Дыхание и кровообращение пчел

Продукты расщепления питательных веществ, поступившие через кровеносную систему к клеткам тела, могут освободить содержащу­юся в них энергию при окислении. Необходимый для этого кислород доставляется органами дыхания, которые одновременно удаляют из организма конечные продукты распада – углекислый газ и воду.

Дыхание пчел. В отличие от позвоночных животных, у которых кислород доставляется к тканям и клеткам через замкнутую крове­носную систему, забирающую кислород из воздуха через легкие, у пчел, как и у других насекомых, воздух ко всем органам и клеткам тела поступает непосредственно через сложную замкнутую систему трахей. Вся полость тела пчелы пронизана хорошо развитой системой, состоящей из трахейных стволов, воздушных мешков, трахей и трахеол. В тело пчелы воздух попадает через дыхальца, особые отверстия, в объемистые воздушные мешки, откуда по много­численным тонким трахеям и трахеолам разносится по всему телу.

Дыхальца (стигмы) расположены на боковых частях груди и брюш­ка, на груди у всех особей пчелиной семьи их три пары, на брюшке рабочей пчелы и матки шесть пар, а у трутня семь. Воздух через дыхальца попадает в дыхательную камеру, стенки которой покрыты волосками, защищающими трахеи от пыли. Камера соединяется с трахеей через клапан, который регулирует поступление воздуха и удаление водяных паров из организма пчелы.

Воздушные мешки расположены в брюшке (одна пара очень круп­ных), груди (переднегрудной и заднегрудной) и в голове (три пары). Они играют роль резервуаров запасного воздуха, уменьшают удель­ную массу пчелы при полете, способствуют механической вентиля­ции трахейной системы.

Трахеи – тонкостенные, сильно разветвленные трубочки. Их внут­ренние хитиновые стенки образуют спиральные утолщения, прида­ющие им прочность и препятствующие спаданию и сдавливанию их просвета. Трахеи, разветвляясь, густой сетью оплетают все органы и ткани пчелы, в конечной своей части они переходят в тончайшие трахейные капилляры (трахеолы), лишенные хитиновой спирали. Тра-хеолы проникают между клетками тканей пчелы, доставляя им кис­лород и удаляя углекислый газ.

Смена воздуха в воздушных мешках и крупных трахеях проходит активно с помощью дыхательных движений брюшка. При сокраще­нии тергиты и стерниты заходят один за другой, при расширении они раздвигаются. Воздух движется в тонких трахеях и трахеолах.

Интенсивность дыхания пчелы зависит от ее физиологического состояния, температурных и других условий. В спокойном состоянии она делает 40–50 дыхательных сокращений брюшка в 1 мин, при активном движении, связанном с усиленным обменом веществ, – до 120–150 сокращений.

Кровообращение пчел. Кровеносная система пчелы резко отличает­ся от кровеносной системы позвоночных. У пчел нет специальных кровеносных сосудов, по которым циркулирует кровь, как у позво­ночных животных. В отличие от последних система кровообращения у нее незамкнутая. В крови пчелы, которую называют гемолимфой, нет красных кровяных телец, содержащих гемоглобин, по­этому в отличие от крови позвоночных животных она не выполняет дыхательных функций.

Гемолимфа составляет внутреннюю среду организма пчелы. Омы­вая все органы, ткани и клетки, она доставляет им питательные вещества и вбирает продукты обмена (мочевую кислоту и ураты), которые удаляются из гемолимфы через органы выделения. Благода­ря постоянству осмотического давления и активной кислотности ге­молимфа обеспечивает относительную стабильность многих физио­логических и биохимических процессов в соприкасающихся с ней тканях и органах и взаимодействует между ними; выполняет функ­цию защиты организма пчелы от воздействия вредных микроорга­низмов и веществ. Гемолимфа пчелы представляет собой прозрач­ную, слегка желтоватую жидкость. Она состоит из жидкой части плазмы и форменной – клеток, называемых гемоцитами. Клеточные элементы занимают около 20–25% общего объема гемолимфы.

Плазма гемолимфы пчелы имеет более или менее постоянную слабокислую реакцию (рН 6,2–6,6). Она содержит белки (6–7%), аминокислоты (до 10%), жиры (до 5%), глюкозу (до 4,4%), мине­ральные вещества, разнообразные ферменты и гормоны. У пчел, как и у большинства других насекомых, гемолимфа не свертывается, так как не содержит фибриногена.

