РЕК.: +7 (35376) 237-03
мНБНРПНХЖЙХИ ГЮБНД ЙПНБЕКЭМШУ Х ЦХДПНХГНКЪЖХНММШУ ЛЮРЕПХЮКНБ — ЩРН ЙЮВЕЯРБН Х ОПНТЕЯЯХНМЮКХГЛ, ОПНБЕПЕММНЕ ДЕЯЪРХКЕРХЪЛХ СЯОЕЬМНИ ПЮАНРШ!
яЕИВЮЯ бШ ГДЕЯЭ: хГНК » оНКЕГМШЕ ЯРЮРЭХ » сТРОИТЕЛЬНАЯ ИНДУСТРИЯ РАСТЕНИЙ И ПЧЕЛ

сТРОИТЕЛЬНАЯ ИНДУСТРИЯ РАСТЕНИЙ И ПЧЕЛ

нОСАКХЙНБЮМН: 15-08-2017, 11:36

сТРОИТЕЛЬНАЯ ИНДУСТРИЯ РАСТЕНИЙ И ПЧЕЛСТРОИТЕЛЬНАЯ ИНДУСТРИЯ РАСТЕНИЙ И ПЧЕЛ.

СТРОИТЕЛЬНАЯ ИНДУСТРИЯ РАСТЕНИЙ И ПЧЕЛ.

Реванш аморфных веществ. ≈ Кто построил зеленый лист и украсил цветы растений? ≈ Иерархия молекул в клетке. ≈ Невидимые биороботы.

Как было сказано ранее, у медоносных пчел достигнут ⌠потолок■ в опт мизации их восковых сооружений. Столь совершенных построек нет ни у пчел-одиночниц, ни у видов, представляющих это многочисленное племя, которые ведут жизнь небольшими группами.

Какова технология этого блистательного опыта.

Мы уже отмечали в случае с глюкозой, ⌠стремящейся■ откристаллизоваться от своей вечной спутницы в меде ≈ фруктозы, что склонность чистых веществ к энергетичеекому покою и образованию литых форм в среде обитания живых организмов не несет им блага. Там вещество за исключением, пожалуй, того случая, когда оно включено в опорную скелетную часть организма, находится в постоянном движении и обновлении, и ему приходится ⌠забыть■ про уютные и красивые покои кристаллической решетки.

Еще в большей степени эти требования относятся к строительному материалу, привлекается ли он к построению ⌠тела■ растения или к созиданию ажурных пчелиных построек.

В каком же состоянии должно быть вещество, чтобы удовлетворить взыскательные требования живого организма в его строительной деятельности? Очевидно, лишь в антиподном кристаллическому ≈ аморфном состоянии. В веществе, пребывающем в таком состоянии, молекулы располагаются в ⌠вольном порядке■, хотя само вещество может и не быть жидким. В природе примерами таких аморфных тел служат янтарь, различные смолы и камеди, образующиеся в виде натеков на стволах деревьев и их почек, вулканическая лава. Важнейшее свойство таких неорганизованных на молекулярном уровне тел ≈ изотропность, то есть одинаковость свойств в любом выбранном направлении, в противоположность анизотропности, свойственной кристаллам.

Вот эта изотропность, или ⌠безразличие■ вещества к форме, равноподатливость любому прилагаемому к нему усилию и делает аморфные тела бесценными как строительный материал. Недаром самые распространенные из них, используемые сейчас человеком, и представляют собой аморфные смеси веществ: глина, стекло, бетон, сплавы металлов, различные пластики. Все они в определенный. момент, до придания им окончательной формы, выдерживаются либо в виде расплава, либо незатвердевающей массы.

Овладев этими материалами, человек необычайно расширил и укрепил свою сферу обитания. Чтобы сделать это, он привлек огонь и разжег горн, подавляя силу устремления любого вещества к образованию своей формы, и путем творческого труда придал ему ту форму, образ которой он заранее создал в своем воображении.

Как обстоит дело у других живых существ с поиском и применением веществ в качестве строительного материала? И в первую очередь, у растений, которые обеспечивают живым органическим веществом всех остальных жителей планеты.

За тем, как сооружается восковой град у пчел, можно проследить в наблюдательном улье *, но увидеть, как работают ферменты-сборщики в живой клетке растения, собирая его из отдельных молекул, непосредственно невозможно: наш орган зрения не способен различать столь малые размеры.

Однако наука сумела создать приборы и методы, позволившие понять основные принципы строительной индустрии растений. Мы знаем, что конечные результаты этого ⌠строительства■ занесены нами в список естественных эталонов прекрасного и совершенного. Вспомним внешний вид цветущих растений и их ароматные, сочные и привлекательные плоды и ягоды. По плану какого зодчего и силами каких работни.

* Наблюдательный улей заселяют небольшой семейкой пчел. Он представляет собой камеру со стеклянными стенками, через которые можно наблюдать за любым участком гнезда.

ков ведется эта великая стройка? Обо всем этом стало многое известно в последние годы.

Основным отличительным свойством ⌠строительной индустрии') растений является то, что работа ведется на молекулярном уровне и идет она под неукоснительным и строгим генетическим надзором. Уже одно это настраивает нас на ожидание, что молекулы, склонные к созданию гармоничных структур и узоров, в полной мере реализуют свои способности, ⌠работая■ и в клетке. Однако ⌠показать им себя■ там нелегко: клетка буквально напичкана тысячами различных видов молекул, у каждого из которых свои ⌠строительные пристрастия■. В таком ⌠многоликом■ коллективе не могут идти процессы, подобные стихийному росту кристаллов, зато развиваются другие, еще более поразительные в своей согласованности.

В любой клетке выстраивается целая иерархия молекул. Причем одни из них выступают в роли ⌠ведущих■, а другие ≈ ⌠ведомых■. Последним приходится ⌠повиноваться■, подчиняясь молекулам с более сложной структурной и функциональной организацией. Те, в свою очередь, выполняют предписания более высокого иерархического уровня, а именно генетического плана.

Главные среди молекул ≈ дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК). Эти молекулы представляют собой очень длинные цепи, сотканные из более простых и повторяющихся звеньев ≈ нуклеотидов. Их последовательность и кодирует всю накопленную в бесчисленных ранее живших поколениях ⌠химическую память■ вида, конкретный путь построения и функционирования любой части растения и всего его организма в целом. Они и есть молекулярная основа генов, которые сосредоточены в ⌠мозговом центре■ клетки ≈ ее ядре. В процессах воспроизводства эта закодированная на языке нуклеотидов программа ⌠молекулярных строек■, упакованная в закручивающиеся спирали хромосом с вмонтированными■ в них смысловыми участками ≈ генами, и передается от растения к растению с созревшей пыльцой. Микроскопическую пылинку пыльцы ≈ эту изящную капсулу, где в цветной упаковке находятся гены, и переносят на ворсинках своего тела пчелы-труженицы.Однако гены ≈ лишь матрица, они еще не жизнь, а один из ее инструментов. Чтобы считать и исполнить записанную в них информацию, им нужны другие, невидимые для человеческого взгляда помощники и реализаторы. В живом организме их роль выполняют информационные и транспортные рибонуклеиновые кислоты (сокращенно: и- и тРНК). Они сделаны практически из того же материала, что и ДНК, но их нити не столь длинны, да и функции у них менее глобальные. Информационные РНК передают конкретный ⌠план■ на место, где ведутся молекулярные работы, в то время как транспортные РНК опознают и выбирают те аминокислоты из внутриклеточного раствора, которые необходимы для построения основной ⌠рабочей силы■ клетки ≈ молекул ферментов. Удивительно уже в клетке видеть такую специализацию молекул, которые ведут себя, словно ⌠одушевленные существа■, как назвал их крупнейший французский химик-теоретик Лионель Салем *. В клетке, где организованный микромир вовсю трудится, ученый видит высоко согласованное ⌠поведение■ различных типов молекул. В иерархической пирамиде молекул клетки, помимо ДНК и РНК, одно из центральных мест занимают ферменты ≈ клеточные биороботы. Все ' неисчислимое количество функций и ⌠дел■, которые приходится выполнять стремящейся жить клетке, осуществляют эти неутомимые молекулы-труженики. По парадоксальному механизму жизни в конечном счете они строят и собирают самих себя.

* Салем Л. Чудесная молекула. - М. Мир, 1982.

