"Органы дыхания пчелы

Кроме пищи и воды, пpaктически каждый организм нуждается в свободном доступе кислорода. Восполняют эту потребность живые существа благодаря сложному специфическому процессу, называемому дыханием. В то время как все его секреты у высших животных и человека пpaктически раскрыты, о дыхании насекомых известно мало. В статье будут подробно рассмотрены особенности пчелиного дыхания, а также описаны все тонкости газообмена клеток насекомых с окружающей средой.

• Дыхательная система медоносной пчелы: основная роль, описание, строение
• Процесс смены воздуха
• От чего зависит интенсивность дыхания пчелы
• Количество кислорода, которое необходимо пчёлам для нормального существования
• Как влияет изменение температуры окружающей среды на газообмен пчёл и расплода

Дыхательная система медоносной пчелы: основная роль, описание, строение

Как и любое другое живое существо, медоносные пчёлы нуждаются в эффективной системе снабжения организма воздухом. Она играет одну из ключевых ролей в обеспечении функциональности организма, снабжая клетки кислородом: без этого элемента не проходит ни один физиологический процесс, поэтому его отсутствие приводит к постепенной блокаде отдельных систем организма, а в дальнейшем — к гибели насекомого. Также благодаря дыханию насекомые освобождают тело от водяного пара и разнообразных продуктов метаболизма.

Несмотря на миниатюрные размеры, тело домашних и диких пчёл представляет собой достаточно сложный организм с развитым метаболизмом. При этом насыщение клеток кислородом у этих насекомых обеспечивается не менее сложной системой газообмена, нежели у остальных видов.

Однако дыхание у пчёлки проходит по своеобразному принципу, который обеспечивается уникальным набором специфических органов. Они способствуют насыщению клетки кислородом непосредственно, при прямом взаимодействии с воздухом, без участия отдельных переносчиков или переносных систем (кровообращение).

Знаете ли вы? Медоносные пчёлы являются одними из древнейших существ на планете. Они были широко распространены уже в меловом периоде — около 100 млн лет назад.

Обеспечивается это особой системой трубок, распространяющейся по всему телу пчелы, так называемых трахей. Начинается дыхательная система из дыхальца. Это специальные образования, которые открывают трахейный канал наружу. В них есть отверстие, из которого происходит забор воздуха во внутренние каналы. У каждого насекомого существует 10 пар дыхалец, большинство из них располагается по бокам брюшка, и всего три имеются в грудном отделе. Внутри каждого дыхальца содержатся многочисленные волоски, очищающие воздух от пыли и прочих загрязнителей.

Органы дыхания: 1-трахея; 2-разветвление трахеи; 3-воздушные мешки; 4-сердце; 5- спинная диафрагма; 6- брюшная диафрагма

Крупная трахея формируется в виде многочисленных каналов, на каждом ответвлении которых существует воздушный мешок — полое образование, сформированное из каналов трахеи. От него отходят несколько трубок-сосудов, каждая из которых может состоять из нескольких десятков более мелких сосудов.

По мере разветвления они утончаются до мельчайших воздухоносных капилляров (трахеол), которые непосредственно и проникают в клетки, а также межклеточное прострaнcтво. Такое строение дыхательного аппарата даёт возможность насекомому без труда насыщать организм кислородом даже в случае интенсивного и длительного перелёта.

Знаете ли вы? Воздушный мешок в организме пчёл играет универсальную роль, главная из которых — уменьшать вес насекомого для улучшения полёта. При этом участие в дыхательных процессах имеет второстепенное значение.

Процесс смены воздуха

Смена воздуха в трахейном канале, воздухоносных мешках и капиллярах проходит поочерёдно. Особый мышечный слой сокращает брюшко и находящиеся под его воздействием дыхальца. Это искусственно создаёт разницу давлений, благодаря чему воздушные массы наполняют трахеи и воздухоносные мешки. Здесь газовая смесь фильтруется от разнообразных примесей, а далее по мельчайшим капиллярам под воздействием диффузионных сил распространяется по всему организму и трaнcпортируется к каждой клетке.

