У пчелы нет перегородок между головой, грудью и брюшком. Поэтому полость тела служит полостью для всех его отделов. В связи с такими анатомическими особенностями строения тела у пчелы своеобразно устроены дыхательная и кровеносная системы. Кровь наполняет все ее тело и таким образом омывает все ее органы. Из кишечника питательные вещества как бы фильтруются через стенку средней кишки в кровь. В свою очередь, проходя мимо органов, кровь отдает им растворенные в ней питательные вещества. Кроме того, в кровь попадают продукты обмена веществ, которые из крови улавливаются органами выделения и удаляются из тела пчелы.

Каждая клетка организма пчелы дышит и выделяет продукты своей жизнедеятельности. Поступившие с током крови питательные вещества в клетке идут на пополнение уже разрушенных веществ, на создание новых и вновь разрушаются сами, освобождая скрытую в них энергию. Для нормального течения этих процессов требуется кислород воздуха. Значение кислорода заключается в том, что он вызывает окисление пищевых веществ. Дыханием называется поглощение кислорода и отдача углекислоты организмом пчелы.

Потребление кислорода и образование углекислоты происходят внутри самих клеток. Внутриклеточное дыхание — это сложная цепь химических процессов, и присоединение кислорода — лишь заключительное звено этой цепи. В тело пчелы воздух поступает через особые отверстия — дыхальца, а отсюда в воздушные мешки. Из мешков по бесчисленным тонким ветвящимся трубочкам — трахеям воздух разносится по всему телу. Трахеи эти оплетают снаружи все органы.

Рис. 17. Органы дыхания пчелы:I — расположение органов дыхания пчелы: 1—3— грудные дыхальца (стигмы); 4—9—брюшные дыхальца; А—головные воздушные мешки; Б — грудные воздушные мешки; В — брюшные воздушные мешки. 11 — строение трахеи: А — спиральная хитиновая нить; В — клеточный слой. 111 — строение дыхальца: О — отверстие дыхальца; Т —трахея; М¹—замыкающий мускул; 3 — клапан; А — волоски, покрывающие камеру.

Они проникают внутрь всех клеток тела. Возможно, часть воздуха через стенки трахеи попадает и в кровь, так как трахейная система на всем протяжении проницаема для кислорода. Строение дыхалец и их функция. Дыхальца, или стигмы, расположены на боковых частях груди и брюшка. На груди у всех трех особей имеется три пары дыхалец, на брюшке у рабочей пчелы и матки — шесть пар, у трутня — семь пар дыхалец (рис. 17, 1). Воздух через дыхальце попадает в дыхательную камеру. Стенки камеры покрыты волосками для защиты трахеи от пыли. Между воздушной камерой и трахеей помещается клапан, т. е. запирающий аппарат.

В изгибе клапана находится мускул, при сокращении которого запирающий аппарат, наподобие клещей, закрывает входное отверстие трахеи (рис. 17, 111). Клапан дыхальца регулирует поступление воздуха в трахею. Когда пчела неподвижна или слабо передвигается, обычно дыхальца у нее закрыты. При полетах, при работе, при повышенном обмене веществ дыхальца остаются широко открытыми. Стигмы предохраняют тело пчелы от большой потери воды. Независимо от степени влажности окружающего воздуха, пчела, закрывая или открывая стигмы, регулирует отдачу воды в связи с потребностями организма. Недостаток кислорода или избыток углекислоты раздражают дыхательные центры в нервной системе, а последняя регулирует открывание стигмы.

Трахейная система. Вся полость тела пчелы имеет хорошо развитую трахейную систему, состоящую из трахейных стволов, ветвей и воздушных мешков. От первой пары грудных стигм отходят два хорошо развитых грудных трахейных ствола. На границе передне- и среднегруди эти стволы дают ответвления в передний грудной воздушный мешок (рис. 17 — 1, Б). От последнего отходят трахейные ветви в передние ножки и к мышцам крыльев. От второй и третьей грудной стигмы отходят трахейные стволы в задний грудной воздушный мешок с боковыми, хорошо развитыми добавочными мешками, трахейные ветви которых идут в средние и задние ножки.

Передние грудные трахейные стволы переходят через шею в голову и образуют там три пары воздушных мешков (рис. 17 — 1, А). Трахейные ветви от задних и грудных мешков при переходе в брюшко расширяются в два брюшных мешка (рис. 17—1, В). Трахейные стволы брюшных стигм впадают в брюшные мешки. От спинной поверхности брюшных мешков отходят к стенкам тела и внутренним органам сильно ветвящиеся трахейные стволы.

Трахеи представляют тонкостенные трубочки. Внутренние стенки их состоят из хитина, который образует по всей длине трахеи спиральные утолщения, а снаружи они покрыты одним рядом плоских клеток (рис. 17, 11). Стенки из спиральной нити создают прочность трахеям и препятствуют спаданию и сдавливанию просвета трахей, что позволяет свободно проходить воздуху по всей трахейной системе. От каждой трахеи отходят многочисленные, более тонкие ветви. Они, в свою очередь, ветвятся на еще более узкие трубки. Трахеи настолько густо оплетают все внутренние органы, что служат не только для снабжения их воздухом, но и для поддерживания их в полости тела пчелы. Когда диаметр трахеи достигает 1 микрона, внутренняя спиральная хитиновая стенка исчезает, и получается очень тонкая трубочка, которая носит название трахеоли, или трахейного капилляра.

В одних случаях переход трахеи в трахеолю происходит постепенно, в других — трахея внезапно дает начало многочисленному пучку трахеолей. В отличие от трахей, тонкие и длинные трахеоли не ветвятся, а окутывают и проникают между клетками или в самые клетки органов. Трахеоли закрыты на своем свободном конце. Следовательно, у пчел трахейная система замкнутая. Стенки воздушных мешков также не имеют хитиновых спиральных нитей, но в некоторых местах наблюдаются утолщения стенок.

Смена воздуха в крупных трахеях и воздушных мешках у пчелы происходит активно путем дыхательного движения брюшка. Выдыхание воздуха достигается сокращением брюшка, а вдыхание — его увеличением. Увеличение и сокращение объема брюшка у пчелы обусловлены его членистостью. При сокращении брюшка тергиты и стерниты заходят один задругой, наподобие частей подзорной трубки; когда членики брюшка выдвигаются, происходит увеличение объема брюшка, при обратном движении — уменьшение его. Отсюда и произошло название «телескопическое» движение брюшка при дыхании.

При увеличении объема брюшка (вдыхании) воздух входит в воздушную камеру стигмы. Здесь он фильтруется, освобождается от пыли. Из камеры воздух поступает через трахеи в воздушные мешки. Но проникнуть дальше в более тонкие трахеи и особенно в трахеоли воздух не может. Для этого потребовалось бы большое давление, например для трахеоли диаметром в 1 микрон около 10 атмосфер. Движение воздуха по тонким трахеям и в трахеолях происходит в силу диффузии газов. Число дыхательных сокращений пчелы зависит от ее состояния, наружной температуры и т. д. Когда пчела движется и идет энергичный обмен веществ, это число достигает 150 сокращений в минуту и падает до 40 при спокойном состоянии пчелы.

Воздушные мешки выполняют несколько функций. Основная их функция — уменьшение веса пчелы при полете. Они являются также резервуарами запасного воздуха во время быстрого полета, когда пчелам трудно совершать дыхательные движения. Наконец, воздушные мешки способствуют механической вентиляции трахейной системы. Наполнение и опорожнение воздушных мешков ведут к смене воздуха в трахеях груди и брюшка пчелы.