Анатомия и физиология медоносной пчелы

При изучении анатомии пчелы особое внимание следует уде­лить органам, которые принимают активное участие в производстве биологически активных продуктов пчеловодства.

Тело пчелы покрыто твердой кутикулой, которая служит внеш­ним скелетом, а также защитой от внешних неблагоприятных условий. В кутикуле часто образуются выросты и выпячивания, которые служат местом прикрепления мускулов, наружных и внут­ренних органов. Кутикула обладает большой прочностью и гибкостью, что обусловлено наличием в ней особого вещества - хитина.

На голове пчелы размещены три простых и два сложных глаза, пара антенн, а к ротовому отверстию крепятся придатки.

Ротовые придатки рабочей пчелы включают две верхние челюсти (мандибулы), верхнюю губу, две нижние челюсти (максиллы) и нижнюю губу.

При помощи верхних челюстей пчела разгрызает пыльники, рас­печатывает мед, размельчает восковые пластинки, хватает пчел-во­ровок, укатывает воск при отстройке ячеек. Нижние челюсти и ниж­няя губа образуют хоботок, при помощи его пчела собирает нектар и другой жидкий корм, сахарный сироп, воду, мед.

Всасывание жидкой пищи осуществляется за счет глоточного насоса. Если нектара мало, то пчела забирает его язычком при помощи пищевого канала по законам капиллярного осмоса.

Из ротовой полости пища поступает в глотку, затем в пищевод, который расширяется в медовый зобик. Медовый зобик объемом 14-60 мкл имеет вид мешочка со складками, стенки которого внутри выстланы тонкой кутикулой.

В медовом зобике во время полета начинается разложение сахарозы под воздействием фермента инвертазы, поступающей из гипофаренгиальных желез во время проглатывания корма. Но основной гидролиз углеводов происходит уже в улье. Принесенный нектар пчела отрыгивает и отдает пчелам-приемщицам, которые превращают его в мед, складывают в ячейки и запечатывают восковыми крышеч­ками. При откачивании меда восковые крышечки срезают. Это и есть забрус, который обладает лечебными свойствами.

Из медового зобика корм попадает через промежуточную кишку в среднюю. Промежуточная кишка состоит из головки и рукава. Четырехлопастная головка размещена в медовом зобике, а рукав - в средней кишке. Головка выполняет роль фильтра, вылавли­вая крупные пыльцевые зерна из нектара. В средней кишке осуществляется основное расщепление cахаров, жиров, белков. Неперевариваемые вещества переходят в задний отдел кишечника. В тонкой кишке всасывается вода, а в толстой задней накапливаются каловые массы. Шесть ректальных желез, которые расположены в стенках толстой кишки и выделяют фермент каталазу, которая предотвращают разложение каловых масс.

С системой пищеварения связаны слюнные железы: верхнече­люстные, гипофаренгиальные, заднеголовная и грудные.

Верхнечелюстные железы развиты у рабочих пчел и маток, выво­дной канал их выходит на жевательную поверхность мандибул. У пчел-кормилиц они выделяют секрет, который входит в состав мато­чного и пчелиного молочка, у пчел-строительниц - секрет, растворяющий воск, у неплодных пчеломаток - ароматические антрактанты, у плодных - маточное вещество.

Функция гипофаренгиальных желез развиты у пчел: у пчел-кормилиц заключается в выделении секрета, который входит в состав маточного молочка, а у пчел-сборщиц – секрета, участвующего в переработке нектара в мед.

Грудь пчелы состоит из трех основных сегментов и одного дополнительного. По своему происхождению четвертый сегмент является первым брюшным.

К основным сегментам крепятся три пары членистых ножек и две пары перепончатых крыльев.

Ножки пчелы состоят из разных по величине члеников. Особен­но развиты голени задних ножек, где размещаются корзиночки для переноса пыльцевых обножек. Корзиночка имеет вид желобка, дно которого покрыто блестящей и гладкой кутикулой.

У внутренней стороны первого членика лапки находиться 9-10 поперечно-размещенных щетинок. Щетинки образуют щеточки. Щеточка­ми пчелы счищают пыльцу с тела.

На широком конце голени находится ряд острых длинных зуб­цов, образующих так называемый пыльцевой гребешок, служащий для счесывания пыльцевых зерен с щеточек.

