Крім їжі та води, практично кожен організм потребує вільного доступу кисню. Заповнюють цю потребу живі істоти завдяки складному специфічному процесу, званому диханням. У той час як всі його секрети у вищих тварин і людини практично розкриті, про дихання комах відомо мало. У статті будуть детально розглянуті особливості бджолиного дихання, а також описані всі тонкощі газообміну клітин комах з навколишнім середовищем.
Дихальна система медоносної бджоли: основна роль, опис, будова
Як і будь-яка інша жива істота, медоносні бджоли потребують ефективної системи постачання організму повітрям. Вона відіграє одну з ключових ролей у забезпеченні функціональності організму, постачаючи клітини киснем: без цього елементу не проходить жоден фізіологічний процес, тому його відсутність призводить до поступової блокади окремих систем організму, а надалі - до загибелі комахи. Також завдяки диханню комахи звільняють тіло від водяної пари і різноманітних продуктів метаболізму.
Незважаючи на мініатюрні розміри, тіло домашніх і диких бджіл являє собою досить складний організм з розвиненим метаболізмом. При цьому насичення клітин киснем у цих комах забезпечується не менш складною системою газообміну, ніж у інших видів.
Однак дихання біля бджілки проходить за своєрідним принципом, який забезпечується унікальним набором специфічних органів. Вони сприяють насиченню клітини киснем безпосередньо, при прямій взаємодії з повітрям, без участі окремих переносників або переносних систем (кровообіг).
Чи знаєте ви? Медоносні бджоли є одними з найдавніших істот на планеті. Вони були широко поширені вже в крейдяному періоді - близько 100 млн років тому.
Забезпечується це особливою системою трубок, що поширюється по всьому тілу бджоли, так званих трахей. Починається дихальна система з дихальця. Це спеціальні освіти, які відкривають трахейний канал назовні. У них є отвір, з якого відбувається забір повітря у внутрішні канали. У кожної комахи існує 10 пар дихалець, більшість з них розташовується по боках черевця, і всього три є в грудному відділі. Всередині кожного дихальця містяться численні волосини, що очищають повітря від пилу та інших забруднювачів.
Велика трахея формується у вигляді численних каналів, на кожному відгалуженні яких існує повітряний мішок - порожня освіта, сформована з каналів трахеї. Від нього відходять кілька трубок-судин, кожна з яких може складатися з декількох десятків дрібніших судин.
У міру розгалуження вони потончаються до найдрібніших повітроносних капілярів (трахеол), які безпосередньо і проникають в клітини, а також міжклітинний простір. Така будова дихального апарату дає можливість комахи без зусиль насичувати організм киснем навіть у разі інтенсивного і тривалого перельоту.
Чи знаєте ви? Повітряний мішок в організмі бджіл відіграє універсальну роль, головна з яких - зменшувати вагу комахи для поліпшення польоту. При цьому участь у дихальних процесах має другорядне значення.
Процес зміни повітря
Зміна повітря в трахейному каналі, повітроносних мішках і капілярах проходить почергово. Особливий м'язовий шар скорочує брюшко і дихальця, що знаходяться під його впливом. Це штучно створює різницю тисків, завдяки чому повітряні маси наповнюють трахеї і повітроносні мішки. Тут газова суміш фільтрується від різноманітних домішок, а далі по найдрібніших капілярах під впливом дифузійних сил поширюється по всьому організму і транспортується до кожної клітини.
При взаємодії клітин з повітрям завдяки дифузії відбувається проникнення кисню через клітинну стінку всередину цитоплазми, назовні ж вивільняється вуглекислий газ та інші побічні продукти метаболізму. Після скорочення черевця м'язовий шар розслабляється, через що відбувається природне вирівнювання атмосферного і внутрішнього тиску дихальної системи. Відпрацьований газ виводиться в атмосферу, після чого процес запускається знову. Контролем його діяльності займається центральна нервова система.
Від чого залежить інтенсивність дихання бджоли
Інтенсивність дихання бджіл не є постійним значенням, тому кількість дихальних циклів у них може сильно варіюватися. Залежить цей показник головним чином від активності комах і температури навколишнього середовища. У розслабленому і спокійному стані, під час зимівлі вони роблять всього кілька подихів на хвилину.
Також досить часто інтенсивність дихальної системи асоціюють зі статевою приналежністю комахи. У робочих бджіл (жіноча підлога) повітроносні мішки значно менші, ніж у трутнів (самці), тому для поповнення організму необхідним киснем їм, відповідно, буде потрібно і більше дихальних рухів.
Кількість кисню, необхідного бджолам для нормального існування
Потреба медоносних бджіл у повітрі досить велика. Якщо врахувати співвідношення маси тіла середньостатистичної комахи і активність її споживання повітря, то виявиться, що бджеле потрібно в кілька разів більше повітря, ніж людині. Мінімальна кількість кисню, яка потрібна середньостатистичній бджолі, становить 0,4-1 мл/год. Така інтенсивність споживання спостерігається при зимовому анабіозі.
Під час активної життєдіяльності одній бджолі потрібно не менше 65 мл кисню на годину. При польоті цей показник зростає в рази: одній робочій бджолі під час збору нектару потрібно не менше 400 мл кисню на годину.
Як впливає зміна температури навколишнього середовища на газообмін бджіл і розплоду
Активність газообміну організму бджіл і розплоду з навколишнім середовищем залежить від температури повітря. Найменш активне дихання спостерігається при температурі, близькій до + 10 ° С, що викликає у комах стан анабіозу. Найбільш інтенсивно процес проходить при температурі понад + 30 ° С, при цьому спека може провокувати його прискорення в 5 разів.
Наприклад, можна уявити той факт, що середньостатистична сім'я, яка налічує близько 15 тисяч особин, під час активного розмноження і заготівлі нектару при температурі + 30... + 35 ° С за годину споживає близько 250 л кисню, виділяючи 50-60 л вуглекислого газу і 300 г водяного пара. У разі зниження температури до + 11 ° З споживання кисню за той же час знижується до 4 л, при цьому назад комахи виділяють всього 800-1000 г вуглекислого газу і близько 1 г води.
Дихання - це один з найголовніших фізіологічних процесів, який забезпечує стабільне функціонування організму бджіл. Отже, цим комахам, як і будь - яким іншим істотам, потрібна велика кількість чистого повітря. Забезпечує його надходження досить складна дихальна система, що складається з розгалужених трахейних каналів. Потреба в кисні визначаться безліччю факторів, але найбільш важливими з них є температура навколишнього середовища і активність комах.