Молекулы ферментов по сравнению с молекулами таких простых йеществ, как вода, спирт или сахар, ≈ настоящие гиганты. Под стать этому и место ферментов в иерархической лестнице. Каждый фермент собирается из 80≈100 и большего числа остатков аминокислот, которые среди органических веществ относятся к соединениям со средней молекулярной массой. Часто ферменты имеют ⌠вставки■ от элементов структур других молекул, не являющихся аминокислотами, что придает им особые свойства, например способность улавливать свет, запах.

Такие молекулы ≈ уже истинные очаги живого, они способны скручиваться и раскручиваться, ⌠узнавать■, ⌠запоминать■, останавливать реакции либо их ускорять, ловить кванты света и делать тысячу других дел. Практически ни одно мало-мальски серьезное химическое событие в клетке, да и за ее пределами, если речь идет о целых специализированных объединениях клеток ≈ организмах, не обходится без участия этих всемогущих и универсальных химических работников живой материи. Нельзя не удивиться прозорливости Ф. Энгельса, который задолго до современных великих открытий в химии опознал сверхзначнмость белковых веществ в явлениях жизни. Он определил ее ⌠как способ существования белковых тел■. И время не поколебало точности его формулы.

При помощи верных помощников ≈ молекул белка ≈ и идет в растении великая стройка. Каждая фаза строительства доведена до высшей степени совершенства. Ошибки, которые иногда случаются при выполнении генетического плана, тут же немедленно опознаются другими ⌠контролирующими■ ферментами и мгновенно устраняются, что исключает в итоге какие-либо серьезные отклонения от плана, могущие привести к уродствам во внешних формах или другим отклонениям. Такие отклонения, или мутации. столь редки, что экспериментатор, задавшись целью их вызвать.

подвергает живую клетку очень сильному воздействию: бомбардирует ее потоком особых веществ (мутагены), облучает рентгеновскими лучами, помещает в стрессовую ситуацию (низкие и высокие температуры, дефицит влаги и т. д.). Большинство таких вызванных вмешательствами человека изменений нежелательны для клетки и ведут ее к гибели, и только ничтожная часть их может быть использована селекционером для создания жизнестойких мутаций. Однако и эти мутации происходят, как правило, в ⌠разрешенных■ самой клеткой участках генома.

Итак, из высшего ⌠оперативного центра■ или центров, куда стекается информация от рецепторов о состоянии окружающей, а также внутренней среды и природа которого пока еще недостаточно изучена, на генетические матрицы с записанной на них информацией поступает сигнал-приказ. Его роль исполняют небольшие подвижные молекулы-гормоны. Гормон включает механизм ⌠молекулярной индустрии■. Последовательно вырабатывается весь каскад управляющих и осуществляющих молекул, которые, имея во внутриклеточной среде необходимый строительный материал, возводят структурно-морфологический каркас растения, строят отдельные органы, занимаются цветовой отделкой ⌠лицевых сторон■ и осуществляют множество других необходимых построек.

Скелетный каркас растений, на долю которого у древесных пород приходится основная биомасса, строится в основном из двух биополимеров * ≈ целлюлозы и лигнина. Целлюлоза собирается из молекул глюкозы, а лигнин ≈ из молекул кониферилового спирта. Ввиду важности этих молекул в ⌠стройках растении■ их формулы приведены.

* Молекула полимера образуется из повторяющихся звеньев более простого строения.

Свойства исходных блоков-молекул, или мономеров, существенно сказываются на конечных результатах ферментативной сборки.

Каждый ⌠молекулярный робот■ ≈ фермент ≈ обычно способен на одну, реже две операции, но выполняет их сопредельной точностью. Нить целлюлозы формируется путем сшивания двух соседних участков молекулы глюкозы. Делается это за счет гидрокспльных групп, находящихся в определенном положении (при углеродных атомах 1 и 4). Фермент от этих гидроксильных групп отщепляет элементы воды (Н и ОН), образовавшиеся при этом остатки глюкозы сразу же ⌠склеиваются■ в дисахарид. К этому звену точно таким же путем пришивается еще молекула глюкозы. Ферменты действуют очень быстро, в результате чего нить биополимера целлюлозы стремительно растет (см. схему). Как видно из уравнения реакции, в процессе такого ⌠скоростного шитья■ выделяется вода, но она, как известно, не только не загрязняет зону строительства, но и снабжает ее очищающей влагой.предмет ⌠небескорыстных■ устремлений животных, не способных на со изготовление. Часть из них употребляет целлюлозу в пищу, другие ≈ используют тоже как строительный материал, поэтому растение ≈ вечная приманка множества видов, и как только ⌠строительство■ закончено, а иногда и ранее того, бегающие, летающие -и ползающие существа устремляются к растению брать с пего химический оброк.

Основной биополимерный продукт растения-созидателя ≈ целлюлоза ≈ играет важную роль во всей биосфере, и к этому мы еще возвратимся позднее, сейчас же вновь подчеркнем необычайную ⌠чистоту строительных работ■, ведущихся на внутриклеточном и межклеточном уровнях. На более высоких эволюционных ⌠этажах■ биологического мира строительные работы далеко не всегда отличаются такой чистотой и строгостью исполнения. Если в несовершенстве построек мы не можем упрекнуть пчел, то их ближайшие родственники по классу ≈ шмели, как и пчелы питающиеся нектаром п пыльцой, более вольно относятся к своим гнездовым сооружениям.

Шмели, живущие небольшими колониями, для складывания нектара сооружают сосуд, похожий внешними очертаниями на желудь. Такой ⌠кувшин с медом■, не блещущий геометрическим совершенством, шмели используют не только для хранения запасов пищи на время непогоды, но и для выращивания молоди ≈ личинок. Шмели ≈ очень красивые и миролюбивые насекомые, однако их гнездо не поражает ни симметрией, ни порядком: ячейки разного размера хаотич-└ но нагромождены одна возле другой, часть из них разрушена. Шмели не используют дважды одну и ту же ячейку для выращивания молоди. Воздвигать же новые им приходится среди ⌠руин ранее брошенных■. Пчелы здесь далеко ушли вперед: аналогичные проблемы решаются несравненно более изящным и экономным образом.

ТРУДНЫЙ ОРЕШЕК - ЛИГНИН.

Основа стойкости ≈ конифериловый спирт. ≈ Обманчивость простоты и чудеса взаимности. ≈ Запасливость почек осины. ≈ Химический огонь клеток.

На второе место после целлюлозы по относительной доле в биомассе растений выходит лигнин. Человек еще не нашел ему применения, поэтому лигнин пока что ≈ нежелательный компонент сырья для предприятий, перерабатывающих десятки миллионов тонн древесины на бумагу, вискозное полотно и множество других очень ценных продуктов, представляющих собой тот или иной вид целлюлозы либо ее модификаций. Практически чистая целлюлоза -т- хлопковая вата. Она широко распространена как в производстве, так и в быту. Однако хлопок ≈ приятное исключение, когда растение дарит нам продукт, практически готовый к немедленному использованию. В основном же источнике целлюлозы ≈ древесипе ≈ ее приходится отделять от химически ⌠цепкого■ лигнина. Процесс этот далеко не прост и связан с большим расходом энергии, реактивов и. воды. Поэтому предприятия, вырабатывающие бумагу, и строят вблизи крупных водных источников, решая при этом нелегкие проблемы очистки и воды, и лигнина.

В природе лигнин, конечно, ≈ не лишний продукт и вовлекается в ее нормальные метаболические циклы, однако человек по-настоящему не подобрал к нему ключей и горы его отходов продолжают расти.

⌠Неподатливость■ лигнина для нашего производства ≈ обратная сторона его достоинств для самого растения. Исходный блок, из которого формируется прочная ткань лигнина, ≈ молекула конпферилового спирта. Если посмотреть на ее формулу и перевести взгляд на формулу молекулы глюкозы, столь умело ⌠завязываемой■ ферментами в целлюлозу, то мы обнаружим мало общего. Тем не менее, конифериловый спирт ⌠рожден■ из глюкозы ≈ первоначального вещества всех биохимических цепей живого, которое варится в котле фотосинтеза зеленых листьев. Превращая глюкозу в конифериловый спирт, растение, однако, работает на себя. Чтобы получить такую молекулу, специализированному множеству ферментов-биороботов приходится провести не одну химическую операцию. Не входя в подробности этой завидной для современного химика магии превращений, идущей с высокой скоростью и без каких-либо вредных отходов, обратим внимание на свойства образующегося вещества. Молекула кониферилового спирта в своей основе имеет ядро бензола, которое соединено с тремя различными группами: гидроксильной (≈ОН), метоксильной (≈ОСНз) и изопренильной (≈СН ≈СН≈СШ.

