Почему полет шмеля не подчиняется законам физики. От тли и других вредителей поможет «Биотлин Почему летает шмель

Многие научные гипотезы, а затем и законы, были открыты при наблюдении за животными. Первые приспособления для парапланирования человека в воздухе были скопированы с крыльев птиц и насекомых. Ученые разбирали принцип полета того или иного живого существа и старались объяснить это с научной точки зрения. И лишь совсем недавно они смогли понять, почему шмель летает.

На заметку!
Внимание исследователей и людей науки привлекло маленькое насекомое, которое, вопреки всем известным на тот момент законам физики, летает. Его объемное тело, форма которого не отвечает аэродинамическим условиям, никак не стыковалось с маленькими невзрачными крылышками. Все в один голос утверждали, что не может летать с такими физическими данными.

Ошибочная гипотеза

Математическими формулами и законами аэродинамики объясняли полеты многих насекомых:

бабочек;
пчел;
жуков и многих других.

Аэроанализу подвергали любое летающее живое существо и после некоторых вычислений становилось ясно, как оно летает. Когда очередь дошла до шмеля, который является ближайшим родственником пчелы, ученые зашли в тупик. Они пытались применить формулы, по которым рассчитывается подъемная сила, действующая на самолет.

На заметку!
Нет ничего удивительного в том, что эти формулы никак не подходили к полету насекомого. Площадь поверхности его крыльев была слишком мала, чтобы создать силу, способную поднять грузное тело. Никакой речи о планировании в потоке воздуха здесь не было. Вывод был однозначный и курьезный: шмель не может летать.

Все дело в крыльях

Наука и техника не стояли на месте и вскоре к вопросу о полете шмеля вернулись. Теперь к решению этой задачи подошли более тщательно, записав на видеокамеру, как летает шмель. С помощью современной аппаратуры удалось рассмотреть все движения крыльев насекомого в замедленном действии и начать строить новую гипотезу.

На видеозаписи специалисты разглядели принцип движения крыльев. Маленькие и невзрачные, они совершали очень необычные взмахи. Помимо возвратно-поступательных движений они одновременно совершали еле заметные колебательные вибрации, похожие больше на мелкую дрожь. Именно эти высокочастотные колебания стали причиной полета насекомого.

Интересно!
Во время наблюдений за движением крыльев мохнатого родственника пчелы было подсчитано, что он совершает ими 300-400 взмахов в секунду.

Благодаря этим микровибрациям крылышек вокруг их концов создаются завихрения воздуха с переменным значением плотности. Разница в плотности потоков воздуха и создает подъемную силу, действующую на насекомое. Такими завихрениями не обладают взмахи крыльев бабочки или пчелы, поэтому изначально к данному выводу не смогли прийти.

Доказательная база от ученого-физика

Впервые научно-обоснованное заключение по полету шмеля было представлено всеобщему обозрению в середине прошлого столетия. Женщина-физик Чжэн Джейн Ван, работающая в известном Корнеллском университете США, привела доказательную базу по образованию подъемной силы за счет завихрений.

Физик потратила немало времени на тщательные исследования по этому вопросу, и к ее гипотезе не было возражений. Еще она отметила, что основной ошибкой ученых, уверяющих, что по законам физики шмель не может летать, было отсутствие достаточных знаний в определенных разделах аэродинамики.

Применение формул, по которым рассчитывается полет авиалайнера со статичным состоянием крыльев, невозможно к расчету полета насекомого, которое активно машет крылышками в нескольких плоскостях. Такое движение в воздухе является ярким примером раздела нестационарной газово-вязкой динамики.

Итогом всех этих исследований стало окончательное заключение, что мохнатый родственник пчелы летать может. Интересней тот факт, что насекомое и без этих сложных и долгих умозаключений великих умов как летало, так и продолжает летать. Даже если впоследствии появится новая гипотеза аэродинамики шмеля, он все равно будет совершать свои ежедневные полеты, несмотря ни на что.

«Шмель – это просто большая пчела, только не жалит и меда не делает. А еще не может летать по законам аэродинамики, но все равно летает!» Хотя, слово «просто» к шмелям применять не стоит, так как у них множество интересных и неожиданных граней.

Шмель, действительно, не просто похож на пчел, но и напрямую относится к их славному семейству. В общем-то, кроме шмелей и пчел в него больше никто и не входит, зато тех и других около 170 родов и более 5 000 видов. Шмели тут, правда, в меньшинстве – 40 родов и 300 видов, но числа все равно впечатляют.

Близкое родство очевидно даже при первом взгляде, но шмели крупнее медоносных пчел раза в два и значительно пушистее. Окраска шмелей, как правило, жёлто-чёрная, часто в полоску.

Кроме того, встречаются виды шмелей с красными или оранжевыми полосами, а некоторые виды окрашены в сплошной чёрный цвет. Предполагается, что окрас шмелей связан с необходимостью баланса между терморегуляцией и мимикрией (маскировочной или предупреждающей).

