بالإضافة إلى الطعام والماء ، يحتاج كل كائن حي تقريبًا إلى الوصول المجاني إلى الأكسجين. تملأ المخلوقات الحية هذه الحاجة بعملية معقدة ومحددة تسمى التنفس. في حين تم الكشف عن جميع أسرارها في الحيوانات العليا والبشر ، لا يُعرف سوى القليل عن تنفس الحشرات. ستفحص المقالة بالتفصيل ميزات تنفس النحل ، وستصف أيضًا كل التفاصيل الدقيقة لتبادل الغازات للخلايا الحشرية مع البيئة.

الجهاز التنفسي لنحلة العسل: الدور الرئيسي ، الوصف ، التركيب

مثل أي مخلوق حي ، يحتاج نحل العسل إلى نظام فعال لتزويد الجسم بالهواء. يلعب أحد الأدوار الرئيسية في ضمان وظائف الجسم ، وتزويد الخلايا بالأكسجين: بدون هذا العنصر ، لا تمر عملية فسيولوجية واحدة ، وبالتالي يؤدي غيابها إلى حصار تدريجي لأنظمة الجسم الفردية ، وفي المستقبل ، إلى موت الحشرة. بفضل التنفس ، تحرر الحشرات أيضًا جسم بخار الماء ومنتجات التمثيل الغذائي المختلفة.

على الرغم من حجمه المصغر ، فإن جسم النحل المحلي والبرّي هو كائن معقد إلى حد ما مع عملية التمثيل الغذائي المتقدمة. في هذه الحالة ، يتم توفير تشبع الخلايا بالأكسجين في هذه الحشرات من خلال نظام تبادل غازات أقل تعقيدًا من الأنواع الأخرى.

ومع ذلك تنفس النحلة مبدأ غريب، التي توفرها مجموعة فريدة من الأعضاء المحددة. تساهم في تشبع الخلية بالأكسجين مباشرة ، في تفاعل مباشر مع الهواء ، دون مشاركة ناقلات فردية أو أنظمة محمولة (الدورة الدموية).

هل تعلم نحل العسل من أقدم المخلوقات على وجه الأرض. كانت منتشرة في العصر الطباشيري. — منذ حوالي 100 مليون سنة.

يتم ضمان ذلك من خلال نظام خاص من الأنابيب المنتشرة في جميع أنحاء جسم النحلة ، ما يسمى القصبة الهوائية. يبدأ الجهاز التنفسي من الأعوج. هذه تشكيلات خاصة تفتح قناة القصبة الهوائية للخارج. لديهم حفرة يتم من خلالها سحب الهواء إلى القنوات الداخلية. تحتوي كل حشرة على 10 أزواج من المفاصل ، يقع معظمها على جانبي البطن ، وثلاثة فقط في المنطقة الصدرية. تحتوي كل دوامة على العديد من الشعيرات التي تنظف هواء الغبار والملوثات الأخرى.

أعضاء الجهاز التنفسي: 1-القصبة الهوائية. 2- تفرغ القصبة الهوائية. 3 أكياس هوائية. 4-القلب ؛ الحجاب الحاجز 5 الظهر. 6- الحجاب الحاجز البطني

يتم تشكيل القصبة الهوائية الكبيرة على شكل قنوات عديدة ، على كل فرع يوجد كيس هوائي - تشكيل مجوف يتكون من قنوات القصبة الهوائية. تنطلق منه العديد من الأوعية الأنبوبية ، وقد يتكون كل منها من عدة عشرات من الأوعية الصغيرة.

عندما تتفرع ، تنحني إلى أصغر الشعيرات الدموية التي تحمل الهواء (القصبة الهوائية) ، والتي تخترق الخلايا مباشرة ، بالإضافة إلى المساحة بين الخلايا. تسمح بنية الجهاز التنفسي للحشرة بإشباع الجسم بسهولة بالأكسجين ، حتى في حالة الطيران المكثف والطويل.

هل تعلم تلعب الوسادة الهوائية في جسم النحل دورًا عالميًا ، أهمها — تقليل وزن الحشرة لتحسين الطيران. وفي الوقت نفسه ، تكتسي المشاركة في العمليات التنفسية أهمية ثانوية.

عملية تغيير الهواء

يتم تغيير الهواء في قناة القصبة الهوائية والحويصلات الهوائية والشعيرات الدموية بالتناوب. تنقبض طبقة عضلية خاصة في البطن وتأثيراتها تحت تأثيرها. وهذا يخلق اختلافًا في الضغط بشكل مصطنع ، حيث تملأ الكتل الهوائية القصبة الهوائية والحويصلات الهوائية. هنا ، يتم ترشيح خليط الغاز من الشوائب المختلفة ، ثم من خلال أصغر الشعيرات الدموية تحت تأثير قوى الانتشار التي تنتشر في جميع أنحاء الجسم ويتم نقلها إلى كل خلية.