Такой состав заместителей и определяет ⌠химический характер■ важнейшего исходного блока для построения полимерных молекул в растении ≈ мономера. Гидроксильная группа, связанная с ароматическим ядром, придает молекуле свойства фенола. Ее активность повышается вследствие присутствия в той же молекуле группировки с ненасыщенной двойной связью.

Конифериловый спирт обладает еще одним важным свойством: в его молекуле имеется несколько активных центров привязки при полимеризации или сшивки с подобными же молекулами мономера. Вследствие этого в растущем совместно с тянущимся стеблем биополимере образуются всевозможные боковые сцепки, цементирующие всю структуру лигнина. Это и отличает его решающим образом от нитевидных волокон целлюлозы.

Лигнину древесина обязана своей прочностью, а заодно. и устойчивостью ко многим незванным ⌠пришельцам■ из внешнего мира, посягающим на органическое вещество растений. Это уже ⌠проценты с вклада■ фенольных ⌠малосъедобных■ для живых оргапизмов группировок кониферилового спирта, продолжающих нести охранную службу в образовавшемся полимере.

С лигнином управляются лишь грибы, которые не имеют хлорофилла и не способны синтезировать первичное химическое благо жизни ≈ молекулы сахара. Весь свой ⌠биохимический гений■ они направили на выработку именно таких биороботов-ферментов, которые способны справиться и со сверхпрочным биополимером, одновременно обезопасив свои собственные клетки от токсического действия его фенольных групп. Экологическая ниша для грибов, освоивших ⌠химическую целину■ массового производства растений ≈ лигнина, оказалась богатейшей. Поэтому, когда под натиском муравьиных полчищ термиты отступили в подземелье, они взяли с собой и этих всесильных помощников. Грибы позволяют многочисленному термитному племени процветать и под не пропускающими света почвенными сводами на столь не удобоваримой для других пище, как лигнин омертвелых растений.

Это и есть пример эффективности биоконверсии ≈ изменения химического состава исходного материала с помощью биохимического аппарата другого организма. Роль ее чрезвычайно велика в природе и начинает все более возрастать в жизни человеческого общества.

Пчел также привлекают утолщенные стволы древесных растений, но с другой целью ≈ поиска дупла, куда можно было бы вселиться целым роем. Дупло ≈ это следствие ⌠прорыва■ невидимых полчищ грибного племени на ⌠тело■ живого дерева, но все-таки остановленного его защитными силами. Возможности сторон, как свидетельствует этот факт, в итоге оказываются примерно равными. Равновесие начинает, однако, немедленно смещаться в сторону грибов, лишь только древесный ствол от времени или по какой-либо иной причине не рухнет на влажную землю. Не получая подпитывающего животворного тока метаболитов из листьев и корней, из которых возможно создать неожиданные для атакующего организма защитные вещества (фитоалексины), с выключенными часами жизни, поверженное дерево уже не способно остановить высаживающиеся на него все новые отряды потребителей. Молекулярная сеть лигнинового каркаса, к которому не поступает оперативная помощь, начинает быстро рушиться, поскольку среди вновь прибывших всегда окажутся грибы, у которых есть все средства к такого рода разборке лигнина.

Разрезав биополимер на более мелкие ⌠куски■, грибы вовлекут их в свои метаболические циклы, поддерживая жизнестойкость и численность санитарного племени леса, пока и эти фрагменты окончательно не догорят в их клетках до углекислого газа и других простейших веществ. Поступив в окружающую среду, они рано или поздно вновь будут уловлены листьями и - корнями растений для очередного цикла созидательных работ.

Потребность рас'ений в строительном материале для лигнина иногда проявляется в неожиданных формах. С этим мы столкнулись, когда группа ученых, в том чис.ле и автор книги, в Институте биоорганической химии имени М. М. Шемякина АН СССР исследовала почки одного из активных поставщиков прополисных смол ≈ осины.

Почки любого растения ≈ орган особого значения. Если можно говорить об аналогах органов чувств у растений, то они, без сомнения, сосредоточены в переживающих все невзгоды переходных сезонов почках. Почка улавливает и регистрирует сумму положительных температур, чтобы не ошибиться со сроком своего пробуждения и, таким образом, не подвести все растение. Она же ловит через систему фитохромов * и оце.

* Фитохромы - особые молекулы, способные улавливать Свет различной длины волны.

нивает меняющееся соотношение длины дня и ночи, соответственно прилаживаясь к опт мальным для своего вида срокам роста и цветения; своевременно реагирует на избыточную либо недостаточную влажность; на ⌠химические приказы■, поступающие в виде молекул-гормонов от других органов растения.

В ней явно сосредоточен тот ⌠оперативный центр■, который в иерархии ⌠клеточной власти■ занимает место выше самих генов. Ввиду первостепенной важности почки обеспечиваются всем необходимым в первую очередь.

Защита их от опасных для выживания вида вредителей бывает не только надежна, но и порой избыточна. В свое время это и было должным образом оценено пчелами, создавшими на основе защитных смол почек сверхнадежную оборону своих построек и их содержимого ≈ знаменитую прополисную защиту.

С таким проявлением ⌠сверхзаботливости■ древесных растений о своих почках мы и познакомились, исследуя один из доноров прополиса ≈ осину. Пчелы в летнее время постоянно держат под своим наблюдением это дерево, ловя дни, когда ее почки начнут выделять смолистую массу. Выделения у осиновых почек довольно обильны, хотя и не постоянны по времени. Пчелы с большой охотой используют этот источник для пополнения своей ульевой аптеки.

Изучая этот тип прополиса, мы обнаружили в нем целую группу веществ, которые не были представлены большими молекулами, но все они имели отличительное свойство≈ содержали фрагменты кониферилового спирта и его предшественника по пути биосинтеза ≈ феруловую кислоту.

Латинское название осины (Populus tremula) буквально означает тополь дрожащий, и мы знаем, что такое наименование имеет смысл: ее листочки вздрагивают и долго трепещут от самого легкого дуновения ■етра. Не все, однако, знают родственные связи осины.А она ≈ законный член весьма обширного семейства тополиных. У нас в стране более известны тополь черный, или осокорь, тополь пирамидальный, белый, лав-ролистный и бальзамический.

Первый вид, а также два последних отличаются смолистыми душистыми почками и листьями. За эту особенность тополя любят горожане, вдыхая воздух, в котором появляется нечто, напоминающее лес и речку ≈ первородные стихии человека. Кроме того, клейкие листья тодолей очищают воздух, непосредственно. принимая на себя пыль наших городов.

Осина, или тополь дрожащий, никакой клейкостью не отличается, тем не менее и в ее жизни есть ji. фаза, когда запасные почки, спрятанные в пазухах листьев (пазушные), начинают вдруг выделять коричне ватые смолистые капли. Это обычно бывает ближе к ' середине лета, когда солнце в средних широтах обретает свою истинную силу, а фазы наиболее интенсивного. роста растением уже пройдены.

Выделяемую смолистую массу пчелы жадно собирают и, принеся в улей, готовят из нее защитное вещество ≈ прополис. Вот в этом прополисе и были най-л дены вещества с остатками в их молекулах кониферилового спирта и феруловой кислоты п их ближайшими разновидностями, из которых вырабатываются важнейшие ⌠стройматериалы■ растений. Все же доля этих веществ в прополисной осиновой смоле, хотя и была значительна, но ни в какое сравнение не шла с той, которая была обнаружена для части этих веществ ≈ фенолышх триглицсридов в почках другого вида топо ля японским и западногерманским исследователями ≈ Асакавой и Волленвебером.

Эти ученые занимались изучением почек вида тополя, произрастающего в Японии (Populus lasiocarpa). Они не ставили целью исследовать ни тайны прополиса, ни строительные патенты высших растений. Тем по менее, ученые установили очень интересный факт: из 4,5 грамма экстракта этих почек 2/3 (более 3,5 грамма) пришлось именно на фенольные триглицериды.Фенольные триглицериды ≈ новый и еще недостаточно изученный класс природных соединений. Обычные триглицериды ≈ очепь широко распространенные соединения, они важнейшая часть липидов, которые иногда называют жирами. Триглицериды, например, составляют основную часть оливкового масла. Молекулы их ⌠собраны■ из остатков глицерина и жирных кислот.Главная доля и роль в этих молекулах принадлежат длинным цепям жирных кислот, небольшая молекула глицерина лишь привязывает их к себе, создавая ⌠пучок■ очень важного для любого организма запасного вещества.

