봉군월동준비 Honeybee Winter Preparation 강사 : 김천갑 ( 지리산반딧불농장 ) 꿀벌 (honey bee) 는추운겨울에체온조절을하여생존하 는놀라운능력을가지고있다. 1/19
계상규모의빽빽하게뭉쳐있는월동봉구 (tightly packed winter cluster) 을적외선촬영을해보면위와같은사진이나온다. 밝은노란색이가장따뜻한부분이거나뭉쳐있는월동봉구의중심부임을가리킨다. 중심부에서멀어질수록온도가더낮아지기때문에색깔이어두워진다. 꿀벌월동봉구 (Honeybee Winter Cluster, 越冬蜂球 ) = 벌통의심장 (the heart of the hive) ( 겨울에 ) 2/19
1 년중대부분꿀벌들은각자맡은바일상적인일을하면 서소비들전체에퍼져있다. 그러나추운날씨가시작되면 겨울봉구형성이시작된다. 3/19
충판이나번데기판이있으면그육아영역이적어도 34~3 6 가유지되어야한다. 늦가을까지봉충판이있으면그만큼육아벌들은발열을하기위해서더많은에너지를소모시켜야하고노쇄해갈수밖에없어서겨울과봄에죽을수있는개연성도높아진다. 날씨가더추워지면추워질수록, 벌든더빽빽하게밀착하 여봉구가수축되어봉구의열손실을줄이려고한다. 그래서대부분의양봉인들이커다란봉구를늦가을까지가지고가기를원한다. 겨울을나면서늙은벌들은일부가죽고벌통의벌수는줄어든다. 늦겨울 (2월경) 에새로운벌이시작하기전까지그런손실을버틸수있을만큼충분히많은벌의수효를갖고있는군집 (honeybee colony) 을원한다. 벌품종의유전적인요인이봉군크기에있어서일정한역할을한다. 러시아계벌과카니오란계벌과같은계통의벌은겨울에더작은봉구를가지고겨울을맞는다. 그리고초봄이되었을때육아영역이급격하게늘어난다. 1. 벌을압축해야하는이유 (1) 극심한추위때봉구근처에먹이가있어야가져다 먹을수있다. 극심한추위가오면봉구근처에있는꿀을가져오기 4/19
위해봉구를떠나지않을것이다. 만약봉구근처에있는꿀 / 먹이 (honey supply) 가다소진될때까지극심한추위가계속되면벌들은죽게된다. 이런문제가약군의작은봉구 (small clusters) 에게가장큰위험이다. 그래서조금멀리떨어진여러개의꿀판이나꿀이가득찬계상 (super) 이위에있음에도불구하고꿀벌들이먹이를찾아움직이지못하고죽어갈수있다. 꿀이저장된소비, 즉꿀판 / 먹이판이적시에적지에있어야만한다. 이것이 (2) 벌이밀착해서겨울봉구를형성함으로서봉구의 표면적을줄여서열손실을줄이기위해 (3) 봉구가들어있는공간을최소한으로줄임으로써벌통 내부공간에서빼앗기는열을줄이기위해, 즉내부열 손실을최대한줄이기위해공간최소화시키기위함 겨울동안에꿀벌은종종맨틀 (mantle) 로언급되는더나이든꿀벌들의조밀한바깥층이더어린벌들이느슨하게뭉쳐있는내부중심부를덮고있는구조로월동봉구 (winter cluster) 을형성한다. 5/19
(4) 7 ~ -1 부터봉구를형성한다. 꿀벌의종류에따라 봉구를형성하는온도가다를수있다. 아마유전적요인과 관계가있거나군집의세력에따라다를수있을것이다. (5) 꿀벌은섭씨 10 이하의온도에서는비행근 / 비상근 ( 飛 行筋 / 飛翔筋 ) 을사용할수없다. 심지어비행근을떨수조 차없다. 벌이날기전에먼저비행근의온도를올려야만한다. - 1 에서개별꿀벌이이륙할수있을만큼비행근 (flight muscles) 을충분히덥힐수가없다. 하지만벌통안에서봉구에의해덥혀지면 -1 에서도날아갈수있다. -1 기온에날아서벌통으로부터멀리가는것을자살이나다름없다. 하지만병든벌은봉군을보호하기위해서그렇게하는경우가있다. 꿀벌이개별적으로날수있는최저온도가 32.8 이다. 하지만봉구에서열을받으면더낮은온도에서도비행근을이용해이륙해서날수있다. 세력이약한겨울봉구를구하기위해서덮개를열고봉구 에꿀을뿌려주거나, 소비틀에꿀을더해주거나, 소비상단 위에설탕케이크를넣어줘라. 6/19
