Selain makanan dan air, hampir setiap organisme membutuhkan akses bebas ke oksigen. Makhluk hidup memenuhi kebutuhan ini dengan proses yang kompleks dan spesifik yang disebut pernapasan. Sementara semua rahasianya telah terungkap pada hewan dan manusia tingkat tinggi, sedikit yang diketahui tentang respirasi serangga. Artikel ini akan memeriksa secara rinci fitur-fitur pernapasan lebah, dan juga menjelaskan semua seluk beluk pertukaran gas sel serangga dengan lingkungan.

Sistem pernapasan lebah madu: peran utama, deskripsi, struktur

Seperti makhluk hidup lainnya, lebah madu membutuhkan sistem yang efektif untuk memasok udara ke tubuh. Ia memainkan salah satu peran kunci dalam memastikan fungsi tubuh, memasok sel-sel dengan oksigen: tanpa elemen ini, tidak ada satu pun proses fisiologis yang melaluinya, karena itu ketiadaannya mengarah pada blokade bertahap dari sistem tubuh individu, dan di masa depan - hingga kematian serangga. Berkat pernapasannya, serangga juga membebaskan tubuh dari uap air dan berbagai produk metabolisme.

Meskipun ukurannya mini, tubuh lebah domestik dan liar adalah organisme yang cukup kompleks dengan metabolisme yang dikembangkan. Dalam hal ini, saturasi sel dengan oksigen pada serangga ini disediakan oleh sistem pertukaran gas yang tidak kalah kompleksnya dibandingkan spesies lainnya.

Namun demikian pernapasan lebah adalah prinsip yang aneh, yang disediakan oleh satu set organ khusus yang unik. Mereka berkontribusi pada saturasi sel dengan oksigen secara langsung, dalam interaksi langsung dengan udara, tanpa partisipasi pembawa individu atau sistem portabel (sirkulasi darah).

Apakah anda tahu Lebah madu adalah salah satu makhluk tertua di planet ini. Mereka sudah tersebar luas di Kapur. — sekitar 100 juta tahun yang lalu.

Ini dipastikan dengan sistem khusus tabung yang menyebar ke seluruh tubuh lebah, yang disebut trakea. Sistem pernapasan dimulai dari spirakel. Ini adalah formasi khusus yang membuka saluran trakea keluar. Mereka memiliki lubang dari mana udara ditarik ke saluran internal. Setiap serangga memiliki 10 pasang spirakel, kebanyakan dari mereka terletak di sisi perut, dan hanya tiga yang berada di daerah toraks. Setiap spiral mengandung banyak rambut yang membersihkan udara dari debu dan polutan lainnya.

Organ pernapasan: 1-trakea; 2-percabangan trakea; Kantung udara 3; 4-hati; Diafragma 5 punggung; 6- diafragma perut

Trakea besar terbentuk dalam bentuk banyak saluran, pada setiap cabang yang ada kantung udara - formasi berongga yang terbentuk dari saluran trakea. Beberapa tabung-kapal berangkat dari itu, yang masing-masing dapat terdiri dari beberapa puluh kapal kecil.

Ketika mereka bercabang, mereka menipis ke kapiler bantalan udara terkecil (tracheol), yang secara langsung menembus sel-sel, serta ruang antar sel. Struktur alat pernapasan ini memungkinkan serangga untuk dengan mudah menjenuhkan tubuh dengan oksigen, bahkan dalam kasus penerbangan yang intensif dan panjang.

Apakah anda tahu Kantung udara di tubuh lebah memainkan peran universal, yang utamanya — mengurangi berat serangga untuk meningkatkan penerbangan. Pada saat yang sama, partisipasi dalam proses pernapasan adalah kepentingan sekunder.

Proses perubahan udara

Perubahan udara di saluran trakea, kantung udara, dan kapiler terjadi secara bergantian. Lapisan otot khusus mengecilkan perut dan spirakel di bawah pengaruhnya. Ini secara artifisial menciptakan perbedaan tekanan, karena massa udara mengisi trakea dan kantung udara. Di sini, campuran gas disaring dari berbagai pengotor, dan kemudian melalui kapiler terkecil di bawah pengaruh kekuatan difusi yang menyebar ke seluruh tubuh dan diangkut ke setiap sel.

