Як відомо, в природних умовах бджолина матка при осіменінні вилітає з вулика на відстань 2‒5 км і одночасно спаровується з кількома трутнями. Після кількох таких весільних обльотів може отримати сперму від 8‒20 трутнів. Це створює цікаві комбінації, а також проблеми з подальшим розумінням якісних характеристик робочих нових сімей. Селекція бджіл в умовах природного обльоту не завжди дає бажані результати, навіть при дуже добрих характеристиках матки. Це пов’язано з тим, що в природних умовах важко створити і передбачити наявність територій, вільних від трутнів іншого походження. Для забезпечення бажаних (наперед запланованих) результатів природного обльоту маток, створюються спеціальні облітники, де зосереджено певний тип трутнів. Найчастіше такі ізольовані облітники створюють у малозаселених, відносно важкодоступних (для інших бджіл) місцях: на островах, у гірських долинах, на віддалених полонинах та інших подібних локаціях. Існують також спеціально виділені території чистопородного розведення, які розміщують найчастіше в природних заповідниках та резерватах. Така практика є в більшості країн Європи і, мабуть, у деяких інших теж. В Україні це завжди супроводжується певними труднощами. Так, наприклад, створення спеціальних облітників у межах території сільської чи селищної ради ускладнюється незрозумілими статусами землекористування та менеджменту територій та можливістю (без погодження) завезення сімей іншого походження. Але за таких умов ретельно і завчасно спланований процес, а згодом і результат спарювання не відповідатимуть умовам лінійного або чистопородного схрещування.
В умовах обмежених можливостей для селекції за допомогою природного обльоту вже більше 100 років на пасіках використовують контрольоване спарювання, а саме інструментальне осіменіння бджолиних маток. Інструментальне осіменіння дає можливість проводити селекцію в умовах відсутності ізольованих облітників. Воно має ряд переваг і, найголовніше, дає 100%-й контроль спарювання. Що в результаті дає змогу отримувати якісних чистопородних та гібридних маток.
З моменту винайдення і до сьогодні основа методу інструментального осіменіння – це введення в непарний яйцевід матки дози сперми трутня, відібраної у спеціальний мікрошприц. Усі маніпуляції проводяться на спеціальному апараті під мікроскопом. Така собі мікрооперація з невеликим наркозом, яка потребує відповідного обладнання та професійних навичок. Шлях до неї був цікавим, спробуймо коротко описати найголовніші здобутки на цьому шляху. Цей метод розроблявся паралельно в багатьох частинах світу, але завжди там, де бджільництво розглядалося як важлива та продуктивна галузь, тобто для нього були наявні не лише природні передумови, а й економічне підґрунтя.
Перші задокументовані спроби штучного осіменіння маток були невдалими через, як згодом з’ясувалося, нерозуміння самої природи спарювання. Спочатку за допомогою волосяного пензлика наносили сперму трутня в жальну камеру матки, але це не давало позитивного результату. Сучасну техніку інструментального осіменіння розробив американець Уотсон у 1927 році. Він сконструював перший апарат, за допомогою якого зробив перше вдале осіменіння. Апарат складався зі стійки, на якій був закріплений мікрошприц зі скляним капіляром. Матку фіксували до дерев’яного бруска кількома витками шовкової нитки. Камеру жала відкривали за допомогою пінцета. Всі маніпуляції відбувалися під лупою і без наркозу. Такий спосіб був надто травматичним для маток, вони часто гинули. Але позитивні результати осіменіння були отримані, тому відбувалося подальше удосконалення апарата.
Інший американський дослідник, Нолан у 1937 році розробив свій апарат, додавши трубчастий маткоутримувач та гачки для відкривання камери жала. Під час процесу осіменіння він використовував ефір для наркозу, що було не дуже безпечно, бо від шкідливих випарів близько 50% маток гинуло. Пізніше американець Ландлоу у 1944 році допрацював плавне регулювання шприца за допомогою гвинтів та розробив іншу систему наркозу ‒ за допомогою вуглекислого газу (СО2). Це був покращений апарат для штучного осіменіння, який давав добрі результати селекції. Нові матеріали та конструкторські рішення, що з’являлися, сприяли подальшому вдосконаленню процесу осіменіння. Апарат Нолана був удосконалений в результаті спостережень та подальших практичних експериментів Маккензеном та Робертсом у 1948 році. Ними було доведено що СО2 стимулює початок відкладання маткою яєць. Вони змінили форму гачків та зменшили до 0,25 мм зовнішній діаметр капіляра, що в результаті дозволило вводити сперму безпосередньо в непарний яйцевід, попередньо відвівши зондом клапан яйцеводу. Маккензен також розробив та випробував новий шприц мембранного типу. Ця модель є прототипом багатьох моделей сучасних апаратів для інструментального осіменіння. Наступні конструкції видозмінювалися залежно від матеріалів виготовлення. Наприклад, у Чехії з 1952 року виготовляли Апарат Весели.
У його виробництві використовували удосконалений шприц мембранного типу та капіляр з оргскла. Форма жального гачка у вигляді оберненого серця дозволяла відкривати камеру жала за його основу. Для виготовлення апарата використовували оргскло та метал.
