У пчел есть позвоночник

Пчёлы — группа летающих насекомых из отряда перепончатокрылых. Эти крохотные представители фауны, отличающиеся непродолжительной жизнью, трудятся целыми днями, чтобы накормить своё многочисленное семейство, тем самым играя важную роль в опылении цветочных растений, поскольку собирают нектар и пыльцу. Давайте подробнее рассмотрим анатомию этих маленьких тружениц.

Общие характеристики пчелы

Всего существует порядка 21 тысячи видов и 520 родов пчёл. Они встречаются на 6 континентах. Природа создала их так, что они способны питаться нектаром и пыльцой, делая их главными опылителями цветочных растений. Пчёлы втягивают нектар, являющийся источником энергии, с помощью длинного хоботка, а находят его и пыльцу благодаря усикам. Это их главный орган обоняния. У всех особей пчелиного семейства одна пара усиков. Состоят они из сегментов, число которых зависит от пола особи.

У пчёл обязательно имеется две пары крыльев, одна пара из которых (передняя) больше второй (задней). Всем хорошо известно, какого цвета пчела: чёрная с жёлтыми поперечными полосами, а вот длина тела варьируется, в зависимости от вида, в пределах 2,1–39 мм. Наименьший размер имеют карликовые пчёлы, наибольший — представители вида Megachile pluto, живущего в Индонезии. В цикле пчелиного развития выделяются следующие этапы: яйцо, личинка, куколка, взрослая особь.
Яйцо откладывается в ячейку. От того, в какую часть маточника будет помещено яйцо, зависит вид новорождённой особи (матка, трутень, рабочая). Яйцо, снесённое маткой, располагается в ячейке вертикально. Когда произойдёт оплодотворение, начнёт развиваться зародыш, положение яйца в ячейке будет изменяться (постепенно будет наклоняться вбок). Спустя 68–76 часов, необходимых на развитие всех органов зародыша, яйцо будет лежать на дне ячейки горизонтально.

К этому моменту пчёлы помещают рядом с яйцом корм, который поспособствует разрушению оболочки яйца и появлению из него крохотного червячка-личинки. Пчёлы постоянно добавляют корм, поэтому личинка оказывается окружённой пищей, которая постоянно перемешивается из-за движений червячка. Появившаяся на свет личинка длиной всего 1,6 мм и прозрачная. К концу первого дня своей жизни она уже достигает 2,6 мм и её тельце становится менее прозрачным.

На третий день жизни личинка будет заполнять всё дно ячейки и иметь матовый окрас. С этого момента разных личинок начинают кормить по-разному. Так, рацион рабочих пчёл с первого дня жизни состоит из молока, затем его заменяют мёдом и пергой. Будущих маток кормят исключительно одним молоком. Трутней также кормят молочком, но ещё более сытно. На протяжении 5 (матка), 6 (рабочая особь) и 7 (трутень) дней личинка линяет 4 раза. В конце последнего дня пчёлы-кормилицы запечатывают ячейки с личинками.

Начинается процесс окукливания. Сколько дней на это уйдёт, также зависит от вида личинки. Пока куколка не превратилась во взрослое насекомое, ещё пару раз происходит процесс линьки и после последнего сбрасывания старой оболочки молодое насекомое прогрызает крышечку и вылезает наружу. В общей сложности, на развитие рабочей пчелы нужно 20 дней, матки — 16, трутня — 24.

Внешнее строение

Тело пчелы сегментированное. У него можно выделить такие части: голова, грудной отдел, брюшко. Всё тело покрыто волосками, являющимися органом осязания. Кроме этого, они защищают верхний покров тела от загрязнения.

Из чего состоит тело, можно увидеть на рисунке:

Голова

Голову защищает толстый слой хитина, под которым находится головной мозг. Его размеры зависят от типа пчелы. У трутня он больше, чем у остальных особей. Размеры и форма головы также зависят от трудовых обязанностей насекомого. У матки она округлая, глаза смещены в лобную часть. У рабочих — треугольная, обычные глаза расположены на темени, у трутней — округлая, а фасеточные глаза огибают голову и сходятся на темени. Простые же смещены в сторону лба.

