиток) пов`язана з фізіологічним станом сімей. Сім`ї, які перебували в нормальному для зимівлі стані (благополучно долають зимівлю), реагували на одиночний вібраційний імпульс різким посиленням генеруються звуків (графік 1). Їх інтенсивність за 5-10 мс зростала в 1,6 рази. Загальна тривалість акустичного відгуку, змінюється по амплітуді і частоті, становила в середньому 8,2 с (lim 5,6-14,8). В окремих випадках порушення потривожених бджіл змінювалося тимчасовим зниженням активності, чому супроводжувало зменшення інтенсивності звуків по відношенню до вихідного рівня в 1,3 рази. Тривалість цього періоду в звуковому відгуку становила в середньому 3,8 с (lim 2,5-5,8). Далі слід було деяке посилення звуків, яке частіше за все не досягало вихідного рівня, і зміна їх частоти.

Під впливом вібраційного стимуляції змінюється частотний спектр звуків, що генеруються бджолами. Інтенсивні складові звукового фону благополучно зимуючої сім`ї знаходяться в діапазоні 200-550 Гц (графік 2, а). Вібростімуляція призводить до посилення низькочастотних складових в області 200-300 Гц і появі щодо високочастотних складових, що досягають 1000 Гц (графік 2, б). В шумі деяких сімей високочастотні складові досягали 2000 Гц, що нагадувало шипіння (графік 2, в). Його генерували бджоли, здійснюючи синхронні рухи крилами в латеральної площині. Аналогічно цьому специфічними динамічними позами і генерацією низькочастотних звуків на вібрації житла реагують індійські бджоли [5].

Ускладнення умов зимівлі і відхилення від норми фізіологічного стану зимуючих сімей відбивалося на структурі акустичного відгуку. У сімей, що зазнали голодування, пов`язане з нестачею кормових запасів, акустичний відгук відрізнявся від норми більшою тривалістю при менш крутому фронті наростання. Подібну структуру мали акустичні відгуки у сімей, в гніздах яких була підвищена вологість повітря (графік 3, а). У таких ситуаціях загальна тривалість акустичного відгуку з інтенсивними складовими в діапазоні 100-1100 Гц, що змінюються по амплітуді, становила в середньому 25 с (lim 13,8-58,5) (графік 4, а). Сім`ї, що зимували при підвищеній температурі, слабо або зовсім не реагували зміною генеруються звуків на вібраційну стимуляцію (графік 3, б). Інтенсивні спектральні складові не виходили за межі 350-375 Гц (графік 4, б). Це пояснюється початково високим рівнем збудження бджіл під впливом несприятливих умов зимівлі.

Ідентифікація по близькості функцій узагальненого середнього (ФОС) інформаційних ознак виділених ділянок звуків, що генеруються бджолами в різних біоекологічних ситуаціях, дозволить з високою надійністю контролювати зміни фізіологічного стану бджолиних сімей за принципом досвід-зразок [3]. Це зводиться, по суті, до знаходження статистично однорідних і часто повторюваних ділянок акустичного відгуку, що представляє типовий шум для кожного з розпізнаються станів бджіл. Обчислення ФОС для різних ділянок акустичного відповіді дозволяє отримати статистичний кластер параметрів, що утворюють сімейство однорідних його значень.

Порівняння в термінах ФОС ділянок оригінальний звук, що генерується бджолами, і його змін під дією вібраційного стимуляції можна провести за двома параметрами: тангенсу кута нахилу прямих і відсіченні прямих на осі ординат. У разі статистичної близькості цих ділянок (схожості їх тимчасової структури) функції узагальненого середнього, представлені відносно один одного на координатної площині, утворюють відрізок прямої лінії: Y (Y0) ≈ aY0 + b, де Y0 - відповідає флуктуацій вихідної структури звуків, а Y - після вібраційної стимуляції. Коефіцієнти a (або тангенс кута нахилу відповідної прямої) і b (початкова відсічення прямий), визначені методом найменших квадратів, характеризують зміну акустичних процесів. При збігу їх тимчасових структур перед початком і після впливу стимулу коефіцієнт a дорівнює одиниці, b - нулю. Ці параметри у нормально зимуючих сімей варіювали в незначних межах. Так, значення a змінювалися в межах 1,05-0,84, а відсічення прямих була близька до нуля b≈0.

Використання функцій узагальненого середнього для виділених статистично однорідних ділянок акустичних процесів дозволяє прогнозувати хід зимівлі бджолиних сімей. Для цього необхідно визначити ФОС нормально зимуючих сімей до і після вібростімуляція і скласти по них базу даних. Класифікація фізіологічних станів сімей можлива по набору інформативних ознак, виділених з акустичних шумів, відповідних кожному діагностується станом. Крім підгінних параметрів для відносних флуктуацій акустичних шумів для виділених ділянок при межкластерной класифікації за принципом досвід-зразок можуть бути включені і ФОС для відповідних трендів [3]. При створенні бази даних записів акустичних шумів повинні бути враховані умови проведення записів, їх довжини і перелік атрібутних ознак (кількість бджіл в сім`ї, зовнішня температура, вологість, період зимівлі). Для реєстрації звуків бджіл цілком придатна звукозаписна апаратура з лінійністю частотної характеристики в діапазоні від 50 Гц до 4 кГц. При цьому тривалість акустичних записів для виділення інформативних ознак повинна становити не менше 2 хв при незмінному положенні мікрофона (помістити в нижній льоток або над холстиком в самій розігрітій частини надгнездового простору).

Таким чином, структура акустичного відгуку зимуючих сімей на вібраційну стимуляцію залежить від їх фізіологічного стану. Реагування на вібраційну стимуляцію послаблюється під впливом біотичних і абіотичних факторів, які активізують бджіл. Використання (ФОС), вираженого в термінах вищих і дрібних моментів, сприяє підвищенню надійності діагностики фізіологічного стану бджіл і прогнозування його ймовірних змін в ході зимівлі. Для цього необхідно і достатньо зіставити статистично однорідні ділянки акустичних відгуків за двома параметрами (a і b), що входять в умову коррелированности цих ділянок.

Е.К.ЕСЬКОВ,
В.А.ТОБОЕВ *

Російський державний аграрний
заочний університет,
* Чуваська державний університет

анотація:
виявлено наявність зв`язку між структурою акустичних відгуків бджолиних сімей на вібраційну стимуляцію, їх фізіологічним станом і умовами зимівлі.

Ключові слова:
бджоли, бджолині сім`ї, акустичний відгук, фізіологічний стан, зимівля, вібраційна стимуляція.

ЛІТЕРАТУРА:
1. Губін А.Ф., Ковальов А.М., Комаров П.М., Таранов Г.Ф., Темнов В.А. Бджільництво. - М .: Сельхозгиз. Тисячу дев`ятсот сорок одна.
2. Єськов Е.К. Акустична сигналізація громадських комах. - М .: Наука. 1979.
3. Єськов Е.К., ТВБВ В.А. Аналіз статистично однорідних фрагментів акустичних шумів, що генеруються скупченнями комах // Біофізика. - 2010. - Т. 55. Вип. 1.
4. Jarvis R. The effect of continuous a colony of honey-bees // Bee World. - 1950. - V. 31.
5. Fuchs S., Koeniger N. Schallerzeugung im Dienst der Verteidigung der Bienenvolker (Apis cerana Fabr.) // Apidologie. - 1974. - № 5.

Поділися в соц мережах:

Увага, тільки СЬОГОДНІ!

Схожі