أثناء تفاعل الخلايا مع الهواء بسبب الانتشار ، يخترق الأكسجين عبر جدار الخلية في السيتوبلازم ، في حين يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون والمنتجات الثانوية الأيضية الأخرى إلى الخارج. بعد تقلص البطن ، ترتخي طبقة العضلات ، ونتيجة لذلك هناك محاذاة طبيعية للضغط الجوي والداخلي للجهاز التنفسي. يتم تفريغ غاز العادم في الغلاف الجوي ، وبعد ذلك تبدأ العملية مرة أخرى. يتم التحكم في نشاطه من قبل الجهاز العصبي المركزي.

ما الذي يحدد شدة تنفس النحلة

معدل التنفس للنحل ليس قيمة ثابتة ، لذلك يمكن أن يختلف عدد دورات الجهاز التنفسي فيها بشكل كبير. يعتمد هذا المؤشر بشكل أساسي على نشاط الحشرات ودرجة الحرارة المحيطة. في حالة الاسترخاء والهدوء ، خلال فصل الشتاء ، يأخذون فقط أنفاس قليلة في الدقيقة.

مع المجموعة النشطة من العسل ، يمكن أن يزيد عدد حركات الجهاز التنفسي إلى 100 في الدقيقة ، وإذا لوحظت حرارة الصيف في نفس الوقت ، فيمكن أن تصل شدة التنهدات إلى 200 دقيقة في الدقيقة.

أيضًا في كثير من الأحيان ، ترتبط شدة الجهاز التنفسي بجنس الحشرة. النحل العامل (أنثى) لديه وسائد هوائية أقل بكثير من الطائرات بدون طيار (ذكور) ، لذلك سيحتاج إلى حركات تنفسية أكثر لتجديد الجسم بالأكسجين اللازم.

هام! يعتمد معدل التنفس على كمية الأكسجين في الغلاف الجوي. كلما كان أصغر ، كلما كان التنفس وامتصاص الهواء أكثر نشاطًا.

كمية الأكسجين التي يحتاجها النحل لوجود طبيعي

الحاجة إلى نحل العسل في الهواء كبيرة جدًا. إذا أخذنا في الاعتبار نسبة كتلة الجسم لمتوسط ​​الحشرة ونشاط استهلاكها للهواء ، فقد تبين أن النحلة تحتاج إلى هواء عدة مرات أكثر من الشخص. الحد الأدنى من الأكسجين الذي يحتاجه النحل هو 0.4-1 مل / ساعة. لوحظت مثل هذه الكثافة من الاستهلاك خلال الرسوم المتحركة المعلقة في فصل الشتاء.

خلال الحياة النشطة ، تحتاج نحلة واحدة إلى 65 مل على الأقل من الأكسجين في الساعة. عند الطيران ، يزداد هذا المؤشر في بعض الأحيان: تحتاج النحلة العاملة أثناء جمع الرحيق إلى 400 مل من الأكسجين على الأقل في الساعة.

الحاجة إلى اليرقات في الهواء النقي ليست أقل أهمية: يمكن لإطار الحضنة المفتوح استيعاب ما يصل إلى 1300 مل من الأكسجين في الساعة. كل هذا يجعل تربية النحل صناعة كثيفة الأكسجين إلى حد ما.

كيف يؤثر التغير في درجة الحرارة المحيطة على تبادل الغازات للنحل والحضن

يعتمد نشاط تبادل الغازات للكائن الحي والنحل مع البيئة على درجة حرارة الهواء. لوحظ أقل تنفس نشط عند درجة حرارة قريبة من +10 درجة مئوية ، مما يتسبب في حالة من الرسوم المتحركة المعلقة في الحشرات. تتم العملية الأكثر كثافة عند درجة حرارة تزيد عن + 30 درجة مئوية ، في حين أن الحرارة يمكن أن تثير تسارعها 5 مرات.

هام! لتقليل الحمل الحراري على الحشرات ، يجب توفير فتحات تهوية في خلايا النحل. يجب تركيبها بحيث تخضع البنية لأقصى تهوية ، ولكنها محمية من المسودات.

على سبيل المثال ، يمكن للمرء أن يتخيل حقيقة أن الأسرة المتوسطة ، التي يبلغ عددها حوالي 15 ألف فرد ، أثناء التكاثر النشط وإنتاج الرحيق عند درجة حرارة +30 ... + 35 درجة مئوية في الساعة تستهلك حوالي 250 لترًا من الأكسجين ، وتطلق 50-60 لترًا من ثاني أكسيد الكربون الغاز و 300 غرام من بخار الماء. إذا انخفضت درجة الحرارة إلى + 11 درجة مئوية ، ينخفض ​​استهلاك الأكسجين إلى 4 لتر في نفس الوقت ، بينما تطلق الحشرات 800-1000 جم فقط من ثاني أكسيد الكربون وحوالي 1 جم من الماء مرة أخرى.

التنفس من أهم العمليات الفسيولوجية التي تضمن استقرار عمل النحل. لذلك ، تتطلب هذه الحشرات ، مثل أي مخلوقات أخرى ، وفرة من الهواء النقي. يتم ضمانه عن طريق نظام تنفسي معقد إلى حد ما يتكون من قنوات القصبة الهوائية المتفرعة. يتم تحديد الحاجة إلى الأكسجين من خلال العديد من العوامل ، ولكن أهمها درجة الحرارة المحيطة ونشاط الحشرات.