Органы дыхания

Органы дыхания

Органы дыхания У пчелы, как и у других насекомых, в отличие от позвоночных животных, кислород воздуха поступает не в кровь, а подводится густой сетью воздухоносных трубок — трахей — непосредственно к клеткам тела.

Рис. 20 Органы дыхания 1-трахея; 2-разветвление трахеи; 3-воздушные мешки; 4-сердце; 5- спинная диафрагма; 6- брюшная диафрагма.

В трахеи воздух проходит через 9 пар (у трутня через 10 пар) стигм — дыхалец, расположенных в стенках тела: 3 пары — по бокам грудных сегментов, 6 пар — по бокам брюшных сегментов (у трутня 7 пар). От дыхалец отходят в глубь тела широкие короткие трахеи, проводящие воздух в воздушные мешки: головные, грудные и брюшные (рис. 20).

Брюшные  воздушные мешки сообщаются между собой и с грудными мешками поперечными трубковидными перемычками. Грудные же воздушные мешки соединяются с головными посредством двух длинных продольных перемычек.

Рис.21. Органы дыхания пчелы: I —  воздушные мешки и главные трахейные стволы;II— продольный разрез брюшного  дыхальца; III — часть трахеи при сильном увеличении; IV— разветвления  трахеи и трахеолы в мышечной ткани; тр— трахеи, гвм— головные  воздушные мешки, грм— грудные воздушные мешки, бвм — брюшные  воздушные мешки; о— отверстие дыхальца, к— клапан дыхальца,  мк— мышца клапана, тр— трахея;  эn— клетки эпителия,  покрывающие наружную стенку трахеи, сп— спиральная хитиновая пружина,  выстилающая трахею изнутри;  м— мышцы.

От воздушных мешков и от продольных трахей отходят боковые трахеи, разветвляющиеся в тончайшие трубочки и густой сеткой рассыпающиеся по всему телу, проникая не только в промежутки между клетками, но и в самые клетки.

Дыхальца имеют сложное устройство. Внутренняя поверхность, их стенок густо покрыта волосками, очищающими вдыхаемый воздух от пыли. Для регулирования поступления воздуха дыхальца снабжены замыкающимися клапанами. Воздух поступает в воздушные мешки благодаря сокращению особых мускулов, приводящих к попеременному увеличению и уменьшению объема брюшной полости. Дыхательные движения брюшка можно наблюдать на каждой спокойно сидящей пчеле; обычно происходит до 150 дыхательных сокращений в минуту. При увеличении объема брюшка воздух засасывается в воздушные мешки, при уменьшении объема — выталкивается. Если сокращение объема брюшка происходит при замкнутых клапанах дыхалец, то воздух из воздушных мешков проталкивается по всей сложной системе трахей и тончайших воздухоносных трубочек до самых отдаленных клеток.

От переднего края дыхательной камеры отходит ветвь трахеи, которая открывается вторым концом в воздушном мешке. Отверстие трахеи имеет вид щели. В месте ее отхода находится запирающий аппарат, который состоит из двух пружинящих кусков хитина, связанных запирающей мышцей. Сближая края пластин, она закрывает трахею, и воздух при этом не может поступать в нее. Закрывание и открывание дыхалец обеспечивает более интенсивный обмен газов при дыхательных движениях насекомого. При закрытом дыхальце полностью прекращается доступ воздуха в трахейную систему, что позволяет пчелам длительное время находиться в отравленном воздухе, изолировав себя от него.

Трахея представляет собой трубку, стенки которой состоят из двух слоев: внутреннего хитинового (интимы) и внешнего однослойного трахейного эпителия (матрикса).

Внутренний хитиновый слой содержит тонкую экзокутикулу, которая образует спиральные утолщения (тенидии, или спираль). Эти утолщения постоянно поддерживают трахею в расправленном состоянии. Одновременно спиральные утолщения придают трахеям прочность, гибкость и растяжимость. Так, при повышении давления трахея может укоротиться на 20—30 %, а при растяжении увеличиться почти вдвое без нарушения ее строения и функции.

Отходящие от дыхалец короткие трахейные стволы ведут в воздушные мешки. Одна пара самых крупных воздушных мешков расположена симметрично по бокам брюшка. В груди расположены четыре парных и два непарных мешка. В мешках отсутствуют спиральные утолщения, поэтому их стенки могут спадаться при сжатии брюшка и увеличиваться при его расширении. В голове и груди воздушные мешки не могут спадаться, как в брюшке, так как они постоянно заполнены воздухом и сохраняют свой объем. Стигмы дыхательной пластинки жалоносного аппарата также соединены с небольшими воздушными мешками, которые дают отростки в большие воздушные мешки.

Мешки брюшка, груди и головы соединены друг с другом трахейными стволами.

Воздушные мешки обеспечивают интенсивное дыхание пчелы во время полета, когда необходим добавочный кислород в связи с повышенным уровнем обмена веществ. Кроме того, за счет них уменьшается удельная масса пчелы, что в значительной степени облегчает ее полет. Воздушные мешки делают возможным изменения объема внутренних органов (кишечника, яичника), не оказывая влияния на внешние размеры тела пчелы. Так, например, у молодой неплодной матки хорошо развитые воздушные мешки выполняют свою основную роль в первые дни ее жизни, когда она совершает очистительные и брачные полеты. После спаривания же с трутнями у матки сильно увеличиваются в размерах яичники за счет сжатия воздушных мешков брюшка и она теряет способность к полетам. У маток в семьях, готовящихся к роению, резко снижается уровень кладки яиц, что ведет к уменьшению объема яичников, а воздушные мешки вновь расправляются, заполняясь воздухом, и матка приобретает способность к полету.

От воздушных мешков отходят многочисленные трахеи. Они ветвятся, образуя все более тонкие трубочки. Все органы пчелы оказываются пронизанными трахеями, приносящими к ним воздух. Диаметр трахей постепенно уменьшается. Мельчайшие трахеи с просветом в 1 мкм и менее называются трахеолами. Они лежат непосредственно на поверхности клеток, но иногда проникают и внутрь их. Некоторые трахеолы, имеющие диаметр до 2—5 мкм, заканчиваются особой трахейной клеткой. Внутри этих клеток трахеола разделяется. Стенки трахеол и трахейных клеток проницаемы для газов и воды. Концы их всегда замкнуты, поэтому обмен газов происходит через их стенки.