Доставку кисню до всіх органів, тканин і клітин тіла виконує система органів дихання. Одночасно за допомогою цієї ж системи видаляється з організму більша частина кінцевих продуктів розпаду вуглеводів і жирів - вуглекислий газ і вода у вигляді пари. Повітря (суміш газів) за системою великих і малих трубок (трахей) проникає до всіх органів і клітин тіла. Комахи дихають за допомогою трахейной системи.
Доставку кисню до всіх органів, тканин і клітин тіла виконує система органів дихання. Одночасно за допомогою цієї ж системи видаляється з організму більша частина кінцевих продуктів розпаду вуглеводів і жирів - вуглекислий газ і вода у вигляді пари. Повітря (суміш газів) за системою великих і малих трубок (трахей) проникає до всіх органів і клітин тіла. Комахи дихають за допомогою трахейной системи.
Дихальця. Повітря проникає всередину трахейной системи через невеликі отвори - дихальця, або стигми, - 1д-10д, розташовані з боків тіла в грудях і черевці (рис. Зліва внизу). У личинки бджоли Л перша пара дихальців 1д знаходиться на задньому кінці першого грудного сегмента; друга пара - між другим і третім сегментами грудей 2-3. Решта 8 дихальців знаходяться в передній частині кожного черевного сегмента (з 16 по 86). Останні два сегмента (96 і 106) позбавлені дихальців. Дихальця у личинки є маленькі трикутні поглиблення в стінці тіла. Дно їх засаджено тонкими волосками, через які пропускається повітря, перш ніж проникнути в трахеї. У підстави заглиблень дихальця починаються трахейні гілки, що йдуть в глиб тіла. Зовнішні отвори дихальця порівняно великі. У дорослої бджоли розташування дихальців на тілі змінюється мало, хоча зовнішні покриви значно перебудовуються, У бджоли три пари дихальців розташовуються в грудях 1д- Зд і 7 пар на черевці 4д-10д. Перша пара дихальців 1д знаходиться на задньому кінці переднегруді, трохи нижче і перед підставою передніх крил. Ці дихальця повністю прикриті бічними виростами бв, і тому зовні вони не видно. Вирости по краю засадили густими волосками. Передні дихальця мають значну величину. Друга пара дихальців 2д розташована між другим і третім грудними члениками (спинний сегментами), під підставою задніх крил, трохи попереду них. Ці дихальця дуже маленькі, мають вигляд щілини і грають другорядну роль. Третя пара Зд - це найбільші дихальця бджоли. Вони добре видно під лупою на боковій стінці четвертої спинний пластинки, що прикриває груди ззаду. Черевні дихальця бд розташовані відкрито на 1-6 члениках з боків тіла (4д-9д) на передніх краях спинних сегментів. Остання сьома пара дихальців 10д у робочої бджоли і матки розташована на дихальної платівці жалоносного апарату, яка втягнута в черевце; ці дихальця зовні тіла не видно. У трутня, що не має жала, все 7 пар черевних дихальців відкриваються на зовнішній поверхні тіла. Дихальця дорослої бджоли влаштовані складніше, ніж у личинки. На малюнку праворуч внизу показані грудні і черевні дихальця в сильно збільшеному вигляді. З переднього грудного дихальця 1д знятий бічний виріст бв першого грудного членика. Видно дихальна камера дк, від якої відходить трахея т. На малюнку 2д показав другий недорозвинене грудне дихальце. На малюнку Зд показані три різних стану третього грудного дихальця: де1 - дихальце закрито, показаний загальний зовнішній вигляд; дз2 - дихальце також закрито, але знято частину кутикули, під нею видно хитнув замикають конуси зк, до яких прикріплена замикає м'яз зм. На крайньому малюнку праворуч показано дихальце у відкритому стані до. На нижньому малюнку показаний поздовжній розріз через черевне дихальце, С зовнішнім повітрям дихальце повідомляється через