Téměř každý organismus potřebuje kromě jídla a vody volný přístup k kyslíku. Živé bytosti naplňují tuto potřebu složitým, specifickým procesem zvaným dýchání. Zatímco všechna jeho tajemství byla odhalena u vyšších zvířat a lidí, o dýchání hmyzu je známo jen málo. Článek podrobně prozkoumá vlastnosti dýchání včel a také popíše všechny jemnosti výměny plynů hmyzích buněk s prostředím.
Dýchací systém včely: hlavní role, popis, struktura
Stejně jako jiné živé bytosti, včely medonosné potřebují účinný systém zásobování těla vzduchem. Hraje jednu z klíčových funkcí při zajišťování funkčnosti těla, zásobování buněk kyslíkem: bez tohoto prvku neprochází jediný fyziologický proces, a proto jeho absence vede k postupné blokádě jednotlivých tělesných systémů a v budoucnu ke smrti hmyzu. Hmyz také díky dýchání zbavuje tělo vodní páry a různých metabolických produktů.
Tělo domácích a divokých včel je přes svou miniaturní velikost poměrně složitý organismus s rozvinutým metabolismem. V tomto případě je nasycení buněk kyslíkem v tomto hmyzu zajištěno neméně složitým systémem pro výměnu plynu než u jiných druhů.
Nicméně dýchání včel je zvláštní princip, který poskytuje jedinečný soubor specifických orgánů. Přispívají přímo k nasycení buňky kyslíkem, v přímé interakci se vzduchem, bez účasti jednotlivých nosičů nebo přenosných systémů (krevní oběh).
Víš? Včely medonosné jsou jedním z nejstarších tvorů na planetě. Byli rozšířeni již v křídě. — asi před 100 miliony let.
To je zajištěno zvláštním systémem trubic rozprostřených po těle včely, tzv. Průdušnici. Dýchací systém začíná spirály. Toto jsou speciální útvary, které otevírají průduškový kanál směrem ven. Mají otvor, ze kterého je nasáván vzduch do vnitřních kanálů. Každý hmyz má 10 párů spirál, většina z nich se nachází po stranách břicha a pouze tři jsou v oblasti hrudníku. Každý spiracle obsahuje četné chloupky, které čistí vzduch od prachu a dalších znečišťujících látek.
Dýchací orgány: 1-průdušnice; 2-větvení průdušnice; 3-airbagy; 4-srdce; 5-zadní membrána; 6- břišní bránice
Velká průdušnice je vytvořena ve formě četných kanálů, na každé její větvi je vzduchový vak - dutá formace vytvořená z kanálů průdušnice. Několik trubkových plavidel se od ní odchyluje, z nichž každá může sestávat z několika desítek menších plavidel.
Když se rozvětvují, ztenčují se na nejmenší vzduchem nesoucí kapiláry (tracheol), které přímo pronikají do buněk, jakož i do mezibuněčného prostoru. Tato struktura dýchacího aparátu umožňuje hmyzu snadno saturovat tělo kyslíkem, a to i v případě intenzivního a dlouhého letu.
Víš? Airbag v těle včel hraje univerzální roli, hlavní z nich — snížit hmotnost hmyzu pro zlepšení letu. Současně má účast na respiračních procesech druhořadý význam.
Proces výměny vzduchu
Střídání vzduchu v tracheálním kanálu, vzduchových vakech a kapilárách probíhá střídavě. Speciální svalová vrstva stahuje břicho a spirály pod jeho vlivem. To uměle vytváří tlakový rozdíl, díky kterému vzduchové hmoty zaplňují průdušnici a vzduchové vaky. Zde je plynná směs filtrována z různých nečistot a poté nejmenšími kapilárami pod vlivem difúzních sil, které se šíří po celém těle a je transportována do každé buňky.
