Эффект экранирования пространства, со всех сторон окруженного электропроводящим материалом, был открыт М. Фарадеем (1836). Если дупло с пчелами находится в лесу, то оно защищено от воздействия электрического поля дважды, так как кроны деревьев, заряженные отрицательным электричеством, защищают пространство леса от атмосферного электричества. Измерения электрических потенциалов в лесу всегда давали их нулевое значение. Даже во время грозы, когда градиенты электрического поля атмосферы достигают нескольких сотен киловольт на метр, стенки дупла в живом дереве успешно защищают пчел от этого воздействия, так как ток отрицательного электричества от корней к кроне увеличивается, усиливая электропроводность дерева и его экранирующие качества. Заземляющие свойства полога леса при этом тоже резко возрастают. Метеорологическая наука утверждает, что лес экранирует даже "атмосферики"- высокочастотные электрические поля, излучаемые при электроразрядах молний, и т. д.
По нашему мнению, в естественных условиях в семье медоносных пчел имеется по меньшей мере шесть способов защиты матки и расплода от электрического поля Земли. Два из них мы уже рассмотрели - это электрическое экранирование жилища в дупле живого дерева и надежная "электрическая тень" от заземленной кроны деревьев. Третий способ защиты расплода и матки заключается в клубе, который пчелы всегда образуют вне и внутри улья. Он состоит из десятков тысяч заряженных электрически пчел. В его гуще находятся расплод и матка. Всему живому на планете свойственно собственное электрическое поле, вызванное электрическими зарядами. Наличие поля пчел и их электрические заряды были зарегистрированы во многих специально поставленных экспериментах. Величина заряда пчел колеблется от 0,45 (Эриксон, 1976) до 800 пКл (Еськов Е. К., 1981), что соответствует электрическому потенциалу 1,5 и 2700 В.
Механизм генерации пчелами электрических полей многообразен и связан со свойствами покрова их тела заряжаться электрическим зарядом и нести его на себе. Этому способствуют многочисленные волоски, которыми густо покрыто тело пчелы. В условиях замкнутого пространства улья заряженные пчелы образуют электрическую оболочку, которая надежно экранирует защищенное ею пространство ("клетка Фарадея"). Пчелы широко используют свой заряд при сборе пыльцы, выборе маршрутов полетов и для вентиляции улья, образовав цепочку, определяемую суммарным зарядом всех пчел.
Существуют еще два способа защиты гнезда, которые зависят от особых свойств пчелиных сотов и от наполнения их медом. Соты всегда вызывали восхищение исследователей своей ажурной и экономичной архитектурой. Каждая ячейка имеет форму шестигранной призмы с пирамидальным основанием, состоящим из трех ромбов. Толщина свежей стенки ячейки всего 0,12 мм. Две параллельные стенки ячейки расположены в вертикальной плоскости, а четыре наклонные образуют угол с горизонталью 30°. В середине сечения плоскости сота сверху вниз проходят извилистая перемычка - средостение и два ряда ячеек по обе ее стороны с горизонтальным наклоном вверх под углом 4...5°.
Для выяснения электрических свойств сотов эти углы имеют существенное значение. Силовые линии электростатического поля Земли, направленные сверху (от ионосферы) вниз, если они пронизывают улей, всегда в любой точке сота оказываются с наклоном к поверхностям ячеек. Проникая в ячейку сота, в стенке ячейки они преломляются, как в диэлектрике. Чем больше угол их встречи, тем больше угол преломления. Общее направление преломленных силовых линий - к средостению. Проходя через последовательные ряды ячеек, электрическое поле вытесняется и на каком-то расстоянии от верха сотов оно будет полностью вытеснено из них, то есть не будет оказывать влияния на будущие поколения. Это четвертый способ.
Пчеловоды знают, что в ячейках сотов выше расплодной части гнезда и сбоку пчелы размещают зрелый мед. Его диэлектрическая проницаемость в 3-4 раза выше воска. Электрическое поле, проникшее в ячейку с медом, во столько же раз сильнее отклонится к средостению, чем в ячейке без меда. Поле затухает очень быстро и на небольшом расстоянии от верха сотов. Соответствующее размещение пчелами в сотах зрелого меда, обладающего особо сильным преломляющим эффектом силовых линий поля, составляет пятый способ защиты расплода от электрического поля Земли.
Можно показать, что все три перечисленных опытно-экспериментальных факта имеют одно объяснение. Если допустить, что особо тщательная полировка всей внутренней восковой поверхности ячеек, предназначенных под расплод и под мед, является способом сообщения воску электрических зарядов трением (трибоэлектричество), то каждая ячейка будет своеобразным "цилиндром Фарадея" (Сивухин Д. В., 1983). Она в состоянии экранировать свое внутреннее пространство от электростатического поля Земли.
Трибоэлектреты - это диэлектрики, наэлектризованные трением. Они могут иметь устойчивые заряды разных знаков, причем может быть нанесен заряд только одного знака и на одну поверхность. Если электреты из воска не закорачивать, они теряют свои заряды. При закорачивании поле внутри электрета становится малым, а снаружи его вообще не будет. В первом случае электрет предохраняется от разрушения за счет его внутренней проводимости, во втором - за счет проводимости окружающего газа (Губкин А. Н., 1978). В связи с этим электретный заряд в ячейках с запечатанным расплодом мо жет сохраняться более 21 дня, то есть времени, когда в ячейке из яйца разовьется взрослая пчела. Если ячейка электрически закорочена свободными ионами меда и наэлектризованной крышечкой, то заряд и мед сохраняются столетиями, что подтверждают археологические находки. Пчелы могут заряжаться положительным или отрицательным электричеством (Еськов Е. К., 1981). Знак электретного заряда ячеек сотов скорее всего положительный. Это подтверждается прямым измерением заряда пчел, рано утром покидающих улей. Они несут на себе отрицательный заряд, который приобретают при перемещении по восковым сотам (Эриксон, 1976). Кроме того, по правилу Коэна, электроположительными являются материалы с более высокой диэлектрической проницаемостью-у воска е =2,8-3,0, у хитина е =0,2-0,3 (Фу-када Е., Сасаки С., 1975). Пласты сотов в естественном гнезде пчел представляют собой структуру с равномерно распределенными по объему электрическими зарядами электретного типа. Каждая ячейка - это электрет из воска, а весь пласт сота с каждой его стороны - электрет весьма большой протяженности. Он не создает собственное внешнее электрическое поле, например, в улочках. В гнезде рой пчел строит сразу несколько параллельных сотов. Расстояние между ними всего 12 мм, поэтому соты, заряженные положительным электричеством, не допускают проникновения внешнего (тоже положительного) электростатического поля Земли в улочки, заставляя силовые линии поля огибать пространство, занятое гнездом. Пчелы неразобранного улья оказываются защищенными от воздействия внешнего электростатического поля. Таким образом, становится понятно, почему изменение экологических условий жизни пчелиных семей в настоящее время не привело к гибели пчелиного рода и почему пчелы могут устраивать свои гнезда даже без механических укрытий.
УЛЬИ, ПЧЕЛЫ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ*.