Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Профилактика инвазионных и инфекционных болезней шмелей Bombus terrestris(L. ) при круглогодичном лабораторном разведении их для опыления сельскохозяйственных культур закрытого грунта

ВАК РФ 03.00.19, Паразитология

Содержание диссертации, доктора биологических наук, Ащеулов, Василий Иванович

ВВЕДЕНИЕ.

1. ФАУНА И ЭКОЛОГИЯ ШМЕЛЕЙ В ЦЕНТРАЛЬНОМ РАЙОНЕ НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ.

1.1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1.1. Биология шмелиной семьи.

1.1.2.Трофические связи шмелей.

1.1.3. Узурпация гнёзд, шмели - кукушки (род Psithyrus).

1.1.4. Степень изученности фауны шмелей центрального Нечерноземья РФ и сопредельных территорий.

1.2.СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.2.1.МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.2.2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.2.2.1. Фауна шмелей центрального Нечерноземья РФ.

1.2.2.2.Изменение структуры фауны шмелей центрального Нечерноземья РФ за последние 70 лет.

1.2.2.3.Трофические связи шмелей с культурными растениями и возможности использования шмелей как опылителей.

1.2.2.4.Положение шмеля Bombus terrestris(L.) в системе насекомых.

1.2.2.5.Морфология шмелей Bombus terrestris(L.).

1.2.2.6. Распространение шмелей В, terrestris.

1.2.2.7. Микроклимат гнезда и механизмы терморегуляции шмелей В. terrestris

2. КРУГЛОГОДИЧНОЕ РАЗВЕДЕНИЕ ШМЕЛЕЙ В. terrestris В УСЛОВИЯХ ЛАБОРАТОРИИ ДЛЯ ОПЫЛЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ

КУЛЬТУР ЗАЩИЩЕННОГО ГРУНТА.

2.1.ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

2.2. СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.2.1. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИИ.

2.2.2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.2.2.1.ТЕХНОЛОГИЯ КРУГЛОГОДИЧНОГО РАЗВЕДЕНИЯ ШМЕЛЕЙ.

2.2.2.1.1.Отлов маток шмелей в природе весной.,.

2.2.2.1.2.Транспортировка отловленных маток шмелей в лабораторию.

2.2.2.1.3.Посадка маток в садок и карантинные мероприятия.

2.2.2.1.4.Стартовый этап развития семьи шмелей В. terrestris в условиях лаборатории.

2.2.2.1.5. Развитие шмелиной семьи В. terrestris в условиях лаборатории.

2.2.2.1.6. Подготовка шмелиных семей для опыления сельскохозяйственных культур закрытого грунта.

2.2.2.1.7. Воспроизводство и селекция В. terrestris в условиях круглогодичного лабораторного разведения.

2.2.2.1.8.Преодоление диапаузы у маток шмелей В. terrestris в условиях лабораторного разведения.

2.2.2.1.9.Длительное хранение шмелей В. terrestris в условиях круглогодичного лабораторного разведения.

2.2.2.1.10.Корма. Кормоприготовление и кормление шмелей в условиях лабораторного разведения.

2.2.2.1.11. Использование шмелей В. terrestris для опыления сельскохозяйственных культур закрытого грунта.

2.2.2.1.12. Рекомендации по использованию шмелей при опылении сельскохозяйственных культур закрытого грунта. Расчет потребности в шмелиных ульях и контроль за качеством опыления.

2.2.2.1.13. Общие ветеринарно - профилактические мероприятия при лабораторном круглогодичном разведении шмелей.

2.2.2.1.14. Экономическая эффективность отечественного производства большого земляного шмеля для опыления сельскохозяйственных культур закрытого грунта.

3.ПРОФИЛАКТИКА ИНВАЗИОННЫХ БОЛЕЗНЕЙ ШМЕЛЕЙ B.terrestris В

УСЛОВИЯХ ИХ ЛАБОРАТОРНОГО РАЗВЕДЕНИЯ.

ЗЛ. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

3 Л Л .Болезни шмелей, вызываемые простейшими.

ЗЛ.2. Нематодозы.

3 Л .3.Инвазионные болезни шмелей, вызываемые членистоногими.

3.2. СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.2.1 .МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.2.2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.2.2.1.НОЗЕМАТО З.

3.2.2.2.СФЕРУЛЯРИ0 3.

3.2.2.3. ЛОКУСТАКАРОЗ.

