Моделювання процесів терморегуляції в гніздах зимуючих бджіл

Відео: Кожа. Її значення в терморегуляції організму

У гніздовий скупченні зимуючих бджіл, по крайней мере в її тепловому центрі, підтримується температура, що забезпечує можливість внутрігніздової міграцій. До них комахи спонукає необхідність поповнення його індивідуальних кормових запасів і локалізації в зонах, відповідних його фізіологічним потребам. Центральна зона гнізда - зона поповнення індивідуальних запасів корму і зона високої концентрації вуглекислого газу, дія якого на хеморецептори посилюється температурою. В тепловому центрі - 28 ... 37 ° С [1, 2].

Виходячи зі сказаного, оптимізація зимівлі бджолиних сімей досягається регулюванням зовнішньої температури та повітрообміну внутрігніздового простору з навколишнім середовищем. Для вивчення цих процесів ми спробували створити математичну модель теплопродукції, тепловіддачі і теплонакопленія в межсотових скупченнях бджіл (клубі) зимуючих сімей. В процесі моделювання виходили з припущення, що межсотовие скупчення бджіл є пористі структури, в яких дихально-газові суміші обумовлюють процеси конвективного теплообміну, а вертикальна асиметрія розподілу температурних полів пов`язана з видаленням продуктів метаболізму і надходженням свіжого повітря. Що ж стосується динаміки цих процесів, то вони в кожному конкретному випадку залежать від геометрії скупчення, напрямки потоків теплоти і від теплоносія.

Відео: Анатомія людини Здійснення терморегуляції

Основне обмеження представленої моделі обумовлено розглядом механізмів терморегуляції при оптимальних значеннях зовнішньої температури. Для моделювання процесів теплопереносу при температурі нижче -5ºC потрібно куди більш складна геометрія. Обмеженість і неточність відомостей про структуру скупчення як пористого середовища з поєднанням різних масштабів фільтраційних процесів не дозволяє в цьому випадку побудувати однозначну модель. Крім того, наявність у бджіл волосків довжиною 0,7-1,1 мм, з одного боку, збільшує ефект ізоляції, а з іншого - зменшує швидкість видалення метаболітів. Питання про теплової ефективності волосків в скупченнях бджіл залишається відкритим і, ймовірно, не може бути вивчений прямими вимірами. Відзначимо також, що бджоли при низьких температурах використовують примусову конвекцію, при якій вивчення руху дихально-газової суміші і переміщення бджіл в скупченні прямим застосуванням звичайних методів гідродинаміки, тобто рішенням рівнянь руху в`язкої рідини для області, яка представляє собою сукупність всіх пір, стає скрутною.

Е.К.ЕСЬКОВ, В.А.ТОБОЕВ

анотація. Проведено чисельний аналіз природної конвекції в скупченні бджіл при наявності внутрішнього тепловиділення. Показано, що бджоли використовують різні механізми теплообміну в зоні оптимальних для зимівлі значень зовнішньої температури. При неоптимальні значеннях зовнішньої температури конвективний теплообмін стає вимушеним, що пов`язано з ущільненням бджіл і додатковим виділенням тепла для підтримки гомеостазу.

Ключові слова: Скупчення бджіл, температура, теплоперенос, моделювання, швидкість фільтрації, проникність.

ЛІТЕРАТУРА
1. Єськов Е.К. Екологія медоносної бджоли. - Рязань: Російське слово, 1995.
2. Єськов Е.К., ТВБВ В.А. Математичне моделювання розподілу температурних полів в холодових агрегації комах // Біофізика. - 2009. - Т. 54. - Вип. 1.
3. Єськов Е.К., ТВБВ В.А. Сезонна динаміка теплових процесів в межсотових скупченнях зимуючих бджіл Apis mellifera // Зоол. журнал. - 2011. - Т. 90. - №3.
4. ТВБВ В.А. Сучасні методи вивчення теплового гомеостазу // Бджільництво. - 2006. - №10.
5. ТВБВ В.А. Теплофізичних модель холодової агрегації бджіл // Бджільництво. - 2007. - №1.
6. Ocko S.A., Mahadevan L. Collective thermoregulation in bee clusters // J. Royal Society Interface. - 2014. - V. 11. - №91.
7. Omholt S. Thermoregulation in the winter clusters of honeybee Apis mellifera // J. Theor. Biol. - 1987. - V. 128.
8. Sumpter D., Broomhead D. Shape end dynamics of thermoregulating honey bee clusters // J. Theor. Biol. - 2000. - V. 204.

ВІДОМОСТІ ПРО АВТОРІВ:
Єськов Євген Костянтинович, д-р біол. наук, проф., заслужений діяч науки і техніки, декан факультету мисливствознавства та біоекології РГАЗУ-
ТВБВ В`ячеслав Андрійович, д-р біол. наук, проф. Чуваського ГУ.

MODELING OF PROCESSES OF THERMOREGULATION IN THE BROOD NESTS OF WINTERING BEES

E.K.Eskov, V.A.Toboyev

The article deals with mathematical model of cnvective heat transfer in honey bee cluster, with saturated respiratory mixture and internal heat. It is analyzed the influence of temperature parameters, heterogeneity factors density and number of honey bee clusters, on heat transfer modes. It is shown that honey bees use different heat exchange mechanism in optimal range of external temperature in winter. In non-optimal range of external temperature, convective heat transfer becomes forced, due with additional honey bee heat to maintain homeostasis.

Keywords: honey bee clusters, temperature, heat transfer, modeling, seepage velocity, permeability.

Поділися в соц мережах:

Увага, тільки СЬОГОДНІ!

Схожі