Как и все пчелы, они живут колониями от пятидесяти до двухсот особей, в которые входят неспособные к размножению самки-рабочие, половозрелые самки и самцы. Самцы имеют более длинные усики, чем у самок. Матки крупнее самцов и снабжены жалом, как и рабочие.

Лидер гнезда, строящий его в начале каждой весны с нуля – матка. Все яйца откладываются в одну камеру, где сперва выводится пара сотен рабочих, затем — полноценные самки и самцы для размножения.

Такие условия жизненно необходимы, ведь срок жизни пчелиного гнезда не превышает полугода. Сперва матка заботится о рабочих, выкармливает их и воспитывает, пока те не переходят на самообеспечение.

Продолжатели пчелиного рода, способные к размножению, появляются на свет лишь в конце лета, чтобы чуть-чуть полетать, поопылять растения, пособирать пыльцу, спариться и окончить на том сказочку. Самцы умирают, самки впадают в спячку, а старая матка погибает. Печальная, но на удивление эффективная схема. Весной самки проснутся, и цикл начнется с нуля.

Даже в чрезвычайно короткой жизни шмеля может найтись место для необычных моментов, по крайней мере, с человеческой точки зрения. К примеру, мед они производят не хуже, чем другие пчелы, но он жидкий, по внешнему виду скорее напоминает сахарный сироп и начинает бродить уже при температуре +4°С.

Несмотря на распространенное мнение, жалить шмели умеют, хоть делают это, действительно, реже обычных медоносных пчел. Зато если уж возьмутся за работу (например, оберегая гнездо), то могут наградить обидчика-человека доброй сотней уколов.

Жало шмеля больше напоминает жало осы и шершня – оно гладкое и легко вынимается из кожи для повторной атаки. Яд не более опасен, чем пчелиный, но учитывая размер шмелей, их лучше не провоцировать ни при каких обстоятельствах.

Густая «шерсть» на теле шмеля нужна ему не только для красоты: она хорошо хранит тепло, позволяя насекомому вылетать за пыльцой и нектаром спозаранку, когда воздух еще слишком холодный и другие насекомые сидят в своих укрытиях.

В итоге, первый нектар достается именно этим наиболее устойчивым к холоду труженикам. По сути, шмели являются живыми обогревателями, с помощью быстрого сокращения мышц груди повышающими температуру своего тела до 40°C.

Любопытно, что в большую жару шмель неспособен летать, так как перегревается. Правда, несмотря на всю свою «нордическую» природу, это насекомое обладает и механизмом охлаждения. Для этого в полете шмель выпускает каплю жидкости изо рта, которая испаряясь охлаждает ему голову.

Распространено заблуждение, будто шмели летают, нарушая законы аэродинамики: «Шмель не должен летать по законам физики, но не знает об этом и все равно летает». Звучит поэтично, спору нет, только вот к реальности это высказывание не имеет ни малейшего отношения.

Легенда гласит, что в начале XX века некий ученый попытался вычислить подъемную силу крыльев шмеля и пришел к неутешительному выводу, что те слишком малы и не могут поддерживать насекомое в воздухе.

Неизвестно, существовал ли подобный эксперимент на самом деле, поскольку из научных текстов можно найти лишь исключительно его опровержения. Механика крыльев у насекомых в целом довольно запутанная штука, но, разумеется, никаких законов аэродинамики и физики она не нарушает. Скорее напротив, является ярким их подтверждением.

Молниеносное движения крыльев шмеля можно сравнить с лопастями микроскопического вертолета, так как принцип более или менее тот же. Единственное, в чем данная байка хоть сколько-то права – летун из бочкообразного шмеля весьма посредственный.

Медоносные пчелы летают лучше шмелей, осы – тоже, а про каких-нибудь мух и говорить нечего. Но шмелиные крылья все же честно выполняют свою роль, доставляя хозяина по назначению безо всяких физических парадоксов.

Кукушки, как следует из названия, проникают в чужие гнезда, чтобы подбросить хозяевам собственное потомство. Обычно для этого убивается матка и все рабочие, кто осмелится что-то прожужжать против, но ряд видов довольно мирно сосуществуют со своими жертвами. Объедают, конечно, но убивать не станут.

Индивидуальная сила не всегда спасает: периодически обитатели гнезда дают отпор и затыкивают вторженца жалами насмерть. Но самую оригинальную стратегию обороны выработали североамериканские шмели Bombus fervidus. Завидев в своем доме «кукушку», они тут же подносят ей «хлеб-соль», а точнее, сладкий нектар.

Сперва захватчик доволен теплым приемом, пока с удивлением не обнаружит, что нектара как-то многовато. Все тело «кукушки» покрывает клейкая масса, залепляющая глаза и усики, сковывающая крылья, не дающая дышать. Если незваный гость не уберется восвояси, мучительная смерть неминуема — сладкая, медленная и до чертиков ироничная.

Интересно, что несмотря на малые размеры мозга, шмели демонстрируют сложное социальное поведение, способности к логике и обучению. Так, в ходе исследования ученые провели эксперименты с земляными шмелями.

Насекомым были предложены три пластиковых «цветка», в центре которых размещался раствор сахарозы. При этом, «цветки» размещались под прозрачной перегородкой и были напрямую недоступны шмелям.