3.2.2.4. ФИЗОЦЕФАЛЕЗ.

4. ПРОФИЛАКТИКА ИНФЕКЦИОННЫХ БОЛЕЗНЕЙ ШМЕЛЕЙ В. terrestris

В УСЛОВИЯХ ИХ ЛАБОРАТОРНОГО РАЗВЕДЕНИЯ.

4.1 .ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

4.2СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

4.2.1 .МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

4.2.2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

4.2.2.1.АСПЕРГИЛЛЁ З.

4.2.2.2.ГАФНИО З.

4.2.2.3 .КОЛИБАКТЕРИОЗ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Профилактика инвазионных и инфекционных болезней шмелей Bombus terrestris(L. ) при круглогодичном лабораторном разведении их для опыления сельскохозяйственных культур закрытого грунта"

Актуальность проблемы. Шмели (род Bombus) -являются необходимым и очень важным элементом в технологиях получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур, они осуществляют активное опыление многих видов растений, играют определенную роль в поддержании баланса естественной среды. В последние годы этих насекомых стали использовать и для опыления сельскохозяйственных культур закрытого грунта (томатов, перцев, баклажанов и др.) после разведения их в лаборатории. Опыление шмелями культур закрытого грунта даёт прибавку урожая не менее чем на 15%.

Успех промышленного разведения шмелей стал возможен после выяснения действия углекислого газа на овогенез маток шмелей (Л.И. Бондарчук, 1982; P.-F. Roseler, I. Roseler, 1984), позволившее круглогодично и управляемо получать от них потомство (В.Г. Радченко, Ю.А. Песенко, 1994). На этой основе со второй половины 1980 - начала 1990 гг. отрабатывалась технология промышленного разведения шмелей в ряде стран мира. Сейчас известно более 25 фирм, которые производят ежегодно около 500000 семей. С 1994 года семьи Bombus terrestris стали поставляться в тепличные хозяйства более 18 регионов России из Израиля, Бельгии и Голландии. Закупочная цена импортных семей шмелей для хозяйств составляла от 125 до 150 долларов США.

В связи с вышеизложенным чрезвычайно актуальной стала проблема круглогодичного разведения шмелей в лабораторных условиях и поставки их в хозяйства для опыления культур закрытого грунта с использованием отечественного оборудования, материалов, местных популяций шмелей.

Попытки круглогодичного разведения шмелей в некоторых хозяйствах России столкнулись с трудностями, связанными с распространением в лабораторных культурах шмелей различных (в том числе паразитарных и инфекционных) заболеваний. Очевидно, что задача круглогодичного разведения шме6 лей в лабораторных условиях не может быть решена без разработки мер диагностики и профилактики паразитарных и инфекционных болезней.

Цель и задачи исследований. Целью нашей работы являлось создание отечественной технологии круглогодичного лабораторного выращивания шмелиных семей для опыления сельскохозяйственных культур закрытого грунта и разработка комплекса мероприятий по профилактике паразитозов, микозов, бактериозов шмелей в условиях их круглогодичного лабораторного разведения. Для достижения поставленной цели нам необходимо было решить следующие задачи:

- изучить фауну шмелей в центральном районе Нечерноземной зоны и определить вид шмелей местной фауны, наиболее подходящий по своим биологическим особенностям для круглогодичного разведения в лабораторных условиях и пригодный для использования его в качестве опылителя сельскохозяйственных культур закрытого грунта;

- разработать технологический процесс круглогодичного лабораторного разведения шмелей, обеспечивающий создание для них оптимальных условий для развития шмелиной семьи с использованием отечественного оборудования, кормов, оснастки, местных популяций шмелей;

- изучить фауну паразитов и особенности эпизоотологии паразитарных заболеваний шмелей в естественных популяциях и в условиях лабораторного разведения их. Разработать способы ранней прижизненной диагностики наиболее опасных инвазионных заболеваний шмелей. Разработать и внедрить в производство систему профилактики инвазионных заболеваний шмелей в условиях их круглогодичного лабораторного разведения;

- изучить особенности эпизоотологии инфекционных заболеваний шмелей в условиях лабораторного разведения их и пути проникновения возбудителей болезней в лабораторию. Разработать и внедрить в производство систему лечения и профилактики инфекционных заболеваний шмелей в уело7 виях круглогодичного лабораторного разведения этих насекомых- опылителей.

