Anatomia i fiziologia albinelorŞ

Musculatura

Sistem muscular

Musculatură striată:-cap, torace, abdomen, picioare Musculatură netedă:

- aripi, organe interne

Fibra musculară:-Membrană ext.(sarcolema) -Membrană int.(sarcoplasma) -Miofibrile cu nuclei

Muschii aripii- nu au sarcolema si structura lor este foarte fina, fibrele fiind grupate in fascicule, printre care patrund traheele respiratorii.-muschii directi ai zborului (bataile verticale ale aerului)- muschii indirecti (miscari helicoidale, determinand zborul propriu-zis.

Musculatura abdomenului:•muschi dorsali, ventrali, laterali si muschii celor doua diafragme

Aparatul digestiv

Aparatul digestiv al lucratoarei adulte:- compus dintr-o insiruire de organe (format tubular), de la gura la anus- la acest nivel, hrana este descompusa de sucurile digestive. - tubul digestiv - mai lung decat corpul albinei, → prezinta numeroase ondulatii. - L = 35 mm la luctatoare, 39 mm la matca, 47 mm la trantor.

Aparatul digestiv se compune din trei regiuni:- reg. anterioara: faringele, esofagul si gusa;- reg. mijlocie: proventricul si ventricul (stomac);- reg. posterioara: intestinul subtire, rect si orificiul anal.

Faringele = conduct scurt, elastic (se contracta sau dilata in timpul consumarii hranei, sau absorbtiei nectarului).

Esofagul = tub lung, subtire, strabate toracele, face legatura intre faringe si gusa.

Guşa = sac piriform, continuă esofagul, - situata in partea anterioara a abdomenului, foarte extensibilă. - capacitate max. = 75 mg, cu sucurile nectarului, lichidul dulce secretat de afide, hrana şi apa = hrană energizantă în timpul zborurilor la cules. - aici, prima fază a procesului de transformare a nectarului in miere, sub actiunea enzimatică cumulata: enzimele din nectar şi cele secretate de glandele salivare

Proventriculul - posterior gusii, format dintr-o formatiune ca o ciupercă, care acţionează ca un ventil regulator între guşă şi stomac. - se deschide cu ajutorul a patru valve in cruce (determină sensul înaintării hranei de la guşă către stomac, nu invers9. - → este protejat nectarul de impurificarea continutului stomacal, - → permite trecerea hranei din gusa in ventricul - → permite separarea nectarului de granulele de polen.

În stomac (ventricul) are loc digestia hranei. - forma cilindrica, L = cca. 10 mm. - peretele stomacal - numeroase cute transversale- celulele stomacului secretă sucuri digestive. - la exterior, straturile musculaturii stomacale se contractă ritmic, → peristaltismul specific (omogenizarea si înaintarea treptata a hranei).- celule secretă substanţe nutritive care trec prin membranele semipermeabile şi ajung, prin peretele stomacal, direct în sângele albinei. - partea centrală a lumenul intestinului se micsoreaza, formand o valvulă pilorică cu sfincter, care, prin muschii adiacenti, permite trecerea in segmentul urmator a masei nedigerate.

Proventricul

Intestinul subţire = tub scurt, subtire, face legatura stomac-rect. - la acest nivel, in vecinatatea pilorului, se varsa continutul tubilor Malpighi.

Rectul = invelis elastic cu falduri, permite colectarea in timpul iernii a unei mari cantitati de resturi nedigerate, ce poate atinge peste 55% din greutatea albinei. - posterior, prezinta mushi inelari, care formeaza sfincterul orificiului anal, cu rol in reglarea defecatiei. - anterior, sunt situate sase glande rectale, care contribuie la eliminarea apei, care secreta catalaza (enzimă care impiedica descompunerea masei alimentare nedigerate), mai activa la temperatura de aprox. 5°C, si pe masura ce se realizeaza umplerea rectului → rezistenta albinelor la iernare se datoreaza activitatii catalazei.