Специальные шнуры позволяли шмелям вытянуть «цветы» наружу. Сначала «цветки» были свободно доступны, но постепенно ученые все дальше и дальше прятали их под стекло, пока единственным способом добраться до сахара оказался – «дернуть за веревочку».

Из 40 подопытных шмелей с задачей смогли справиться 23. Затем исследователи помещали еще необученных шмелей так, чтобы те могли наблюдать за действиями других сородичей, которые добывали лакомство из-под прозрачной перегородки.

Более 60% из них быстро переняли новый навык и, в свою очередь, смогли извлечь сахар сразу из полностью скрытого «цветка», при этом максимально точно копируя действия «учителей».

Учитывая мирный нрав рядовых шмелей, а также выдающуюся способность к опылению, их понемногу используют на полях и в теплицах. Первая компания, специализирующаяся на разведении шмелей возникла в Бельгии в 1987 году, а следом подобные предприятия начали открываться по всему миру.

Сегодня их число уже выросло до почти четырех десятков. Что тут сказать? Если ты – пчела, пусть и необычная, волей-неволей придется дружить с человечеством. Отнюдь не худший расклад для обоих сторон.

Использованы материалы статьи Сергея Евтушенко с сайта

Шмель – это членистоногое насекомое, которое относится к подклассу крылатые насекомые, инфраклассу новокрылые насекомые, надотряду насекомые с полным превращением, отряду перепончатокрылые, подотряду стебельчатобрюхие, семейству пчелы настоящие, роду шмели (лат. Bombus).

Свое название шмель получил благодаря издаваемому во время полета звуку. Общеславянский корень кем- или чем- обозначал «гудеть, хрипеть». От него путем звукоподражания возникло древнерусское слово «чьмель». Со временем это слово преобразовалось в «шмель». От этого же слова произошло название другого насекомого – .

Шмель – описание, строение, характеристика. Как выглядит шмель?

Шмели – довольно крупные, красивые, яркоокрашенные насекомые. Самки крупнее самцов. В среднем длина тела самки – от 13 до 28 мм, размер шмеля самца варьируется от 7 до 24 мм. Некоторые виды, такие как шмель степной (лат. Bombus fragrans ), вырастают до 35 мм в длину. Вес матки шмеля может достигать 0,85 г, рабочие особи весят от 0,04 до 0,6 г. При этом насекомые могут переносить количество пыльцы, равное их собственному весу.

Туловище шмеля толстоватое и тяжелое. Крылья насекомого относительно небольшие, прозрачные, состоящие из двух синхронно движущихся половинок. Шмель машет крыльями со скоростью около 400 взмахов в секунду. Траектория движения каждого крыла напоминает овал, который движется под большим углом. При каждом взмахе крылья шмеля переворачиваются, занимая немного другое положение: когда крыло идет вниз, его верхняя часть направлена вверх, и наоборот. Скорость шмеля достигает 3-4,5 метров в секунду (10,8-16,2 км/ч).

Голова самки слегка удлиненная, широкозакругленная на затылке. У самца она треугольная или почти округлая, с хорошо заметной пунктирной линией на темени и лицевой части.

Шмели обладают мощными, перекрывающимися при сближении, челюстями-жвалами, которые используют для перегрызания растительных волокон и формирования сот. Насекомое может кусаться, используя челюсти для защиты.

Глаза шмеля голые, не покрытые ворсинками, расположены по прямой линии. Усики самцов длиннее, чем у самок.

Шмели имеют хоботок, при помощи которого они собирают нектар. У разных видов он имеет различную длину: например, у малого земляного шмеля (лат. Bombus lucorum ) его длина равна 7-10 мм, а у садового (лат. Bombus hortorum ) – 18-19 мм. Такие размеры хоботка позволяют шмелям добывать нектар с цветов, имеющих глубокий венчик, таких, как цветы клевера.

Брюшко шмелей не подогнуто к вершине. В конце брюшка у самок находится жало. У самца жала нет, на его месте располагаются темно-коричневые, сильнохитинизированные гениталии. В спокойном состоянии жало шмеля не видно. Оно полое внутри и, в отличие от пчелиного, гладкое, без зазубрин. При укусе самка шмеля прокалывает кожные покровы врага, выпускает капельку яда и вытаскивает жало обратно. Таким образом, шмель может жалить многократно и без вреда для себя. При этом жало пчелы остается в теле укушенного, а сама она погибает.

Шмели имеют 6 лапок. У самки на гладкой наружной поверхности задних голеней есть «корзиночка» для сбора пыльцы – площадка, окруженная жесткими прямыми волосками. У самца задние голени обычно расширены на вершине, и, в зависимости от вида, их наружная поверхность более или менее густо опушена и выпукла.

Волоски, которыми покрыто тело шмеля, имеют черный, белый, желтый, оранжевый, красноватый или серый цвет. Окрас насекомого обычно полосатый. Редко встречаются полностью черные шмели.

Считается, что расцветка напрямую связана с балансом между маскировкой и терморегуляцией тела. У каждого вида шмеля своя, строго определенная окраска, по которой его легко отличить.

