Строение пчелы



Медоносная пчела стала третьим после дрозофилы и комара насекомым, геном которого известен. Он содержит около 300 млн основных пар ДНК. Согласно результатам первых исследований, этот вид возник в Африке, а затем мигрировал в Европу двумя волнами. Однако более позднее изучение генома пчёл по всему миру показало, что они прибыли из Азии примерно 300 тыс. лет назад и быстро распространились по Европе и Африке. В целом по миру был выявлен высокий уровень генетического разнообразия, однако, в некоторых регионах колонии пчёл вымирают из-за инбридинга (близкородственного скрещивания).

Митохондриальная ДНК у пчёл может передаваться следующему потомству не только от самок, но и от самцов.

Строение тела

Тело каждой пчелы делится на 3 части — голову, грудь и брюшко. Опорой тела служит его наружный экзоскелет — кутикула. Снаружи тело покрыто волосками, которые выполняют функции органов осязания и защищают покров от различных загрязнений. Части тела соединены между собой тонкими эластичными перепонками кутикулы. На голове расположены 2 больших сложных и 3 простых глаза. Сложные глаза состоят из большого количества фасеток и расположены по бокам головы, а простые — на темени (у трутня простые глаза несколько сдвинуты на лоб). Внутри головы находится внутренний скелет (тенториум). Это прочные хитиновые балки, идущие от передней стенки головы к задней и придающие необходимую прочность головной капсуле, особенно её нижней части. К ним прикреплены мышцы, которые обеспечивают движения головы, верхних челюстей и хоботка, а также служат опорой для некоторых внутренних органов. Каждый усик состоит из основного членика и одного длинного жгутика, состоящего у трутня из двенадцати одинаковых члеников, а у самок — из одиннадцати. Спереди рот прикрывает узкая хитиновая полоска — верхняя губа, а с боков расположены верхние челюсти — жвалы. Сильно сдвинутая нижняя губа вместе с парой нижних челюстей образует хоботок. Брюшко самок делится на 6 члеников (сегментов), а у трутня — на 7.

Пищеварительная система пчел

Пищеварительная система пчёл состоит из трёх отделов, соединённых между собой. В первый отдел входят глотка, пищевод и медовый зобик. Глотка находится в голове и является расширенной частью передней кишки. Глотка сужается в пищевод, который проходит через грудь до передней части брюшка, где расширяется и образует медовый зобик. Объём пустого медового зобика составляет 14 мм³, но при заполнении мёдом или нектаром может увеличиваться в 3—4 раза. С помощью мускулов, имеющихся в зобике, находящийся в нём мёд или нектар может через пищевод и хоботок выдавливаться наружу. Второй отдел (средняя кишка) находится за медовым зобиком и служит основным органом пищеварения. В состав третьего отдела (задняя кишка) входят тонкая и толстая (прямая) кишка. В прямой кишке, отличающейся большой ёмкостью, скапливаются непереваренные остатки корма в зимний период, в холод, ненастье, а у молодых пчёл — до их ориентировочного облёта. Чтобы исключить вредное влияние на организм экскрементов, происходят всасывание воды и кала и выделение специальными железами противодействующих веществ.

Кровеносная система пчелы

Кровеносная система пчелы: 1—5 камеры сердца; 6 — аорта; Д1 — спинная диафрагма; Д2 — брюшная диафрагма. Стрелками показано направление движения крови в теле пчелы.

Сердце, напоминающее длинную трубку, находится в верхней части тела и тянется вдоль спинной стороны от шестого тергита до головы. Через грудь проходит более тонкая часть трубки (аорта), из которой гемолимфа вытекает в полость головы. Трубка прикреплена мышечными волокнами к спинной стороне тела, имеет 5 сообщающихся камер (задняя, находящаяся под шестым тергитом, замкнута), отделённых друг от друга клапанами, которые пропускают гемолимфу только в одном направлении — от брюшка к голове. В кровеносную систему входят также брюшная и спинная диафрагмы, которые регулируют ток гемолимфы в полость тела. В полости брюшка гемолимфа, очищенная от продуктов распада и обогащённая питательными веществами, поступает в камеры сердца через особые отверстия и вновь направляется по сосудам в голове. В ножки, усики и крылья гемолимфа поступает с помощью так называемых пузырьков, расположенных у основания этих органов. Сердце у пчёл в спокойном состоянии сокращается 60—70 раз в минуту, а сразу после полёта пульсация её сердца достигает 150 сокращений в минуту.

