Шмели – довольно крупные по размерам, обычно густо опушенные насекомые, играющие значимую роль в опылении важных сельскохозяйственных растений.

Активное применение шмелей для опыления культур защищенного грунта начинается с конца 80-х годов прошлого столетия. Далее отмечается стремительный рост использования шмелиных семей в сельском хозяйстве. Если в 1991 году во всем мире было продано 100 тыс. ульев, то уже в 2004 году эта цифра возросла до 1 млн. (Velthuis, Van Doorn, 2006).

Такому быстрому росту продаж шмелиных семей способствовал ряд факторов:

  1. Экономия трудозатрат. Так, био опыление томата в защищенном грунте экономически более выгодно, чем применение механического способа опыления (затраты составляют 9100 и 10000 евро в год на гектар культуры соответственно (van den Bogaard, 1991; van Ravestijn, Nederpel, 1988)).
  2. Возможность контролировать посещаемость цветка опылителями.
  3. Увеличение качества и количества урожая не только в закрытом, но и в открытом грунте (van der Sande, 1990; Banda, Paxton, 1991; Orlowski, Grzeszczuk, 2003).

На сегодняшний день шмели признаны одними из самых эффективных опылителей для сельского хозяйства.

На европейском континенте для промышленного разведения используют вид Bombus terrestris (Linnaeus, 1758) – шмель земляной.

Как уже было упомянуто, более 25 лет назад показано, что шмели являются прекрасными опылителями растений томата.

К настоящему времени практика использования шмелей расширилась и они успешно применяются для опыления таких культур как: баклажан, болгарский и стручковый перец, пчелоопыляемые сорта огурцов, дыня, тыква и др.

В последнее десятилетие шмелиные семьи активно внедряются для опыления таких плодово-ягодных культур: абрикос, айва, алыча, вишня, голубика, груша, земляника, крыжовник, малина, персик, слива, смородина красная, смородина черная, черешня, черника, яблоня.

Следует отметить, что медоносная пчела Apis mellifera (Linnaeus, 1758) также пригодна для опыления вышеуказанных растений. Однако медоносные пчелы не так эффективно справляется со своей работой, как шмели.

Если мы с вами внешне сравним шмеля и пчелу, то сразу отметим, что шмель крупнее, у него больше волосков на теле. Такое внешнее строение позволяет шмелям перенести до 2,2 раз больше пыльцы в сравнении с пчелами.

Шмели обеспечивают оптимальное перекрёстное опыление благодаря уникальной модели траектории полета с частой сменой растений и рядов. Для самоопыляющихся культур (например, таких как черника),  посещение шмелей также полезно, поскольку насекомое встряхивает цветок, что приводит к оптимальному опылению. 

Ротовой аппарат шмелей характеризуется более длинным хоботком, чем у пчел, которые из-за этой особенности не могут опылять ряд цветков.

К тому же, шмели – универсальные труженики. У них отсутствует поведенческий стереотип «танец пчел», характерный для медоносной пчелы. Отсутствие подобного танца в поведенческих реакциях шмелей позволяет им сосредоточиться на определенном растении, не отвлекаясь на поиск более богатых источников нектара и пыльцы. 

Также шмели –– одни из наиболее холодостойких насекомых и поэтому могут опылять растения в пасмурную погоду и при температуре 8-10 градусов. В таких условиях медоносная пчела и другие насекомые опылители предпочитают оставаться в укрытии. Эта физиологическая особенность шмелей объясняется тем, что они могут за считанные минуты   разогреть собственное тело до 30 градусов, быстро и часто сокращая мышцы груди. Такое действие позволяет шмелю согреться до необходимой для полета температуры. За эту особенность их называют «теплокровными». Подобная «теплокровность» позволяет им оставаться вне конкуренции с другими насекомыми за нектар и пыльцу.

Шмели работают начиная с 4-5 утра и до позднего вечера. Они летают быстрее пчел в 2 раза и посещают большее количество цветков.