При взаимодействии клеток с воздухом благодаря диффузии происходит проникновение кислорода через клеточную стенку внутрь цитоплазмы, наружу же высвобождается углекислый газ и прочие побочные продукты метаболизма. После сокращения брюшка мышечный слой расслабляется, из-за чего происходит естественное выравнивание атмосферного и внутреннего давления дыхательной системы. Отработанный газ выводится в атмосферу, после чего процесс запускается вновь. Контролем его деятельности занимается центральная нервная система.

Узнайте также о спектре цветового зрения у медоносной пчелы.

От чего зависит интенсивность дыхания пчелы

Интенсивность дыхания пчёл не является постоянным значением, поэтому количество дыхательных циклов у них может сильно варьироваться. Зависит этот показатель главным образом от активности насекомых и температуры окружающей среды. В расслабленном и спокойном состоянии, во время зимовки они делают всего несколько вздохов в минуту.

При активном сборе мёда количество дыхательных движений может возрастать до 100 в минуту, а если при этом наблюдается разгар летней жары, то интенсивность вздохов может доходить и до 200 в минуту.

Также достаточно часто интенсивность дыхательной системы ассоциируют с пoлoвoй принадлежностью насекомого. У рабочих пчёл (женский пол) воздухоносные мешки значительно меньше, чем у трутней (самцы), поэтому для пополнения организма необходимым кислородом им, соответственно, потребуется и больше дыхательных движений.

Важно! Интенсивность дыхания зависит от количества кислорода в атмосфере. Чем его меньше, тем активнее будет проходить дыхание и поглощение воздуха.

Количество кислорода, которое необходимо пчёлам для нормального существования

Потребность медоносных пчёл в воздухе достаточно велика. Если учесть соотношение массы тела среднестатистического насекомого и активность его потрeбления воздуха, то окажется, что пчеле требуется в несколько раз больше воздуха, нежели человеку. Минимальное количество кислорода, которое нужно среднестатистической пчеле, составляет 0,4–1 мл/час. Такая интенсивность потрeбления наблюдается при зимнем анабиозе.

Во время активной жизнедеятельности одной пчеле требуется не менее 65 мл кислорода в час. При полёте этот показатель возрастает в разы: одной рабочей пчеле во время сбора нектара нужно не менее 400 мл кислорода в час.

Потребность личинок в свежем воздухе не менее велика: одна рамка открытого расплода может поглощать до 1300 мл кислорода в час. Всё это делает пчеловодство достаточно кислородозатратной отраслью

Как влияет изменение температуры окружающей среды на газообмен пчёл и расплода

Активность газообмена организма пчёл и расплода с окружающей средой зависит от температуры воздуха. Наименее активное дыхание наблюдается при температуре, близкой к +10°С, что вызывает у насекомых состояние анабиоза. Наиболее интенсивно процесс проходит при температуре более +30°С, при этом жара может провоцировать его ускорение в 5 раз.

Важно! Чтобы сократить нагрузки высоких температур на насекомых, в ульях должны обязательно быть предусмотрены вентиляционные отверстия. Их следует установить так, чтобы конструкция подвергалась максимальному проветриванию, но была защищена от сквозняков.

К примеру, можно представить тот факт, что среднестатистическая семья, насчитывающая около 15 тысяч особей, во время активного размножения и заготовки нектара при температуре +30...+35°С за час потрeбляет около 250 л кислорода, выделяя 50–60 л углекислого газа и 300 г водяного пара. В случае понижения температуры до +11°С потрeбление кислорода за то же время снижается до 4 л, при этом обратно насекомые выделяют всего 800–1000 г углекислого газа и около 1 г воды.

Дыхание — это один из главнейших физиологических процессов, который обеспечивает стабильное функционирование организма пчёл. Следовательно, этим насекомым, как и любым другим существам, требуется обилие чистого воздуха. Обеспечивает его поступление достаточно сложная дыхательная система, состоящая из разветвлённых трахейных каналов. Потребность в кислороде определятся множеством факторов, но наиболее важными из них являются температура окружающей среды и активность насекомых.