با رعایت 10 عادت ساده روزانه میتوانید عمر طولانیتر و زندگی سالمتری داشته باشید. از تغذیه مناسب تا مدیریت استرس،...
Открытие секретов анатомии и физиологии медоносной пчелы: Комплексное руководство для пчеловодов
Введение в анатомию и физиологию медоносной пчелы
Многие пчеловоды из-за повседневных дел не имеют возможности подробнее ознакомиться с удивительной структурой и функцией тела медоносной пчелы. В этой статье мы познакомим вас с анатомией и физиологией медоносной пчелы, предоставив вам научные детали и новые открытия, чтобы вы могли глубже понять этих замечательных существ. Пчелы не только структурно сложны, но и обладают множеством функциональных нюансов. Понимая, как работает каждая часть тела пчелы, вы можете стать более профессиональным пчеловодом и повысить продуктивность своих колоний.
В этой статье информация представлена в систематическом и связном порядке, что облегчает вам изучение точного научного содержания. Безусловно, этот пост является одной из самых полных и актуальных графических и научных статей, которые углубят ваши знания о форме и функции органов медоносной пчелы. Пожалуйста, оставайтесь с нами до конца содержания.
Морфология и анатомия медоносной пчелы
Из-за значительного разнообразия, или полиморфизма, среди медоносных пчел они имеют три основные формы — матка, рабочие и трутни, в отличие от многих других видов, которые имеют только две формы (самец и самка). Морфология относится к внешнему виду пчелы, а анатомия включает внутренние структуры тела. Каждый из этих трех типов пчел имеет уникальные морфологические и анатомические особенности.
В данной статье наш основной акцент сделан на рабочих пчелах, и далее мы объясним, чем матка и трутни отличаются от рабочих пчел. Для лучшей организации мы структурируем наше представление на основе трех основных частей тела пчелы: голова, грудь (мезосома) и брюшко (метасома). Каждую из этих частей мы кратко представим здесь, а в следующих разделах подробно объясним.
- Голова: Голова включает сложные и простые глаза для зрения и навигации, антенны для восприятия химических и обонятельных сигналов, а также ротовые части, такие как мандибулы и хоботок, которые используются для питания и перемещения жидкостей. Мозг пчелы находится в голове и отвечает за обработку сенсорной информации и регулирование сложных поведенческих реакций.
- Грудь: Грудь является центром движения и полета пчелы, состоит из трех сегментов с тремя парами ног и двумя парами крыльев. Ноги специализированы для сбора пыльцы и имеют корзинки для пыльцы у рабочих пчел. Крылья соединяются маленькими крючками, чтобы создать более устойчивый полет.
- Брюшко: Брюшко содержит пищеварительную, репродуктивную и защитную системы. Оно включает медовый зоб для хранения нектара, пищеварительную систему для переработки пищи и жало с ядовитыми железами для защиты колонии. У матки брюшко больше и специализируется на воспроизводстве.

Голова медоносной пчелы
Голова медоносной пчелы — это основная часть для взаимодействия с внешним миром, центр принятия решений и регулирования активности тела. В ней находятся несколько важных органов, каждый из которых играет особую роль в восприятии информации из окружающей среды и реагировании на нее.
- Антенны: У медоносной пчелы есть две длинные антенны, содержащие тысячи сенсорных рецепторов. Эти антенны могут обнаруживать запахи, вкусы и даже вибрации. Медоносные пчелы используют эти антенны для восприятия феромонов (которые выделяет матка) и для общения с другими пчелами.
- Сложные глаза: У медоносных пчел есть два больших сложных глаза, каждый из которых состоит из тысяч маленьких линз (омматидий). Эти глаза позволяют пчелам обнаруживать движение и ориентироваться в различных средах. Пчелы особенно чувствительны к ультрафиолетовому свету, что помогает им лучше различать цветы и источники пищи.
- Простые глаза (оцеллии): Эти три маленьких глаза, расположенные на вершине головы пчелы, помогают определять интенсивность света и обеспечивают ориентацию во время длительных полетов.
- Мандибулы: Эти крепкие мандибулы позволяют пчеле формировать воск, обрабатывать пищу и транспортировать необходимые материалы.
Голова и ротовые части рабочей пчелы показаны на рисунке 2. В голове расположены большинство сенсорных структур, ротовые части, многие важные железы и мозг. Мы рассмотрим мозг в разделе, посвященном нейробиологии, в главе шестой.

Антенны
Антенна насекомого — это многофункциональный сенсорный орган, который играет роль в различных процессах. Этот орган в основном участвует в обонянии, но также играет роль в восприятии звука, определении скорости полета и определении влажности (Клоди, 2013). Его базовая структура показана на рисунке 3. Орган Джонстона, расположенный во втором сегменте антенны (педицел), является сложным хордотональным органом, который встречается у всех насекомых. У пчел эта структура участвует в восприятии звука и, вероятно, также вовлечена в расшифровку языка танца (Таутц, 2008).



