CC BY
62
УДК 638.1:577. 115.118:574
Ключевые слова: органическое производство, медоносные пчелы, мед, пчелиная обножка, соты, минеральные элементы
Key words: organic farming, honey bees, honey, bee pollen, honeycomb, mineral elements Ковальчук И. И., Федорук Р. С.
СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ТКАНЯХ МЕДОНОСНЫХ ПЧЕЛ И ИХ ПРОДУКЦИИ В УСЛОВИЯХ ОРГАНИЧЕСКОГО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
HEAVY-METAL CoNTENTIN TIssUEs ofHoNEYBEEsAND THEIR PRoDUCTs
in conditions of organic farming industry
Институт биологии животных Национальной академии аграрных наук Украины Адрес: 79034, Украина, г. Львов, ул. В. Стуса, 38 Institute of Animal Biology of the National Academy of Agrarian sciences Address: 79034, Ukraine, Lviv, V. stus str., 38
Ковальчук Ирина Ивановна, к. в. н., докторант
KovalchukIrina I., Ph.D. in Veterinary science, Doctoral Candidate Федорук Ростислав Степанович, д. в. н., член-корреспондент Национальной академии аграрных наук Украины Fedoruk Rostyslav s., Doctor of Veterinary Medicine, Corresponding Member of the National Academy of Agrarian sciences
Аннотация. Исследовано содержание меди, хрома, кобальта, никеля, свинца и кадмия в меде, пчелиной обножке, вощине и тканях головы, грудного и брюшного отделов организма медоносных пчел, которые содержались в условиях традиционного и сертифицированного органического производства. Установлено, что агроэкологические условия органического сельскохозяйственного производства способствуют достоверному снижению содержания меди и кобальта в тканях брюшка пчел, никеля в меде, пчелиной обножке на фоне существенного снижения до следовых количеств свинца и кадмия. Обсуждается определяющее влияние агроэкологических условий содержания и питания пчел на показатели минерального обмена и жизнедеятельности пчел.
Summary. The article presents the results of testing for copper, chromium, cobalt, nickel, lead and cadmium in honey, bee pollen, honeycombs and tissues of the head, thoracic and abdominal body honeybees in conditions of traditional and certified organic production. Found that agro-ecological conditions of organic agriculture contribute to possible decline of copper and cobalt content in abdomen tissues of bees, nickel in honey, bee pollen against significant decrease of lead and cadmium to trace quantities. The paper discusses the determining influence of agro-ecological conditions and nutrition of bees on rate of mineral metabolism and vital sings of bees.
Введение
Окружающая среда и природные ресурсы влияют на качество и биологическую ценность продуктов пчеловодства. Пчелы полностью отвечают критериям биоиндикаторов и вместе с продуктами своей жизнедеятельности являются уникальными объектами исследований, с помощью которых можно получить широкий комплекс экологических характеристик состояния окружающей среды (Л. Ю. Кирьянова, Т. С. Уланова, 2001). Однако существуют отличия уровня чувствительности к одним и тем же токсикантам самой медоносной пчелы и трансформации их в продукцию зависимо от морфологических, этологических и генетических параметров. Требования к экологической чистоте и безопасности продуктов пчеловодства
повышаются, а методы их контроля совершенствуются [1, 2]. К сожалению, пчеловоды-практики обычно не обращают внимания на значимость данной проблемы. Пасеки часто располагаются в населённых пунктах, вблизи промышленных предприятий и автомобильных дорог. Это негативно влияет на экологические параметры продуктов пчеловодства, а также и самих пчел. Пчелы, выступая в роли биофильтра, собирая продукцию с множества нектароносных и пыльценосных растений, способны дать нам прогноз благополучия местности по содержанию в биоценозах солей тяжелых металлов, нитратов, пестицидов и других вредных веществ [3, 4, 5].
Органическое производство - целостная система хозяйствования и производства пищевых продуктов, которая соединяет в себе
наилучшие рекомендации по сохранению окружающей среды, уровня биологического многообразия, бережного использования природных ресурсов. Такая система обеспечивает применение высоких стандартов надлежащего содержания животных и методов производства продукции согласно установленным требованиям к продуктам, произведенным на основе сырья и процессов природного (органического) происхождения. Органическое пчеловодство базируется на тех же принципах, что и органическое животноводство и земледелие. Качество его продукции также зависит от того, насколько благополучна окружающая среда в районе расположения пасек и насколько скрупулезно соблюдаются соответствующие требования по содержанию пчел и питанию пчел, производству, переработке, хранению и транспортировке полученной от них продукции [6-10].