In mod obisnuit, albinele defecă in afara stupului. Cand cantitatea excrementelor acumulate in rect este mai mare si structura acestora afecteaza tubul digestiv, defecatia are loc in interiorul stupului (diaree), simptom al maladiilor digestive.

In cursul unui an, din 70 kg hrana consumata, o familie de albine elimina in jur de 20 kg dejectii.

Aparatul excretor

Este reprezentat de tuburile Malpighi, 200 canale filamentoase, cu diametru de 0,1 mm, independente functional. Acestea sunt inserate in zona de unire a ventriculului cu intestinul subtire si inconjoara diferite organe interne.

Rol: - extrag din hemolimfă acid uric si diferite saruri (oxalati, uree, carbonati), pe care le varsa in pilor;

- rolul tuburilelor Malpighi, similar cu cel al rinichilor mamiferelor.

Stocarea rezervelor se poate realiza cu ajutorul unor celule de culoare gălbuie, situate în partea posterioară a abdomenului, împrăştiate sub forma unor mase neregulate de ţesut moale, albicios. Ele sunt numite „corp gras” sau „celule grase”. Masa de stocare este formată atât din proteine (sub forma de albumine şi glicogen, ce se pot transforma rapid in glucoză), cât şi din grăsimi. La acest nivel s-au evidenţiat cristale ale sărurilor acidului uric, ce migrează apoi în tuburile Malpighi. Din acest motiv, corpului gras i se atribuie şi rol excretor.

Sistemul glandular

rol in producerea cerii, realizarea comunicării, în sistemul de apărare şi în transformarea hranei

Glande

Gl. Cerifere Gl. Nasonov

Gl. hipofaringiene

Gl. Arnhart

Gl. mandibulare

Gl. labiale Gl. Koshevnikov

Gl. Dufour

Glandele cerifere

evidenţiate la lucratoare, dispuse în patru perechi, la nivelul ultimilor segmente ale sternitelor abdominale, sub forma unor pete ovale, de culoare alburie, numite oglinzi cerifere.

Glandele cerifere sunt alcatuite din 10.000-20.000 celule epiteliale, ce primesc oxigen prin trahei specifice. În timpul producerii cerii, ele se dezvoltă mult în înălţime şi capătă o structură glandulară. Prin pori fini apare ceara în formă lichidă, care iese în exterior şi, în contact cu aerul, se solidifică sub formă de „solzişori” ovali, hexagonali, de culoare alb-sidefie. De acolo, micile plăcuţe vor fi desprinse prin frecare cu picioarele din spate, frământate cu mandibulele şi prelucrate. După încheierea perioadei de clădit, glandele ceriere degenerează. Activitatea maximă a glandelor cerifere se înregistrează la albinele tinere, în vârstă de 13-18 zile, după care degenerează.

Ceara se produce prin metabolizarea mierii, lucrătoarele consumând aprox. 6-8,5 kg miere pentru a produce 1 kg ceara, adică aprox. 990.000 solzişori de ceară. Pentru a fi apte de producerea cerii, albinele lucrătoare au nevoie în primele 5-6 zile de viaţă de o cantitate corespunzătoare de polen.

Compoziţia chimică a cerii este dată de un amestec de peste 300 de compuşi: 14% hidraţi de carbon, 35% monoesteri, 14% diesteri, 8% hidroxipoliesteri, 12% acizi liberi.

Secreţia cerii

Are loc la 33-36°C şi este corelată cu nivelul alimentaţiei: 1 kg ceară necesită consumul a 6 kg miere, sau 5 kg zahăr. Regenerarea ţesuturilor cerifere este condiţionată de aportul de azot adus prin consumul polenului,acesta fiind indispensabil acestui proces.

Depozitele bogate de hrană în stup stimulează producerea cerii. Construirea fagurilor cu rame goale: sub speteaza ramei, albinele

formează “ciorchine” cu ext. pe mai multe straturi, dar cu interior aerat, pt. o temp. ct.

Clădirea fagurilor artificiali: albinele încălzesc foaia, modulează fundul celulelor şi le înalţă până la 3-6 mm, pe ambele părţi ale foii.