Схематическаяиллюстрация головы пчелы (голова матки (А), рабочей пчелы (Б) и трутня (В): 1 — простые глаза, 2 — сложные глаза, 3 — усики, а — основной членик, б — жгутик, 4 — верхняя губа, 5 — верхняя челюсть, 6 — хоботок):

В широкой части головы по бокам располагаются 2 крупных неподвижных фасеточных глаза. Между ними, в верхней части, находятся 3 обычных глаза. Пространство между ними усеяно длинными и густыми волосками. В остальной части головы они покороче. Спереди, над верхней губой, расположены усики. У самок они разделены на 11 члеников, у самцов — на 12.

Все они соединены перепонками, что делает усы очень подвижными. В полости каждого усика находится нерв, идущий в обонятельную долю головного мозга. Внешняя оболочка усиков — орган осязания и обоняния. Внизу расположен хоботок, состоящий из двух нижних челюстей и нижней губы, способных смыкаться и расчленяться.

При их движении хобот приобретает форму трубочки, с помощью которой насекомое собирает жидкую пищу. Язычком слизывается твёрдая еда. Такой функциональный хоботок имеют только рабочие пчёлы. У остальных он короче, а ротовой аппарат утратил своё прямое предназначение. Верхние челюсти хорошо развиты, поскольку выполняют грызущую функцию.

С их помощью насекомое разминает воск, когда сооружает ячейки, а когда отправляется добывать пищу — снимает ими пыльцу с тычинок. Нижние челюсти и губа помогают слизывать и высасывать нектар. Из-за этого ротовой аппарат пчелы относится к грызуще-сосущему типу.

Грудь

Внутри грудного отдела расположены мышцы, отвечающие за все движения насекомого. Состоит он из трёх колец и одного членика от брюшка. Самое маленькое кольцо через тонкую хитиновую плёнку соединено с головой, что позволяет последней совершать свободные движения. Среднее кольцо выполняет роль каркаса. К нему прикреплена передняя пара крыльев. К последнему кольцу крепится задняя пара крыльев. Общее количество крыльев — 4. На каждом кольце есть по одной паре ног и дыхальца, через которые воздух поступает в организм.

Строение крыльев

Крылья представляют собой тонкую эластичную пластинку с жилками (затвердевшими полыми трубочками). Когда пчела летит, обе пары крыльев расправляются, образуя единую плоскость, и скрепляются между собой мелкими крючками. При приземлении крючки отсоединяются, и крылья укладываются вдоль туловища, причём переднее большее крыло накрывает заднее. В движение они приводятся грудными мышцами. В полёте насекомое осуществляет 200–250 взмахов крыльями за секунду.

Брюшко

Имеет 6 колец. Каждое кольцо разделяется на тергит (спинные полукольца) и стернит (брюшные полукольца). Между собой они соединены мягкими мембранами, что позволяет каждой части свободно двигаться. Это позволяет брюшку расти вширь и в длину, если нужно. За брюшком спрятаны основные внутренние органы насекомого.

Ножки

Ножки у пчелы многофункциональные. Они поддерживают туловище, с их помощью пчела перемещается, а также очищает тело. Помимо этого, у рабочих членов семьи ножки помогают собирать пыльцу и формировать шарики из воска. У каждой пчелы по 3 пары ног, состоящих из 5 члеников, соединённых подвижно. Передние лапки имеют щёточки, позволяющие насекомому чистить глаза, рот и усики, а также помогающие соскребать пыльцу с тела. В удалении пыльцы принимают участие и средние ноги. Они покрыты большим количеством мелких волосков, что позволяет хорошо сметать пыльцу. Задние конечности также хорошо подвижны, как и передние. На них, с внешней стороны голени, расположена корзиночка. В ней насекомое формирует обножку, которая будет перенесена в улей. Такое сложное строение конечностей имеют только рабочие особи. У остальных же обитателей улья они более простые.