Глаза
چشمهای مرکب زنبور عسل، اصلیترین اعضای دیداری هستند. آنها از چشمهای دوربینمانند ما متمایز هستند، چرا که از تعداد زیادی عدسی کوچک تشکیل شدهاند که هر کدام بهطور مستقل اطلاعات بصری را جمعآوری میکنند و سپس این اطلاعات در مغز به یک تصویر یکپارچه تبدیل میشود (لند، 1997). سه چشم ساده به نام "اوسلی" نیز در بالای سر زنبور قرار دارد (شکل 4). این چشمها تصاویری تشکیل نمیدهند، اما بهعنوان فتومترهای حساس عمل میکنند و برای تنظیم جهتیابی در طول پرواز حیاتی هستند (کلودن، 2013).

Оральные компоненты и связанные с ними железы
Оральные компоненты медоносных пчел показаны на рисунке 6.
Хоботок пчелы: Хоботок пчелы, состоящий из верхней челюсти и губ (часто называемый лабиомаксиллярным комплексом), используется для питья жидкостей. Этот сложный орган втягивается и хранится, когда не используется (Danforth et al., 2019). При использовании его внешние части формируют герметичную трубку, в которую вставляется язык (глосса). Сильные мышцы, прикрепленные к основанию глоссы (цибариальный насос), создают всасывание (Snodgrass, 1956). Хоботок также играет роль в передаче феромонов и трофалаксисе внутри улья.
Челюсти: Челюсти используются для перемещения объектов, формирования воска, сглаживания неровных поверхностей и удержания жидкостей во время трофалаксиса. Они также используются в бою. В отличие от пчел безжальных, которые используют свои сильные челюсти для защиты от позвоночных, челюсти медоносных пчел недостаточно сильны, чтобы проколоть человеческую кожу или exert enough pressure for a painful sting.

Железы медоносной пчелы
У медоносной пчелы есть набор специализированных желез, каждая из которых играет жизненно важную роль в биологических и поведенческих функциях этого насекомого. Первые три железы расположены в голове, а остальные находятся в других частях тела медоносной пчелы (Рисунок 7). Железы в теле медоносной пчелы включают следующее:
Это крупнейшие железы в голове медоносной пчелы, которые играют роль в производстве пищи (пчелиное молоко) для личинок у пчел-нянь и в выделении ферментов для переработки нектара и защитных секретов у рабочих пчел (Хуан и Отис, 1989; Флури и др., 1982; Крейльшейм, 1991; Вент и др., 2015).
Эти железы прикреплены к нижней челюсти и играют роль в производстве пищи и защитных секретов у рабочих пчел. Они также примечательны тем, что производят феромоны королевы, которые важны для объявления о присутствии активной и живой королевы во всей семье (Слесор и др., 2005; Вент и др., 2015).
Эти железы делятся на две части: цефалическую (относящуюся к голове) и грудную (относящуюся к груди), которые производят молочную и водянистую секрецию. Цефалическая часть выделяет углеводороды, которые используются для идентификации пчел-соседей (Симпсон, 1960; Уинстон, 1991; Мартин и др., 2018).
Эти железы расположены в брюшке рабочих пчел и играют роль в производстве восковых чешуек, которые пчелы используют для строительства улья. Восковые железы расположены рядом с жировой тканью и активируются такими факторами, как возраст и потребности улья.
Эта железа расположена на спинной стороне брюшка и производит специфические феромоны, которые используются для маркировки и ориентирования пчел во время сборищ пищи или возвращения в улей.
Это важная железа в пчелах, расположенная в брюшке рядом с жалом. Она играет ключевую роль в выделении репродуктивных феромонов и активна как у королев, так и у рабочих пчел. У пчел-королев феромоны, выделяемые этой железой, важны для привлечения рабочих пчел к королеве и поддержания сплоченности улья. У рабочих пчел эта железа также влияет на взаимодействия и распределение социальных задач.
Эти железы соединены со жжалами рабочих пчел и королев. Производимый яд содержит соединения, вызывающие боль, отек и служащие для защиты улья от вторженцев. Яд пчелы медоносной включает мелиттин, фосфолипазу и гиалуронидазу, которые помогают разрушать клеточные мембраны (Селзлер и др., 2005).
Железа Кашникова у пчел медоносных является частью системы секреции феромонов, которая играет роль в защитных процессах пчел. Эта железа расположена рядом со жалом рабочих пчел и, вместе с ядовитой железой, выделяет специфические соединения, важные для защиты и реагирования на угрозы. Одним из самых значительных секретов этой железы является феромон тревоги, который предупреждает других членов колонии и подготавливает их к защите улья.
Зимой пчелы остаются внутри улья и не могут летать и испражняться из-за холодной погоды. В это время кал собирается в прямой кишке пчелы. Прямокишечные железы помогают сгущать кал и уменьшать содержание воды за счет выделения специфических секретов. Этот процесс предотвращает накопление отходов и патогенов в организме и позволяет пчелам хранить большое количество кала без инфекции или повреждений. Эти железы также играют важную роль в предотвращении роста бактерий и предотвращении инфекций в прямой кишке, выделяя антибактериальные соединения.