Glanda Nasonov

(glanda mirosului) este poziţionată între cele două tergite abdominale, are formă de triunghi şi comunică cu un canal odorifiant. Glanda elimină un produs chimic în momentul îndepărtării tergitelor, prin canalul odorifiant.

În componenţa chimică a feromonilor glandei Nasonov se regăseşte un amestec de 7 compuşi, iar rolul acestora se manifestă în procesul de orientare, cu precădere la pătrunderea în stup, la recunoaşterea membrilor familiilor, adunarea roiului în formă de ciorchine, la poziţionarea surselor de apă şi hrană, etc.

Prin mişcarea aripilor, mirosul se răspândeşte până la o distanţă de 100 m şi persistă 2-3 ore. Cantitatea de feromoni secretată creşte odată cu vârsta, maximul înregistrându-se la 28 de zile.

Glandele hipofaringiene

Sunt glande salivare, cele mai voluminoase ale lucrătoarei, sub forma a două fire lungi de 15-20 mm, provenind din doi săculeţi, răsucite de mai multe ori, aflate în părţile laterale ale creierului. Pe suprafata acestora sunt inserati numerosi corpusculi cu functie secretoare.

Se întâlnesc numai la albinele lucrătoare (sunt puţin dezvoltate la matcă şi lipsesc la trântor).

Glandele sunt pe deplin dezvoltate la lucrătoarele de 6-12 zile, când devin doici, producând laptişorul necesar hrănirii larvelor. La albinele bătrâne, de peste 21 zile, glandele secretă invertaza, care inverteşte zaharoza în cei 2 monozaharizi componenţi,glucoza şi fructoza, transformând nectarul florilor în miere.

Glandele mandibulare Se deschid la baza mandibulelor printr-un

conduct şi sunt reprezentate de două perechi de saci ovali, poziţionaţi pe părţile laterale ale capului albinelor.

Sunt cele mai dezvoltate la matcă, bine dezvoltate la lucrătoare şi sunt foarte mici la trântor. Lucrătoarele doici care produc hrana larvară, secretă prin aceste glande şi o substanţă lipidică, acidul 10-hidroxi-2-decenoic, componentul principal al hranei. Secreţiile acestor glande au un important rol în dizolvarea cerii şi propolisului.

Glandele mandibulare ale mătcii secretă substanţa de matcă, un hormon ce inhibă dezvoltarea organelor de reproducere ale lucrătoarelor, inhibă instinctul de clădire al botcilor, dar atrage trântorii în zborul de împerechere.

Glandele labiale

Sunt localizate diferit: o portiune situata cefalic, glandele cervicale, si una situata in zona toracica, glandele toracice. Sunt in numar de doua perechi, prezente la toti membrii familiei de albine (mai putin dezvoltate la trantor). Dezvoltatea maxima este la 15-25 de zile.

Produsul de secretie al glandelor cervicale se elimina intr-o dilatatie de la baza trompei, numita salivarium, cu rol in prelucrarea cerii si in digestia, la acest nivel, a lipidelor si glucidelor.

Glandele toracice sunt mase tubulare ramificate, ce converg in doua rezervoare ce se unesc cu glandele cervicale. Secretia lor are rol in diluarea mierii si laptisorului, ca liant al polenului si la construirea fagurilor.

Glandele Koshevnicov sunt asociate acului mătcii şi produc mirosuri atractive, dar se găsesc şi la lucrătoare, mult mai puţin reprezentate.

Glandele Arnhart sunt prezente doar la lucrătoare şi sunt situate pe ultimul segment al tarsului. Îşi varsă conţinutul la nivelul perniţei tarsului. Sunt răspunzatoare de emiterea unei substanţe numite „amprenta piciorului”, pe care lucrătoarele o depun la intrarea în cuib sau pe flori, pentru orientarea celorlaltor culegătoare.

Glandele Dufour se găsesc în apropierea camerei acului, unde îşi varsă conţinutul. Au rol în lubrefierea acului şi în fixarea ouălor în fundul celulelor.