Научная новизна. Впервые разработана отечественная технология круглогодичного регулируемого разведения шмелиных семей в лабораторных условиях, позволяющая полностью обеспечить потребность в опылителях сельскохозяйственных культур закрытого грунта в хозяйствах центральных районов Российской Федерации. Впервые изучены особенности эпизоотологии наиболее опасных инвазионных заболеваний шмелей (нозематоз, сферуляриоз, локустакароз, физоцефалёз), предложены способы ранней прижизненной диагностики их. Впервые разработана и внедрена в производство система профилактики паразитарных болезней в условиях круглогодичного лабораторного разведения шмелей для опыления сельскохозяйственных культур закрытого грунта. Впервые изучены особенности эпизоотологии и разработаны меры профилактики наиболее опасных инфекционных болезней (аспергиллез, гаф-ниоз, колибактериоз) шмелей в условиях круглогодичного лабораторного разведения этих насекомых для опыления сельскохозяйственных культур закрытого грунта. Наши разработки защищены 15 патентами и свидетельствами на изобретения РФ. Приняты к рассмотрению три заявки на патент.

Практическая значимость работы. Полученные данные позволили организовать лаборатории по круглогодичному разведению шмелей Bombus terrestris для опыления ими сельскохозяйственных культур закрытого грунта, что позволяет получить прибавку урожая в среднем по тепличным хозяйствам России на 15%. Создана и внедрена в производство оригинальная технология круглогодичного регулируемого разведения шмелей, полностью удовлетворяющая потребность хозяйств в насекомых-опылителях, что позволяет отказаться от закупки этих опылителей за рубежом и уменьшить себестоимость продукции, создать новые рабочие места. Разработанный и внедрённый способ круглогодичного выращивания шмелей позволяет разводить в лабораторных условиях и другие (в том числе и редкие, исчезающие) виды шмелей для со8 хранения фауны шмелей в условиях антропогенного пресса. Разработаны и внедрены в производство методы ранней прижизненной диагностики опасных паразитарных и инфекционных заболеваний шмелей и система профилактики • их. Основные разработки автора вошли в 5 нормативных документов:

1. «Ветеринарные требования при импорте в Россию шмелей, пчёл, маток и продуктов пчеловодства» (утверждены Департаментом ветеринарии Минсельхозпрода РФ 12.11.1996 г.)

2. «Методические рекомендации по промышленному производству и использованию шмелиных семей» (утверждены Советом научно-производственной ассоциации «Теплицы России» 24.09.1998 г.).

3. «Рекомендации по профилактике паразитарных и ассоциированных заболеваний шмелей Bombus terrestris(L.) в условиях их круглогодичного лабораторного разведения для опыления сельскохозяйственных культур закрытого грунта» (рассмотрены и одобрены отделением ветеринарной медицины Россельхозакадемии 25 мая 2001года).

4. «Рекомендации по профилактике инфекционных болезней шмелей Bombus terrestris(L.) в условиях их круглогодичного лабораторного разведения для опыления сельскохозяйственных культур закрытого грунта» (рассмотрены и одобрены отделением ветеринарной медицины Россельхозакадемии 24апреля 2002года).

5. «Основные направления профилактики паразитарных и ассоциированных болезней животных в хозяйствах Ивановской области» (Одобрено администрацией Ивановской области 2001г.).

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и одобрены на: XXXV международном конгрессе апимондии в Антверпене (Бельгия, 1997), международных коллоквиумах по общественным насекомым (Бухарест, 1997; Москва, 1999), научных конференциях ВОГ РАН( Москва, 1998, 1999, 2000, 2001. 2002), межвузовских научно-практических конференциях (Казань, 1999, 2000, 2001; Кострома, 1999, 2000, 2001; Иваново, 1999, 9

2000, 2002; Санкт-Петербург, 2002), научной конференции ВНИИАиЭ (г. Тюмень, 2001)

Основные положения, выносимые на защиту:

1.Фауна шмелей в центральном районе Нечерноземья РФ.

2.Технология круглогодичного лабораторного разведения шмелей В. terrestris для опыления сельскохозяйственных культур закрытого грунта.

3. Этиология, эпизоотология, патогенез, клинические признаки и диагностика нозематоза, сферуляриоза, локустакароза, физоцефалёза шмелей в естественных популяциях и в условиях их лабораторного разведения.