Этот защитный механизм помогает пчелам удерживать свои испражнения в теле до тех пор, пока погода не станет подходящей для полета (обычно весной), после чего они могут покинуть улей и естественным образом избавиться от них. Если условия не позволяют преждевременное испражнение, пчелы могут страдать от различных заболеваний, таких как нозема, что может угрожать здоровью колонии (Bailey, 1955; Winston, 1991).
Каждая из этих желез играет специфическую роль в координации и организации социальной и защитной жизни пчел, выполняя жизненно важные функции для поддержания колонии и выживания пчел.

Поток цветочного нектара на ваш стол
Грудь пчелы
Ранние предки насекомых имели высокую сегментацию. Для головы эти сегменты предков не видны, но в грудной и брюшной частях отдельные сегменты в основном заметны. Грудь состоит из трех сегментов, каждый из которых сопровождается парой ног. У пчел первый брюшной сегмент, известный как предгрудь, объединяется с тремя грудными сегментами, образуя мезогрудь (грудь). Оставшиеся брюшные сегменты (Ab2 до Ab8) составляют метасому (брюшко). В целом, мезогрудь больше связана с потребностями движения, в то время как метасома имеет дело с пищеварением и размножением.
Грудь пчелы (мезогрудь) — это средняя часть тела пчелы, которая играет ключевую роль в движении и динамике этого насекомого. Грудь состоит из трех сегментов, каждый из которых связан с парой ног и крыльев. Эти сегменты включают следующее:
Грудь пчелы содержит очень мощные мышцы полета, которые прикреплены к ее крыльям. Эти мышцы обеспечивают необходимую энергию для быстрого и маневренного полета. У пчел есть две пары крыльев, которые соединены между собой маленькими крючками, называемыми гамули, что позволяет им двигаться в координации друг с другом.
У пчелы три пары ног, каждая из которых соединена с одним из сегментов груди. Каждая пара ног эволюционировала для выполнения специфической функции. Например, передние ноги используются для чистки усиков, в то время как задние ноги используются для сбора и переноски пыльцы с шершащего тела пчелы и хранения ее в корзине для пыльцы (корбикуле) (Dade, 2009).
Ноги пчелы состоят из специализированных частей, называемых голенью (тибия) и лодыжкой (тарсус), которые используются для сбора пыльцы и восприятия вибраций. Когти и маленькие подушечки, расположенные на концах ног, помогают пчеле прилипать к гладким поверхностям и легко передвигаться.
Ноги пчелы
Как и все насекомые, медоносная пчела имеет три пары ног, каждая из которых прикреплена к одному из трех сегментов грудного отдела. Каждая нога состоит из следующих частей, каждая из которых выполняет свою функцию:
Первая часть ног, которая соединяется с грудным отделом пчелы и позволяет ногам вращаться и двигаться в разных направлениях. Эта часть действует как основание, обеспечивая подвижность и стабильность для ног.
Этот участок расположен после коксы и играет важную роль в передаче движения другим частям ноги. Эта часть функционирует как маленький сустав и помогает улучшить гибкость и движение ног.
Сильная и мускулистая часть, которая в первую очередь отвечает за передачу силы. Этот участок толще, чем другие части, и позволяет пчеле иметь большую устойчивость при работе или восхождении по поверхностям.
Тибия ноги имеет специфические функции, особенно в задних ногах, включая структуру, называемую корзиной для пыльцы или корбикулой. Эта корзина представляет собой большое углубление, где пчела хранит пыльцу и иногда прополис. Кроме того, субгенитальный орган расположен в тибии, обеспечивая пчелу чувствительностью к окружающим вибрациям и помогая ей ощущать поверхностные колебания.
Тарсус, состоящий из нескольких мелких сегментов, заканчивается когтем и подушечкой, называемой аролиум. Эта часть помогает пчеле прилипать к гладким поверхностям и сохранять равновесие при движении по стеклу или листьям. Тарсус также соединен с железой, называемой тарсальной железой, которая производит выделения для лучшего прилипания к поверхностям.
Специальные характеристики каждой ноги
Имеет специальный плечевой сустав, который пчела использует для очистки своих усиков. Эта способность очень важна для поддержания эффективности обоняния пчелы.
Содержит крючки, которые помогают пчеле переносить восковые чешуйки, образуемые в животе, к голове и использовать их в конструкции восковых сот.
Обладает корзиной для пыльцы для переноски и хранения пыльцы и прополиса. Пчела использует сильный волос, который проходит через эту корзину, чтобы собирать и сжимать пыльцу во время полета, формируя ее в массу для хранения в корзине. Эти ноги помогают пчеле координировать сбор пыльцы с ее волосатого тела и упаковывать ее в корзину для пыльцы.
Кроме того, пчела использует комбинацию движений ног и челюстей для сбора и переноса прополиса. Эта сложная система позволяет пчеле собирать, передавать и правильно упаковывать различные материалы, чтобы удовлетворить потребности колонии.
Крылья пчелы
Крылья пчелы имеют решающее значение для полета и передвижения этого насекомого, обладая сложными структурами, которые позволяют пчеле быстро летать и эффективно маневрировать. Как и многие насекомые, у пчелы есть две пары крыльев, каждое из которых соединено с определенными частями груди и работает в гармонии с помощью хамулей (маленьких крючков, соединяющих два крыла).