Aparatul de aparare si atac (aparatul vulnerant)

Prezent la lucrătoare şi mătci, absent la trântori. Localizat în abdomen, alcătuit din:

- ac, teaca acului, glandele veninoase, sistemul motor si un ganglion.

Acul - format din doua lanţete ascuţiţe cu 10 cârlige aşezate invers, spre exterior. Ele sunt simetrice şi alunecă în lungul tecii.

Teaca - formatiune îngroşată în partea superioară, prezintă la capătul distal zimţi orientaţi postero-anteriori.

Sistemul motor - alcătuit din două perechi de muşchi şi dintr-un sistem chitinos ce asigură ieşirea acului şi injectarea veninului, si anume: placa triunghiulară, placa pătrată şi placa oblongă.

Cele două glande veninoase au mărimi diferite şi secretă, cea mare, o substanţă acidă, iar cea mică, una alcalină. În momentul în care albina înţeapă, cele două substanţe se amestecă. Veninul este un amestec de proteine şi peptide, dar principalul component este melitina, o proteină.

Ganglionul nervos coordonează întreaga acvtivitate a aparatului vulnerant, chiar şi după detaşarea sa în urma înţepăturii.

Înţepătura

Albina înţeapă→ abdomenul se încovoaie şi contracţia musculaturii adiacente determină pătrunderea acului. Piesele chitinoase ale aparatului motor acţionează sinergic şi determină scurgerea veninului. Dacă albina înţeapă un mamifer, zimţii acului se înfig în derm şi nu mai pot fi retraşi, întregul aparat vulnerant se detaşează şi albina moare. Când albinele se înţeapă între ele, este căutată membrana intersegmentară, moale, acul putând fi retras după injectarea veninului.

Matca are aparatul vulnerant diferit de cel al lucrătoarei, lanţetele având, de ex., doar trei zimţi.

Sistemul circulator Reprezentat de inima (cord), aorta, doua diafragme, hemolimfa si organele accesorii de pulsatii.

Inima- organ tubular pulsatil, format din cinci ventricule, situat in partea dorsala a abdomenului, superior aparatului digestiv. Ventriculele comunica intre ele prin orificii prevazute cu supape, valvule, care se deschid catre interior si permit hemolimfei să circule intr-un singur sens. În lateral se află 5 perechi de perforaţii denumite ostii sau osteole, prin care hemolimfa avanseaza postero-anterior.

Aorta trece prin petiol si cavitatea toracica, are un traiect spiralat, patrunde in cap si se deschide in cavitatea cefalica printr-un mic orificiu.

Diafragma dorsala este un perete muscular situat sub cord. In partea ei superioara formeaza o cavitate cu invelisul corpului, sinusul dorsal sau pericardial. Diafragma ventrala este situata inferior tubului digestiv, deasupra cordonului nervos. Intre ea si peretele ventral al corpului albinei se formeaza sinusul ventral.

Organele accesorii de pulsatii suplimenteaza activitatea inimii si a diafragmelor si sunt localizate la cap, la baza antenelor si in torace, la baza aripilor.

Este alcătuită din plasmă şi din elemente figurate. Este un lichid incolor sau cu nuanţe galben-portocalii, limpede.

În compoziţia hemolimfei se evidenţiază aminoacizi importanti, o cantitate importanta de zaharuri (in special glucoză), săruri minerale, acizi graşi, enzime, apă (85-90%).

Elementele figurate sunt reprezentate trei tipuri de formatiuni: - celule mici (12-13 microni) cu nuclei intens colorati - celule formatoare (4,6-13,8 microni) - leucocite, celule mult mai mari.

Sistemul circulator este liber, hemolimfa scaldând organele şi ţesuturile corpului.

Rolul sistemul circulator: transportă elementele nutritive din intestinul mediu la celulele corpului, curăţă organismul de resturile de celule, pe care le trimite la organele excretoare, intervenind si in apararea impotriva agentilor patogeni.

