Крім їжі і води, практично кожен організм має потребу у вільному доступі кисню. Заповнюють цю потребу живі істоти завдяки складному специфічного процесу, званого диханням. У той час як всі його секрети у вищих тварин і людини практично розкрито, про дихання комах відомо мало. У статті детально розглянуті особливості бджолиної 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 в забезпеченні функціональності організму, забезпечуючи клітини киснем: без цього елементу не проходить ні один фізіологічний процес, тому його відсутність призводить до поступової блокаді окремих систем організму, а в подальшому — 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 у бджілки проходить за принципом своєрідного, який забезпечується унікальним набором специфічних органів. Вони сприяють насиченню клітини киснем безпосередньо, при прямому взаємодії з повітрям, без участі окремих переносників або переносних систем (кровообіг).
Забезпечується це особливою системою трубок, що поширюється по всьому тілу бджоли, так званих трахіт. Починається дихальна система з дихальця. Це спеціальні утворення, які відкривають трахейный канал назовні. У них є отвір, з якого відбувається забір повітря у внутрішні канали. У кожної комахи існує 10 пар дыхалец, більшість з них розташовані з боків черевця, і всього три є в грудному відділі. Всередині кожного дихальця містяться численні волоски, які очищають повітря від пилу та інших забруднювачів.
Велика трахея формується у вигляді численних каналів, на кожному відгалуженні яких існує повітряний мішок — порожнисте утворення, сформоване з каналів трахеї. Від нього відходять кілька трубок-судин, кожна з яких може складатися з кількох десятків дрібніших судин.
По мірі розгалуження вони стоншуються до найдрібніших повітроносних капілярів (трахеол), які безпосередньо і проникають в клітини, а також міжклітинний простір. Така будова дихального апарату дає можливість комасі без праці насичувати організм киснем навіть у разі інтенсивного і тривалого перельоту.
Процес зміни повітря
Зміна повітря в трахейном каналі, повітроносних мішках і капілярах проходить почергово. Особливий м'язовий шар скорочує черевце і знаходяться під його впливом дихальця. 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 крізь клітинну стінку всередину цитоплазми, назовні ж вивільняється вуглекислий газ та інші побічні продукти метаболізму. Після скорочення черевця м'язовий шар розслабляється, з-за чого 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. В розслабленому і спокійному стані, під час зимівлі вони роблять усього декілька подихів у хвилину.
Також досить часто інтенсивність дихальної системи асоціюють із статевою приналежністю комахи. У робочих бджіл (жіноча стать) повітроносні мішки значно менше, ніж у трутнів (самці), тому для поповнення організму необхідним киснем їм, відповідно, потрібно і більше дихальних рухів.
Кількість кисню, яку необхідно бджолам для нормального існування
Потреба медоносних бджіл в повітрі досить велика. Якщо врахувати співвідношення маси тіла середньостатистичного комахи і активність його споживання повітря, то виявиться, що бджолі потрібно в кілька разів більше повітря, ніж людині. Мінімальна кількість кисню, яке потрібно середньостатистичної бджолі, становить 0,4–1 мл/годину. 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: однієї робочої 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 родина, що 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 водяної пари. В разі зниження температури до +11°С 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 визначається безліччю факторів, але найбільш важливими з них є температура навколишнього середовища та активність комах.