2. 월동봉구온도 ( 越冬蜂球溫度 ) (1) 꿀벌은 47.8 가견딜수있는최대상온이고, 말벌은 46 가견딜수있는최대상온이다. 그러므로꿀벌들이말벌을둘러싸서 (balling) 열을 47.2 까지올려서말벌을죽인다. 1월에 -12 ~17 까지기온이내려갈때, 밤 7시 ~ 밤중까지벌통안에서겨울봉구 (winter bee cluster) 가옆으로그리고아래로중심부로그리고원래의자리로이동하면서꿀을찾아서먹는다. 강한군집 (strong colony) 가추운겨울에겨울봉구를형성하여먹이를먹기위해봉구자체가이동하는것이다. 하지만약군 (weaker colonies) 는봉구옆에꿀을나두고도이동할정도로발열을하지못하기때문에봉구가주변먹이판으로퍼질수있을만큼충분한열을낼수가없어서먹이를놔두고도아사 ( 餓死 ) 하게된다. 1) 온도가약 13.9 로떨어지면벌들은벌통안에서대체적으 로구모양으로떼를지어봉구를형성한다. 벌통안의겨울봉구 (winter cluster) 는여러개의벌집소비 가중간에끼어있는구형의봉구 (a spherical cluster with multiple intervening combs) 이다. 겨울봉구 (winter cluster) 의목적 : 생존을위한열보존 (heat retention) 1) 아사하게된다 : 주려죽게된다 7/19
극한추위가오면봉구가더차가워지기때문에봉구내벌들사이의공간이허락하는한봉구가축소된다. 이러한축소는전체봉구의표면적을줄이는역할을하게된다. 표면적이줄어들면줄어들수록열손실도줄어들기때문이다. 게다가일부벌들은봉구내에가로놓여있는빈벌집속으로깊이기어들어간다. 벌집에밀착한벌들은봉구를더빽빽하게만들므로더많은열을보존하는데도움이된다. 꿀, 즉먹이가가득차있는육아소비아래영역에봉구가적절하게형성될수있는빈벌집 (empty cells) 들이많이있다. 봉구의온도를조절하는데있어서봉구에서꿀벌이어느위치에있느냐에따라서서로다른역할을한다. 봉구의안쪽에있는벌들은발열을하고, 봉구의주변부 / 변두리쪽, 즉봉구의표면근처에있는벌들은단열층 (insulating layer) 역할을한다. 8/19
내부에있는벌들은날개를움직이지않고비행근 (flight muscles) 을미세하게떨면서활발하게발열을한다. 봉구내의온도는육아활동을하느냐하지않느냐에따라다른다. 육아를해야할봉충판이있으면그육아영역을육아온도인 32~36 로유지한다. 봉충판이전혀없으면더차가운봉구내온도를유지한다. 하지만봉구내부온도가약 18 이하로떨어지지않게유지한다. 약18 가비행근을떨면서열을낼수있는최저한계온도이기때문이다. 만약봉구내부온도가약18 이하로내려가면발열활동을하는벌들이비행근을미세하게떨어서발열을할수없기때문에주변에풍부한먹이를두고도모두죽게되는것이다. 겨울봉구내부에있는벌들의발열률 (the rate of heat production) 은 20~40와트의밝기를가진백열전구에서열과대략같다. 