В зависимости от культуры и условий ее произрастания нами разработаны улья различной комплектации с неодинаковым устройством семьи. Мы расскажем об устройстве стандартного улья. В нем находится одна матка-основательница, 60-80 рабочих особей и расплод (личинки, яйца, куколки). Именно личинки представляют собой движущую силу опыления. Голодный расплод нуждается в пыльце. Чем больше количество расплода, тем больше пыльцы необходимо принести рабочим особям в гнездо, тем интенсивнее они вылетают на сбор и, соответственно, увеличивают продуктивность опыления. Известно, что эффективное опыление приводит к оптимальному развитию семян, которое является основой созревания наилучших плодов по размеру, качеству и содержанию в них витаминов.

Перед выдачей каждая семья проходит строгую оценку по ряду критериев: морфо-функциональное состояние матки-основательницы, количество рабочих особей и наличие/отсутствие репродуктивных особей в гнезде, присутствие которых может существенно сократить опылительную эффективность семьи.

 Шмелиные семьи «Живой краины» обитают в уникальных hand-made ульях собственного производства. Улей изготовлен из фанеры, обеспечивающей поддержание оптимального микроклимата внутри гнезда. Биоразлагаемый материал позволяет легко и без вреда для окружающей среды утилизировать улей после окончания срока его эксплуатации.

Леток, через который вылетают фуражиры для сбора нектара и пыльцы, синего цвета. Это позволяет шмелям лучше ориентироваться в теплице в пасмурную погоду и в зимнее время года.

Фольга на крышке улья отбивает солнечные лучи и препятствует перегреванию гнезда.

Улей легко собирается и разбирается при утилизации.

Шмелиные семьи в ульях регулярно снабжаются углеводным и белковым кормом.

Ниже коротко охарактеризуем опылительную эффективность шмелей на ряде важных сельскохозяйственных культур.

Томат. Цветки томатов не выделяют нектар, и шмели посещают их исключительно ради белкового корма – пыльцы. При ее сборе насекомое цепляется за цветок жвалами, в результате чего на желтых тычинках остаются коричневые пятнышки некроза. Этот след свидетельствует об эффективном опылении цветка. Если более 60 % открытых цветков имеют метки, работу шмелей можно считать отличной. Поскольку цветки у томата остаются открытыми не один день, то при подсчете меток уже на закрывающихся цветках результат может быть близок к 100 %.

Если подобные метки отмечены у 40-60% открытых цветков, то работу шмелей можно считать удовлетворительной, так как шмель при посещении растений создает сильную вибрацию, и разлетающаяся пыльца опыляет соседние цветки. Однако при более низком проценте меток следует позаботиться об установке дополнительных ульев или замене уже отработанных шмелиных семей.

Подсчет таких меток, полученных в результате работы шмелей производства «Живой краины» в теплицах Киевской, Днепропетровской и др. областях всегда свидетельствовал об отличной работе украинских шмелей (на 80-95% открытых цветков были опылены шмелями).

Но в начале цветения культуры важно не переусердствовать с количеством шмелиных семей. Если 100% открытых цветков имеют метку, это значит, что едва цветок раскрылся, на него садится шмель. При большом дефиците пыльцы шмели могут неоднократно посещать один и тот же цветок, при этом уже появляется не отдельная метка, а все тычинки становятся коричневыми. Дело может дойти до повреждения пестиков и тогда уже плоды не завяжутся. Поэтому в самом начале цветения выставляют половину шмелиных семей от нормы. Это важно еще для того, чтобы в теплице работали разновозрастные семьи, дабы избежать провалов в опылении.

Важным критерием качества шмелиных семей их опылительная активность. Для ее определения, после прохождения семьей адаптационного периода, рекомендуется проводить периодические учеты вылета-влета рабочих шмелей в 8.00, 12.00 и 15.00 часов. Если за 15 минут из улья вылетает 4 и более рабочих особей, то семья находится в рабочем состоянии. В солнечную погоду шмели летают более активно, чем в пасмурную. Следует учесть, что летная активность шмелей колеблется и в зависимости от погоды в течение дня. Периоды активного лета сменяются периодами отдыха, поэтому об активности семьи следует судить по среднему показателю за несколько учетов. Фуражировочные рейсы совершаются насекомыми весь световой день, заметно учащаясь поздним утром (к 9-11 ч) и вечером (к 16-18 ч). С 12 до 14 ч большинство фуражиров находится в гнезде из-за опасности перегрева в этот наиболее жаркий период дня. Шмелей принято причислять к дневным насекомым с длительной утренне-вечерней активностью. При учете количества вылетающих и влетающих шмелей нужно обращать внимание на наличие обножки у фуражиров, возвращающихся в улей. При плохом исходном качестве биологического материала, когда в продажу поступают так называемые «самцовые гнезда», в них происходит массовое отрождение трутней, которые, как известно, полезной работы по сбору пыльцы не выполняют. Летная активность такой семьи может очень высокой, однако о высокой опылительной активности улья в данном случае говорить не приходится.