У Німеччині вчені Руттнер, Штайдер, Френе з 1974 використовували власну версію станка, яку розробили, виходячи з власних конструкторських можливостей. Цей станок довго вважали стандартною моделлю для інструментального осіменіння, по суті він був паралельною модифікацією апарату Маккензена. Цей пристрій мав також деякі конструктивні відмінності від апарату Весели. Були використані кулькові опори маніпуляторів замість шарнірних, що дозволяло робити більш плавні рухи. У кулькових опорах використовували тефлон для зменшення тертя в механізмі. Руттнер розробив власну конструкцію маткоутримувача, використання якої дозволяло регулювати положення матки в апараті.
Широко вживаний на той час мембранний шприц, попри його переваги, мав певні недоліки, які потребували доопрацювання. Над вдосконаленням конструкції шприца працював німецький вчений Шлей. Він розробив конструкцію поршневого типу та використав можливості стандартного пластикового інсулінового шприца в металевій оправі. У процесі роботи Шлей також модифікував жальний гачок, який виготовляв із голки шприца для ін’єкцій. Конструкція гачка передбачала отвір, у який входило жало матки ‒ у такий спосіб відкривалася жальна камера. Конструкція апарата Шлея була доволі вдалою, такі моделі станка для штучного осіменіння виготовляються і сьогодні.
Апарат Весели теж зазнавав модифікацій, над ними працювали польські конструктори та вчені. В результаті було створено ряд моделей апаратів штучного осіменіння, недоліки яких під час практичного застосування документувалися і в подальшому вдосконалювалися. Найбільш відомим апаратом з тих, які були сконструйовані та випробувані в Польщі, є апарат Ясінського та Клещевського.
Конструктивно він не дуже відрізняється від апаратів Маккензена і Весели, але застосування матеріалів, які можна зручніше стерилізувати, робить цей апарат більш прогресивним. Слід зауважити, що в конструкції апарата Ясінського та Клещевського вперше було застосовано рукоятку для керування шприцом лівою рукою. Така особливість дозволяла не використовувати зонд для відводу клапана яйцеводу. Такий спосіб впровадив селекціонер та інсемінатор Шленк, згодом він знайшов застосування в інших моделях апарату штучного осіменіння.
З появою нових матеріалів апарат Ясінського та Клещевського за рекомендацією матковода та інсемінатора Єжи Грабського був удосконалений. У всі рухомі елементи були вставлені втулки з фторопласту (відомого як тефлон), що має значно нижчий коефіцієнт ковзання з металом за оргскло. Це зробило апарат більш плавним та зручнішим у роботі. Основа апарата штучного осіменіння була замінена на конусні металеві опори, що додало апарату ваги та стійкості.
У процесі цього вдосконалення була допрацьована та змінена конструкція шприца. Було використано за основу скляний інсуліновий шприц зі скляним поршнем. Капіляри монтувалися в пластикову основу від голки шприца, що дозволяло легко замінювати пошкоджений чи забитий капіляр. Пізнішу модель апарату Клещевського модернізував Кучинський. Цей апарат передбачав заміну всіх елементів з оргскла на фторопласт.
Удосконаленням апарата Клещевського займався також конструктор Лоц. Він додав фрикційний механізм подачі шприца, замість шестерінчатих механізмів попередніх моделей, та збільшив кількість металевих елементів, які раніше виготовлялися з пластику. Цей апарат знайшов своїх прихильників серед бджолярів-практиків.
Досить часто популярні моделі станків штучного осіменіння вдосконалювалися і доопрацьовувалися матководами-практиками. Так, наприклад, два практикуючих інсемінатора Єжи Зембінський та Єжи Грабський сконструювали власний апарат, взявши за основу найвдаліші моделі апаратів штучного осіменіння, які використовували на пасіках для штучного осіменіння. Основа була запозичена в конструкції апарата Клещевського, а конструкції опор маніпуляторів та шприц ‒ від апарата Шлея. Така конструкція апарата розширила можливості інсемінаторів у роботі з великими партіями маток. У такому вдосконаленому апараті штучного осіменіння для всіх рухомих елементів застосовано фторопластові втулки для гарного ковзання, більшість деталей виготовлено з нержавіючої сталі або покрите гальванічно нікелем. Це дає змогу добре дезінфікувати апарат. Завдяки використанню фрикційної системи подачі шприца, всі елементи станка штучного осіменіння можна регулювати під потреби кожного оператора. Шприц конструкції Шлея з яким можна використовувати капіляри навіть до 8 доз по 8 мкл.
Таким чином, усвідомлення необхідності селекції бджіл для підвищення їхньої продуктивності стимулювало вчених, конструкторів і практиків бджільництва до пошуку рішення для штучного осіменіння та створення зручного апарата. Те, що апарат удосконалювався і допрацьовувався, свідчить про інтерес до штучного осіменіння бджолиних маток та усвідомлення важливості цього методу для створення продуктивних пасік. У сучасних умовах весь більш як столітній досвід представлений оригінальними моделями серійного виробництва та їх саморобними репліками, створеними всіма можливими конструкторськими методами.
Як розібратися в доступних для українських пасічників моделях, можна прочитати тут.