В отличие от многих позвоночных, полет пчелы осуществляется непрямо, то есть летательные мышцы не прикреплены непосредственно к крыльям. Вместо этого мышцы соединяются со стенками груди и приводят в движение крылья, изменяя форму груди. Эта особенность позволяет пчеле махать крыльями на высоких частотах, потребляя меньше энергии (Snodgrass, 1956; Winston, 1991).
Пчела может махать крыльями на высокой скорости, что позволяет ей отлично маневрировать в ограниченных пространствах и точно собирать пищу. Кроме того, вытянутые и тонкие структуры крыльев помогают пчеле достигать хорошей скорости и точности во время полета с минимальными затратами энергии (Vance et al., 2018).
Крылья пчелы эволюционировали так, что позволяют ей переносить пыльцу, нектар и воду. Прочная структура крыльев в сочетании с сильными грудными мышцами позволяет пчеле летать комфортно даже под тяжелыми нагрузками и возвращаться в улей.
Рабочие пчелы помогают вентилировать и охлаждать внутреннее пространство улья, маша своими крыльями внутри. Это движение крыльев не только циркулирует воздух внутри улья, но также играет роль в процессе сгущения меда; испаряясь, лишняя вода из нектара превращается в мед.
Крылья приводятся в движение мощными мышцами в груди, которые занимают почти все внутреннее пространство груди. Эти мышцы позволяют пчеле регулировать скорость и интенсивность взмахов крыльев и легко переключаться между различными летательными действиями.
Пчела может махать крыльями на высокой скорости, что позволяет ей отлично маневрировать в ограниченных пространствах и точно собирать пищу. Кроме того, вытянутые и тонкие структуры крыльев помогают пчеле достигать хорошей скорости и точности во время полета с минимальными затратами энергии (Vance et al., 2018).
Живот пчелы
Живот пчелы (метазома) является местом расположения различных жизненно важных частей тела этого насекомого, каждая из которых отвечает за важные биологические и физиологические функции. Эта часть тела включает в себя пищеварительную систему, репродуктивную систему, кровеносную систему и различные железы.
Живот пчелы содержит части пищеварительной системы, которые играют роль в процессе переваривания и всасывания питательных веществ.
Медовый желудок, который встречается у рабочих пчел, служит временным резервуаром для хранения нектара. Пчелы собирают нектар и воду в своих медовых желудках и приносят его в улей, где он передается перерабатывающим пчелам для преобразования в мед.
Преджелудок и желудок – это места, где происходят основные процессы переваривания и всасывания питательных веществ. Задний отдел отвечает за выведение отходов, и пчелы используют мальпигиевы трубочки, которые эквивалентны почкам у позвоночных, для удаления отходов из гемолимфы (крови насекомых).
Жировое тело, состоящее из слоя белых или кремовых клеток, выполняет множество функций в организме пчелы. Эта ткань, кроме хранения жиров, гликогена и белков, также участвует в производстве важного белка, называемого вителлогенином.
Вителлогенин – это резервный белок, который играет ключевую роль в социальных поведениях пчел, особенно в поведении пчел-кормилиц и королев. Кроме того, жировое тело участвует в детоксикации токсичных соединений и поддержании иммунной системы пчелы (Fahrbach, 2006).
Кровеносная система пчелы открытая, что означает, что кровь или гемолимфа не течет по закрытым сосудам. Сердце пчелы представляет собой открытую трубку, расположенную в задней части тела, которая направляет гемолимфу от спины к передней части. В отличие от крови позвоночных, гемолимфа не переносит кислород; вместо этого обмен газами происходит через дыхательную систему. Эта простая структура прокачивает кровь в различные части тела с помощью мышечной системы и односторонних клапанов (Simpson, 1960; Winston, 1991).
Репродуктивная система у пчел существенно различается между королевами, рабочими пчелами и трутнями:
Королева: Королева пчелы, играя основную репродуктивную роль в улье, имеет высокоразвитую репродуктивную систему. Королева имеет два крупных яичника в своем животе, каждый из которых содержит от 150 до 180 овариолей. Эта структура позволяет королеве откладывать более тысячи яиц в день. Одна из уникальных особенностей репродуктивной системы королевы – это спермотека, которая может хранить миллионы сперматозоидов от трутней во время брачных полетов. Эти сперматозоиды используются для оплодотворения на протяжении всей жизни королевы (Koeniger et al., 2014). Спермотека позволяет королеве производить оплодотворенные яйца, которые развиваются в рабочих пчел.
Рабочие пчелы: В отличие от королевы, рабочие пчелы имеют небольшие, не размножающиеся яичники. Тем не менее, в особых условиях, когда королева погибает или теряет свою способность к кладке, рабочие могут откладывать неоплодотворенные яйца, которые развиваются в трутней. Рабочие не могут производить оплодотворенные яйца, и их кладка часто происходит в ответ на отсутствие феромонов королевы в улье (Winston, 1991).
