Neben Nahrung und Wasser benötigt fast jeder Organismus freien Zugang zu Sauerstoff. Lebewesen erfüllen dieses Bedürfnis mit einem komplexen, spezifischen Prozess, der als Atmung bezeichnet wird. Während alle seine Geheimnisse bei höheren Tieren und Menschen gelüftet wurden, ist wenig über die Atmung von Insekten bekannt. Der Artikel wird die Merkmale der Bienenatmung im Detail untersuchen und auch alle Feinheiten des Gasaustauschs von Insektenzellen mit der Umwelt beschreiben.

Das Atmungssystem der Honigbiene: die Hauptrolle, Beschreibung, Struktur

Wie jedes andere Lebewesen benötigen Honigbienen ein wirksames System, um den Körper mit Luft zu versorgen. Es spielt eine der Schlüsselrollen bei der Sicherstellung der Funktionalität des Körpers und der Sauerstoffversorgung der Zellen: Ohne dieses Element läuft kein physiologischer Prozess ab, daher führt seine Abwesenheit zu einer allmählichen Blockade einzelner Körpersysteme und in Zukunft zum Tod des Insekts. Dank der Atmung befreien Insekten den Körper auch von Wasserdampf und verschiedenen Stoffwechselprodukten.

Trotz seiner Miniaturgröße ist der Körper von Haus- und Wildbienen ein ziemlich komplexer Organismus mit einem entwickelten Stoffwechsel. In diesem Fall wird die Sättigung von Zellen mit Sauerstoff in diesen Insekten durch ein nicht weniger komplexes Gasaustauschsystem als in anderen Spezies bereitgestellt.

Allerdings Die Atmung der Biene ist ein besonderes Prinzip, die durch einen einzigartigen Satz spezifischer Organe bereitgestellt wird. Sie tragen direkt zur Sättigung der Zelle mit Sauerstoff in direkter Wechselwirkung mit Luft bei, ohne dass einzelne Träger oder tragbare Systeme beteiligt sind (Durchblutung).

Wissen Sie? Honigbienen sind eine der ältesten Kreaturen auf dem Planeten. Sie waren bereits in der Kreidezeit weit verbreitet. — vor etwa 100 Millionen Jahren.

Dies wird durch ein spezielles Röhrensystem gewährleistet, das sich im Körper der Biene ausbreitet, die sogenannte Luftröhre. Das Atmungssystem beginnt bei den Spirakeln. Dies sind spezielle Formationen, die den Trachealkanal nach außen öffnen. Sie haben ein Loch, aus dem Luft in die inneren Kanäle gesaugt wird. Jedes Insekt hat 10 Spirakelpaare, von denen sich die meisten an den Seiten des Bauches befinden und nur drei sich im Brustbereich befinden. Jedes Spirakel enthält zahlreiche Haare, die die Luft von Staub und anderen Schadstoffen reinigen.

Atmungsorgane: 1-Luftröhre; 2-Verzweigung der Luftröhre; 3 Airbags; 4-Herz; 5-Rücken-Membran; 6- Bauchmembran

Eine große Luftröhre wird in Form zahlreicher Kanäle gebildet, auf deren Zweig sich ein Luftsack befindet - eine hohle Formation, die aus den Kanälen der Luftröhre gebildet wird. Davon weichen mehrere Rohrgefäße ab, von denen jedes aus mehreren zehn kleineren Gefäßen bestehen kann.

Während sie sich verzweigen, verdünnen sie sich zu den kleinsten luftführenden Kapillaren (Tracheol), die direkt in die Zellen sowie in den Interzellularraum eindringen. Diese Struktur des Atmungsapparats ermöglicht es dem Insekt, den Körper auch bei einem intensiven und langen Flug leicht mit Sauerstoff zu sättigen.

Wissen Sie? Der Airbag im Bienenkörper spielt eine universelle Rolle, deren Hauptaufgabe es ist — Reduzieren Sie das Gewicht des Insekts, um den Flug zu verbessern. Gleichzeitig ist die Teilnahme an Atemprozessen von untergeordneter Bedeutung.

Luftwechselprozess

Der Luftwechsel im Trachealkanal, in den Luftsäcken und in den Kapillaren erfolgt abwechselnd. Eine spezielle Muskelschicht zieht den Bauch und die Spirakel unter ihrem Einfluss zusammen. Dies erzeugt künstlich eine Druckdifferenz, aufgrund derer die Luftmassen die Luftröhre und die Luftsäcke füllen. Hier wird das Gasgemisch aus verschiedenen Verunreinigungen gefiltert und breitet sich dann unter dem Einfluss von Diffusionskräften im ganzen Körper durch die kleinsten Kapillaren aus und wird zu jeder Zelle transportiert.

