Нервная система и органы восприятия пчел

Нервная система

Нервная система регулирует все функции организма, объединяет его в единое целое и является посредником между органами чувств и всеми другими органами. Через органы чувств организм воспринимает информацию из внешней среды, перерабатывает ее в нервных центрах и в соответствии со своим внутренним физиологическим состоянием совершает необходимые целесообразные действия. Нервная система полностью определяет поведение пчел во внешней среде соответственно импульсам, поступившим в нее из органов чувств. У насекомых нервная система сильно дифференцирована, имеет сложное строение и может быть подразделена на три части: центральную, периферическую и вегетативную (симпатическую).

В центральной нервной системе пчелы различают головной мозг и брюшную нервную цепочку.

Головной мозг. Он состоит из надглоточного и подглоточного ганглиев, соединенных между собой тяжами.

Головной мозг пчелы с главными нервами (вид спереди):
вгн — верхнегубной нерв; фг — фронтальный ганглий; пдг — подптоточный ганглий; дц- дейтоцеребрум; зл - зрительная лопасть; сг - сложный глаз;пц - протоцеребрум; пг - простой глаз; анн - антеннальный нерв; фк - фронтальный коннектив; нгн - нижнегубной нерв; нчн - нижнечелюстной нерв; мдн - мандибулярный нерв

Стебельчатые (грибовидные) тела:
А - детали строений; Б - общий вид; ч - чашечка;  кч - клетки чашечки; н - ножка; вк - верхний корешок;пк - передний корешок

Головной мозг насекомого содержит нейронов больше, чем вся остальная часть центральной нервной системы. Более 90% нейронов центральной нервной системы сосредоточено в мозге. Особенно много их в грибовидных телах и зрительных долях протоцеребрума.

 Количество нейронов в разных отделах головного мозга у рабочих пчел и трутней (по Виттхгофт, 1967), шт.

По очертаниям и размерам головной мозг у особей пчелиной семьи неодинаков. Мозг трутня в целом гораздо крупнее мозга матки и рабочей пчелы. Однако его массивность определяется усиленным развитием зрительных долей, которые по своей структуре и функции больше соответствуют не мозгу, а сетчатке глаза позвоночного животного. Другие отделы мозга в наибольшей степени развиты у рабочей пчелы.

К периферической нервной системе относятся разбросанные по телу пчелы чувствительные нейроны, а также нервы, отходящие от ганглиев центральной и вегетативной нервной системы.

Вегетативная нервная система объединяет и согласовывает работу внутренних органов (пищеварения, кровообращения, дыхания и т. д.). Ее деятельность подчинена центральной нервной системе, хотя и имеет в ряде случаев определенную автономию. У пчел она состоит из трех отделов: краниального, туловищного и каудального.

Основная структурная единица нервной системы пчелы, как и всех насекомых, — нервная клетка, или нейрон. От тела нейрона отходит обычно один длинный неразветвленный аксон и несколько коротких ветвящихся дендритов. Дендрит служит входом нейрона, а аксон — выходом. Аксон подходит к другим нейронам или к исполнительным органам — эффекторам. Наиболее обычными эффекторами служат мышцы или железы.

Различают три главных типа нейронов: чувствительные, двигательные и вставочные.

Типичный нейрон насекомого (по В. П. Тищенко, 1977) :
1 - аксон; 2 - главное мозговое разветвление; 3 - дендриты; 4 - коллатеральная ветвь аксона; 5 - клеточный отросток; б - концевые разветвления аксона; 7 - тело нейрона; 8 — ядро 

Органы чувств

Ориентируется пчела во внешней среде, или, как говорят, оценивает факторы внешней среды, с помощью органов чувств, воспринимающих раздражения от окружающих предметов. 

У пчелы имеются следующие органы чувств: зрение, обоняние, осязание, вкус и слух. Развиты они далеко не в такой мере, как у высших животных и человека.

Обоняние у пчелы сильно развито. Органы обоняния, — усики. На поверхности их имеются многочисленные углубления — обонятельные ямки, прикрытые сверху пористыми пластинками. В  ямках расположены чувствительные нервные клетки, воспринимающие получаемое раздражение и передающие его в мозг. Таких обонятельных ямок имеется около 6 тыс. на каждом усике пчелы.

Рис.  10. Органы осязания пчелы:

А — осязательный    конус;   Б    к   В — осязательные    волоски 

1 — волоски; 2 — хитиновый покров тела; 3 — нервные клетки.

 Большинство запахов пчелы различают с такой же чувствительностью, как и человек. Однако, некоторые запахи, имеющие для пчел биологическое значение, они различают значительно лучше человека.  

Пчелы хорошо различают запах пчелиного яда, запах матки и хорошо отличают плодную матку от неплодной. Матка выделяет так называемое «маточное вещество», восприятие которого указывает пчелам на ее присутствие в семье и препятствует закладке маточников и развитию яйцевых трубочек у пчел.

Пчелы воспринимают запахи некоторых цветков (например, смородины), которые человек не ощущает, различают и смеси запахов. Способность пчел тонко различать запахи имеет большое значение для отыскания цветков с нектаром среди других цветковых  растений.