Během interakce buněk se vzduchem v důsledku difúze kyslík proniká buněčnou stěnou do cytoplazmy, zatímco oxid uhličitý a další metabolické vedlejší produkty jsou uvolňovány ven. Po kontrakci břicha se svalová vrstva uvolní, díky čemuž je přirozené vyrovnání atmosférického a vnitřního tlaku dýchacího systému. Výfukové plyny jsou vypouštěny do atmosféry a poté proces začíná znovu. Kontrolu jeho činnosti provádí centrální nervový systém.
Co určuje intenzitu dýchání včely
Rychlost dýchání včel není konstantní hodnotou, takže počet respiračních cyklů v nich se může velmi lišit. Tento ukazatel závisí hlavně na aktivitě hmyzu a okolní teplotě. V uvolněném a klidném stavu během zimy berou jen pár dechů za minutu.
S aktivním sběrem medu se počet respiračních pohybů může zvýšit na 100 za minutu, a pokud je současně pozorováno teplo letního tepla, pak může intenzita povzdechů dosáhnout až 200 za minutu.
Intenzita dýchacího systému je také často spojována s pohlavím hmyzu. Pracovní včely (samice) mají výrazně méně airbagů než dronů (samců), takže k doplnění těla potřebným kyslíkem budou potřebovat více dechových pohybů.
Důležité! Rychlost dýchání závisí na množství kyslíku v atmosféře. Čím je menší, tím aktivnější bude dýchání a absorpce vzduchu.
Množství kyslíku, které včely potřebují pro normální existenci
Potřeba včel ve vzduchu je poměrně velká. Pokud vezmeme v úvahu poměr tělesné hmotnosti průměrného hmyzu a aktivitu jeho spotřeby vzduchu, ukáže se, že včela potřebuje několikrát více vzduchu než osoba. Minimální množství kyslíku, které průměrná včela potřebuje, je 0,4–1 ml / hod. Taková intenzita spotřeby je pozorována během zimní animace.
Během aktivního života potřebuje jedna včelka alespoň 65 ml kyslíku za hodinu. Při létání se tento indikátor občas zvyšuje: jedna pracovní včela během odběru nektaru potřebuje nejméně 400 ml kyslíku za hodinu.
Potřeba larev na čerstvém vzduchu není o nic menší: jeden otevřený rám mláďat může absorbovat až 1300 ml kyslíku za hodinu. To vše dělá z včelařství poměrně kyslík náročné odvětví.
Jak změna okolní teploty ovlivňuje výměnu plynů u včel a plodu
Výměnná aktivita organismu včel a mláďat s okolím závisí na teplotě vzduchu. Nejméně aktivní dýchání je pozorováno při teplotě blízké +10 ° C, což způsobuje u hmyzu stav pozastavené animace. Nejintenzivnější proces probíhá při teplotě vyšší než +30 ° C, zatímco teplo může 5krát zrychlit.
Důležité! Pro snížení tepelného zatížení hmyzem musí být v úlech umístěny větrací otvory. Měly by být instalovány tak, aby konstrukce byla vystavena maximálnímu větrání, ale byla chráněna před průvanem.
Lze si například představit, že průměrná rodina, čítající asi 15 tisíc jedinců, během aktivního šlechtění a získávání nektaru při teplotě +30 ... + 35 ° С za hodinu spotřebuje asi 250 litrů kyslíku a uvolní 50-60 litrů oxidu uhličitého plyn a 300 g vodní páry. Pokud teplota klesne na +11 ° C, spotřeba kyslíku se sníží na 4 l současně, zatímco hmyz uvolní zpět pouze 800–1000 g oxidu uhličitého a asi 1 g vody zpět.
Dýchání je jedním z nejdůležitějších fyziologických procesů, které zajišťují stabilní fungování včel. Proto tito hmyz, stejně jako ostatní tvorové, vyžadují dostatek čistého vzduchu. Zajišťuje to poměrně složitý dýchací systém tvořený rozvětvenými tracheálními kanály. Potřeba kyslíku je určována mnoha faktory, ale nejdůležitější z nich jsou teplota okolí a aktivita hmyzu.
