Fizjologia pszczół: Ukryte Systemy za Zachowania

Dygnatyzm bez płuc

Pchła nie posiada płuc ani pojedynczego punktu wymiany gazowej odpowiedniego dla nosa zwierząt naczelnych. Zamiast tego powietrze wpływa przez serię par spirakli położonych na torsie i brzuchu, przechodząc przez sieć ramion trączowych i mniej zagojonych trączol, które dostarczają tlen bezpośrednio do poszczególnych tkance i komórek. Wymiana gazów zatem zachodzi lokalnie po całym ciele, a nie jest zbierana i rozdzielana krwią, co jest jednym z powodów fizycznych ograniczeń w rozmiarach pchły: system trączowy staje się nieefektywny przy dużych objętościach ciała.

W czasie lotu, gdy odbiornik tlenowy wzrasta znacznie, pchły aktywnie ventilują ten system, pompując brzuch w głąb i na zewnątrz, co przypomina działanie komina. Ta aktywna ventilacja, połączona z powietrznikami wykorzystywanymi jako rezerwatoria podobne do kominów, umożliwia pchle utrzymywanie ekstrawagancjonalnie wysokiego stopnia metabolicznego potrzebnego do uderzania skrzydeł około 200 razy na sekundę.

System otwarty krążenia

W przeciwieństwie do żył w sensie zwierzęcego, pszczely mają system otwarte krążenia, w którym hemołymph, odpowiednik krwi ptaków i owadów, pokrywa bezpośrednio organy wewnątrz ciało. Jeden półpalcowy kanał dorzeczny biegnący po plecy, z obszarem sercowym w brzuchu, naciskuje hemołymph w przód przez ciało, gdzie on prosto spływa do ciała i przepływa po tissuach przed co powraca do ciała przez małe otwory oznaczone jako ostia.

Dzięki temu, że wymiana gazów jest zarządzana przez system trakcealny zamiast krwią, hemołymph pełni podstawowe role transportu substancji żywieniowych, hormonów i komórek immunologicznych, a także odgrywa kluczową rolę w regulacji temperatury ciała, przemieszczając ciepło wygenerowane w piersiach po całym ciele. Hemołymph również transportuje zapasy złożone z tkanki tłuszczowej i komórki immunologiczne hemołymphowe odpowiadające na infekcje lub parazity, takie jak wirusy związane z Varroą.

Zawód w dwa różne typy pokarmu

Pracownice pszczół przetwarzają dwa bardzo różne źródła pokarmu pośrednio: nectar i mielec dla energii zawartej w cukrach, a pollen dla białek, tłuszczy i mikroelementów. Podniebienie, czyli żołądek mielecowy, znajduje się przed prawdziwym żołądkiem i pełni funkcję organizmu przechowawczego, pozwalając na transport nectaru do skrzyni pszczelnej bez jego przetworzenia; valvula proventriculi może filtrywać kwas pollenowy i kontrolować to, co przechodzi dalej do średniego żołądka, gdzie enzymatyczne przetwarzanie obu cukrów z nectaru oraz białek z pollenu właściwie następuje.

Lewica średniego żołądka jest chroniona przez półpierwotną błonę peritroficzna, która chroni delikatne komórki podniebienia przed ostrymi pollenowymi ziarnami i patogenami, pozwalając jednocześnie na przepływ przetworzonych witamini. Młodsze pracownice inwestują w dużą ilość przetwarzania pollenu do zasilenia gland hypofaryngowych, które produkują pokarm dla owoców i koronowy mielec, podczas gdy starsze foragery skupiają się na diacie dominującej przez mielec, pokazując, jak fizjologia przetwarzania pokarmu śledzi podział pracy oparty na wieku w colony.

System nerwowy i mózg za trosze złożonej zachowania

Nawet mając mózg rozmiaru okolo ziarna trawy, pszczola jest zdolna do wykonywania niezwykle ciekawych czynności nauki, nawigacji i komunikacji, w tym sławnego tańca wąglowego. System nerwowy pszczół jest organizowany wokół centralnego mózgu w głowie oraz łańcucha nerwowego biegnącego po długości ciała, z ganglionami w piersi i brzuchu kontrolującymi lokalne reflexy, takie jak ruch nóg lub odpowiedź na uderzenie, bez potrzeby wejścia od mózgu.

Wewnątrz mózgu, korpuskule glomerularne są gęsto zapackowanymi strukturami związane z nauką, pamięcią i integrowaniem informacji sensorialnych, a są znacznie większe w pszczółkach robionych, które muszą nauczyć się ścieżek zbiorów kwiatowych i ich asocjacji, niż u rozcieniów. Oka złożone i anteny przekazują ogromne ilości informacji wzrokowych i olfaktorowych do tych centrów przetwarzania, co pozwala foragierce zapamiętać układ krajobrazu i rozpoznać konkretny zapach spełniającej kwitnacej gatunku.

Termoregulacja i balansowanie owadów miodawych

Owadom miodawym jest niezwykłe w porównaniu z innymi owadami, ponieważ colony, a nie pojedyncze owady, aktywnie regulują swoje temperatury. Indywidualne owady generują ciepło poprzez odłączenie skrzydeł i drganie mięśni lotowych, zachowując to jako isometryczne skurcze, co może podniecić temperaturę piersiową powyżej warunków otoczenia. W zimie owady clusterują się blisko siebie, tworząc insulatorem na zewnątrz i shivering w środku, aby utrzymać jądro clusteru oraz kluczowy gniazdka miedzy 34 a 35 stopni Celsiusa, wymaganej do normalnego rozwoju larw.

W ciepłym czasie strategia odwraca się: owady wiatrują powietrze przez beczkę, a zbiorowiska zbierają i rozmawiają wodę wewnątrz beczki, co pozwala na chwilowe zasychanie i chłodzenie poprzez evaporację, podobnie jak działa chłodnik zwinny. Ta zdolność do utrzymywania wewnętrznego klimatu beczki podczas ukąszu letniego w Wielkiej Brytanii lub zimowego deszczu śnieżnego jest fizjologicznym osiągnięciem całości superorganizmu, a nie jednego owada. Zależy ona od wielkości colony, zapasów pokarmowych i zdrowego, dobrze izolowanego domu do powodzenia.

Często zadawane pytania