Учитывая отсутствие экспериментальных данных оценки органического пчеловодства, целью исследования ставили сравнительное изучение влияния агроэкологических условий традиционного и органического сельскохозяйственного производства на содержание отдельных минеральных элементов в тканях организма медоносных пчел и их продукции.
Материалы и методы исследования
Исследования проведены на производственных базах смежных пасечных хозяйств, расположенных в традиционных агроэкологических условиях и в условиях сертифицированной по требованиям органического производства пасеки Винницкой области Барского района. Были сформированы две группы пчелосемей, I (контрольная) группа - традиционные для данного региона агроэкологические условия — с. Ивановцы Винницкой области; II (опытная) группа — сертифицированная по требованиям Евросоюза пасека относительно органического производства в с. Йосиповка Винницкой области. Для физиолого-биохимических исследований в июне 2012 г. отбирали 90-100 пчел из трех ульев (30-35 пчел с каждого). Образцы рабочих пчел с пасек в указанных
зонах использовали для приготовления го-могенатов тканей из отдельных анатомических отделов и целого организма. В образцах пчел и их продукции определяли содержание отдельных минеральных элементов с использованием атомно-абсорбционного спектрофотометра СП-115 ПК. Полученные данные обрабатывали статистически с определением средних величин, их отклонений и степени достоверности по коэффициенту Стьюдента.
Результаты и обсуждение
Микроэлементы, находясь в организме человека и животных, в т. ч. пчел в незначительных количествах, обладают высокой биологической активностью. Включаясь в структурные компоненты ферментов, витаминов и гормонов, они активно участвуют в процессах обмена веществ. Белковый, жировой, углеводный и водный обмен зависят от состава и соотношения минеральных веществ, которые входят в сложные органические соединения, выполняющие различные физиологические и обменные функции [1]. Результаты исследования содержания отдельных минеральных элементов показали более низкие концентрации меди, кобальта и никеля в тканях головы, груди и брюшка медоносных пчел II группы, которые содержались в условиях органического производства, по сравнению с I (контрольной) группой.
Следует отметить, что в тканях указанных отделов пчел II группы отмечены только следовые количества токсичных элементов свинца и кадмия, а также эссенциального минерального элемента хрома (табл. 1). Учитывая, что миграция элементов питания в отдельных цепях экосистемы — это биологический процесс, который происходит за счет вывода или поглощения отдельных веществ, можно утверждать о более благоприятных агроэкологических условиях органического производства для получения продукции пчеловодства. Известно, что по трофической цепи пчел происходит распределение и кумуляция отдельных минеральных, в т. ч. токсичных элементов, а сами пчелиные семьи выступают в роли организмов-индикаторов [3].
(Я го
Я II
п с
ю
« в
Н -н
2
«
-
>5
о
X
■Л
п
«
а
£
«
X
и
и
%
Я
^
Ч
О
а
х
И
п
«
Т
х
И
2
X
«
о
X
о
ч
«
г
м
X
«
и
а
о
И
к
X
«
н
еа
еа
о
П
П
«
н
и
г
И
2
X
.а
п
«
ч
н
о
V
X
«
Я а
и
ч
о
и
Минеральные элементы / группы пчел и продукции Кадмий н следы следы следы следы * * * -н © следы следы
» ы ч и л с ы ч и л с ы в сле ы ч и л с -н ш ы ч и л с ы ч и л с
ц е н и в и н ы ч и сле ы ч и л с ы ч и л с ы ч и л с * * -н ш 4 -н с^ ы д и л с
» ГО О* ©0 ш сч ©^ -н © -н ш 2 -н ы д и л с
ь ель к и Я КЗ со © ©^ ©^ сК т ©^ © -н со |> -н * * -н со * * * © © -н ш ©^ ш -н 4
» со т ©^ -н ©^ -н ш СЧ ©^ -н СЛ ©^ Ю сч -н © т -н ш сч © -н © ш
м о р X н ы сле ы ч и сле ы ч и л с ы ч и л с т -н ы ч и л с ы д и л с
» ю -н ш -н со СЛ ©^ ©^ г! т -н г^ -н ы д и л с
т ь л а б обК КЗ со ©^ сК © ©^ сл ©^ * ш -н со СЧ ^ -н ш * * сч -н О1 -н ю -н ю
» со © -н т со © -н сч -н © сч -н сч сч -н -н со сч ш -н
ь ьед Ме КЗ сч СЧ ©^ -н т ГО ©0 -н * * со -н сч сч гч -н со -н 4 ы ч и л с ы ч и л с
» сч -н г-сч сч со т ©^ -н СЧ сч СЧ ©^ сч г! ОС ш с^ с^ ы д и л с ы д и л с
Образцы тканей анатомических отделов и продукции а в о п й ь й ок э 2 р м Целый организм Пчелиная обножка д 1 а н и ^ о т
Анализ содержания исследуемых элементов в тканях грудного отдела указывает на более низкий их уровень в образцах пчел, полученных в условиях органического производства, что было отмечено и для тканей головы. Однако различия в содержании исследуемых элементов в тканях пчел грудного отдела между контрольной и опытной группами не были достоверны и не превышали величин среднестатистических отклонений.