Что едят шмели?

Представители рода шмелей собирают пыльцу и нектар с многих видов растений, то есть являются политрофными. Для кормления личинок шмели используют не только свежий нектар, но и мед, который делают сами. Мед шмелей жиже пчелиного, более светлый и легкий, менее сладкий и пахучий. Он содержит более 20% воды и плохо хранится.

Где живут шмели в природе?

Шмели обитают на всех материках, кроме Антарктиды. В Северном полушарии они распространены преимущественно в умеренных широтах, но ареал обитания некоторых видов заходит за Полярный круг (например, шмель полярный (лат. Bombus polaris ), шмель северный (лат. Bombus heperboreus )). Они встречаются в тундре, на Чукотке, Аляске, Новой Земле, Шпицбергене, Гренландии и на других арктических островах, находящихся менее чем в 900 км от Северного полюса. Шмелей можно встретить высоко в горах – в альпийских лугах, у самых границ ледников всех основных горных систем мира (шмель лапландский (лат. Bombus lapponicus ), шмель балтийский (лат. Bombus balteatus ) и т.д.). Предпочитая более прохладные места, шмели редко встречаются в тропиках: 2 вида в Амазонии (Bombus atratus и Bombus transversalis ) и несколько разновидностей в тропической Азии. В Южной Америке, кроме Амазонии, они широко расселены в умеренных широтах. На Северо-западе Африки живет земляной шмель (лат. Bombus terrestris ), а на юге, в жарких пустынях и в тропиках представителей рода шмелей нет. Шмели обитают во многих районах Азии. Считается, что Азия – это родина всех пчел.

В начале ХХ века подземных (лат. Bombus subterraneu s) и садовых шмелей (лат. Bombus hortorum ) завезли из Англии в Австралию и Новую Зеландию для опыления клевера. В Новой Зеландии в настоящий момент летают несколько видов шмелей (Bombus terrestris , Bombus hortorum , Bombus subterraneus , Bombus ruderatus ). В Австралии шмели обитают лишь в штате Тасмания, и их запрещено интродуцировать в другие штаты или ввозить из других стран.

Шмели – самые холодостойкие представители семейства настоящих пчел. Способность шмелей выживать в холодных районах и их нелюбовь к жарким тропикам связаны с особенностями их терморегуляции.

Температура тела шмеля может достигать 40 градусов, превышая температуру окружающей среды на 20-30 градусов. Это повышение происходит благодаря тому, что шмель быстро сокращает мышцы груди, не двигая крыльями. Это как раз и становится источником громкого жужжания, исходящего от насекомого. То есть когда шмель гудит или жужжит, он согревается. Прекращая двигаться, насекомое начинает остывать.

Гнездо шмеля.

Свои гнезда шмели строят под землей, на земле и над землей.

Гнезда под землей

Большинство видов шмелей гнездятся под землей. Они устраиваются в норах различных грызунов и кротовинах. Известно, что запах привлекает самку шмеля. В норке грызунов находится материал для утепления шмелиного гнезда: шерсть, сухая трава и прочие подобные материалы. К шмелям, гнездящимся под землей, относятся каменный, подземный, норный, садовый, пестрый, большой земляной шмели.

Взято с сайта: urbanpollinators.blogspot.ru

Гнезда на земле

Такие виды, как шмель Шренка, лесной, полевой, луговой, моховой и другие, строят свои гнезда на земле: в траве, в моховых кочках, в брошенных птичьих гнездах, под растительными остатками.

Гнезда над землей

К видам, гнездящимся над поверхностью земли: в дуплах деревьев, скворечниках, постройках, относятся следующие разновидности шмелей: городской, дупловатый, йонеллус. Некоторые виды, такие как конский, луговой, реже каменный шмели, способны строить гнезда и в норах, и на земле.

Форма подземных и надземных гнезд зависит от полости, которую использует шмель. Наземные гнезда обычно имеют форму сферы. Гнездо утепляется сухой травой и мхом, укрепляется воском. Насекомые выделяют его с помощью специальных брюшных желёз, затем лапками счищают с брюшка тоненькие восковые полоски, кладут их в рот, разминают челюстями и лепят из податливого материала все, что угодно. Воск выделяет самка-основательница, а в будущем и рабочие шмели. Таким образом, над гнездом создается восковой купол, препятствующий проникновению влаги, и маскируется вход для защиты от вторжения шмелей-кукушек и других ненужных соседей.

Шмели поддерживают температуру в гнезде в пределах 30-35 градусов. Если становится слишком жарко, они устраивают вентиляцию, начиная часто махать крыльями у входа в жилище.

Жизнь шмелей в природе

Шмели – общественные насекомые. Почти как все пчелы, они живут семьями, которые состоят из:

крупных плодящих маток,
более мелких рабочих шмелей,
самцов.

При отсутствии матки рабочие самки тоже могут откладывать яйца.