порівняно невелику поздовжнє отвір д, краї якого обмежені загнутої всередину стігмальной платівкою сп. Через ці отвори повітря потрапляє в сферичну порожнину - дихальну камеру - дк, внутрішні стінки якої рясно вкриті волосками в. Від переднього краю дихальної камери відходить вперед в косому напрямку гілка трахеї т. Отвір трахеї має вигляд щілини щ. У місці її відгалуження знаходиться своєрідний замикає апарат за, за допомогою якого просвіт трахеї може відкриватися і закриватися. Замикаючий апарат складається з двох розташованих поруч замикаючих конусів зк - пружних трикутних хітинових утворень. Конуси своїми підставами прикріплені до зовнішньої сторони стінки трахеї; вершини їх вільно видаються в порожнину тіла. Між конусами натягнута замикальних м'яз ем, при скороченні якої вершини конусів зближуються. Внаслідок цього нижні частини конусів, звернені один до одного, вдаються в просвіт трахеї, притискаючи її стінку (між конусами) до протилежної сторони трахеї дз2. Просвіт її при цьому закривається. У бджіл один замикає конус розвинений добре, а другий - слабо. До нижнього (добре розвиненому) конусу прикріплена ще размикательная м'яз рм, при скороченні якої вершина конуса відводиться в сторону, і просвіт трахеї відкривається. Дихальця у комах виконують кілька функцій. Ритмічні закривання і відкривання дихальців забезпечують більш інтенсивний обмін газів при дихальних рухах комахи. Закриваючи дихальця, комаха може абсолютно припиняти доступ повітря в трахейну систему. Далі повітря, проходячи в дихальце через мережу волосків (фільтраційну грати), очищається від механічних домішок.
Трахеї. Відходять від дихальців трахеї з'єднують зовнішнє повітря з повітряними мішками вм Трахеї (верхній малюнок справа) представляють собою трубки, стінки яких складаються з двох шарів: внутрішнього хітинового шару нд і зовнішнього однослойного трахейного епітелію ТЕ. Хітиновий шар в трахеї служить безпосереднім продовженням кутикули, а епітеліальний шар - гіподерми. Стінки трахей зовсім не містять м'язів. Внутрішній хітиновий шар містить тонку екзокутікулу, яка утворює спіральні хітинові потовщення ху. Ці потовщення постійно підтримують трахею в розправленому стані. Тому в поперечному розрізі трахеї завжди круглі. Одночасно спіральні потовщення надають трахеям достатню міцність, гнучкість і деяку розтяжність, що необхідно для збереження трахей при вигинах тіла, особливо ніжок.
Повітряні мішки. Від дихальців відходять короткі трахейні стовбури, що ведуть в парні (праві і ліві) повітряні мішки вм (верхній малюнок зліва). Вони виникли з парних поздовжніх трахейних стовбурів личинки ті і розташовуються в бічних ділянках тіла під шкірним покривом. Особливо великого розміру повітряні мішки досягають в передній частині черевця мб, поступово зменшуючись до його кінця. Повітряні мішки правої і лівої сторін черевця з'єднані між собою великими трахеями, що утворюють місцеві розширення, яких особливо багато в задніх сегментах черевця. На відміну від трахейних стовбурів в повітряних мішках відсутні спіральні потовщення. Тому їх порожнину в черевці може спадати при стисненні черевця і збільшуватися при його розширенні. В голові мг і грудей мгр повітряні мішки не можуть спадати, як в черевці. Тут вони заповнені повітрям і зберігають свій об'єм. Дихальця дихальної пластинки жалоносного апарату 10д також з'єднані з невеликими повітряними мішками, які дають відростки і в великі повітряні мішки черевця. В голові повітряні мішки мг розташовуються під хітиновим покривом в лобовій і бічній частинах. З зовнішнім повітрям вони в голові не з'єднуються.
Трахеоли і трахейні клітини.