Selama interaksi sel dengan udara karena difusi, oksigen menembus melalui dinding sel ke dalam sitoplasma, sementara karbon dioksida dan produk sampingan metabolisme lainnya dilepaskan ke luar. Setelah kontraksi perut, lapisan otot rileks, karena yang ada ada keselarasan alami tekanan atmosfer dan internal sistem pernapasan. Gas buang dibuang ke atmosfer, setelah itu proses dimulai kembali. Kontrol aktivitasnya dilakukan oleh sistem saraf pusat.

Yang menentukan intensitas pernapasan seekor lebah

Laju pernapasan lebah bukan nilai konstan, sehingga jumlah siklus pernapasan di dalamnya bisa sangat bervariasi. Indikator ini terutama tergantung pada aktivitas serangga dan suhu sekitar. Dalam keadaan santai dan tenang, selama musim dingin, mereka mengambil hanya beberapa napas per menit.

Dengan pengumpulan madu secara aktif, jumlah gerakan pernapasan dapat meningkat hingga 100 per menit, dan jika pada saat yang sama panas dari panas teramati, maka intensitas napas bisa mencapai 200 per menit.

Juga cukup sering, intensitas sistem pernapasan dikaitkan dengan jenis kelamin serangga. Lebah pekerja (betina) memiliki kantung udara yang jauh lebih sedikit daripada drone (jantan), sehingga mereka akan membutuhkan lebih banyak gerakan pernapasan untuk mengisi kembali tubuh dengan oksigen yang diperlukan.

Penting! Laju pernapasan tergantung pada jumlah oksigen di atmosfer. Semakin kecil, semakin aktif pernapasan dan penyerapan udara.

Jumlah oksigen yang dibutuhkan lebah untuk kehidupan normal

Kebutuhan akan lebah madu di udara cukup besar. Jika kita memperhitungkan perbandingan massa tubuh serangga rata-rata dan aktivitas konsumsi udaranya, ternyata lebah membutuhkan udara beberapa kali lebih banyak daripada manusia. Jumlah minimum oksigen yang dibutuhkan lebah rata-rata adalah 0,4–1 ml / jam. Intensitas konsumsi seperti itu diamati selama animasi musim dingin ditangguhkan.

Selama kehidupan aktif, satu lebah membutuhkan setidaknya 65 ml oksigen per jam. Saat terbang, indikator ini meningkat beberapa kali: satu lebah yang bekerja selama pengumpulan nektar membutuhkan setidaknya 400 ml oksigen per jam.

Kebutuhan larva di udara segar juga tidak kalah hebatnya: satu kerangka induk terbuka dapat menyerap hingga 1.300 ml oksigen per jam. Semua ini menjadikan perlebahan sebagai industri intensif oksigen.

Bagaimana perubahan suhu lingkungan mempengaruhi pertukaran gas lebah dan induk

Aktivitas pertukaran gas dari organisme lebah dan induk dengan lingkungan tergantung pada suhu udara. Respirasi paling aktif diamati pada suhu mendekati + 10 ° C, yang menyebabkan keadaan mati suri pada serangga. Proses yang paling intensif terjadi pada suhu lebih dari + 30 ° C, sementara panas dapat memicu akselerasi 5 kali lipat.

Penting! Untuk mengurangi beban panas pada serangga, lubang ventilasi harus disediakan di dalam sarang. Mereka harus dipasang sehingga strukturnya mendapat ventilasi maksimum, tetapi dilindungi dari angin.

Misalnya, orang dapat membayangkan fakta bahwa keluarga rata-rata, yang berjumlah sekitar 15 ribu orang, selama reproduksi aktif dan produksi nektar pada suhu +30 ... + 35 ° С per jam mengkonsumsi sekitar 250 liter oksigen, melepaskan 50-60 liter karbon dioksida gas dan 300 g uap air. Jika suhu turun ke + 11 ° C, konsumsi oksigen menurun menjadi 4 liter pada saat yang bersamaan, sementara serangga melepaskan hanya 800-1.000 g karbon dioksida dan sekitar 1 g air kembali.

Bernafas adalah salah satu proses fisiologis terpenting yang memastikan fungsi lebah stabil. Karena itu, serangga ini, seperti makhluk lain, membutuhkan udara bersih yang berlimpah. Ini dipastikan dengan sistem pernapasan yang agak rumit yang terdiri dari kanal trakea bercabang. Kebutuhan akan oksigen ditentukan oleh banyak faktor, tetapi yang paling penting dari mereka adalah suhu sekitar dan aktivitas serangga.