Обычно семья шмелей живет всего 1 год: с весны до осени. Она гораздо меньше пчелиной, но все же насчитывает 100-200, а иногда и 500 особей. В искусственных условиях удавалось получить семьи численностью до 1000 особей. У некоторых видов шмелей (например, лугового шмеля Bombus pratorum ) жизненный цикл укорочен, и семья распадается уже в июле, при этом часть самок уходит на зимовку, а часть основывает новые семьи. Этот вид дает два поколения семей за лето, что является редким явлением. На юге Норвегии существует вид Bombus jonellus, который даже в этих широтах также дает два поколения. В субтропиках и тропиках самки-основательницы закладывают гнезда круглый год, но семьи, тем не менее, получаются однолетние и распадаются с гибелью королевы. И только в бассейне Амазонки живет вид Bombus atratus, семьи которого существуют по нескольку лет.

У шмелей, как и у других общественных насекомых, работы в гнезде распределены между членами семьи. Рабочие особи приносят еду, кормят личинок, чинят и охраняют гнездо. Среди них тоже происходит разграничение. Обычно более крупные рабочие шмели летают за кормом и ремонтируют гнездо снаружи, а те, кто поменьше, занимаются кормлением личинок и внутренней починкой гнезда. Разные виды шмелей производят кормление разными способами:

Одни (лесной, моховой, подземный шмели и другие) лепят из воска карманы на личиночниках (коммунальных личиночных ячейках), складывают туда пыльцу и нектар, а затем головой проталкивают их вглубь, под личинок.
Другие (городской, земляной, каменный шмели и другие) отрыгивают смесь нектара и пыльцы через временные отверстия в личиночнике.

Рабочие шмели могут менять свою квалификацию в зависимости от нужд гнезда. Кроме того, если матка шмеля погибает, то рабочие самки начинают сами откладывать яйца. Самцы, вылетев из гнезда, уже в него не возвращаются. Их функция заключается в оплодотворении самок. Самка-основательница, или матка, изначально строит и чинит гнездо, откладывает яйца, кормит личинок, пока не появляются рабочие. После их появления она уже не вылетает за кормом, а занимается только откладыванием и согреванием яиц, а также участвует в кормлении личинок.

Как размножаются шмели?

Существуют 4 стадии развития шмелей:

Яйцо,
Личинка,
Куколка,
Имаго (взрослая особь).

Весной перезимовавшая и оплодотворенная самка вылетает из своего убежища и в течение нескольких недель активно кормится, готовясь к гнездованию. Когда в яичниках самки начинают вызревать яйца, она подыскивает место для гнезда, летая над землей и тщательно осматриваясь. Найдя подходящее место, матка начинает строительство гнезда. У входа в гнездо самка-основательница лепит восковую чашу, так называемый «медовый горшок», который она наполняет нектаром. Это запас на случай плохой погоды, когда она не сможет вылететь. В центре гнезда матка формирует комок из смеси пыльцы и нектара (пергу), покрывает его воском и откладывает внутрь 8-16 яиц. Происходит это в течение 2-3 дней. Яйца шмеля имеют вытянутую форму, 0,5 - 1 мм в диаметре и 2-4 мм в длину.

Через 3-6 суток выводятся личинки шмелей, которые быстро растут, питаясь пергой и пыльцой, приносимой самкой. Растягивая восковую оболочку, личинки прорывают ее, а самка (а затем и рабочие особи) постоянно ее чинит. Такая восковая ячейка называется личиночником и характерна для шмелей.

Уже через 10 - 19 дней личинки шмеля плетут кокон и окукливаются. После этого матка снова формирует комок из пыльцы и нектара, размещает его поверх личиночника и откладывает еще до десятка яиц.

Через 10-18 дней молодняк выходит из коконов, прогрызая их. Некоторые шмели потом используют пустые коконы для хранения меда и пыльцы. Таким образом, первый приплод появляется через 20-30 дней после откладывания яиц - это молодые рабочие особи. С их появлением матка уже почти не вылетает за кормом из гнезда. Она лишь откладывает яйца и помогает в кормлении личинок, в то время как рабочие особи собирают нектар и выполняют другие функции. Шмели не используют ячейки для выведения молоди дважды, а каждый раз строят новые ячейки на полуразрушенных старых. В результате, шмелиное гнездо имеет неряшливый и беспорядочный вид, в отличие от строго упорядоченного гнезда пчел.

Слева гнездо шмеля; справа гнездо пчелы, автор фото: Ma Hzi Wong, CC BY 3.0

Образ жизни шмелей в конце лета

В конце лета наступает период зрелости семьи. В нормальных условиях матка, отложив 200-400 яиц, из которых появляются рабочие, начинает откладывать яйца, из которых рождаются самцы и будущие самки-основательницы.