Более выраженные межгрупповые различия содержания минеральных элементов наблюдали в тканях брюшка медоносных пчел. В частности, установлено более низкое содержание меди (р < 0,01), кобальта (р < 0,05) и никеля в тканях брюшка медоносных пчел II группы по сравнению с их уровнем в тканях пчел I группы. Примечательно, что по результатам исследования содержание кадмия и свинца как в тканях отдельных анатомических отделов, так и в гомогенате тканей целого организма отмечены лишь остаточные (следовые) количества этих токсикантов в образцах медоносных пчел II группы, которые содержались в условиях органического производства.
Интенсивность накопления тяжелых металлов в организме медоносных пчел зависит от их возраста, физиологического состояния, экологической характеристики региона и используемых белково-углеводных кормов. Содержание тяжелых металлов в организме медоносных пчел может отличаться или оставаться на уровне как в медоносных растениях, однако оно будет зависеть от агроэко-логических условий среды содержания пчел. Поскольку тяжелые металлы накапливаются в почве, затем поглощаются растениями, выделяются с нектаром и попадают в продукты пчеловодства [4].
Анализ результатов исследования продукции пчеловодства указывает, что содержание всех минеральных элементов было ниже в образцах пчелиной обножки (р < 0,05-0,001), полученной в условиях органического производства. Уровень никеля и кобальта в пчелиной обножке медоносных пчел II группы был достоверно (р < 0,01) ниже по сравнению с контролем (табл. 1). Установленные различия, очевидно, связаны с выраженным
влиянием указанных выше агроэкологиче-ских факторов на уровень металлов в репродуктивных частях растений медоносов и трансформацию их в продукцию пчеловодства, в т. ч. в пыльцу и пчелиную обножку. Однако по данным литературы [1, 2] уровень накопления этих элементов в пыльце медоносных растений не одинаковый, что повлияло, вероятно, на показатели их содержания в пчелиной обножке и в меде.
Результаты исследования содержания отдельных элементов в меде указывают на более низкий уровень никеля в меде пчел II группы (р < 0,001), полученном в условиях органического производства по сравнению с контрольной, I группой. Характерно, что для содержания меди, хрома и кадмия отмечено лишь остаточные (следовые) количества этих токсикантов в меде, полученном от II группы медоносных пчел, которые содержались в условиях органического производства. Следует отметить, что в процессе переработки нектара в мед, учитывая физиологическую особенность стенок медового зобика, тяжелые металлы транспортируются вместе с водой в гемолимфу. Очевидно, такая трансформация минеральных элементов в организме пчел обуславливает повышение содержания отдельных тяжелых металлов в тканях организма и продукции пчеловодства при содержании пчел в неблагоприятных экологических условиях. В то же время пчелы, являясь биологическим фильтром, аккумулируют в своем организме различные токсичные элементы и этим частично препятствуют проникновению их в производимые ими продукты.