Від повітряних мішків і трахейних стовбурів відходять до прилеглих органам і тканинам численні трахеї т, які розгалужуються, утворюючи все більш тонкі трубочки, так що всі органи комахи виявляються пронизаними трубочками - трахеями, за якими повітря проникає до клітин тіла. На малюнку М показано розгалуження трахеї уздовж м'язового волокна. Діаметр трахей поступово зменшується і, нарешті, досягаючи кількох мікронів, набуває характеру капілярів. Найдрібніші трахеї з просвітом в один мікрон і менше називаються трахеолами тр. Вони здебільшого лежать на поверхні клітин, але іноді проникають і всередину їх. Деякі трахеї закінчуються особливої трахейной кліткою, усередині якої поділяються на кілька трахеол, що мають товщину менш мікрона. Така клітина як би охоплює трахеоли і сильно витягується уздовж кожної з них, внаслідок чого набуває зірчастий вигляд з променями, що йдуть уздовж трахеол. Від них відгалужуються ще дрібні трубочки, що виходять на межі трахейной клітини. Стінки трахеол складаються з надзвичайно тонкого хітинового шару (епікутікули), покритого зовні сильно сплощеними клітинами гіподерми. Стінки трахеол і трахейних клітин проникні для газів і води. Кінці їх завжди замкнені. У трахеолами і трахейних клітинах відбувається обмін газів через їх стінки.
Процес дихання. Більшість комах здійснюють дихальні рухи, що складаються з ритмічних стиснень і розширень черевця. Черевце збільшується і зменшується в довжину завдяки тому, що передні краї черевних кілець заходять під задні краю попередніх кілець. Одночасно черевце зменшується і збільшується в ширину в результаті того, що краю стернитов входять під краю тергитов. Такі "телескопічні" руху дають можливість зменшувати і збільшувати черевце бджоли в довжину на 12% і в ширину - на 2,5%. Рухи черевця забезпечують механічну вентиляцію трахейной системи. При розширенні черевця тиск повітря всередині повітряних мішків знижується, що веде до засмоктування зовнішнього повітря через стигми. Крім дихальних рухів, трахейна система вентилюється ще додатково загальними рухами тіла комахи, наприклад м'язів грудей при польоті. В голові вентиляція повітряних мішків відбувається завдяки коливанням кров'яного тиску: при підвищенні його повітряні мішки стискаються, виштовхуючи повітря, при зниженні - повітря засмоктується. В результаті дихальних рухів в повітряних мішках і трахейних стовбурах підтримується приблизно той же склад повітря, що і поза бджоли. Активно, тобто під дією м'язів, відбувається скорочення черевця, що викликає видих (експірації). Скорочення черевця викликається системою внутрішніх і зовнішніх поздовжніх черевних м'язів і дорсо-вентральних м'язів. Перші вкорочують черевце, другі уплощают його. У комах з сильно розвиненими дихальними рухами (до них відносяться і бджоли) вдих теж відбувається активно під дією спеціальних м'язів. Число дихальних рухів залежить від поведінки комахи. Спокійно сидить бджола робить близько 40 дихальних рухів в хвилину. Після польоту у стомленої бджоли число дихальних рухів збільшується до 120-180 в хвилину. При цьому різко зростає глибина дихання. У бджоли, що готується до польоту, також посилюються ритм і глибина дихання. Під час польоту дихальні руху особливо інтенсивні. Механічна вентиляція у комах досить значна. Наприклад, у бджоли обсяг повітря в повітряних мішках трахейних стовбурах при інтенсивному диханні збільшується і зменшується на одну третину від загальної місткості. У бджоли в спокійному стані повітря входить і виходить через все дихальця. Пересування повітря досягається узгодженим скороченням черевця. При стисненні черевця черевні дихальця закриваються, а третє грудне дихальце широко відкривається. Завдяки цьому частина повітря переміщається з черевця в груди. При розширенні черевця черевні дихальця відкриваються, а треті грудні закриваються, і повітря втягується в черевце. У процесі дихання виникає ще коротка фаза стиснення при видиху, під час якої всі дихальця залишаються закритими. В результаті повітря з повітряних мішків входить в трахеї під деяким тиском. У комах, що мають повітряні мішки, відбувається спадання стінок мішків при видиху, в той час як трахеї не змінюють своєї форми. Це створює умови для відтягування повітря в повітряні мішки з трахей під час видиху. Завдяки своїм тонким і добре розтягується стінок повітряні мішки відіграють роль резервуарів, в яких повітря при вдиху накопичується, а потім при видиху, головним чином під час фази стиснення, просувається в трахеї.