Трутни: Трутни появляются из неоплодотворенных яиц, и их репродуктивная система намного проще, чем у королев. У них есть только одна роль: спаривание с королевой. У трутней есть специализированный репродуктивный орган, называемый эндофалусом, который используется во время брачных полетов с королевой. После спаривания эндофалус остается в теле королевы, а трутень умирает.
Жало пчелы, вероятно, является самой известной анатомической особенностью. Жало рабочей пчелы имеет зазубрины, которые проникают в плоть нападающего позвоночного животного и остаются в ней, вместе с ядовитой железой и необходимым механизмом для введения яда в тело нападающего. Интересно, что жало не застревает при нападении на других насекомых (таких как другие пчелы), поскольку зазубрины не предназначены для этой цели. Зазубрины жала эволюционировали таким образом, чтобы вводить максимальное количество яда при укусе позвоночных.
В общем анатомическом плане жало соединено с ядовитым мешком, который также соединен с ядовитой железой. "Железа Кашуникова", которая производит предупредительные феромоны, также расположена рядом с жалом. Только самки пчел имеют жала, потому что их жала являются модифицированными откладывателями яиц. У королев пчел есть разные жала, которые будут рассмотрены в конце этой секции.
Состав пчелиного яда давно известен. Пчелиный яд представляет собой сложную смесь соединений, вызывающих боль, отек и зуд. Например, мелиттин — это маленький пептид, который разрушает клеточные мембраны и составляет почти половину состава яда. Фосфолипаза A — это также фермент, который, вместе с мелиттином, разрушает клеточные мембраны.
Интересно, что у самцов пчел нет жала, тогда как у королев есть, но они используют свои жала только для борьбы с соперницами. Жало королевы не имеет зазубрин; следовательно, она выживает после укуса.
Эта сложная комбинация биологических и физиологических систем делает живот пчелы одним из самых важных частей ее тела. Эти структуры работают согласованно, позволяя пчеле эффективно выполнять свои задачи в колонии и способствуя выживанию колонии.
Эта сложная комбинация биологических и физиологических систем делает живот пчелы одной из самых важных частей ее тела. Эти структуры работают согласованно, позволяя пчеле эффективно выполнять свои задачи в колонии и способствуя выживанию колонии.
Анатомические различия между королевой, рабочими пчелами и трутнями
- Размер: Королева - самая большая пчела в колонии, ее тело более вытянуто, особенно в области живота, что предоставляет больше места для ее развитых яичников.
- Живот: Живот королевы больше и вытянутый, что позволяет иметь большие яички, способные откладывать тысячи яиц в день.
- Жало: Королева имеет жало, но в отличие от рабочих пчел, оно не имеет шипов, что позволяет ей жалить несколько раз. Она в основном использует свое жало для борьбы с другими королевами.
- Мандибулярные железы: Королева имеет большие и активные мандибулярные железы, которые выделяют феромоны королевы, играющие важную роль в регулировании социального поведения и предотвращении откладки яиц рабочими пчелами.
- Размер: Рабочие пчелы меньше, чем королевы и трутни, их тела оптимизированы для выполнения различных задач. Их животы короче, чем у королевы, а яички атрофированы.
- Жало: У рабочих пчел есть жало с шипами, которое остается в коже нападающего, в результате чего рабочая пчела погибает после ужаления.
- Лапки: У рабочих пчел есть специализированные задние лапки, известные как корзинки для пыльцы (корбикулы), для сбора и транспортировки пыльцы. Их лапки имеют специальные волоски для сбора пыльцы с растений.
- Гипофарингеальные железы: Эти железы находятся в головах рабочих пчел и отвечают за производство маточного молочка, которое кормит личинок и королеву.
- Размер: Трутни имеют тело больше, чем у рабочих, но меньше, чем у королевы. Их животы более округлые и толстые, поскольку их репродуктивная система более развита.
- Глаза: У трутней очень большие глаза, которые покрывают почти всю голову, что необходимо для определения королевы во время спаривания.
- Жало: У трутней нет жала, и они не могут жалить.
- Репродуктивные органы: Трутни - единственные пчелы с полностью развитыми репродуктивными органами. Они используют свой эндофалус для передачи спермы королеве и погибают после спаривания, поскольку их репродуктивные органы остаются в теле королевы.
- Чувствительные органы: Антенны трутней имеют больше и более сложные обонятельные сенсоры, что позволяет им обнаруживать феромоны королевы издалека. Рабочие пчелы и королевы имеют более простые антенны, подходящие для определения запахов и социальных коммуникаций.
- Летательные мышцы: У трутней летательные мышцы сильнее, чем у рабочих, потому что им нужна большая сила для полета на большие расстояния в поисках королевы.
Эти анатомические различия позволяют каждому касте пчелы выполнять свои специализированные роли наиболее эффективно. Королева, с телесной структурой, подходящей для откладки яиц; рабочие, с разнообразными способностями для сбора пищи и ухода за колонией; и трутни, с особенностями для успешного спаривания с королевой, все адаптированы с помощью специальной анатомии.