Während der Wechselwirkung von Zellen mit Luft aufgrund von Diffusion dringt Sauerstoff durch die Zellwand in das Zytoplasma ein, während Kohlendioxid und andere metabolische Nebenprodukte nach außen freigesetzt werden. Nach der Kontraktion des Abdomens entspannt sich die Muskelschicht, wodurch eine natürliche Ausrichtung des atmosphärischen und inneren Drucks der Atemwege erfolgt. Das Abgas wird in die Atmosphäre abgegeben, wonach der Prozess erneut beginnt. Die Kontrolle seiner Aktivität erfolgt durch das Zentralnervensystem.

Was bestimmt die Intensität der Atmung einer Biene

Die Atemfrequenz der Bienen ist kein konstanter Wert, daher kann die Anzahl der Atemzyklen in ihnen stark variieren. Dieser Indikator hängt hauptsächlich von der Aktivität der Insekten und der Umgebungstemperatur ab. In einem entspannten und ruhigen Zustand nehmen sie im Winter nur wenige Atemzüge pro Minute.

Mit der aktiven Sammlung von Honig kann die Anzahl der Atembewegungen auf 100 pro Minute ansteigen, und wenn gleichzeitig die Hitze der Sommerhitze beobachtet wird, kann die Intensität der Seufzer bis zu 200 pro Minute erreichen.

Auch ist die Intensität der Atemwege häufig mit dem Geschlecht des Insekts verbunden. Arbeitsbienen (weiblich) haben deutlich weniger Airbags als Drohnen (männlich), sodass sie mehr Atembewegungen benötigen, um den Körper mit dem erforderlichen Sauerstoff aufzufüllen.

Wichtig! Die Atemfrequenz hängt von der Sauerstoffmenge in der Atmosphäre ab. Je kleiner es ist, desto aktiver sind Atmung und Luftaufnahme.

Die Menge an Sauerstoff, die Bienen für eine normale Existenz benötigen

Der Bedarf an Honigbienen in der Luft ist ziemlich groß. Wenn wir das Verhältnis der Körpermasse eines durchschnittlichen Insekts und die Aktivität seines Luftverbrauchs berücksichtigen, stellt sich heraus, dass eine Biene ein Mehrfaches an Luft benötigt als eine Person. Die minimale Sauerstoffmenge, die eine durchschnittliche Biene benötigt, beträgt 0,4–1 ml / Stunde. Eine solche Intensität des Verbrauchs wird während der Animation im Winter beobachtet.

Während des aktiven Lebens benötigt eine Biene mindestens 65 ml Sauerstoff pro Stunde. Beim Fliegen steigt dieser Indikator zeitweise an: Eine arbeitende Biene benötigt beim Sammeln von Nektar mindestens 400 ml Sauerstoff pro Stunde.

Der Bedarf an Larven an der frischen Luft ist nicht weniger groß: Ein offener Brutrahmen kann bis zu 1300 ml Sauerstoff pro Stunde aufnehmen. All dies macht die Bienenzucht zu einer ziemlich sauerstoffintensiven Industrie.

Wie wirkt sich die Änderung der Umgebungstemperatur auf den Gasaustausch von Bienen und Brut aus?

Die Gasaustauschaktivität des Organismus von Bienen und Brut mit der Umwelt hängt von der Lufttemperatur ab. Die am wenigsten aktive Atmung wird bei einer Temperatur nahe + 10 ° C beobachtet, was bei Insekten zu einem Zustand suspendierter Animation führt. Der intensivste Prozess findet bei einer Temperatur von mehr als + 30 ° C statt, während die Wärme ihre Beschleunigung um das Fünffache hervorrufen kann.

Wichtig! Um die Wärmebelastung von Insekten zu verringern, müssen in den Bienenstöcken Belüftungsöffnungen vorgesehen werden. Sie sollten so installiert werden, dass die Struktur maximal belüftet wird, aber vor Zugluft geschützt ist.

Man kann sich zum Beispiel vorstellen, dass die durchschnittliche Familie mit etwa 15.000 Individuen während der aktiven Fortpflanzung und Nektarproduktion bei einer Temperatur von +30 ... + 35 ° C pro Stunde etwa 250 Liter Sauerstoff verbraucht und 50-60 Liter Kohlendioxid freisetzt Gas und 300 g Wasserdampf. Wenn die Temperatur auf + 11 ° C fällt, sinkt gleichzeitig der Sauerstoffverbrauch auf 4 l, während die Insekten nur 800–1000 g Kohlendioxid und etwa 1 g Wasser zurückgeben.

Das Atmen ist einer der wichtigsten physiologischen Prozesse, die das stabile Funktionieren der Bienen gewährleisten. Daher benötigen diese Insekten wie alle anderen Kreaturen reichlich saubere Luft. Es wird durch ein ziemlich komplexes Atmungssystem sichergestellt, das aus verzweigten Trachealkanälen besteht. Der Sauerstoffbedarf wird von vielen Faktoren bestimmt, von denen die wichtigsten die Umgebungstemperatur und die Aktivität von Insekten sind.