4.Система профилактики паразитозов шмелей в условиях их круглогодичного лабораторного разведения.

5.Этиология, эпизоотология, патогенез, клинические признаки и диагностика аспергиллёза, гафниоза и колибактериоза шмелей в условиях лабораторного разведения их.

6.Лечение и профилактика инфекционных болезней шмелей в условиях круглогодичного лабораторного разведения их.

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 31 научная работа, в том числе одна монография, в которых изложены основные положения и выводы по изучаемому вопросу. Результаты работы автора защищены 15 патентами и авторскими свидетельствами на изобретения. Приняты к рассмотрению 3 заявки на патент.

Объём и структура диссертации. Диссертация изложена на 238 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, четырёх глав собственных исследований, заключения, выводов, практических предложений. Работа иллюстрирована 35 таблицами, 17 рисунками. Список литературы включает 237 источников, из них 139 - отечественных, 98 - зарубежных.

Заключение Диссертация по теме "Паразитология", Ащеулов, Василий Иванович

1.2.2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.2.2.1. Фауна шмелей центрального Нечерноземья РФ.

В результате проведенных исследований (работа выполнялась совместно с Е.О. Мунтяном) в 1994-1998 гг. на территории Владимирской, Ивановской, Костромской и Ярославской областей нами определены 29 следующих видов шмелей и шмелей-кукушек (- виды, впервые обнаруженные):

1. Bombus (Confusibombus) confusus Schenck.

2. В. (Laesobombusj maculidorsis Skor.

3. B. (Adventoribombus) equestris F.

4. B. (Adventoribombus) derhamellus Kirby

5. B. (Adventoribombus) muscorum F.

6. B. (Adventoribombus) silvarum L.

7. B. (Adventoribombus) solstitialis Panz.

8. B. (Adventoribombus) subbaicalensis Vogt

9. B. (Adventoribombus) schrencki F. Мог.*

10. В. (Agrobombus) agrorum F. ll.S. (Hortobombus) argillaceus Scop/

12. B. (Hortobombus) hortorum L.

31

13. В. (Pomorobombus) pomorum Pz.*

14. В. (Subterraneobombus) distinguendus F. Мог.

15. Я (Subterraneobombus) subterraneus latreillellus Kirby

16. B. (s. str.) lucorum L.

17. B. (s. str.) terrestris L.

18. B. (Soroensibombus) soroeensis F.

19. Я (Soroensibombus) proteus Gerst.*

20. B. (Collumanobombus) semenoviellus Skor.

21. B. (Lapidariobombus) lapidarius L.

22. B. (Lapidariobombus) sichelii Rad.

23. B. (Pratobombus) hypnorum L.

24. B. (Pratobombus) jonellus Kirby

25. B. (Pratobombus) pratorum L.

26. Psithyrus (Ashtonipsithyrus) bohemicus Seidl.

27. P. (Metapsithyrus) campestris Pz.

28. P. (Allopsithyrus) barbutellus Kirby

29. P. (s. str.) rupestris F.

Обнаруженные виды можно отнести к следующим группам:

1. Широко распространенные в Палеарктике.

2. Западно-палеарктические виды.

3. Бореальные европейско-сибирские виды.

4. Средиземноморские виды.

К широко распространенным в Палеарктике относятся 4 вида шмелей и 4 вида шмелей-кукушек: В. muscorum F., В. lucorum L., В. jonellus Kirby, В. hypnorum L., P. bohemicus Seidl., P. campestris Pz., P. rupestris F., P. barbutellus Kirby. Ареалы этих видов занимают средние и высокие широты Палеарктики (Средняя и Восточная Европа, Сибирь, Дальний Восток). Такие виды, как В. lucorum L., В. hypnorum L., P. bohemicus Seidl., P. rupestris F. встречаются на изученной территории часто, другие - В. muscorum F. (занесен в Красную кни