Hemolimfa

Sistemul nervos

Sistemul nervos central este format din:- creier si lantul nervos ventral (asigura relatia cu

mediul inconjurator si comanda miscarile)- sistemul somatogastric (comanda functionarea

organelor interne- respiratia, digestia, etc.) Creierul cuprinde trei parti:

- protocerebrum, cel mai dezvoltat, situat in fata capsulei cefalice, cuprinde centrul vederii si, prin nervul optic, de afla in legatura cu ochii compusi si cu ocelii;

- deutocerebrum, este centrul nervos al antenelor si este situat inferior lobilor protocerebrali;

- tritocerebrum, situat anterior lobilor deutocerebrali, este mai putin dezvoltat, controleaza organele endocrine.

Lantul nervos ventral cuprinde un ganglion subesofagian si lantul nervos ventral propriu-zis. Ganglionul subesofagian este format din trei ganglioni alipiti, care se unesc cu creierul in partea superioara, de unde pornesc nervii maxilari, mandibulari si labiali, spre partea posterioara legandu-se cu intregul lant ganglionar.

Lantul nervos ventral propriu-zis cuprinde 7 perechi de ganglioni, doi fiind situati in torace, si 5 in abdomen. Ganglioni toracici inerveaza picioarele si aripile, iar cei abdominali controleaza activitatea aparatului respirator, digestiv si reproducator.

Sistemul neuroendocrin

Alcatuit din:- celule neurosecretoare izolate, situate la nivelul creierului,

care elibereaza hormoni, - glande endocrine activate de hormonii secretati de celulele

neurosecretoare. Glandele endocrine sunt reprezentate de:

- glandele protoracice (prezente la larve, situate în protorace si mezotorace; secreta hormonul naparlirii sau de metamorfoza);

- 2 perechi de glande retrocerebrale (raspunzatoare pentru secretarea hormonului juvenil, HJ, cu rol în controlul metamorfozei, maturitatea sexuala si reproductie. HJ intervine in determinarea castelor si in diferentierea ce are loc la nivelul larvelor, între lucrătoare şi matcă. O c% mare de HJ la o larvă de lucratoare de 3-5 zile, va determina dezvoltarea unei mătci şi invers.

Aparatul respirator

Albina nu are plamani, ci un sistem de trahei ce conduce aerul la nivelul tesuturilor, format din: - stigme, trahei scurte, trahei longitudinale, trahei transversale, ramificatii traheale si celule traheale terminale.

Albina are nevoie de oxigen pentru metabolismul ei, bioxidul de carbon fiind eliminat. Oxigenul este vehiculat printr-un sistem foarte fin de ramificaţii traheice, care conduce oxigenul din aer direct la organe şi ţesuturi, hemolimfa primind astfel oxigenul de care are nevoie.

Sistemul traheic este foarte puternic ramificat. Prelungirile subţiri ale traheelor longitudinale sunt sacii aerieni, prin care corpul albinei este oxigenat. Ei sunt dispusi 5 in cap, 7 in torace si 3 in abdomen. Au rolul de a stoca si folosi aerul in timpul zborului, cand consumul de oxigen este mai mare si in perioada repausului de iarna, cand miscarile respiratorii sunt foarte reduse.

Traheele fac legătura cu exteriorul prin orificii respiratorii în formă de crăpături, stigmele (spiracles, engl.). Trei perechi de stigme sunt localizate în zona toracică, şapte în partea posterioară a corpului, pe abdomen, ultima dintre ele fiind situata la nivelul acului, pe care-l oxigeneaza. Un mecanism special de închidere reglează respiraţia. Pentru aceasta, stigmele sunt protejate de un vestibul căptuşit cu perişori fini şi deşi, numit opercul.

Respiratia se realizeaza prin contracţia şi relaxarea musculaturii abdominale. În funcţie de temperatură şi umiditatea aerului şi de activitatea desfăşurată, se înregistrează între 12-150 mişcări respiratorii pe minut.

În activitate, când aportul de oxigen necesar este mai mare, stigmele sunt deschise, iar în repaus sau activitate redusa, acestea sunt închise sau uşor îintredeschise, schimbul gazos realizându-se prin difuzie.