Это вещество может расходоваться в организме как на энергетические, так и на строительные нужды. Когда поступление пищи извне сокращается, в дело идут ранее скопленные резервы, в том числе липиды, представленные этими связанными глицерином жирными кислотами, а также их свободными формами и спиртами. Жировые отложения у человека и у других млекопитающих как раз и состоят из перечисленных соединений.

Организм в этих случаях с помощью своих биороботов-ферментов (липазы) освобождает жирную кислоту от глицеринового довеска, который также утилизуется, давая определенное количество энергии, после чего следующая разновидность ⌠молекулярных операторов■ ≈ ферментов начинает сокрушать ⌠жирные■ (то есть максимально насыщенные атомами водорода углеродные связи) хвосты этих молекул. Работы эти ведутся в специальных органеллах клетки ≈ митохондриях. В результате полного цикла окисления образуются углекислый газ и вода. Отдаваемая в процессе окисления химическая энергия накапливается в виде особо удобной для использования всеми типами клеток формы молекулах весьма сложного по строению вещества ≈ аденозинтринатрийфосфата, сокращенно называемого АТФ. Молекулы АТФ легко отдают часть накопленной в них энергии любой другой реагирующей в клетке системе молекул, являясь универсальной энергобатареей всего обмена веществ, его химическим горном.

Жирные кислоты в расчете на каждое звено углеродной цепи (CFb) при окислении дают наибольшее число высокоэнерготизированных молекул АТФ, в то время как энергетический потенциал другого типа молекулярного запаса ≈ углеводов при аналогичном окислении намного меньше.

На фоне этих фактов тем более нас поразило столь необычно высокое содержание фенольных триглицери-дов в почках японского тополя. Что могут высвободить ферменты-⌠роботы■ из такого фенольного жира, когда получат ⌠приказ■ из своих ⌠центральных органов■ на разборку.

Остаток глицерина? Он слишком мал, чтобы оказать заметное влияние на энергетику организма или отдельной клетки. Большая же часть молекул этих необычных веществ представлена ненасыщенными ароматическими кислотами. Впрочем, сказанного выше о свойствах ароматических веществ, вероятно, достаточно, чтобы догадаться о причинах такой необычной ⌠запасливости■ почек этого вида тополя.

Весенний рост. начинается у растений на старых запасах органического вещества: прежде, чем заработает его могучая фотосинтетическая фабрика ≈ хлоро-пласты с зелеными зернами хлорофилла,≈ должны развиться листья, на которых и будут развернуты его ⌠производственные мощности■. Развернуться же листья должны из почек. Вот здесь скопленный в виде необычных триглицеридов строительный материал и окажется кстати, поставляя ⌠предусмотрительному■ виду вещество, которое лишь предстоит синтезировать его различным конкурентам по сфере обитания.

В летнее время, когда взамен зимних, развернувшихся в листья почек, отрастут новые, пчелы возьмут их под наблюдение. В жаркие дни они смогут собрать смолистые капельки, выдавливающиеся через чешуйки, укутавшие колыбельку будущих листьев. Химический анализ содержания этих капелек, проведенный в лаборатории, показал, что и они обогащены фенольными триглицеридами, хотя и не в таком количестве, как запасливые почки японского тополя. Являясь частью этих жадно слизываемых пчелами капелек, они попадают с ними и в прополис. Прополис активен против большинства известных типов вредителей и паразитов, включая и грибы. Он обладает и антиоксидантной активностью, то есть способностью ⌠усмирять■ чрезмерную активность молекул кислорода, защищая покрытые им поверхности от. окислительного разрушения.

Активность подобного рода свойственна и феноль-ным триглицеридам. У этих веществ возможны и другие, пока еще не выясненные биологические функции. Они содержатся в зернах пшеницы, что дает основание считать их безвредными и в небольших дозах, возможно, даже полезными для человеческого организма.

Таковы некоторые ⌠химические ветви■ лигниновой проблемы у высших растений и пчел, нашедших с ними общую ⌠платформу■ по обороне своих; жизненно важных позиций.

СТРОИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ ПЧЕЛ.

Высокие требования пчелиного ГОСТа.

o Молекулярная оркестровка воска.

o Совмещение несовместимого.

У растений главные строительные материалы ≈ целлюлоза и лигнин. Оба полимера строятся па 'молекулярной основе по четкому генетическому плану. Так же формируется и тело любого другого организма, в том числе и медоносной пчелы. Однако превратившись во взрослую особь, пчела вновь оказывается вовлеченной в созидательные работы. На этот раз она уже активный, а не пассивный объект, над которым работают силы природы, формируя ее совершенный облик. Пчела, прожив 1≈2 недели в улье, превращается в ггчелу-строительницу, способную и выделять строительный материал и возводить из него постройки. Разумеется, пчела уже не может оперировать отдельными молекулами, произошел качественный скачок в масштабах-, да и механизмах действия, и объектом трудовых усилий стала объединенная масса молекул≈ вещество. Мы уже упоминали, что его свойства резко отличны от свойств самих молекул. Вещество проявляет в некотором роде ⌠стадные■, или популяционные, свойства, столь ярко выражаемые в явлениях кристаллизации. Так, оно уже более инертно, ⌠лениво■ и требует поэтому более жестких методов обработки, включая термические, чем подвижные ⌠индивидуальности■ ≈ отдельные молекулы.

Каким же требованиям должен удовлетворять строительный материал, вырабатываемый пчелами для их совместных построек.

Ранее мы писали, что у пчел совершенное с геометрической и технологической точек зрения решение строительной проблемы. Об этом уже знал Иоганн Кен-⌠ лер, исследовавший универсальные проявления формообразующей силы, которая, как он считал, свойственна любому веществу. В применении к постройкам пчел он оказался гениально точен в своих выводах и предвидениях.

Напомним главные из них. Ячеистая ромбическая структура сота по сравнению с другими возможными вариантами оказалась наиболее экономичной по расходу материала, вместимости, прочности при заданных в улье условиях жизни, которые меняются в достаточно широких пределах: температура вблизи сотов ⌠скачет■ от десятков градусов ниже нуля в зимнее время до 35≈37 градусов в период, когда пчелы приступают к выращиванию личинок и действует ⌠пчелиный кондиционер.

И все-таки нужен был материал, свойства которого позволяли бы как возводить эти идеальные постройки, так и удерживать выбранную форму при складывающихся в улье условиях.

Очевидно, что это должен быть совершенно необычный материал. Из своей практики мы знаем, что большинство искусственных материалов, используемых нами при возведении домов, изготовлении машин, домашней посуды и других предметов, обретает форму в результате предварительной термической либо химической обработки, причем температура расплавления или размягчения бывает очень высокой, до тысячи градусов. Кристаллическая решетка обрабатываемого металла в этих условиях рушится, и молекулы начинают скользить одна относительно другой, обеспечивая гибкость и податливость всей массы вещества. Еще более высокая температура нужна для выплавки самого металла, получения фарфора, обжига керамики и т. д.

Естественно, что такой термический способ пчелам не подходил. Химический же путь получения прочного строительного материала≈ не редкость в природе. Так, американские исследователи установили, что живущие в земле одиночные пчелы-коллеты употребляют для закрепления легко обсыпающихся стенок своих жилищ. полиэфирную пластмассу. Отвердевание выделяемой их железами жидкой первоосновы происходит при контакте с кислородом воздуха. Поскольку такой линейный полиэфир в природе обнаружен впервые, исследователи не преминули ⌠бросить камешек■ в огород своего вида, заметив, что люди сумели разработать технологию получения этого полимера лишь примерно четверть века тому назад. Изоляция норки коллеты полиэфирным лаком позволяет дольше сохраняться запасам пыльцы и нектара, которые насекомое оставляет вблизи яйца в качестве корма будущей личинке.

Если тайна коллет скрывается под земельным бугорком, то пауки свои строительные достижения демонстрируют открыто: они вырабатывают быстро отвердевающий прочный материал для сооружения гнезд и ловчих сетей.

В принципе все насекомые, личинки которых прядут коконы, способны изготовлять такие прочные биополимеры. За примерами далеко ходить не надо: вся наша шелковая промышленность основана на подобной активности личинок тутового шелкопряда.