서로밀착되어있는여러층의벌들이난방벌 / 발열벌 (heat-producing bees) 을둘러싸고있는단열외피 (insulating shell) 역할을한다. 이와같은공간적자기위치결정이가장바깥쪽층의벌들이그봉구의표면의차가운공기에노출되게만든다. ( 주의 : 군집이벌통내부전체를가열하지는않는다. 오히려봉구 (cluster) 가차지하고있는영역 (region) 만따뜻하게할뿐이다.) 단열외피를형성하고있는벌들의털이단열체 (insulators) 로서그들의효율성 (effectiveness) 을향상시킨 다. 사람의머리처럼각각이가지로갈라지지않는축을가 9/19
진모낭 / 털주머니 (hair follicles) 를가지고있는대신에꿀벌털의축은단열성능을높여주는많은가지들이달려있다. 즉깃털모양의털 (blumose hair) 인꿀벌의털은그구조가거위털과유사하다. 봉구의외피를구성하는빽빽하게채워진많은벌들과더불어깃털모양의털이봉구의열을보존하여봉구를따뜻하게유지할수있도록도와주는담요효과 (blanketing effect) 를낸다. 10/19
발열벌 / 난방벌들 (heat-producing bees) 은봉구의외피에벌들을더차가운온도인 10 보다약간위의온도로유지시켜준다. 봉구외곽에있는벌들이단지몇도만더낮은온도에노출되어도저온혼수 (chill coma) 에빠져서죽게된다. 마치겨울에산중에서길을잃은사람이저체온증에걸려서죽는것과같다. 11/19
27~18 봉구의외곽에있는벌들을충분히따뜻하게유지하는것이명백히어려운일이다. 추위가극심한겨울에는봉구의표면에있는벌들, 즉봉구의가장바깥에있는벌들이가장위험에처할수있다. 사실극심한추위가계속되는한겨울에많은약군들이먹이가충분히있음에도불구하고동사하는일이다반사다. 12/19
3. 결로현상과벌통내과습문제 (1) 벌통내에습기가차고물이흐름으로써봉구온도유지어려움 (2) 곰팡이발생으로인해무균환경파괴 > 봉구외곽영역꿀벌죽음 > 봉구파괴 (3) 외부찬기운과벌통내부의따뜻한공기가접촉할때결로현상발생 <== 벌통의단열부족 (4) 외부의극심한추위로인한이슬점이낮아짐 > 결로현상심해짐 (5) 꿀벌은건조한상태에서는극도로낮은온도도견뎌낼수있지만, 벌통내부가겨울과같이추운온도에서과습상태가되면벌들이쉽게죽음 > 겨울봉구파괴 > 봉구온도저하 > 먹이챙겨먹지못함 > 사망 (6) 단열이잘된군집 > 건조하고쾌적한벌통내부환경유지 ( 곰팡이 X, 과습 X) > 겨울봉구온도유지 13/19
(7) 따뜻한습기를머금은공기와차가운벌통내부표면이만날때, 마치온난전선과한냉전선이만나면비가내리듯이결로현상 (condensation) 이생긴다. 이문제를 1차적으로해결하기위해서는 (a) 벌통의단열이중요하고, (b) 벌통내부공간으로찬공기가유입되지않고 (c) 봉구가있는공간과비어있는공간사이에대류현상이생기지않도록해야함 14/19
4. 온도문제 (1) 육아영역약 35 유지해야 (2) 12도이하로많이떨어지면벌은비행근을사용하지못해날지못함. 약10도정도부터날기시작함 (3) 벌통안이너무더우면더위를식히기위해서소문에서날개짓함 (4) 과보온일경우벽쪽의차가운곳에봉구가형성됨 ( 갑작스런맹추위가올경우치명타 ) (5) 가온시육아영역이발생하면벌의수명이짧아지고먹이가많이들어갈뿐만아니라겨울내내 8월과 9월처럼사양을하고대용화분떡을공급해야 (6) 난방벌 (heater bees) 은근육을떨어서체온을 44 까지올릴수있음 (7) 겨울봉구중심부 : 약27~18 ( 에너지보존위해 ) (8) 겨울봉구외곽 : 약7.8 까지 (9) 겨울봉구외곽의벌들 : 맨틀운동 (10) 꿀벌은건조한상태에서는 -29도에서도사는데, 벌에찬물이떨어지면 5.7 이하에서도죽음 15/19