Aparatul reproducator

Aparatul reproducătoar mascul se compune din:- testicule, canale deferente, vezicule seminale, glande

mucoase, canal ejaculator si penis. Testiculul este învelit de o tunică, iar în interior se

evidenţiază cca. 200 tuburi spermogene, testiole, ce se anastomozează îintr-un canal comun ce se deschide la capatul canalului deferent. Prin canalele deferente, reprezentate de tuburi subţiri, sperma ajunge în veziculele seminale.

Vezicula seminală, partea dilatată a canalelor deferente, stochează materialul seminal. Celulele seminale produc un lichid cu rol în nutriţia şi susţinerea spermatozoizilor. Veziculele seminale se termină printr-un canal scurt în partea dorsală a bazei glandei mucoase.

Glandele mucoase (formă de saci), secretă mucusul, care împreună cu secreţia veziculelor seminale, alcătuiesc lichidul spermatic, care diluează sperma şi înlesneşte eliminarea ei la ejaculare.

Canalul ejaculator este un tub subţire, care face legătura între zona de unire a glandelor mucoase şi capătul anterior al penisului.

Penisul, organul copulator, situat în partea ventrală a abdomenului. Alcătuit din vestibul, o pereche de coarne şi din cervix. În porţiunea terminală a penisului, bulbul, se deschide canalul ejaculator.

Aparatul reproducătoar femel

Alcătuit din ovare, oviducte pare care comunică cu un oviduct impar, vaginul şi punga spermatică.

Ovarele, doua mase voluminoase, piriforme, situate în abdomen, alcătuite din tuburi ovariene, ovariole (150-180 la matcă şi 2-12 la lucrătoare). La nivelul acestora se evidenţiază nişte stangulaţii, ce corespund ovulelor în diferite stadii de dezvoltare. Astfel, la vârful tubului ovarian se găsesc ovogoniile, la mijloc ovocitele, iar la bază ovulele.

Oviductele pare şi oviductul impar fac legătura dintre ovare şi vagin şi realizează eliminarea ovulelor.

1. ovar

2. Oviduct par

3. spermateca

4. Sac venin5. ac

Ovare lucrătoare ce depune ouă

Matcă virgină

Spermateca, rezervor pentru depozitarea spermei, rotundă, cu volumul de aprox. 1 mm3. Este situată deasupra oviductului impar, deasupra vaginului şi anterior acului. Suprafaţa ei este traversată de trahei ce asigură aprovizionarea cu oxigen a spermatozoizilor din spermatecă. Aici se evidenţiază nişte glande mucoase ce secretă un lichid nutritiv, pe perioada depozitării spermatozoizilor.

Vaginul- porţiune terminală a aparatului reproducator.

spermateca

Ovarele lucrătoarei

oviducte

La împerechere, canalul ejaculator este împins înainte, prin apăsarea pe partea din spate a unui trântor maturizat sexual, adică de 12 zile, când spermatozoizii sunt pe deplin formaţi.

Mai întâi apare sperma şi apoi mucosul, împreună cu epiteliul glandei mucoase. După împerechere, trântorul moare. De aceea numărul trântorilor trebuie să fie suficient de mare.

ovar

Organele de simt

Au rol de a transforma excitantii externi si sunt reprezentate de analizatori tactili, olfactivi, statici, auditivi, hidrici, termici si vizuali. Aceste organe au origine ectodermă, sunt reprezentaţi de formaţiuni senzitive, numite sensile, de forma unui neuron bipolar, a cărui prelungire distală primeşte excitaţiile de diferite tipuri.

Lantul nervos ventral cuprinde un ganglion subesofagian si lantul nervos ventral propriu-zis. Ganglionul subesofagian este format din trei ganglioni alipiti, care se unesc cu creierul in partea superioara, de unde pornesc nervii maxilari, mandibulari si labiali, spre partea posterioara legandu-se cu intregul lant ganglionar.

Lantul nervos ventral propriu-zis cuprinde 7 perechi de ganglioni, doi fiind situati in torace, si 5 in abdomen. Ganglioni toracici inerveaza picioarele si aripile, iar cei abdominali controleaza activitatea aparatului respirator, digestiv si reproducator.