Физиология пчелы медоносной
Физиология пчелы медоносной относится к комплексным и согласованным системам, которые регулируют жизненно важные функции этих насекомых и помогают им выжить. Эти системы включают пищеварительную, циркуляторную, нервную, дыхательную, репродуктивную системы, а также защитные и иммунные системы, которые бесшовно работают, чтобы позволить пчеле выполнять свои задачи в колонии и выживать в различных условиях окружающей среды. Каждая система играет определенную роль в поддержании здоровья и стабильности колонии, включая сбор пищи, защиту колонии, размножение и регуляцию температуры тела.
Пищеварительная физиология
Пищеварительная физиология пчелы медоносной направлена на преобразование нектара и пыльцы в питательные вещества, которые можно использовать как пчелой, так и колонией. Пчелы медоносные обладают эффективной пищеварительной системой, способной быстро переваривать нектар в мед и превращать пыльцу в усваиваемые белки для колонии.
Этапы переваривания и связанные процессы
Пчелы медоносные используют фермент, называемый инвертазой, для превращения сложных сахаров в нектара в простые сахара. Этот фермент разлагает сахарозу, содержащуюся в нектаре, на глюкозу и фруктозу, которые могут быть усвоены и использованы в обмене энергии пчелы. Превращение нектара в мед также является частью этого процесса и происходит внутри колонии, где пчелы производят густой и стабильный мед, испаряющим воду, содержащуюся в нектаре (Winston, 1991; Brodschneider & Crailsheim, 2010).
Пыльца служит основным источником белка для пчел, содержащей сложные белки и липиды. Для расщепления белков ферменты протеазы выделяются в пищеварительном тракте пчелы. Эти ферменты разлагают белки пыльцы на аминокислоты и более мелкие пептиды, необходимые для роста, восстановления тканей и продукции желез. Кроме того, липиды в пыльце расщепляются липазами на жирные кислоты, которые играют роль в клеточном метаболизме и запасании энергии (Snodgrass, 1956).
После расщепления пищи на более мелкие молекулы эти вещества всасываются через клетки средней кишки и попадают в гемолимфу. Гемолимфа транспортирует эти вещества к различным частям тела пчелы, включая гипофарингеальные железы, для использования в производстве королевского желе и других питательных соединений для личинок и королевы (Crailsheim, 1991).
Для предотвращения накопления отходов пчелы медоносные используют мальпигиевы трубочки для выведения метаболитов. Этот процесс помогает снизить количество отходов в теле. Зимой, когда пчелы не могут вывести отходы за пределы улья, ректальные железы всасывают избыточную воду из отходов, чтобы минимизировать занимаемое пространство и предотвратить инфекцию.
Процессы пищеварения у пчелы медоносной играют ключевую роль в производстве энергии и питательных веществ, необходимых для деятельности колонии и выживания пчел. Эти пищеварительные механизмы позволяют пчелам медоносным оптимально использовать природные источники пищи, одновременно способствуя как индивидуальному здоровью, так и общей здоровью и стабильности колонии.
Физиология кровообращения пчелы
Физиология кровообращения пчелы отличается от кровообращения позвоночных животных из-за открытой системы кровообращения. В этой системе кровь или гемолимфа свободно течет в полостях тела, сосредоточивая внимание не на переносе кислорода, а на распределении питательных веществ, гормонов и удалении отходов.
Структура и функция системы кровообращения
Гемолимфа, эквивалентная крови у пчел, не содержит гемоглобина и не переносит кислород. Ее основная функция заключается в транспортировке питательных веществ, гормонов и отходов. Обмен кислорода и углекислого газа происходит через трахейную дыхательную систему, которая использует воздухопроводящие трубки, называемые трахеями, и небольшие отверстия на поверхности тела (спирекулы). Эта структура позволяет пчеле доставлять кислород к клеткам, не полагаясь на гемолимфу для транспортировки кислорода.
Сердце пчелы имеет трубчатую форму и расположено в задней части тела. С помощью сокращений мышц оно направляет гемолимфу из брюшной полости к голове. Это трубчатое сердце имеет односторонние клапаны, которые направляют поток гемолимфы вперед. После выхода из сердца гемолимфа свободно течет в полостях тела (гемокоэле), окружая ткани, и возвращается обратно в сердце для повторного перекачивания.
Гемолимфа играет важную роль в регуляции температуры тела пчелы. Во время интенсивной активности, такой как полет, летательные мышцы пчелы производят много тепла. Гемолимфа помогает распределять это тепло и предотвращать перегрев. Аналогично, пчелы могут создавать поток холодного воздуха, быстро двигая своими крыльями, чтобы регулировать свою температуру тела.
Гемолимфа транспортирует метаболические отходы в мальпигиевы трубочки, которые эквивалентны почкам у позвоночных. Мальпигиевы трубочки отделяют отходы от гемолимфы и отправляют их в пищеварительную систему для удаления в виде фекалий.
Гемоциты — это тип иммунных клеток в гемолимфе пчелы, которые отвечают за защиту тела пчелы от патогенов и восстановление тканей. Гемоциты могут атаковать и бороться с захватчиками, укрепляя иммунную систему пчелы.
Физиология дыхания пчелы
Дыхательная физиология пчелы, в отличие от позвоночных, осуществляется через трахейную дыхательную систему, которая независима от системы кровообращения. В этой системе кислород поступает непосредственно к клеткам из окружающего воздуха, не транспортируясь кровью или гемолимфой.