Пыльцевую обножку на корзиночках задних ножек пчела форми­рует во время полета. Когда на щеточках наберется достаточно много пыльцы, пчела под брюшком сближает задние ноги таким обра­зом, что гребень одной ноги дотрагивается до щеточки другой. Соб­ранную на гребне кучку пыльцевых зерен пчела сдвигает в кор­зиночку и приклеивает к крупной щетинке в середине корзиночки. В результате многократных движений ножек, комочек цветочной пыльцы постепенно увеличивается и достигнув края, прилипает к волоскам периферии корзиночки. При формировании обножек они увлажняются нектаром и слюной. Левые и правые обножки пчелы формируют с точностью до сотых долей миллиграмма и составляют по 10-15 мг, а при особо благоприятных условиях их масса доходит до 20 мг.

Прилетев в улей, пчела сбрасывает обножку в ячейку с помощью шпорца, острого прочного шипа-шпорки на внутренней стороне наружного конца голени обеих средних ножек.

Щеточки задних ножек служат пчеле еще и для вытаскивания восковых пластинок из карманов между краями стернитов брюшка. Пчела накладывает тонкую восковую пластинку на волоски щеточки и затем передает ее к челюстям.

На передних ножках находится аппарат для чистки усиков, состоящий из двух частей полукруглого выреза и закрывающего его подвижного отростка.

Крылья – это две пары тонких, прозрачных хитинизированных пластинки, которые вдоль и поперек пересекаются полыми жилками-трубочками, обеспечивающими прочность. Каждая пара состоит из переднего и заднего крыла. При полете, пчела расходует много энергии, за счет корма из медового зобика.

Брюшко пчелы и матки состоит из шести видимых сегментов, а у трутня из семи. Брюшные сегменты, как и грудные, состоят из двух полуколец: верхнего - тергита и нижнего - стернита. Между 5 и 6 тергитом размещена ароматическая железа (железа Насонова), а на стернитах с 3 по 6 у рабочих пчел размещены вос­ковые зеркальца. В брюшке находятся органы различных систем: пищеварения, кровообращения, дыхания, выделения, размножения, а также жалящий аппарат, который имеют рабочие пчелы и пчеломатка. Он состоит из салазок, двух стилетов, трех пар хитиновых пластинок и двух ядовитых желез (большой и малой), соединенных с салазками.

Большая ядовитая железа - это трубка длиной до 20 мм, стенки которой выделяют секрет кислой реакции. Он накапливается в ее резервуаре.

Малая ядовитая железа – это короткая толстая трубка, стенки которой выделяют секрет щелочной реакции. При ужалении секрет обеих желез смешивается и образуется пчелиный яд.

Наиболее развиты железы у молодых пчел между 10 и 15 днем их жизни. При одном ужалении пчела выделяет 0,2-0,4 мг яда.

Необходимо иметь в виду, что на стилетах имеются 6-9 зазубринок. При ужалении в мягкие покровы тела стилет выдвигается из салазок и вонзается в кожу, образуется рваная рана и зазубринки стилетов цепляются за края раны, вследствие чего пчела не в состоянии убрать стилеты назад в жалящий аппарат. Но даже при отрыве жала, стилеты продолжают внедряться в рану. Это обусловле­но тем, что вместе с жалом отрывается ганглий координирующий ра­боту жалоносного аппарата.

Реакция организма зависит не только от качества и количест­ва пчелиного яда, но и от его биологического состояния.

Биология пчелиной семьи

Пчелиная семья - это единая биологическая и хозяйствен­но-полезная единица, состоящая из одной матки, нескольких десят­ков тысяч рабочих пчел и нескольких сотен трутней.

Пчелиная матка - единственная полноценная самка в семье и родоначальница всей семьи. От ее качества зависит сила семьи, количество рабочих пчел, участвующих в опы­лении сельскохозяйственных культур, сборе и образовании продук­тов пчеловодства.

Развивается пчеломатка из оплодотворенного яйца, отложенного в специальную ячейку-мисочку. По мере развития ма­точной личинки пчелы отстраивают маточник.

Из яйца отложенного пчеломаткой в мисочку на 3 день выхо­дит личинка. Червеобразное, белого цвета тело личинки состоит из маленькой головки и ясно различимых сегментов: трех грудных и десяти брюшных. На голове нет усиков, глаз, ротовые придатки не­доразвиты. На каждом сегменте брюшка имеется пара дыхалец.

Кишечник личинки состоит из передней, средней и задней киш­ки, которая заканчивается анальным отверстием.