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5. 벌통보온 / 단열처리와문제점 (1) R-value n. R- 값 ( 건축재료등의단열성능값 ) 1" 송판 R- 값 : 1.12 3/4" 송판벌통 R- 값 : 0.84 ( 일반나무벌통 ) 5" 통나무 R- 값 : 5.6 ( 나무벌통의 6 배 ) 자연상태의통나무벌둥지 (tree nests) 열특성을가진벌집 에서의생존가능성의향상이현재양봉에서꿀벌들이직면 한몇몇문제를해결하는데도움을줄수있다. (2) 단열이잘된군집 > 저장된먹이를쉽게접근 > 굶어 죽지않음 단열이잘된군집은더느슨한봉군을형성하므로단열이잘되지않은봉군과비교할때벌들이더잘돌아다닐수있는능력을갖게된다. 이러한조건이절들이저장된먹이에더잘접근할수있게되어굶어죽는일을피할수있다. (3) 굶어죽은봉군이많은먹이를남겨놓은것을발견하기 가드물지않다. 그이유는너무추워서봉구가먹이있는 데까지이동하여먹을수없었기때문이다. 단열이잘된군집의벌들이단열이잘되지않은군집의 벌들과같은비율로외부기온의변화에반응을했다. 벌들 17/19
은봉구로직접들어온외부공기의온도를기초로봉구를 해체했지, 주변벌집이나벌통자체온도를근거로겨울봉 구를해체하지는않았다. 단열이열을부가하지는않는다. 단열은봉구내부에서이미생성된열을보존하는데도움을줄뿐이다. 마찬가지로부가적으로단열처리가잘된벌통이날씨가너무추울때꿀벌들이날아가게자극하여봉군을떠나죽게하지는않는다. 단열처리를잘하나하지않으나봉군을떠나기위해날아가죽을꿀벌은그렇게한다. 좋은단열처리가꿀벌에게해가되지않는다. 꿀벌들은자 연속에서는수천년동안단열처리가잘된자연의통나 무공간에서살아왔다. 꿀벌군락이생존을위해가지고있는모든꿀을필요로하는겨울동안단열처리가결정적인차이를낳는다. 벌들은추위로인한스트레스를덜반음으로서봄에더건강하게깨어난다는이득을얻는다. 꿀벌의거처인벌통의단열등급을향상시킴으로써더자연 적인보호구역에서사는삶에가까운환경을제공할수있 다. 18/19
6. 벌통내환기와고갈되는산소 & 점증하는 CO2 벌들은가을에그들의거처인벌통에있는구멍이나틈새 를모두막기위해모든시도를한다. 벌통안에서벌들은열의근원이되고자연적인대류흐름이있다. 가열된공기는더차가운공기보다더위로뜨는특성이있고더많은수증기를품고있을수있는특성이있다. 벌들이숨을쉬고대사작용을할때, 그들이생성한열은따뜻하고습이있는끊임없이공기의상향대류흐름을발생시킨다. 꿀벌의체온이떨어지면비행근 (indirect flight muscles) 를떨면서열을생성한다. 비행근을떠는동안에벌은연료와산소를소모하고이산화탄소를내뿜는다. 벌들의호흡은위축된환기와더불어점증하는이산화탄소가증가하고산소가줄어드는환경을만든다. 이와같은환경은인간에게독이되지만벌들에게는이와같은변화가의도적이다. 봉구주변의변화된환경, 즉늘어난이산화탄소와줄어든산소가벌들이초저대사율을작동하게하여에너지를절약하여보존하고약간의필요한습을잡아둔다. 관련되연구결과를보면높은수준의이산화탄소가겨울을나는바로아진드기 (Varroa) 의사망률 (mortality) 를증가시킨다. 19/19