Поразительно интересный пример использования отвердевающего материала дают нам муравьи экофил-ла, которые устраивают свои небольшие гнезда в свернутых листьях. Когда лист общими усилиями нескольких муравьев нужным образом скручен и стянут, один из таких ⌠зодчих■ отправляется за своим юным собратом, еще пребывающим в стадии личинки, начавшей выделять полимеризующуюся жидкость. Принеся личинку, муравей начинает орудовать ею как челноком, прочно зашивая моментально твердеющей нитью всю зеленую конструкцию.

Прядут коконы и личинки медоносных пчел. Однако такой необратимый затвердевающий биополимер для строительства сот пчелам не подошел бы. Во-первых, он крайне затруднил бы сам процесс возведения ромбического сота, требующий постоянных корректировок и исправлений, и, во-вторых, последующую эксплуатацию отстроенного сота.

Большая часть сооружаемых пчелами ячеек служит ⌠чанами■ для переработки нектара в мед и его хра нения. На такой ⌠службе■ сот может находиться очень много лет, лишь слегка желтея от времени. Другое -дело ≈ использование тех же ячеек в качестве колыбе лек для выращивания личинок. Здесь срок службы со- та недолог. После вызревания личинки и превращения ее во взрослое насекомое (цикл длится для рабочей пчелы, считая от снесенного маткой яичка, 21 день, а для трутня ≈ 24 дня) на стенках ячейки остается плотно прилегающая к нему тонкая рубашечка кокона. Пчелы, в отличие от шмелей, не ⌠думающих■ о будущем, очень тщательно вычищают и вылизывают после отрожденпя очередной пчелы ячейку, а затем стерилизуют ее, нанося тонкий слой вещества, в котором имеется добавка убивающего микробы прополиса и других биологически активных веществ.

Все это хорошо, но остатки рубашечек коконов и наносимые пчелами вещества-стерилизаторы уменьшают просвет ячейки, что чревато измельчанием потомства. Пчелы в таких случаях не терпят компромисса: решительно сгрызают ⌠засклеротированный■ отходами ⌠деторождения■ сот до основания. Отшлифовав до блеска средостение, они надстраивают его заново, но уже из свежевыделенного воска, соблюдая все строжайшие правила пчелиного ⌠ГОСТа.

Это старение сота, особенно в центральной части улья, где при температуре 34≈35 градусов ⌠горит рас-плодная печка■, происходит довольно быстро: уже за два года такой беспрерывной службы в качестве пчелиного инкубатора сот становится практически черным и не просвечивается, даже если его развернуть плоскостью к лучам солнца. Кроме того, он заметно тяжелеет. Для внимательного к своим пчелам (и доходам) пчеловода это верные знаки к удалению ⌠старика ■-сота из улья.

Понятно, что такую реконструкцию пчелы не могли бы проводить, если бы материал, из которого выстраивался сот, затвердевал наподобие природных или искусственных пластмасс. И это далеко не единственный вид работы, постоянно производимой пчелами в улье, который требует хотя и прочного, но пластичного материала. Можно еще упомянуть и сооружение таких временных построек, как маточники (специальные крупные ячейки для выращивания пчелиных маток), возведение укрепительных восковых перемычек, переделку части сота под более крупные трутневые ячейки, восстановительные работы поеле повреждений, нанесенных проникшими в гнездо во время зимовки вредителями, например мышами, либо вызванных неосторожными действиями пчеловода во время осмотра гнезда. Во всех этих случаях требуется материал, который можно использовать многократно, легко удаляя и снова приращивая в любой части гнезда.

Как совместить, казалось бы, несовместимое ≈ прочность и пластичность, нужные такому веществу? Мы знаем, что у пчел эта проблема решена ≈ таким материалом у них является воск.

Воск у пчел образуется в особых железах, которые находятся на нижней поверхности брюшка, располагаясь попарно на четырех последних члениках тела. Всего таких желез восемь. Образующийся в них воск выделяется через мельчайшие поры, обрамляющие железы восковых зеркалец, наружу, где и застывает в виде ' небольших чешуек. Они почти невесомы, массой 0,25 миллиграмма каждая. Требуется 50 таких чешуек, чтобы соорудить одну пчелиную ячейку, в килограмме же воска их наберется до 4 миллионов. Когда пчела начинает выделять воск, на поверхности ее брюшка появляются белоснежные края застывающих пластинок. Внешне они чем-то напоминают белую луночку ногтя у нас на пальцах.

Сходство здесь не только внешнее: и воск, и роговидный материал погтя синтезируются особыми клетками на молекулярном уровне. Работы эти ведутся на автономном управлении, без участия высших отделов мозга, загруженных решением других проблем. Такое ⌠невнимание■ со стороны ⌠высших органов■, однако, ничуть не сказывается на качестве, которое обеспечивается жестким генетическим надзором и контролем ⌠на местах■. Вывшие отделы пчелиного мозга приступят к выполнению своих прямых обязанностей позже, когда материал будет готов и появится возможность его применением управлять на уровне органов чувств. Им уже придется иметь дело не с отдельными молекулами, а с их массой, поэтому мозг не вмешивается в то, что делают столь совершенно клетки или их ассоциации.

Вот когда молекулярные клеточные■ фабрики восковых желез, ⌠ткущие■ углеродистые цепи молекул воска, произведут их достаточное количество и избыток вытолкнут наружу, образуя восковую пластинку, тогда пчела-строительница, подхватив ее своими жвалами, продвинется к грозди пчел, занятых очередным сооружением. Там она станет одним из ее многочисленных активных центров и сможет проявить свои ⌠способности■ ≈ оценивать и корректировать на макроскопическом уровне воздвигаемую постройку.

Что же за вещества образуют клетки восковых желез.

Всего в воске обнаружено до 300 различных веществ, но большинство из них ≈ в крайне небольших количествах или ⌠следах■, которые мало влияют на его основные свойства. Эти свойства определяются несколькими количественно преобладающими в воске соединениями.

В их число в первую очередь входят сложные эфи-ры высших жирных кислот и одноатомных спиртов. Внутри этой группы преобладает мирициловый эфир пальмитиновой кислоты.

Кроме него, воск содержит десятка полтора и других эфпров. Все они образованы соединениями родственной природы: кислотами, имеющими линейную цепочку углеродных атомов с числом звеньев от 16 до 36. и спиртами. ⌠Длина■ последних колеблется в пределах от 24 до 34 СНа-групп в каждой молекуле. В восковых железах, где происходит синтез молекул жирных кислот ≈ первичного материала для образования воска, часть из них подвергается дополнительному превращению: особые ферменты-восстановители (гидрогеназы) ⌠выравнивают■ цепь, н'асыщая конечную карбоксильную группу (СООН) атомами водорода . В результате образуются полностью насыщенные углеводороды. Их фракция в готовом воске значительна: около 15 процентов.

Не все образующиеся в клетках восковых желез кислоты связываются ферментами в эфиры или восстанавливаются до углеводородов, существенная их часть ≈ около 12≈15 процентов выделяется наружу в свободном состоянии.

Перечисленные группы соединений и формируют основной физико-химический ⌠облик■ строительного материала пчел.

Однако ⌠ничто не ново в этом мире■: различные типы воска продуцируют и другие насекомые, а главное, эти вещества ≈ почти непременный компонент покрытий семян, плодов и даже зеленых листьев растений. Соединения, которые образуют воск на листьях и плодах растений, играют защитную роль: предохраняют более мягкие и нежные нижележащие ткани от окисления воздухом, потери влаги либо ее избыточного поступления, а также токсических веществ: пыли, механических повреждений и тому подобных неблагоприятных проявлений со стороны окружающей среды. Особо важная роль этого покрытия ≈ продлевать покой и сохранность генеративных и переживающих органов: плодов, семян, корнеплодов, которые и составляют большую часть запасаемого нами урожая растений.

Когда химики узнали о биологических функциях воскообразных веществ в природе, они стали создавать специальные рецепты для обработки плодов, чтобы как можно дольше сохранить их привлекательность и качество.

Интересна с этой точки зрения история одного из компонентов пчелиного воска ≈ триаконтанола. Несколько лет назад ему было уделено очень много внимания. Этот спирт, а также углеводород гентриаконтан (суммарная формула Сз]Нб4) были обнаружены на листьях люцерны н других растений. Триаконтанол проявлял важное биологическое свойство: нанесенный на растения даже в небольших количествах, он заметно повышал урожай разных видов культур.