Первые три дня пчелы кормят личинок маточным молочком, отличающимся по своему качеству. Маточное молочко состоит из секретов верхнечелюстных и гипофаренгиальных желез. В даль­нейшем пчелиных и трутневых личинок пчелы переводят на кашицу из перги и меда, а маточную личинку они продолжают кормить молочком, до запечатывания маточника.

В запечатанной ячейке, личинка, освободившись от кала, пря­дет кокон, линяет пятый раз и переходит в стадию предкуколки. В стадии предкуколки наблюдаются сложные преобразования в строе­нии тела, характерные уже для взрослой пчелы. Ее тело постепен­но разделяется на три отдела: голову, грудь и брюшко. Некоторые внутренние органы подвергаются распаду, другие обособлению. Нап­ример, если у личинки рабочей пчелы наблюдается распад яйцевых трубочек в яичниках, то у маточной их количество увеличивает­ся до 110-150 шт. В переднем отделе обосабливается медовый зо­бик, а в заднем тонкая и толстая кишка.

В стадии куколки личинка линяет шестой раз, формируются крылья и происходит пигментация тела; ножки, крылья, усики ос­вобождаются от кутикулы и расправляются.

Стадия развития у матки - 16 дней, пчелы - 21 день и трут­ня - 24 дня.

В конце стадии куколки пчеломатка прогрызает крышечку и вы­ходит из маточника.

Через 2-3 дня после выхода из маточника молодая пчеломатка вылетает на ориентировочный и очистительный облет. Достигнув по­ловой зрелости, т.е. на 6-9 день, пчеломатка вылетает на спари­вание.

Во время брачного полета неплодная пчеломатка выделяет ароматические антрактанты, привлекающие трутней. Спаривается пчеломатка с несколькими (6-10) трутнями. Осемененная пчеломатка прилетает в улей со "шлейфом", от которого в улье сразу же освобождается. "Шлейф" имеет биологическое значение, задерживая вытекание спермы из влагалища матки. Трутень после спаривания погибает, так как шлейф – есть не что иное, как оторванный купулятивный орган трутня.

Через 3-4 дня после спаривания, плодная пчеломатка, на­чинает откладывать яйца.Созревшее яйцо в яйцевых трубочках переходит в парный а дальше в непарный яйцевод. В непарном яйцеводе через микропиле яйца из семяприемника попадает капля спермы и яйцо оплодотворяется. В пчелиную ячейку и мисочку пчеломатка откладывает опло­дотворенные яйца, а в трутневые - неоплодотворенные (гаплоидные).

Среднесуточная яйценоскость пчеломатки в разгар сезона дос­тигает 1500-2000 яиц. Масса отложенных яиц нередко превышает массу самой пчеломатки. Яйценоскость пчеломатки зависит от мно­гих факторов: от количества и качества меда и перги в гнезде, от наличия подготовленных ячеек, количества молодых пчел-кормилиц, температурных условий в гнезде и т.д. Чем интенсивнее пчелы кор­мят пчеломатку, тем больше ее яйценоскость.

В 1910 году Г.Л. Кондратьев впервые обнаружил на поверхности тела плодных пчеломаток маслянистое вещество, привлекающее пчел. А в 1962 году С. Батлер, исследовал это вещество. Активным его на­чалом является транс-9 окси-деценовая кислота, которая не только привлекает пчел, но и тормозит развитие яйцевых трубочек в яичниках рабочих пчел.

Рабочие пчелы - это самки с недоразвитой половой системой. Зимой в пчелиной семье насчитывается 20-25 тысяч рабочих пчел, а летом 40-60 тысяч.

Развивается рабочая пчела в пчелиной ячейке в течении 21 дня. В первые три дня после выхода из ячейки она занимается чисткой тела, ячеек, улья. Начиная с 3-4 дня, пчела кормит пчелиных и трутневых личинок пергой

Восковыделительные железы рабочей пчелы максимального раз­вития достигают в возрасте 12-18 дней, аядовитые - между 10-15 днями жизни молодой пчелы.

С 15-18 дневного возраста пчела вылетает на сбор нектара и пыльцы. Весенние пчелы живут 35-45 дней, а осенние 5-6 месяцев. В весенне-летний период пчелиная семья выращивает от нес­кольких сот до 1-2 тысяч трутней. Развивается трутень из гаплоидного яйца. Они участвуют в воспроизведении потомства, оплодотворяя пчеломаток и передавая им генетическую информацию.