Структура и механизм дыхания
У пчел есть отверстия, называемые спирекулами, на поверхности тела, расположенные в рядах на брюшке и груди. Эти спирекулы напрямую соединены с трахеальными трубками и, открываясь и закрываясь, направляют кислород внутрь тела. Пчелы могут открывать или закрывать эти спирекулы по мере необходимости, чтобы оптимизировать газообмен и предотвратить потерю воды.
После входа через спирекулы кислород поступает в трахеи. Трахеи представляют собой сеть тонких разветвленных трубок, которые доставляют кислород непосредственно ко всем клеткам. Эти трубки различаются по размеру, от более крупных труб до очень тонких разветвлений, называемых трахеолами. Трахеолы распространяются вплотную к каждой клетке, позволяя производить прямой и эффективный газообмен на клеточном уровне.
Углекислый газ, являющийся побочным продуктом клеточного дыхания, возвращается от клеток к трахеолам и трахеям, выходя из тела пчелы через спирекулы. Этот процесс происходит естественным образом благодаря различиям в частичном давлении газов.
Дыхательная система пчелы имеет контролируемый механизм, регулируемый мышцами вокруг спирекул и трахей. Эти мышцы позволяют пчеле регулировать скорость газообмена в зависимости от потребностей; например, во время интенсивной активности, такой как полет, спирекулы открываются шире, чтобы обеспечить поступление большего количества кислорода к клеткам. В период отдыха спирекулы остаются закрытыми, чтобы предотвратить потерю воды.
Поскольку трахеолы распространяются вплотную к клеткам, кислород и углекислый газ обмениваются напрямую и путем простой диффузии между воздухом и клетками. Этот тип обмена позволяет пчеле быстро доставлять кислород к активным клеткам, таким как летательные мышцы, без необходимости в гемоглобине.
Трахейная дыхательная система у пчел эффективна и оптимизирована, что позволяет пчелам доставлять кислород непосредственно к клеткам и выводить углекислый газ. Эта простая, но действенная структура позволяет пчелам функционировать с меньшими затратами энергии и быстро реагировать на их метаболические потребности, адаптируясь к различным видам активности, таким как полет и отдых, что гарантирует выполнение их обязанностей в улье.
Физиология размножения у медоносных пчел
Физиология размножения у медоносных пчел представляет собой динамичный и сложный процесс, включающий специфические физиологические и гормональные изменения у матки и трутней. Эти изменения активируются в основном в ответ на факторы окружающей среды и репродуктивные фазы, что позволяет каждой пчеле оптимально выполнять свои репродуктивные функции.
Структура и механизм размножения
Обширные физиологические изменения происходят в теле матки, когда она готовится к брачному полету:
- Повышенная активность яичников: Перед брачным полетом яичники матки активизируются под воздействием увеличения уровня гормонов и феромонов, что приводит к выработке большего количества белков и энергии, необходимых для будущей обширной кладки яиц (Koeniger et al., 2014).
- Развитие семяприемника: Сперматека (орган для хранения спермы) полностью развивается у матки и готова хранить сперму после брачного полета. Вместимость сперматеки и гормональные изменения позволяют хранить миллионы сперматозоидов в течение нескольких лет.
- Повышенный уровень энергии: Перед полетом матка нуждается в значительных энергетических запасах, поэтому увеличиваются запасы гликогена и жира, что позволяет выдержать длительный полет в поисках трутней. Ее мышечная система также укрепляется для обеспечения энергии и полета (Winston, 1991).
Трутни, которые играют важную роль в передаче генов следующим поколениям, перед брачным полетом проходят значительные физиологические изменения:
- Развитие половых органов: Мужской половой орган, или эндофаллус, полностью созревает перед полетом, готовясь успешно передать сперму матке. Этот орган остается в теле матки после передачи спермы и отламывается, что приводит к смерти трутня (Koeniger et al., 2014).
- Высокий уровень энергии: Перед брачным полетом трутни накапливают значительные запасы гликогена и жира, что позволяет им длительное время следовать за маткой в небе. Их метаболизм адаптируется к быстрому сжиганию жира и гликогена, обеспечивая необходимую для полета энергию (Snodgrass, 1956).
- Высокая чувствительность к феромонам матки: У трутней очень чувствительные феромонные рецепторы на антеннах, что позволяет им обнаруживать феромоны матки на большом расстоянии и следовать за ней. Эта чувствительность к феромонам особенно возрастает в период размножения и играет важную роль в привлечении трутней к матке (Slessor et al., 2005).
После брачного полета и возвращения в улей у матки происходят дальнейшие физиологические изменения:
- Повышение уровня гормонов яичников: Гормоны яичников резко повышаются, инициируя кладку яиц у матки и начав цикл размножения колонии. Используя хранимую в сперматеке сперму, она оплодотворяет яйца, которые превращаются в рабочих пчел (Winston, 1991).
- Выделение феромонов матки: После возвращения в улей матка начинает выделять феромоны, сигнализирующие остальным членам колонии о присутствии плодородной матки. Эти феромоны подавляют репродуктивное поведение рабочих и поддерживают социальную структуру улья (Slessor et al., 2005).