На слайде представлены результаты подсчета опылительной активности шмелиных семей производства «Живой краины» в течение 15 минут на цветках томата ТК «Днепровский».

Проследим, как изменилась летная активность шмелей в течение пяти недель их работы в теплицах. Весь период наблюдения их летная активность «Живой краины» была очень высокой и может быть оценена на «отлично». Приблизительно через месяц после установки шмелиная семья достигает пика своей активности, затем начинается естественное завершение цикла развития и наблюдается постепенное сокращение численности рабочих особей.

Рекомендованное количество шмелиных семей: от 5 до 7 ульев на гектар в начале цветения, мы рекомендуем доставлять улья по 2 улья на 3-ей, 5-ой, 7-ой и 9-ой недели, чтобы избежать провалов в опылении во избежание ситуации, когда все семьи в данной теплице находятся либо на начальной стадии развития, либо на последней стадии естественного завершения жизненного цикла.

Количество семей, необходимых для эффективного опыления, также зависит от количества цветков томата в теплице, их привлекательности. Например, томаты черри требуют установки в два раза больше колоний на гектар, чем томаты крупных сортов.

Наши наблюдения и литературные данные показывают, что применение шмелиных семей в теплицах для опыления томата приводит к увеличению урожая на 35%-40%, при этом на 15% увеличивает диаметр помидора и на 3о% в нем возрастает количество семян.

Перец. У растений перца, опыленных шмелями, наблюдается более равномерное формирование плода, который характеризуется мясистой мякотью и большим весом.

Так, исследования двух независимых научных групп показали, что применение шмелей для опыления перца позволяют увеличить общий вес урожая на 27%-29% (как для стручкового, так и для болгарского перца). Также отмечено возрастания количества семян на 45 % (данные полученные для стручкового перца).

Рекомендованное количество шмелиных семей: от 3 ульев (для болгарского перца) до 7 ульев на гектар

Огурец. Процесс опыления шмелями растений огурца имеет ряд особенностей по сравнению с опылением томата и перца. На цветках огурцов шмели не оставляют хорошо заметных следов посещения, изменения формы тычинок, пестиков и завязей, пыльцевые зерна на женских цветках и мелкие проколы на венчиках трудно различимы. Поэтому во время работы шмелиных семей на растениях огурца важно следить за их летной активностью.

Результаты наблюдений за летной активностью шмелей производства «Живой краины» на огурцах в с. Ахтырка, Сумская область показывают отличную летную активность: в среднем 12 фуражиров вылетели из улья за минут, вернулись -7 (6-я неделя работы семей в теплице).

Если на гибридах огурца с преимущественно женским типом цветения почти не бывает мужских цветков, а растения опылителя сосредоточены на нескольких участках теплицы, расположенных далеко друг от друга, то на части площади теплицы на цветки может переноситься ограниченное количество пыльцы, следствием чего может быть недостаточное опыление.

При относительно невысокой численности и неодинаковом пространственном распределении мужских цветков огурца в теплице наблюдается неравномерное распределение переносимой фуражирами пыльцы: на участках, удаленных от растений с мужским типом цветения или отделенных от них проходом может существенно сократиться количество стандартных плодов огурца.

При использовании шмелей, растения гибрида-опылителя следует более равномерно распределять по площади теплицы, их доля должна составлять около 10% от количества основного гибрида огурца.