Самцы 3-5 дней от роду вылетают из гнезда и свою короткую жизнь проводят вне его, ночуя на растениях. Брачное поведение самцов разных видов различно:

Самцы подземного, малого каменного и других видов шмелей поджидают самку у входа в гнездо и спариваются с вылетающей самкой.
Земляные, садовые, лесные и другие шмели летают по определенному маршруту и останавливаются в определенных точках, над которыми долго висят, трепеща крыльями в воздухе, а также присаживаются на землю. В этих так называемых «точках жужжания» шмели самцы оставляют капельки секрета, выделяющегося из мандибулярных желез, находящихся у основания верхней пары челюстей. Запах этого секрета помогает им ориентироваться и привлекает самок. Там же происходит спаривание.
Некоторые разновидности шмелей выбирают заметные ориентиры на местности: камни, стволы деревьев, группы цветущих растений, летают над ними и спариваются с приближающимися самками, которые привлекают мужских особей своим видом и запахом.

Вскоре после спаривания самцы погибают, а оплодотворенные самки прячутся в укромные места для зимовки. Зимуют шмели в земле. Для этого они на сухих участках с мягкой почвой выкапывают норки глубиной 5-10 см. Весной они выбираются из своих укрытий и летят на поиски места для строительства гнезда.

Сколько живет шмель?

Средняя продолжительность жизни рабочего шмеля составляет около двух недель. Погибают шмели по разным причинам, в том числе и из-за того, что быстро изнашивают себя при сборе корма. Шмели-самцы живут не более месяца и умирают вскоре после спаривания. Будущие самки-основательницы после оплодотворения уходят на зимовку. Перезимовав, основав гнездо, отложив яйца и выкормив личинок, королева шмелей погибает.

Какие шмели не строят гнезда и не собирают нектар?

Виды шмелей, фото и названия

По разным данным в мире существует около 300 разновидностей шмелей. Ниже приведено краткое описание некоторых из них.

Шмель луговой (лат. Bombus pratorum )

Распространен в Европе, России (на Урале, на Кавказе, в Закавказье, в Сибири (к Востоку до Прибайкалья)), в Восточном Казахстане. Это не очень большой вид шмелей: самки достигают 15-17 мм, рабочие особи вырастают до 9-14 мм, а самцы имеют длину около 11-13 мм. Головка насекомых темная, за ней расположен ярко-желтый воротник. Спинка темная, на брюшке идет вначале желтая, затем черная полоски, низ ярко оранжевый. Шмели этого вида одними из первых вылетают весной с зимовки. За лето они могут создать два поколения. Питание шмели собирают с цветков в редколесье. Гнездятся насекомые на поверхности почвы или в кустах. Луговые шмели агрессивны по отношению к другим видам, могут напасть или даже сбить на лету.

Шмель городской (лат. Bombus hypnorum )

Вид шмелей, обитающий в Евразии: от Западной Европы до Дальнего Востока России, на Сахалине, в Китае, на Тайване. Тело насекомых короткое: самки 10-22 мм, рабочие 9-15 мм, самцы 12-16 мм. Шмель городской имеет рыжую грудку, на брюшке расположена черная перевязь и белый кончик. Городской шмель гнездится надземно, нередко в постройках, скворечниках, дуплах. Этот вид шмелей включен в некоторые региональные Красные книги России.

Шмель степной (лат. Bombus fragrans )

Это очень крупное насекомое: длина тела самок составляет 32-35 мм, самцов - 21 мм. Щёки насекомого почти квадратные. Опушение короткое, равномерное. Цвет шмеля бледновато-серовато-желтый с черной перевязью между крыльями. Живут насекомые в Восточной Европе: Восточной Австрии, Словакии, Венгрии, Украине; в Азии: на востоке Турции, в Северном Иране, Закавказье, Казахстане, предгорьях и межгорных долинах Тянь-Шаня, на севере Монголии. В России степные шмели обитают в лесостепях и степях европейской части и Западной Сибири, в степях Алтая, в Красноярском крае. Степной шмель живет в равнинных, предгорных и горных степях, на лугах лесостепной зоны. Гнезда устраивает в норах грызунов в земле. Шмель степной занесен в Красные книги России и Украины.

Шмель подземный (лат. Bombus subterraneus )

Теплолюбивое насекомое с удлиненным телом и длинным хоботком. Самки достигают 19-22 мм, рабочие особи вырастают до 11-18 мм, самцы – до 14-16 мм. Желтый цвет в окрасе насекомого тусклее, чем у шмелей других видов, темные полосы убывают к концу брюшка, переходя в грязно-белый цвет. Подземный шмель распространен в Европе от Великобритании и Испании до Урала и Кавказа, в Азии, в Закавказье, горах Южной Сибири, Восточного Казахстана и Монголии. Это один из четырех видов шмелей, завезенных из Великобритании в Новую Зеландию для опыления клевера. Свое название этот вид шмелей получил из-за того, что устраивает гнезда в заброшенных норах грызунов. Самки с зимовки вылетают в конце мая.

Шмель красноватый (щебневый) (лат. Bombus ruderatus )

Имеет средние размеры туловища: длина тела самок-основательниц достигает 18-20 мм. Самцы и рабочие особи вырастают до 12-16 мм в длину. Голова у насекомых яйцевидная, сильно вытянутая, щеки длинные. Крылья самок слегка затемнены. Грудка шмеля желтая, с черной полоской посредине, брюшко черное.
Красноватый шмель населяет всю Южную и Центральную Европу, Украину, европейскую часть РФ до Урала, Малую Азию, Северную Африку, Азорские острова. Обитает на пустырях, в луговых степях, создавая гнезда подземного типа. Это редкий вид шмелей, численность которого крайне низкая.