О подобном свойстве экстрактов пчелиного воска Знали раньше и пчеловоды, не всегда склонные рекламировать свои секреты. Жидкостью, остающейся после вываривания старых сотов в воде, они поливали црипасечные растения. И всегда наблюдали прекрасный эффект! Возможно, что дело не только в триакон-таноле, но химический анализ подтвердил, что в пчелином воске постоянно содержится значительное количество именно этого ⌠жирного■ спирта. Непонятно, однако, почему другие, очень близкие по химической природе спирты, присутствующие в восках, не обладают такими же биологическими свойствами.

Интересно отметить присутствие в воске холестериновых спиртов, а также р-ситостерина. Если молекулы холестерина могут с большим успехом синтезировать и клетки животного организма, что мы опознаем по множащимся случаям заболевания атеросклерозом, то молекулы -ситостерина ⌠изготовляются■ лишь в растениях. Присутствие ситостерина в воске, произведенном животным ≈ пчелой, не способным на синтез этого вещества, показывает, что клетки восковых желез, насыщенные липофильпыми * веществами, к которым относится и ситостерип, ⌠отлавливают■ его из омывающего их ⌠питательного раствора■ гемолимфы. Сам ситостерин неизбежно попадает в кроветок насекомого при потреблении и переваривании пыльцы, очень богатой веществами подобного типа.

Так, растение оказывается прямо иричастно к тем 300 соединениям, которые формируют ⌠химический букет■ воска. Очевидно, что в незначительных деталях он будет каждый раз в чем-то неповторим, так как ⌠стол■ пчелы изменчив, а флора и погода непостоянны.

Итак, соединения того типа, что встречаются в воске, могут синтезировать и другие организмы. Отличие пчелы в том, что у нее сформировались специальные высокопродуктивные железы, производящие опт мальную по соотношению компонентов смесь для нужд семьи.

В воске преобладает лишь 3≈4 типа основных соединений, но их сопровождает большая ⌠бахрома■ других. Поскольку каждая клетка ⌠химически всесильна■, трудно предположить, что железы пчелы не обладали ресурсом ⌠доспециализироваться■ до производства бо.

* Лнпофидышй ≈ поглощающий жиры; склонный к накоплению жиров.

лее узкой по составу смеси. В этом случае, однако, мог бы неблагоприятно проявиться изначальный ⌠характер■ молекул, который воспрепятствовал бы достижению важнейшего качества воска ≈ его. пластичности. Действительно, если бы воск был представлен двумя-тремя соединениями, как, например, мед, то рано или поздно молекулы этих веществ, обнаруживая друг друга, стали бы образовывать кристаллические узоры. Там, где появляются кристаллы, кончается всякая пластичность, а это не только не добавило бы красоты пчелиному строению, но и разрушило бы его.

Пчелиный воск, конечно, обретает хрупкость при пониженных температурах, когда движение молекул замедляется и они проявляют склонность ⌠сцепливать-ся■ одна с другой. Однако эти же молекулы, имея длинные ⌠жирные■ хвосты, начинают легко ⌠плыть■ при повышенных температурах, смещаясь относительно друг друга, грозя превратить ажурное пчелиное строение в бесформенную массу.

Пчелы, безусловно, осведомлены о свойствах своего строительного материала. Являясь прекрасными ⌠специалистами■ по кондиционированию среды обитания, они не только не идут навстречу этим устремлениям ⌠дышащего■ различными наклонностями в их материале микромира, но и решительно препятствуют им, выдерживая температуру в ульях в строго заданных параметрах, и принимают другие нужные меры предосторожности.

⌠ЗОЛОТОЙ ФОНД■ ПАСЕК.

Заочное соревнование по сопромату. ≈ Экономика воскового производства. ≈ Медосбор и восковой конвейер.

Общий ⌠абрис■ расположения воздвигаемых двусторонних ромбических сотов в гнезде таков, что пчелы могут занять наиболее удобное и энергетически выгодное положение в неактивный период ≈ зимой, а летом наилучшим образом ⌠упаковать■ свои запасы вокруг пчелиного инкубатора ≈ расплода. С изобретением рамочного улья пчел стали вынуждать строить восковые кельи по заданным плоскостям их деревянного обрамления ≈ рамок. Пчеловоды пере-I пробовали бессчетное множество различных вариантов рамок, но пришли к самому разумному: ограничили свои фантазии двумя-тремя разменами, приняв их за стандарт, после чего стали ⌠допекать■ пчел изобретениями в других областях. Что касается пчелиных рамок, то мировой пчеловодческий фврум склонился к выводу, что наиболее удобна рамка, имеющая внутренний размер 44X20 сантиметров (рамка Лангстрота ≈ Рута). Такая рамка при полном заполнении вмещает 3≈3,5 килограмма меда. Восковой каркас, удерживающий эту массу, весит всего 110≈120 граммов, поэтому тревоги людей, приобретающих сотовый мед, что они ⌠покупают воск, а не мед■, безосновательны: общая доля воска в купленном пищевом продукте не превышает 3≈4 процентов.

У людей со свойствами воска ассоциируются оба его качества ≈ пластичность и некоторая хрупкость. Такие свойства как будто не благоприятствуют созданию слишком прочной конструкции. Тем более неожиданно узнать, сколь ничтожны затраты материала на создание, строения, удерживающего в 30 раз большее по массе количество продукта.

Можно сравнить: для перевозки откачанного (центробежного) меда пчеловоды предпочитают использовать металлические фляги под молоко, вмещающие 36 литров. Поскольку каждый литр меда почти в 1,5 раза тяжелее молока, в полностью заполненной фляге оказывается несколько более 50 килограммов. Сама же фляга тоже не из легких ≈ весит целых 8 килограммов, хотя и сделана из прочного и тонкого металла. Соотношение материал. мед здесь примерно.

1. 6. Те же 50 килограммов меда пчелы хранят всего в 14≈15 сотах, общая масса воска в них не превышает 2 килограммов.

Соотношение материал. мед, как мы видим, 1. 25, или в четыре раза меньше.

Домашние хозяйки покупают и хранят мед обычно в более мелкой таре. Широко используемая для этих целей трехлитровая стеклянная банка вмещает около 4,5 килограмма меда. Она, конечно, очень удобна и вместительна, но сама весит тоже почти килограмм. Это же количество меда пчелы умудряются надежно упаковать и подвесить в своей ячеистой конструкции, потратив всего чуть более 100 граммов воска! Мед в такой восковой упаковке способен храниться без порчи десятилетиями, и его можно перевозить на далекие расстояния.

Похоже, что сравнительно недавнее изобретение нашей химии ≈ прлиэтиленовые пакеты окажутся поэкономичнее и железных, и стеклянных емкостей, но и они вряд ли смогут выиграть заочное соревнование с упаковкой, изготовленной пчелами: натуральный пчелиный мед можно жевать прямо с его упаковкой, принося своему организму немалую пользу от содержащихся в нем биологически активных веществ. Такого благотворною воздействия на наш организм от полиэтиленовых пакетов пока мы не ждем.

Есть еще одна процедура, свидетельствующая о прочности ромбических шестигранных ячеек, из которых ⌠монтируется■ сот, ≈ это откачка меда. Срезав ножом восковые крышечки с запечатанных ячеек со зрелым медом, пчеловод вставляет истекающий сладостью сот в кассеты медогонки и подвергает его испытанию на ⌠излом■ действием центробежной силы. Если не переусердствовать в слишком быстром вращении кассет, то сот выдержит и эту столь любимую пчеловодами операцию и, отдав свои 3≈4 килограмма меда в пользу хозяина, вновь возвратится в улей для по-втордого наполнения. Увлеченные же взятком пчелы,похоже, и не обратят внимания на убыль. Они тщательно слижут с опустошенного сота остатки меда, ∙подправят стенки ячеек и примутся вновь его заполонять янтарным продуктом. Пчеловод не нарадуетсява таких работниц.

Пчелы, как мы видим, очень экономно расходуют свой строительный материал. Однако к потребителям ∙ .воска, помимо самих обитателей улья, относятся еще 30≈40 различных отраслей народного хозяйства.

На чем же основана восковая экономика улья, способна ли она выдержать такую двойную нагрузку.

Для биосинтеза воска, ведущегося в железах пчелы, ей нужен единственный исходный продукт ≈ сахар, в конечном счете ≈ мед. Процесс на молекулярном уровне идет путем окисления молекул глюкозы или фруктозы ≈ основного содержимого меда до ацетилкоэнзи-ма А, являющегося универсальным строительным блоком молекул липидов в организме. Именно из него и строится далее весь ⌠спектр■ соединений воска.