Кроме того, установлены выраженные различия в содержании отдельных минеральных элементов в образцах вощин в условиях органического производства. Концентрация кобальта и никеля проявляла тенденцию к более низкому уровню в образцах вощины медоносных пчел II опытной группы. При исследовании содержания меди, хрома, кадмия и свинца в вощине пчел обеих групп наблюдали только следы вышеуказанных элементов. Установленные различия содержания тяжелых металлов в свежеотложен-ной вощине («языках») связаны, очевид-
но, не с системами ведения пчеловодства, в частности органическим или традиционным, а особенной способностью организма пчел, в частности восковых желез, выделять абсолютно чистый воск, который не содержит тяжелых металлов. Однако наличие кобальта и никеля в образцах вощин пчел обеих групп указывает на возможность организма пчел трансформировать некоторые минеральные элементы через восковые железы.
В результате проведенных исследований установлено, что содержание пчел в агроэкологических условиях органического производства сопровождается более низким содержанием исследованных металлов. Достоверное снижение содержания кобальта и никеля в тканях организма и продукции пчел II группы по сравнению с уровнем этих элементов в образцах из традиционных экологических условий дает основание утверждать об определяющем влиянии агро-экологических условий размещения пасек, в частности органического производства, на минеральное питание и, учитывая роль минеральных элементов в организме, жизнедеятельность медоносных пчел. Соблюдение условий сертифицированного по международным требованиям органического производства обеспечивает уровень питания пчел, который способствует оптимизации показателей минерального обмена в различных анатомических отделах организма пчел и более низкое содержание тяжелых металлов в их продукции.
Выводы
Исследованиями тканей различных анатомических отделов и организма пчел и их продукции при размещении пасек в условиях традиционного и органического производства установлены агроэкологические различия в содержании отдельных минеральных элементов в организме медоносных пчел, которые влияют на уровень этих элементов в их продукции. Полученные данные дают основание говорить о целесообразности использования показателей минерального состава меда, пчелиной обножки, вощины для формирования методологии нормативной
оценки влияния агроэкологических факторов на биологическую ценность и экологическую безопасность продукции пчеловодства в условиях органического сельскохозяйственного производства и разработки способов системной оценки ее качества.
Список литературы
1. Еремия, Н. Г. Влияние окружающей среды на качество пчеловодной продукции / Н. Г. Еремия, Т. А. Дабижа, Н. М. Еремия, И. Додон // Материалы Международной конференции «Пчеловодство - XXI век. Пчеловодство, апитерапия и качество жизни». -М. : Пищепромиздат, 2010. - С. 65-67.
2. Илларионов, А. И. Ксенобиотики в пчелах и продуктах пчеловодства / А. И. Илларионов, А. А. Деркач // Агрохимия. - 2008. - № 3. -С. 85-96.
3. Ковальчук, И. И. Содержание тяжелых металлов в организме пчел и их продукции с разных экологических зон Прикарпатья / И. И. Ковальчук // Пчеловодство. - 2012. - № 2. - С. 6-7.
4. Кулаков, В. Н. Окружающая среда и качество продуктов пчеловодства / В. Н. Кулаков, Т. М. Русакова // Современные технологии в пчеловодстве. - Рыбное, 2004. - С. 126-130.
5. Лебедев, В. И. Биотехнологические аспекты производства экологически чистых продуктов пчеловодства / В. И. Лебедев, Е. А. Мурашова // Экологические аспекты производства, переработки и использования продуктов пчеловодства. - Рыбное, 2005. -С. 31-43.
6. Пономарев, Ф. С. Органическое пчеловодство и органический мед / А. С. Пономарев, А. С. Фарама-зян // Пчеловодство [Электронный ресурс]. - 2010. -№ 10. - http://www.beekeeping.orc.ru/Articles/n10010_ 02.htm - Apimondia First World Conference on Organic Beekeeping - http://www.bee-hexagon.net/files/file/fileE/ Organic/Program Abstracts.pdf [2010].
7. Сокольський, С. С. Экологические условия и качество продукции пчеловодства / С. С. Сокольський, Е. М. Любимов // Материалы Международной конференции «Пчеловодство - XXI век. Пчеловодство, апитерапия и качество жизни». - М. : Пищепромиздат, 2010. - С. 210-214.
8. International Federation of Organic Agriculture Movements [Электронный ресурс]. - 2011: http://www. ifoam.org
9. Porrini, C. Honey bees and bee products as monitors of the environmental contamination / C. Porrini, A. G. Sabatini, S. Girotti // Apiacta. - 2003. - Vol. 38. -P. 63-70.
10. Research Institute for Organic Agriculture [Электронный ресурс]. - 2010. - http://www.fibl.org