32 гу - статус II категории), P. campestris Pz., P. barbutellus Kirby - встречаются реже, наконец, В. jonellus Kirby является очень редким видом. К западно-палеарктическим относятся 14 видов шмелей: В. confiisus Schenck., В. equestris F., В. derhamellus Kirby, В. silvarum L., В. solstitialis Pz., B. agrorum F., B. pomorum Pz., B. subterraneus latreillellus Kirby, B. hortorum L., B. terrestris L., B. lapidarius L., B. soroeensis F., B. proteus Gerst., B. pratorum L. Эти виды отсутствуют в северных частях Сибири, Забайкалья и на Дальнем Востоке. Такие виды, как В. agrorum F., В. lapidarius L. являются массовыми и широко распространенными на изучаемой территории, В. confiisus Schenck., В. solstitialis Pz., В. pomorum Pz., В. proteus Gerst., напротив, очень редки, встречаются единичными экземплярами. К бореальным европейско-сибирским относятся 6 видов шмелей: В. maculidorsis Skor., В. schrencki F. Мог., В. semenoviellus Skor., В. sichelii Rad., В. subbaicalensis Vogt., В. distinguendus F. Мог. Ареалы этих видов расположены в средних широтах Европы и Сибири, Алтае, Северном Казахстане, Тянь-Шане, Северной Монголии. В большинстве своем эти виды являются таежными и приурочены к лесной зоне. К средиземноморским видам относится В. argillaceus Scop. Он приурочен к степной зоне. Обнаружен в единственном экземпляре в окрестностях г. Суздаля. Таким образом, в фауне шмелей и шмелей-кукушек центрального района Нечерноземной зоны РФ присутствуют фаунистические элементы, связанные с фаунами различных территорий Евразии. Представленность различных ареалогических комплексов на исследуемой территории отражена в табл. 1 и рис. 1.

Из таблицы 1 видно, что основу фауны шмелей и шмелей-кукушек центрального Нечерноземья составляют западнопалеарктические виды, преобладающие как по числу видов (48,27%), так и по количеству особей коллекции (62,4%).

На втором месте стоят широко распространенные в Палеарктике виды, составляющие 27,59% от числа видов и 32,84% от общих сборов. Комплекс бореальных европейско-сибирских видов, включающий 6 видов шмелей,

34 составляет всего 4,75% от общего количества экземпляров коллекции. Виды средиземноморского фаунистического комплекса составляют лишь 0,01% сборов (рис. 2). Рассматриваемая фауна шмелей и шмелей-кукушек входит в состав фауны Европейского подотдела Палеарктического отдела Голарктической области. Качественная характеристика коллекции позволила дать зоогеогра-фический анализ исследуемой фауны. Для характеристики биоценотической роли видов необходимо использовать количественные данные. При изучении населения шмелей на большой территории, в разных пунктах, в разное время определение обилия шмелей, как среднее число особей на одну пробу, не дает объективной характеристики.

Это связано с динамикой развития шмелиной семьи в течение сезона. Поэтому единственной в данном случае количественной характеристикой является доля вида (р), равная отношению количества особей данного вида в выборке к общему количеству особей всех видов в этой выборке.

На основе этих данных подсчитывался "индекс относительного обилия" (1а), предложенный М. В. Березиным с соавторами (1996):

100 п , где а - число обследованных участков, где вид обнаружен (причем при а =1 принимается 1а=0,1 , при а =0 Ia=0); b - число участков, где вид составляет более 10% от особей всех видов (причем при Ь=0 принимается 1а=0,1-1); п - число обследованных участков. Предложена следующая шкала относительного обилия видов шмелей (табл. 2). В таблице 3 представлен весь коллекционный материал с указанием количества экземпляров каждого вида и числа пунктов, где они обнаружены, а также с указанием индексов относительного обилия. К локальным очень редким видам отнесены 3 вида шмелей: В. argillaceus Scop., В. proteus Gerst., В. jonellus Kirby. Эти виды представлены в коллекции 4 экземплярами и составляют 0,029% общих сборов.

К повсеместным, но везде редким видам относятся: В. confusus Schenck., В. maculidorsis Skor., В. muscorum F., В. solstitialis Panz., В. subbaicalensis Vogt,

Библиография Диссертация по биологии, доктора биологических наук, Ащеулов, Василий Иванович, Иваново

1. Отечественные авторы объектом для размножения шмелей в искусственно созданных шмелевниках использовали чаще всего такие виды шмелей, как В. agrorum, В. lucorum, В. lapidarius (А.И. Кобзев, 1991).

2. За рубежом кроме вышеуказанных видов шмелей в экспериментах по одомашниванию их использовались и другие виды : В. terrestris, В. hupnorum и др. (J. Mai 1959).

3. Общая схема работ отечественных и зарубежных авторов по одомашниванию шмелей была сезонной и выглядела следующим образом.

4. СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 2.2.1. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