Дыхательная система пчелы

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

Вдыхаемый воздух первоначально попадает в дыхальца — отверстия в кутикуле, из них 3 пары расположены на груди и 6 пар на брюшке. Воздух, очищенный в дыхальцах от пыли с помощью имеющихся в них волосков, поступает в головные, грудные и брюшные парные мешки, соединённые между собой, и затем по трахеям во все органы тела насекомого. Воздух в организм проникает через все отверстия, а выходит в основном через третью грудную пару.

Крылья

Крылья закладываются на стадии куколки. У взрослых пчёл крыло — тонкая, эластичная пластинка, по которой проходят жилки, представляющие собой затвердевшие участки полых трубок. У трутней встречается добавочное жилкование задних крыльев. Роль точки опоры для крыла играет столбик — вырост плейрита. Снаружи от столбика лежит длинное плечо; от места прикрепления к мембране сегмента до столбика — короткое плечо. Основную роль в полёте играют непрямые мышцы, заполняющие полость тела: сокращение этих мышц изменяет кривизну сегментов груди. Мышцы прямого действия действуют непосредственно на крыло через сухожилия и хитиновые пластинки. В полёте передние и задние крылья соединяются в единую плоскость мелкими крючками на переднем крае задней пары крыльев, направленными вперёд, которые называются «хамулус» (лат. hamulus — маленький крючок). Когда насекомое приземляется, эти крючки разъединяются, и крылья складываются вдоль тела. Общее число таких крючков (зацепок) составляет от 17 до 28 штук.

Пчела может лететь со скоростью до 65 км в час (без груза, а с грузом — 20—30 км в час), совершая при этом 200—250 взмахов крыльями в секунду. От улья они могут улетать до 3—4 км. Однако, эффективно работать со взятком пчёлы могут с расстояния не более 2 км.

Органы чувств пчелы

К органам чувств пчёл относятся органы зрения, обоняния, вкуса, слуха, температуры и др.

Зрение

Сложные глаза состоят из большого количества мелких глазков (3000—4000 у матки, 4000—5000 у рабочей пчелы, 7000—10 000 у трутня), каждый из которых воспринимает части находящегося перед ним предмета, а вместе они воспринимают полное изображение предмета (мозаичное зрение). На темени расположены 3 простых глаза. Пчёлы видят поляризованный свет, что позволяет им видеть солнце даже сквозь облака.

Обоняние и осязание

Органы обоняния находятся на усиках. Часть волосков, покрывающих тело, выполняет функцию органов осязания и связана с чувствительными клетками и нервной системой. Органы обоняния и осязания позволяют ориентироваться в тёмном гнезде. Число обонятельных пор на усиках трутней примерно в 7 раз больше, чем у рабочих пчёл.

Вкус

Органы вкуса находятся на хоботке, в глотке, на члениках усиков, на лапках ножек.

Слух

Звук пчёлы воспринимают через соответствующие органы, расположенные на отдельных участках туловища и на ножках.

Другие

На усиках расположены органы, воспринимающие влажность, тепло и холод, уровень содержания углекислого газа, позволяющие контролировать микроклимат гнезда, оптимальный для развития личинок в сотах.

Ядовитые железы

Жалящий аппарат пчелы расположен на заднем конце брюшка и состоит из двух ядовитых желёз, резервуара для яда и пильчатого жала длиной 2 мм и диаметром 0,1 мм. На жале расположены зазубрины, из-за которых жало застревает в коже позвоночных, являясь причиной потери жалящего аппарата при ужалении и смерти пчелы. Пчелиный яд представляет собой бесцветную жидкость с характерным запахом и горьким вкусом, имеющую кислую реакцию (pH=4,5—5,5), на воздухе быстро высыхающую и превращающуюся в аморфные кристаллы плотностью 1,1313 г/см³. Яд пчёл термоустойчив: выдерживает замораживание и нагревание до 115 °C. Наряду с ингредиентами, характерными и для других животных ядов, в нём присутствуют вещества, характерные только для него. Ингредиенты яда имеют строгую специализацию, но действуют синергично, дополняя и усиливая друг друга. При ужалении пчела вводит 0,3—0,8 мг яда в зависимости от времени года и возраста пчелы. Смертельная доза пчелиного яда для человека — около 0,2 г (500—1000 ужалений).

Звуки пчёл

Пчёлы способны издавать звуки разной высоты и тембров. Пчелиная семья в улье жужжит по-разному в зависимости от своего физиологического состояния. Таким образом можно биоакустически контролировать состояние пчёл. По характеру звука можно определить, холодно ли им, голодно ли, решила ли семья роиться, есть ли матка в семье, как относятся пчёлы безматочной семьи к вводимой в улей матке (они не всегда её принимают), какова расовая принадлежность пчёл (каждая раса издаёт свой звук). Можно также акустически управлять лётной деятельностью пчёл, например, ограничить их вылет из улья при необходимости (например, на время обработки полей ядохимикатами).