Разумеется, при переработке углеводов в воск ⌠биохимическому гению■ организма пчелы приходится производить и постоянно обновлять ⌠ферментативный парк■, осуществляющий последовательное превращение молекул глюкозы или фруктозы ≈ основных компонентов меда ≈ в многочисленные компоненты воска. В период интенсивного восковыделения пчелы нуждаются в некотором количестве белковой пищи, необходимой для поддержания ферментативной силы восковых желез. Внешним источником белка для пчел слу-∙ жит пыльца растений, внутренним ≈ запасы собственного тела.

Собственными запасами белка, депонированными в главной ⌠копилке организма■ ≈ жировом теле ≈ пчела вынуждена пользоваться, в частности, во время роения. Бывает, что рой ⌠прибыл■ на место, когда установилась безлетная дождливая погода и пчелы-фуражиры не могут пополнить быстро исчезающие взятые с собой запасы корма. Строительство гнезда тогда ведется исключительно за счет наличных и крайне напряженных запасов: меда, который пчелы прихватили с собой из материнского гнезда, а его самое большее ≈ несколько сотен граммов, и ⌠живого■ белка, который имеется в их теле.

Не все пчелы выделяют воск. Эта функция у них тесно связана с возрастом: более молодые особи заняты преимущественно изготовлением молочка и кормлением личинок. Пчелы постарше, начиная с 12-дневного возраста, переходят к другим работам, главным образом ≈ на приемку и переработку нектара. Именно в это время у них и достигают наибольшего развития восковые железы.

Такая биохимическая специализация ульевых пчел имеет свою логику: более молодые, потребляя усиленно высокобелковый корм ≈ пыльцу, перерабатывают ее в специальный вид пищи ≈ пчелиное молочко. Тогда же максимально развиваются и основные потребители и продуценты белковой пищи ≈ глоточные железы.

Работы по превращению нектара в мед связаны с резким повышением концентрации Сахаров в крови. Поскольку у пчелы все еще продолжается внутриулье-вое затворничество и ⌠пчелиный бензин■ ≈ углеводы не сгорают для поддержания подъемной силы летящего за взятком насекомого, пробуждаются к активной деятельности восковые железы. Омывающая их клетки гемолимфа столь насыщена углеводами (до 3 процентов против 0,5 процента в человеческой крови), что железы начинают усиленно ⌠отлавливать■ эти вещества для производства белых пластинок воска.

Когда пчела, вылетев из улья, устремится,за полевой данью, у восковых желез появится сильный конкурент ≈ мышечные волокна, для поддержания активности которых (шутка ли ≈ до 400 взмахов крыльями в секунду!) потребуется и первоочередное обеспечение содержащимися в гемолимфе углеводами. Восковой конвейер у пчел начинает свертываться, не ставя ⌠подножку■ выполнению сопряженной с наибольшим риском для пчелы и особо важной для семьи медособирательной деятельности.

Таким образом, возрастные фазы в распределении обязанностей, режим питания и выделение воска в семье пчел оказываются хорошо согласованными друг с другом.

О потребности семьи в воске и эффективности ее строительной индустрии говорят следующие цифры. Для размещения 100 килограммов меда в сотах семье необходимо лишь 4 килограмма воска. Однако если мы вспомним рой, то он, обладая ограниченным контингентом работниц, такого количества на новом месте запасти не может.

Материнская семья, отпустившая рой, уже имеет устроенное гнездо. Рою обычно приходится выстраивать сотовые хранилища на 12≈20 килограммов меда и еще создавать определенный их запас для размещения пыльцы, выращивания личинок и прочих надобностей. Всего на это уходит примерно килограмм воска. Столько за год в среднем продуцирует одна семья. Разумеется, сильная колония при хорошем поступлении нектара в улей может произвести воска в несколько раз больше.

Каков расход меда на производство воска? Теоретически ≈ в пределах 4 килограммов на килограмм воска. Реально ≈ несколько больше. Однако все дело, можно сказать, в динамической экологии: если пчел вынудить строить соты, целиком лишив их гнезда и скармливая мед или сахар, то расход углеводов резко возрастет. Здесь скажется перенапряжение и истощение восковых желез вследствие вынужденного включения в работу пчел, у которых ⌠фабрики воска■ уже износились и работают с низким к. п. д.

В естественных условиях, когда припое нектара в улей значителен, ульевые пчелы, занятые его перера.

боткой в мед, поневоле усиленно питаются углеводистой тшщей и расходы на восковыделение как бы ⌠смазываются■, делаются незаметными.

В самом деле, из общего гигантского количества ≈ 100 килограммов меда, потребляемых пчелами за год только на свои нужды, не считая ⌠отчислений■ в доход пасечнику, практически половина уходит на выработку ⌠химического топлива■, которое питает летательный аппарат пчелы-сборщицы во время ее рейсов за взятком.

В период главного взятка колебания в приносе нектара по дням столь значительны, что расходы на превращение его части в строительный материал пчел практического значения не имеют.

Другое дело ≈отвлечение дефицитной рабочей силы на тотальные строительные работы. Здесь потери меда могут быть очень серьезными, но не вследствие затрат на биоконверсию ≈ превращение одного вещества с неизбежными биохимическими потерями в другое, а в результате снятия работниц с наиболее ударного в этот момент фронта на другой.

Как развиваются события на реальной пасеке.

Пчеловод внимательно следит, когда начнется интенсивная побелка сотов. Вот по этому знаку, означающему, что гемолимфа пчелы предельно насыщена углеводами и включились на максимальную мощность восковые тйелезы, а также тяжелеющему улью и ряду других признаков, пчеловод безошибочно определяет начало наиболее для себя радостного, но и ответственного периода ≈ главного медосбора.

Отягченные нектарной ношей пчелы-фуражиры непрерывным потоком подлетают к улью и спадают на прилетную доску с характерным глуховатым звуком. Поступлений от этого ⌠медового дождя■ с избытком хватает не только на текущие потребности и обеспечение широкого фронта строительных работ, но и для скопления запаса на зиму. Пчеловод делает все возможное, чтобы запасы постоянно росли: именно с них он получит свой желанный оброк. И хотя в это время пчелы обильно выделяют воск, слишком отвлекать их на строительные работы, как показала практика, невыгодно. Время здесь, становится решающим фактором: погода в любой момент может ухудшиться, медоносы, не дождавшись сборщиц, увянут и улей, полный рабочей силы и ⌠отмобилизованный■, как говорят пчеловоды, на взяток, останется прискорбно легким.

Опытный мастер медового дела своевременно загружает пчел строительством сотов, выбирая для этого время с незначительным, хотя и превышающим расход поступлением нектара в улей. Такие ⌠окна■ не- г большого взятка всегда случаются в преддверии главного медосбора и не приводят к решительной перестройке всей трудовой структуры семьи. Пчеловод их максимально использует, загружая пчел строительств вом и отбирая готовые соты, которые пчелы пока не могут заполнить медом. Позже, когда принос нектара в улей резко возрастет, хозяин снова возвратит соты в улей, ⌠расшивая■ одно из самых узких мест в использовании взятка.

В страдный период в улье складывается напряженная ситуация. Принос нектара за день нередко достигает 5≈7 и более килограммов. Если бы это количество было представлено только зрелым медом, то и тогда для его размещения потребовалось бы два стандартных сота. На их постройку семье придется выделить за сутки примерно 250 граммов воска, или 1 миллион восковых пластинок. Если пчела снимала бы восковой урожай со своих желез 2≈3 раза за сутки, то и тогда потребовалось участие в ⌠выпотевании■ воска до тысяч работниц. Это равно всему населению улья, которое вынуждено было бы целиком посвятить себя решению строительных проблем. Разумеется, отпали бы ваботы и о размещении прибывающего нектара, порскольку приносить его и перерабатывать уже было бы некому.

О том, сколько времени и энергии отнимают строительные работы в семье и ⌠делание■ воска, видно в естественной ситуации, когда рой вселяется в новое жилище. Если туда заботливый пчеловод заблаговременно не поставил отстроенных рамок, то рой первую неделю, как говорят пчеловоды, ⌠сидит■, целиком посвящая себя воздвижению построек. Редко вылетающие в это время пчелы-фуражиры приносят лишь самое необходимое с поля: немного пыльцы, свежего нектара и воды. Лишь через 5≈7 дней, когда восковые языки сотов опустятся достаточно глубоко вниз и появится возможность постадийной переработки нектара в мед, резко усиливаются фуражировочные полеты пчел. Одновременно, конечно, снижается и интенсивность общественных построек.