Гемоциты гемолимфы способны к активному передвижению. У взрослой пчелы они представлены тремя формами – платоцитами, эноцитоидами и сферулоцитами. Наибольшее значение имеют платоциты. Их содержится свыше 80% числа всех гемоцитов пчелы. Платоциты называют иногда пролейкоцитами, а их зрелые формы – лей­коцитами. Гемоциты имеют большое значение в фагоцитозе. В них имеются зерна белка и кристаллы мочевой кислоты, что свидетель­ствует об отложении в этих клетках запасов питательных веществ и продуктов распада.

Освобождение организма от продуктов распада – необходимое условие жизнедеятельности пчелы. Углекислота и частично вода уда­ляются из организма насекомого органами дыхания, часть продуктов распада и непереваренные остатки пищи – кишечником. Раствори­мые в воде продукты распада улавливаются и выносятся мальпигиевыми сосудами, часть их накапливается в выделительных клетках жирового тела пчелы.

Мальпигиевы сосуды по своим функциям соответствуют почкам по­звоночных животных. Они имеют вид тонких удлиненных трубочек (их насчитывается 80–100), впадающих в просвет тонкой кишки. Эти сосуды улавливают из гемолимфы мочевую кислоту, щавелевокислый и углекислый кальций и другие вредные для организма пчелы вещества и выделяют их в просвет задней кишки. Некоторую роль в улавливании и выделении продуктов распада игра­ет и жировое тело в виде мягкой ткани. Оно покрывает поверхность внутренних полостей пчелы и внешние стенки кишечника. Его основ­ное назначение – накапливание и хранение питательных веществ: жира, гликогена и белка. Жировое тело состоит из собственно жировых кле­ток, выделительных клеток и эноцитов. Чем дольше живет пчела, тем больше продуктов распада накапливается в ее клетках.

По цвету выделительных клеток можно определить физиологи­ческий возраст пчел и маток. С возрастом эти клетки приобретают более темную окраску.

Несмотря на то, что у пчелы нет замкнутой кровеносной систе­мы, кровообращение происходит в определенных направлениях бла­годаря действию спинного сосуда, брюшной и спинной диафрагм. Диафрагмы делят брюшную полость в горизонтальном направлении на две полости – спинную и брюш­ную, которые принято называть кровяными синусами. В спинном синусе помещается спинной сосуд, который тянется вдоль всего тела. В расширенной части спинного сосуда, находящейся в брюшке и выполняющей роль сердца, имеется пять камер.

В боковых стенках каждой камеры находятся отверстия (остии), через которые кровь поступает в сердце. При переходе в грудь спин­ной сосуд образует несколько петель, заключенных во влагалищную сумку. Это предохраняет сосуд от резких толчков при полете пчелы, а через сумку кровь частично обогащается кислородом. Дальше спин­ной сосуд проходит между мускулами груди в голову пчелы, где оканчивается отверстием ниже мозга. Передний суженный конец спин­ного сосуда называют аортой.

Сердце играет роль насоса, накачивающего кровь из брюшка в голову. Брюшная диафрагма волнообразными движениями спереди назад гонит кровь в брюшном синусе к концу брюшка. Одновремен­но вертикальные движения этой диафрагмы направляют часть крови в общую брюшную полость, где кровь, омывая среднюю кишку, обогащается питательными веществами и освобождается от продук­тов обмена веществ; последние всасываются органами выделения, расположенными на пути движения крови. Ритмическими движени­ями спинной диафрагмы обогащенная питательными веществами и освобожденная от продуктов распада кровь из общей брюшной поло­сти нагнетается в спинной синус, откуда поступает в спинной сосуд, а затем в головную полость. Таким образом, наиболее чистая и бога­тая питательными веществами кровь омывает в первую очередь та­кие важные органы, как мозг, органы чувств, слюнные железы, расположенные в голове, а затем органы и ткани, находящиеся в груди и брюшке. Продвижение гемолимфы в усики, ножки и кры­лья обеспечивается расположенными у их основания специальными пульсирующими органами, которые сокращаются независимо от ра­боты спинного сосуда. У взрослой пчелы при спокойном состоянии спинной сосуд (сердце) сокращается 60–70 раз в 1 мин, во время движения – до 100 раз, а после полета – 140–150 раз в 1 мин.