Продолжительность цветения отдельного цветка огурца уменьшается с повышением температуры в теплице и несколько увеличивается, если цветок не был опылен. Для женских цветков она обычно составляет 1-2 суток, для мужских — около суток.

Точный расчет потребности в насекомых-опылителях выполняется исходя из подсчетов числа распустившихся цветков, доли посещенных цветков по каждой из теплиц и оценки состояния колоний насекомых-опылителей.

В период массового цветения огурца в теплицах на площади 1 га одновременно распускается до 80 тыс. цветков.

На основании полученных нами данных можно заключить: для того, чтобы обеспечить качественное опыление растений огурца, на 1 га теплицы необходимо разместить в самом начале цветения огурца выставляют 3-4 шмелиных ульев, со второй недели (через 10-14 дней) их количество увеличивают до 9. Подстановку новой партии ульев следует проводить еще до снижения активности предыдущей (через 5 недель). Таким образом, начиная со второго месяца цветения растений огурца в теплице постоянно находится около 15 шмелиных семей.

Малина. Согласно данным, предоставленным Шотландским Институтом Изучения Урожая (Scottish Crop Research Institute), использование шмелиных семей позволило увеличить урожай малины на 27,03% (Lye et al., 2011).

В 2016 году агро-дослідницька фундація «Жива країна» провела полевой эксперимент в сельскохозяйственном предприятии «Украинская ягода» (с. Маркуши, Житомирская область) с целью изучения опылительной деятельности шмелей B. terrestris на ремонтантной малине Rubus idaeus (Linnaeus, 1758) сорта Himbo-Top. Результаты свидетельствуют о достоверной прибавке урожая на 28,8 %. Аналогичный эксперимент мы провели в сельскохозяйственном предприятии «Кооператив Киевский» (село Рожив, Житомирская область). Результаты показали достоверное увеличение урожая малины сорта «Брусвяна» на 19 %.

Рекомендованное количество шмелиных семей: от 6 до 9 ульев на гектар.

Земляника. Изучение опылительной работы B. terrestris было проведено греческими исследователями на садовой землянике сорта Сельва – Fragaria ananassa Selva (Dimou et al., 2015). Использование шмелиных семей позволило увеличить урожай земляники на 35 %.

Также было отмечено снижение количества деформированных ягод на участке, где были установлены шмели (10% деформированных ягод в сравнении с 30% на контрольном участке).

Рекомендованное количество шмелиных семей: от 6 до 9 ульев на гектар.

Голубика. Американские исследователи провели сравнительное изучение опылительной деятельности шмелей B. impatiens (Cresson, 1863) (вид шмелей, характерный для Северной Америки) и медоносной пчелы A. mellifera при выращивании голубики узколистой Vaccinium angustifolium (Stubbs, Drummond, 2001).

Процент завязываемости плодов голубики оказался достоверно выше на полях, где в качестве опылителей были использованы шмелиные семьи (55,2±11,3%). Вместе с тем, на полях, где работали пчелы, этот показатель составил 33,4±2%.

Количество семян в плодах незначительно различались между растениями, опыленными шмелями и пчелами (1 33±3 шт; 25,3соответственно). Тем не менее, эта характеристики свидетельствуют о преимуществе применения шмелей.

В данной работе было достоверно показано, что опылительная деятельность B. impatiens привела к увеличению урожая голубики узколистой на 20% (Stubbs, Drummond, 2001).

Рекомендованное количество шмелиных семей: 8-10 ульев на гектар.

Слива. Применение шмелиных семей B. terrestris во время весеннего цветения сливы Prunus salicina (Lindley, 1828) позволило увеличить урожай на 30% (Calzoni, Speranza, 1996)/

Использование шмелей B. terrestris для опыления груши сорта Дуайен дю Комис  способствовало значительному увеличению урожая и качества плодов. Благодаря опылительной работе шмелей было собрано больше урожая на 56 т/га, при этом количество плодов товарного вида увеличилось на 45 % (данные компании «Biobest»).

Рекомендованное количество шмелиных семей: от 6-10 ульев на гектар.

Таким образом, применение шмелиных семей для опыления важных сельскохозяйственных культур приводит к более высокому качеству плодов и увеличению урожая в среднем на 20-30 %.