Именно по этим причинам отстроенные соты составляют ⌠золотой фонд■ пасеки. Количество отстроенных рамок, приходящихся на каждую семью, ≈ прямой ⌠свидетель■ уровня ее благополучия и квалификации присматривающего за ней пчеловода.

На что же могут в таком случае рассчитывать десятки отраслей народного хозяйства, которые не нашли равноценной замены продукту восковых желез пчелы.

Если пасека стабилизирована по численности семей и каждая семья обеспечена необходимым ⌠золотым фондом■ сотов, то с семьи безболезненно для ее дальнейшего благополучия можно отбирать в год до полукилограмма, а иногда и более товарного воска. При улучшении медосборных условий и общей культуры ведения хозяйства выход воска может быть и выше.

В самой технике пчеловождения есть значительные резервы: заполнение безвзяточных периодов кочевкой на медосбор, широкое использование так называемых ⌠строительных радоок■ и другие приемы. Пчелиный воск ≈ редкостный, хотя и возобновимый дар природы. Разумное и рачительное его использование человеком ≈ еще один путь удовлетворения в нем потребностей и медицины, и техники, и многих других областей народного хозяйства.

ТАЙНЫ СОТОВОГО МЕДА.

Затруднения пчелы-трамбовщицы. Топленый мед предков. ≈ Великие изобретения пчеловодства и проблемы взаимопонимания.

В отличие от более древних видов общественных насекомых ≈ термитов и муравьев, в семьях которых выращивается несколько типов особей с различными функциями и внешним видом (касты), у медоносной пчелы фенотипическая дифференциация не зашла так далеко. В полном своем ⌠триедином лике■ семья пчел предстает перед нами в летнее время. В ней есть матка, несколько сотен или тысяч трутней и десятки тысяч рабочих пчел. Все эти типы особей резко различаются друг от друга не только физиологически, но и внешне ≈ в основном размерами, поэтому для личинок каждого типа требуется соответствующее помещение.

Наибольшее количество восковых ⌠комнат■ ≈ ячеек отводится рабочей касте, или собственно пчелам. Их в гнезде сильной и благополучной семьи 100≈ 300 тысяч и более. Эти ячейки пчелы строят сплошными участками и используют не только для выращивания личинок рабочих особей, но и для складывания провианта ≈ меда и пыльцы.

Второй тип ячеек предназначен для выращивания мужских особей семьи ≈ трутней. Это значительно более крупные существа, чем рабочие пчелы. Если у пчелы в семьях среднерусской популяции длина тела в среднем равна 12≈14 миллиметрам, а масса составляет 100 миллиграммов, то трутень оказывается тяжелее.

более чем в 2 раза (250≈260 миллиграммов), длиннее и значительно толще своей сестры. Соответственно размерам и восковая келья: диаметр ее составит около 7 миллиметров, что в 1,3 раза больше, чем для пчел. Трутневые ячейки пчелы тоже строят сплошными участками, но значительно меньшей протяженности, чем ⌠жилплощадь■ для своих работниц.

Сот из таких ячеек пчелы используют лишь для двух целей ≈ выращивания личинок и складывания меда. Пыльцу ≈ свой белковый корм ≈ пчелы сюда не складывают. Готовя ее к долгому хранению, пчела утрамбовывает принесеннный с поля материал своей головкой, упираясь при этом задними ножками в стенки ячеек. После таких занятий пчелы-трамбовщицы обретают забавный вид: на их головках остается тонкий диск налипшей пыльцы. Цвет ее ≈ разный, в зависимости от источника сбора. Глядя на цветастые головки прилежных тружениц, можно сказать, пыльца каких растений обеспечивает в это время белковый стол семьи.

Трутневые ячейки ≈ более вместительные, но как хранилища пыльцы никогда не используются. ⌠Трам-бовщицам■ не удается в этой просторной келье так упереться ножками в стенки, чтобы спрессовать рыхловатые комочки принесенной добычи.

Эти особенности эксплуатации пчелами своих ⌠производственно-жилых■ помещений давно заметили пчеловоды и постарались извлечь из них выгоду при производстве высокоценимой у потребителя продукции ≈ сотового меда. Пристрастие к нему у большинства людей объясняется чисто эстетической причиной: мед в своей естественной упаковке выглядит исключительно привлекательно. Знатоков натуральных продуктов влечет к сотовому меду не только эстетика, но и нечто более существенное. В сотовом меде есть вещества, которым не суждено попасть в откачанный, или центробежный, мед. Недаром столько волнений вызвало сообщение аме риканского врача Джарвиса о содержании в восковых крышечках сотового меда (забрус) веществ с антиаллергическим действием. Восковой пластинкой пчелы закрывают ячейку лишь с полностью созревшим медом. Он отвечает всем требованиям стандарта пчелиной. семьи, выработанного за десятки миллионов лет жизненной практики, так что пчелиный знак качества ≈ крышечка забруса ≈ имеет немалую ценность.

Джарвис утверждает, что именно в этот вид воска пчелы добавляют вещества, прерывающие течение многих болезней, докучающих людям (сенная лихорадка, аллергический насморк, воспаление гайморовых полостей, астма и т. д.). Действительно, если пожевать подольше восковую жвачку, остающуюся от куска сотового меда, то можно испытать на себе прямо-таки чудодейственный эффект в случае обострения указанных выше недомоганий.

Сотовый мед ценен не только антиаллергенами, химическая природа которых еще совершенно неясна, но и другими биологически активными веществами, правда, содержащимися в небольшом количестве. Здесь обнаружен прополис, используемый пчелами для наведения тонкой стерилизующей пленки на ячейки, попавшие в ⌠инкубаторный режим■, а также перга ≈ пыльца растений, законсервированная в ячейках по особому методу. Этих веществ больше в темных сотах, многократно подвергавшихся восстановительному ремонту.

Таким образом, сотовый мед не только удивительно привлекателен внешне, но и более содержателен в прямом смысле слова: в нем представлены вещества, которые из-за людского изобретения ≈ медогонки ≈ не.

* Джарвис Д. С. Мед и другие естественные продукты.≈ Бухарест; ⌠Апимондия■, 1981.

стали попадать в наиболее употребляемый в настоящее время центробежный мед.

Раньше человек, лакомившийся продуктами ⌠биохимического творчества■ пчел, получал все целебные вещества в более полном объеме. Все дело в методах взимания дани. Пчел держали в неразборных ульях ≈ дуплянках, колодах, сапетках и т. д. отбирали мед и у дикоселящихся роев в дуплах и иных подходящих местах. Способы взимания накопленного отнюдь не для человека корма отличались единообразием. Ворвавшись с помощью обильных струй дыма в гнездо о

бНГЛНФМН, бЮЯ ГЮХМРЕПЕЯСЕР:

дКЪ РНЦН, ВРНАШ ЯДЕКЮРЭ ЯНБПЕЛ...

еЯРЭ МЕЯЙНКЭЙН ПЮГКХВХИ. бШДЕКЪЧР ЙПНБКЧ ОН...

цХДПНХГНКЪЖХНММШЕ ЛЮРЕПХЮКШ

б МЮЯРНЪЫЕЕ БПЕЛЪ Б ЯОЕЖХЮКХГХПНБЮММШУ ЯРПНХРЕКЭМШУ...

оПЮБХКЭМШИ БШАНП ЦХДПНХГНКЪЖХН...

бШАНП ЦХДПНХГНКЪЖХНММНЦН ЛЮРЕПХЮКЮ ДНКФЕМ НОХПЮРЭЯЪ МЮ...

йЮЙХЕ АШБЮЧР ЙПНБКХ

еЯКХ БШ ПЕЬХКХ ОНЯРПНХРЭ ДНЛ, РН ДНКФМШ НОПЕДЕКХРЭЯЪ Я...
йПНБЕКЭМШИ ГЮБНД мНБНхГНК.

гБНМХРЕ МЮЛ! +7 (35376) 237-03
мНБНхГНК Ц. мНБНЙСГМЕЖЙ
цКЮБМЮЪ
йПНБКХ
цХДПНХГНКЪЖХЪ
оПНХГБНДЯРБН
оПЮИЯ
йНМРЮЙРШ

яРЮРЭХ ОН ЦХДПНХГНКЪЖХХ
яРЮРЭХ ОН ЙПНБКЕ
оНКЕГМШЕ ЯРЮРЭХ
оПНВХЕ ЯРЮРЭХ
оЮПРМ╦ПШ
йЮПРЮ ЯЮИРЮ