Внутреннее строение

Анатомия внутренних органов пчелы приспособлена под главную их задачу — производство мёда. Внутренние системы пчелы (вид сбоку в разрезе) представлены на рисунке ниже:

Система кровообращения

Кровеносная система у пчелы незамкнутая, но кровь циркулирует всегда в определённом направлении. Это достигается благодаря слаженной работе сердца, аорты, брюшной и спинной диафрагмы. Сердце похоже на длинную трубку и расположено вдоль спины. В груди находится аорта, доставляющая кровь к голове. Вся трубка разделена на 5 камер, соединённых через перегородки-клапаны, пропускающие кровь в определённом направлении (от брюшка к голове).

За минуту в покое сердце пульсирует 60–70 раз. Полёт увеличивает частоту пульсаций до 150. Спинная и брюшная диафрагмы также являются частью кровеносной системы. Они контролируют поток крови в тело. К конечностям, усикам и крыльям кровь движется благодаря пузырькам, находящимся у основания этих частей тела.

Нервная система

Она разделена на три отдела: центральный, периферический и симпатический. К центральному относятся головной мозг и брюшная цепочка нервов, заменяющая спинной мозг. Лобный узел — начало симпатического отдела, отвечающего за функционирование пищеварительной, кровеносной и дыхательных систем. Головной мозг, как главный узел нервной системы, содержит основную часть нейронов.

Наибольшее их количество — в зрительной доле и грибовидном теле. Как было упомянуто ранее, размер мозга зависит от функций пчелы. У трутней он самый большой, но при этом больше всего развитых отделов имеет рабочая особь. Нервная клетка (нейрон) — главная структурная единица нервной системы. Она имеет один длинный отросток (без ответвлений), передающий нервные импульсы, и разветвлённый отросток, способный получать сигналы от неразветвлённого отростка и других нейронов и передавать его путём электрического сигнала своему нейрону. Получается, что первый отросток играет роль выходного канала передачи информации, а второй — входного.

Дыхательная система

Особенности строениядыхательной системы насекомого таковы, что воздух в организм попадает через дыхальца, представляющие собой отверстия в кутикуле. Три пары дыхалец находятся на грудном отделе, 6 пар — на брюшке. Проходя через дыхальца, воздух очищается от пыли и собирается в мешках. Обратно выйти этот воздух не может из-за того, что дыхальца имеют клапаны.

Из мешков воздух по трахеям через крошечные кольцевые ответвления разносится ко всем системам организма. Покидает воздух организм только через брюшные дыхальца. Крупные первые дыхальца надёжно защищены густым волосяным покровом, но в них всё же могут попадать клещи и вызывать развитие болезни под названием акарапидоз.

Половая система

У пчёл существует два вида самок: матка и рабочая особь, но производить качественное потомство способен лишь первый вид. Обычно на всю пчелиную семью только одна матка. У рабочих особей половые органы очень репродуцированы. Яичники и яйцеводы не имеют развитых трубочек. Они начинают развиваться в определённых условиях (матка погибла и рабочие пчёлы изменили свой рацион).

Это позволит самкам продуцировать яйца, но поскольку у них отсутствует семяприёмник, яйца будут неоплодотворённые и из них могут появиться лишь самцы. У матки же яичник имеет примерно 150 трубок, в которых находится по одной зрелой яйцеклетке. Яичники и влагалище соединены парным яйцеводом.

С узкой частью влагалища через канал связан семяприёмник. Канал выполняет роль своеобразного дозатора, который в нужный момент пропускает несколько сперматозоидов. Если оплодотворение произойдёт, то из яйца появится рабочая особь, если нет — трутень.