Эти физиологические изменения у матки и трутней координируются таким образом, чтобы обеспечить выживание колонии и размножение новых поколений.


Эндокринная система
Эндокринная система медоносных пчел играет ключевую роль в регулировании различных биологических процессов, включая рост, поведение, размножение и распределение труда в колонии. Эта система включает различные железы, которые выделяют гормоны, транспортируемые через гемолимфу к различным частям тела, координируя деятельность пчелы.
Основные компоненты эндокринной системы
Эти железы расположены в мозге пчелы и вырабатывают основные гормоны, регулирующие повседневную активность. Один из самых важных гормонов – гормон линьки, который регулирует рост и процесс линьки или метаморфоза. Этот гормон вырабатывается нейрогормональными клетками и отправляется в другие нервные узлы, передавая сигналы роста и развития другим частям тела (Winston, 1991).
Эта железа, расположенная в груди, играет основную роль в регулировании процесса линьки у пчел. Гормон линьки (экдизон), выделяемый этой железой, необходим для роста и физических изменений в личиночных стадиях и перехода личинки во взрослое насекомое.
Эта железа вырабатывает ювенильный гормон, который играет важную роль в распределении труда среди пчел. Ювенильный гормон регулирует не только рост и дифференциацию на стадиях личинок, но также и социальное поведение взрослых пчел, распределяя задачи, такие как добывание пищи или уход за потомством. Уровень этого гормона зависит от возраста пчелы и ее роли в колонии. Например, у молодых рабочих пчел высокий уровень этого гормона, что позволяет им заботиться о расплоде и кормить матку, тогда как у более старых фуражиров уровень гормона ниже (Robinson et al., 1992).
Репродуктивная система пчел, особенно матки, сильно зависит от эндокринной системы. Репродуктивные гормоны выделяются различными железами для регуляции яйцекладки и поведения, связанного с размножением матки. У рабочих пчел, которые естественно стерильны, уровень этих гормонов ниже, что предотвращает откладывание яиц, за исключением особых ситуаций, таких как отсутствие матки.
Эти физиологические изменения у матки и трутней согласованы таким образом, чтобы обеспечить выживание колонии и распространение новых поколений.
Основные функции нервной системы
Нервная система медоносной пчелы выполняет важные функции по восприятию, обработке и реакции на окружающую информацию, координации движений и обеспечению сложных социальных взаимодействий. Сенсорные сигналы от химических рецепторов на антеннах, механических сенсоров на ногах и сложных глаз поступают в мозг, что помогает пчеле ориентироваться и находить ресурсы, а также взаимодействовать в колонии.
Медоносная пчела воспринимает информацию об окружающей среде с помощью химических сенсоров на антеннах, механических сенсоров на ногах и сложных глаз. Эта информация передаётся в мозг и обрабатывается, что позволяет пчеле реагировать на среду. Обработка зрительной информации необходима для ориентации, а обработка запахов помогает находить источники пищи и поддерживать связь в колонии (Snodgrass, 1956).
Нервная система пчелы координирует двигательные функции, такие как полёт, движение ног и сбор пищи, с помощью нервных ганглиев. Нервные импульсы от мозга к мышцам обеспечивают выполнение сложных действий, таких как полёт, развороты по ветру и возвращение в улей.
Медоносные пчёлы используют феромоны для общения внутри колонии. Разные феромоны, выделяемые маткой или рабочими пчёлами, передают важную информацию, такую как статус размножения или сигналы тревоги. Нервная система помогает пчёлам распознавать эти химические сигналы и реагировать на них (Slessor et al., 2005).
Тельца грибовидной формы в мозге медоносной пчелы играют важную роль в обучении и памяти. Пчёлы могут запоминать маршруты к источникам пищи и характеристики цветов, сохраняя эту информацию в долговременной памяти. Эта способность необходима для повторного посещения источников пищи и поддержания эффективности колонии (Menzel, 2012).
Нервная система медоносной пчелы представляет собой сложную и скоординированную систему, которая позволяет насекомому обрабатывать информацию об окружающей среде, контролировать двигательные функции и управлять социальными взаимодействиями. Эта система помогает пчеле жить в колонии, эффективно собирать пищу и реагировать на потребности колонии.
Заключение
В этом тексте мы провели всестороннее и подробное исследование анатомии и физиологии пчелы. Этот замечательный организм играет важную роль в экосистеме и пчеловодстве благодаря своей сложной нервной системе, эффективным эндокринным железам и уникальным репродуктивным процессам. Понимание этих аспектов не только помогает нам лучше понять жизнь пчел, но и подчеркивает их важность в опылении и экономическом производстве меда.
Мы искренне благодарим вас за то, что вы оставались с нами до этого момента. Надеемся, что эта информация была полезной для вас. Если вам понравился этот пост, пожалуйста, поддержите нас, поставив лайк, оставив комментарий или поделившись своими предложениями, пока мы продолжаем этот путь.

Оставить комментарий
Войдите, чтобы оставлять комментарии
Связанные посты


Последние комментарии