Шмель моховой (лат. Bombus muscorum )

Его ареал: Европа, Урал и Сибирь, кроме заполярных районов, Передняя Азия, Кавказ, Казахстан, Тянь-Шань, Монголия, север Китая, Приамурье, Приморский край. Самки имеют длину 18-22 мм, рабочие - 10-15 мм и самцы - 12-15 мм. Окрашен в ярко-золотисто-желтый цвет, спинка оранжевая. Некоторые особи однотонные - светло-коричневые. Брюшко светлее груди. На спинке ровно «подстриженная» шерстка. Этот вид строит гнезда наземного типа, представляющие собой полую кочку из стеблей травы диаметром 20-25 см. В России моховой шмель внесен в региональные Красные книги.

Земляной шмель (лат. Bombus terrestris )

Имеет следующие окрас: верх груди черный, спинка с рыжевато-желтой перевязью. Брюшко с черными, рыжевато-желтыми и белыми перевязями. Матки достигают 19-23 мм (до 27 мм) в длину, рабочие особи вырастают до 11-17 мм, самцы – до 11-22 мм. Земляные шмели обитают в Европе (кроме северо-восточных районов), Передней Азии, на Кавказе, юге Урала и Западной Сибири, в Средней Азии, на северо-западе Африки. Гнездятся подземно. В конце ХХ века была разработана технология промышленного разведения данного вида насекомых. Земляной шмель приносит очень большую пользу и широко используется для опыления различных сельскохозяйственных культур: прежде всего томатов, перца, баклажанов, перекрестноопыляемых огурцов и в тепличных хозяйствах. Вибрируя, шмель вызывает осыпание клейкой пыльцы томатов и переносит ее на другие цветки. Это обеспечивает почти 100% завязываемость плодов. Также земляной шмель очень хорошо опыляет цветы голубики и клюквы, но малоэффективен для опыления клевера. Его короткий хоботок не может достать нектар, и шмель прогрызает цветок сбоку, минуя пыльники. За это его прозвали «шмель-оператор». У этого вида большие семьи, включающие до 500 рабочих особей. В теплицах земляные шмели живут в специальных улейках в течение 1,5-2 месяцев.

Армянский шмель (лат. Bombus armeniacus )

Это редкий вид шмелей, занесённый в Красную книгу России и Украины. Обитает на равнинных, предгорных и горных степях, лесостепях, на окраинах сосновых лесов. Встречается в Восточной Европе, Малой Азии, Северном Иране, Закавказье, Казахстане, Средней Азии, Западном Китае. Длина тела шмеля составляет 21-32 мм. Насекомое имеет коричневые крылья и сильно удлиненные щеки. Голова, перевязь на спинке между основаниями крыльев, задний сегмент брюшка и ноги шмеля черные, остальные части тела светло-желтые. Армянский шмель опыляет бобовые и сложноцветные растения.

Шмель лесной (лат. Bombus sylvarum )

Небольшое насекомое, имеющее более тусклую окраску, чем другие виды. Общий тон окраски сероватый. Это теплолюбивый вид, который обитает в суходольных и пойменных лугах лесостепей. Гнёзда строит из сухой травы и мха преимущественно на поверхности земли или использует норы грызунов на прогреваемых солнцем склонах. Семьи иногда бывают весьма многочисленными. Лесные шмели опыляют овощные и плодово-ягодные культуры, клевер, люцерну.

Садовый шмель (лат. Bombus hortorum )

Распространен в Европе, на Урале, в Сибири, на Дальнем Востоке, в Закавказье. Завезен в Исландию и Новую Зеландию. Матки имеют размеры 18-24 мм, рабочие особи 11-16 мм, самцы 13-15 мм. Грудка насекомого желтая с черной полосой между основанием крыльев. Брюшко черное с желтой полосой в верхней части и белым низом. Садовый шмель имеет длинный хоботок и гнездится под землей в старых норах грызунов. Охотно заселяет искусственные подземные гнездовья. Кормится в сенокосных угодьях и низкорослых кустарниках. Садовые шмели – это отличные опылители лугового клевера.

Шмель обыкновенный (изменчивый) (лат. Bombus soroeensis )

Обитает на западе Европы и некоторых областях европейской части России. Вид занесен в красную книгу России. Самцы достигают размеров 13 см в длину, рабочие шмели вырастают до 12 мм, матка имеет размер около 16 мм. Окрас насекомого черный с 2 желтыми полосками. Конец брюшка белого цвета, зачастую белые волоски перемежаются с оранжевыми.

Кстати, черный шмель с синими крыльями – это фиолетовый шмель-плотник (лат. Xylocopa violacea) . Он вовсе не относится к роду шмелей, а относится к роду пчёл-плотников.

На планете есть организмы, которые не должны существовать, ведь они нарушают законы физики и биологии. Тем не менее такие живут - и прекрасно себя чувствуют. Как им это удается?