В разрезе половая система матки выглядит так (1 — яичник, 2 — парный яйцевод, 3 — семяприёмник, 4 — придаточная железа семяприёмника, 5 —влагалище, 6 — резервуар большой ядовитой железы, 7 — малая ядовитая железа, 8 — жало):

Строение и функции жала

Жало — средство защиты, обороны пчелы, а также помощь при откладывании яиц. Его имеют только самки. Выглядя как игла, жало представляет собой видоизменённый яйцеклад. Расположено оно на конце брюшка и прикрыто крайними его члениками. К нему подходят три системы желёз: смазочная, малая и большая ядовитые. Поверхность самого жала похожа на пилу, что позволяет ему застревать в тканях противника.

Но, к сожалению, из-за этого пчела его теряет и гибнет. Чем дольше жало находится в «жертве», тем больше яда из резервуара попадёт в организм и тем больше нанесёт вреда ему. Яд — бесцветная жидкость с особым ароматом и горьким вкусом. На воздухе он быстро кристаллизуется.

Строение жала представлено на рисунке ниже, где 1 — салазки, 2 — отростки салазок, 3 — продолговатая пластинка, 4 — щупик, 5 — треугольная пластинка, 6 — стилетики, 7 — квадратная пластинка, М1–М4 — мускулы жала, Б. Ж.— большая ядовитая железа, Яр — резервуар ядовитой железы, М. Ж.— малая ядовитая железа:

Особенности роения

Роение — естественный процесс деления пчелиной семьи. Происходит это тогда, когда пчелиная семья увеличивается до таких размеров, что выделяемого маткой молока становится недостаточно, чтобы прокормить всех нуждающихся.

Предшествуют роению такие моменты:

1. Обустройство ячеек и кладка в них яиц, из которых появятся матки.
2. Матка перестаёт «продуцировать» яйца. Её размеры из-за этого значительно уменьшаются.
3. Соты не строятся, нектар и пыльца практически не собираются.

Когда пчёлы-кормилицы запечатывают ячейки с будущими матками, семья может начинать делиться. Если погода хорошая (безветренная, тёплая), то утром на следующий день после процедуры запечатывания, с характерным гулом и ртом, полным мёда, пчёлы вылетают из улья. Обычно матка покидает его первой, а потом ждёт, пока вылетят все остальные члены роя.

Они какое-то время кружатся вокруг улья в поисках матки. Увидев её, окружают и «облепляют» ветку дерева или другой предмет. Через некий промежуток времени (зависит от погодных условий) рой перемещается на новое место, которое обнаружено пчёлами-разведчицами. После того как рой покидает улей, в нём остаётся около половины прежнего числа насекомых, а также много ячеек с личинками.

Причины роения:

• большое количество пчёл-кормилиц;
• улей мал и в нём душно;
• летом насекомые не смогли собрать нектар и пыльцу.

Длительность жизни пчёл зависит от того, насколько семья сильная. Этот показатель определяется плодовитостью матки и, соответственно, поголовьем. Если семья многочисленная, то рабочая особь может прожить порядка 5–7 недель. В слабой — в среднем 4 недели. Рабочая особь медоносной пчелы в зимний период живёт 122–152 дня. Но длительность жизни может быть увеличена самими пчёлами ввиду некоторых обстоятельств. Например, если матки внезапно не стало, то некоторые особи могут прожить на 150–200 дней дольше. Толчком к увеличению продолжительности жизни может быть подготовка к роению, зимовке. Те, кто смогли перезимовать, живут примерно 7 месяцев и ещё месяц у них уходит на работы на благо колонии.

Влияет на продолжительность жизни и работоспособность семьи. В одиночку матка способна прожить не больше 2–3 дней, если около неё будет штук 20 рабочих особей — то 3 недели, а если её будет окружать семья — 5 лет. Трутни живут 3–6 месяцев и обычно только в тёплое время года.

Как видим, пчела представляет собой уникальный живой организм, для изучения которого была создана отдельная наука апиология. Несмотря на это, данное насекомое остаётся неизученным до конца. Учёным ещё предстоит разобраться во многих интересных моментах анатомии и физиологии насекомого.