Что не так

Если бы автомобиль ездил со скоростью колибри (относительно своих размеров), он бы развивал сумасшедшие 2090 км/ч - в 1,7 раза быстрее скорости звука! За секунду колибри перемещается на расстояние, в 380 раз превышающее длину ее тела. Самолет-истребитель за то же время преодолевает дистанцию в 38 раз больше собственной длины. Чтобы так разгоняться, птичкам приходится делать до 80 взмахов в секунду. При этом «полетный КПД» мышц крыльев не превышает 20%, а остальная энергия рассеивается в виде тепла. Учитывая, что колибри живут в жарком климате, а перья не дают теплу уходить в окружающую среду, птицы должны нагреваться до температур, несовместимых с жизнью.

На самом деле

Отвод тепла колибри долгое время оставался загадкой. Но в 2016 году исследователи при помощи высокочувствительных инфракрасных видеокамер смогли зафиксировать, как именно птицы охлаждаются в полете. Оказалось, что тепло отводится через несколько особых зон: вокруг глаз, на ногах, под крыльями и на животе. Температура этих областей в среднем на 8 °C выше температуры окружающего воздуха, и в зависимости от скорости полета организм колибри «выбирает», через какие зоны и с какой интенсивностью избавляться от лишних градусов. То есть секрет колибри - в ювелирном распределении теплоотводных зон и их тончайшей регуляции.

Фото: NATUREPL (X4), SPL / LEGION-MEDIA

Семейство пчелы настоящие. К роду Bombus принадлежит около 300 видов. Обитают они по всей Земле. Даже в холодных широтах: живут в Гренландии, на Новой Земле, на Чукотском полуострове. Согреваются работой грудных мышц, при этом жужжат. Есть горные виды. У экватора представителей рода меньше. Не так давно эти насекомые завезены в Австралию. Сами дальних перелетов не совершают. Представители рода Bombus считаются выносливыми насекомыми, однако скорость полета шмеля невелика.

Тяжелое насекомое

Шмель - насекомое не столь обычное. В отличие от остальных перепончатокрылых, да и всех летающих насекомых, имеет более грузное тело. При этом крылья представителей рода земляных пчел относительно малы. Этот факт привел в начале ХХ века к заблуждению среди людей, разбирающихся в аэродинамике: шмели по законам физики не должны летать. А все потому, что люди смотрели на полет лишь со своей узкой точки зрения. В начале ХХ века развивалось авиастроение. Самолеты имеют несущую поверхность - крылья, большие по площади для удержания на воздушных массах. Но воздушные машины ими не машут. Шмель поднимается в воздух и удерживается на весу за счет разности давления воздуха, которую обеспечивает движение его крылышек.

Работа крыльев

Шмель имеет их две пары. Работает синхронно. Крылья описывают овал. При этом шмель еще и поворачивает их под разным углом к поверхности земли. В полете он захватывает струи воздуха, успевает кратковременно парить в них и снова захватывать, совершая круговые движения.

Полет во вращающихся воздушных потоках

Ученые выяснили, что величина турбулентности особо не влияет на качество, скорость полета шмеля. Усилия, затрачиваемые при завихрениях воздуха, возрастают незначительно. Передняя часть крыльев жесткая. Шмель постоянно (около 300 раз в секунду) забирает крыльями новую порцию воздуха. Такая скорость создает свою турбулентность, необходимую для полета. Кроме того, насекомое использует созданную турбулентность при поворотах или смене высоты.

Аппарат будущего

Жесткая передняя часть крыльев сочетается с гибкой задней. Это тоже необходимо для отличного полета. В XXI веке полет насекомых продолжают изучать специалисты разных областей. Люди стремятся спроектировать летательный аппарат с качествами полета шмеля. Это был бы новый прорыв в авиастроении. Новому аппарату не мешала бы турбулентность воздуха.

Скорости полета шмеля препятствуют лишь встречные потоки воздуха. Насекомое летает и в ненастную погоду. Это радует садоводов. Шмели опыляют растения при плохих погодных условиях.

С какой скоростью может летать шмель?

Полет разных насекомых сильно отличается по скоростям. Шмель считается относительно медлительным насекомым. Питаясь нектаром, перелетая при этом с цветка на цветок, земляная пчела не спешит. Скорость полета шмеля составляет около 1 метра в секунду. Обычно насекомое не улетает далеко от излюбленного места кормления или сбора нектара. Возвращается на приглянувшиеся цветы. Может снова и снова проверять одно и то же растение.

Максимальная скорость полета шмеля точно не известна. Зафиксировано число 5 метров в секунду. Однако пишут и о 15 м/с.

Мир насекомых не перестает удивлять и любителей природы, и профессиональных биологов, и специалистов других наук. Окраска крыльев бабочек, скорость комаров, фасеточное зрение насекомых изучаются учеными с целью воплотить новые передовые аппараты в жизнь человека. Полет шмеля также изучается уже около века. В настоящее время интерес только возрос. Аэродинамические характеристики этого насекомого удивляют и восхищают знатоков физики. Настолько гениально создала его природа.