У пчел существует еще контактное обоняние:  ощупывая усиками, они могут отличить особей своей семьи от чужих пчел.

Осязание вместе с обонянием дает пчеле возможность ориентироваться главным образом при работе в улье. Органы осязания находятся на усиках и разбросаны по всему телу. Состоят они из хитиновых волосков и осязательных конусов, к которым подходят нервные окончания (рис. 10),

Вкус. Органы вкуса расположены у основания язычка и в ротовой полости пчелы.   Пчелы легко различают многие примеси к сахарному сиропу. Они, например, отказываются брать сироп с примесью 0,9 г соляной кислоты на 1 л. В то же время они берут сироп с примесью уксусной кислоты до 24 г на 1 л. Из этого следует, что органы вкуса контролируют корм, забираемый пчелой.

Слух пчел. Пчелы издают и воспринимают различные звуки, имеющие  биологическое значение. Так, пчелиная семья издает характерные звуки, изменяющиеся в связи со взятком; специфические   звуки возникают в семье, подготавливающейся к роевню. Пчела, готовая ужалить, издает своеобразные звуки, приводящие в раздражение  других пчел. Известны издавна звуки, именуемые «пением   маток». Чаще  всего пение маток  можно слышать в дни, предшествующие   выходу второго роя  (вышедшая из маточника молодая матка издает тонкий протяжный звук; на него отвечают  другие  матки, находящиеся   еще   в   маточниках; их звуки, поглощаемые стенками маточника, более глухие и низкого тона).Пчелы  издают   звуки во время мобилизационного танца. Если танец пчелы не сопровождается звуком, то он не оказывает   мобилизующего действия на окружающих летных пчел.

Для восприятия звуков у пчел имеются особые органы—хордотональные и джонстоновы. Хордотональные органы, сосредоточенные на голени передних ножек пчелы,  воспринимают  звуки,  джонстоновы органы находятся на втором членике усиков, они играют большую роль в ориентации пчел во время полета.

Чувство времени. Пчелы обладают способностью четко определять время суток. Так, если выставлять на пасеке сахарный сироп ежедневно в один и тот же час, то пчелы вскоре станут точно прилетать ко времени выставки для них сиропа. Пчелы точно различают время и в условиях искусственного (электрического) освещения, следовательно, это чувство не зависит от местоположения солнца.

Зрение

Пчела имеет пять глаз: два сложных и три простых.

О роли простых и сложных глаз нет единого мнения. Большинство исследователей склонно считать, что простыми глазами пчелы рассматривают предметы вблизи, а при помощи сложных глаз ориентируются в полете. Однако с заклеенными сложными глазами пчелы производят впечатление слепых. Поэтому считают, что главную роль в восприятии зрительных раздражении играют сложные глаза, а простые глаза имеют вспомогательное значение.

Простые глаза пчелы расположены на темени, образуя треугольник, вершина которого направлена вперед. У трутня простые глаза сдвинуты на лоб, к основанию усиков.

Простой глаз состоит из прозрачной линзы, образующей бугорок на хитиновом покрове головы. С внутренней стороны к линзе подходит слой зрительных клеток, от которых в мозг пчелы отходят зрительные нервы. С боков линзы расположены пигментные клетки, содержащие черное вещество, поглощающее световые лучи. Свет от предмета, находящегося перед пчелой, проникает через линзу к зрительным клеткам, где вызывает соответствующее раздражение, которое после передачи по нервам в мозг дает зрительное ощущение.

У рабочей пчелы и матки они расположены на темени между сложными глазами по углам равнобедренного треугольника, у трутня - в области лба. Функция простых глаз заключается в улавливании изменений интенсивности света. Если у медоносной пчелы закрасить простые глаза, то она утром вылетает позднее, а вечером возвращается в улей раньше по сравнению с другими пчелами семьи. Следовательно, простые глаза позволяют насекомому оценивать абсолютную освещенность.

Сложные глаза расположены по бокам головы. У матки и рабочей пчелы они узкие, у трутня широкие и длинные, почти сходящиеся вверху.

Сложные глаза пчелы состоят из 4—5 тыс. маленьких отдельных глазков (омматидиев), образующих на поверхности глаза шестиугольные площадки — линзы, окруженные волосками. Каждый глазок имеет отдельную линзу, под которой находятся прозрачный хрустальный конус и хрустальная палочка. Со всех сторон глазок окружен пигментными клетками.Они черного цвета и поглощают падающие на них световые лучи. Каждый глазок сложного глаза воспринимает лишь очень ограниченную часть пространства, расположенного перед ним. Но все глазки вместе создают отображение всего поля зрения. Такое изображение, слагающееся из отдельных маленьких частей в каждом глазке, называют мозаичным, а способ восприятия изображения мозаичным зрением.

Сложный глаз состоит из нескольких тысяч отдельных глазков. В сложном глазу трутня более 8 тысяч, у матки до 5 тысяч и у рабочей пчелы около 4—5 тысяч отдельных глазков.

Пчелы различают следующие основные цвета:  желтый, сине-зеленый, синий, фиолетовый  и ультрафиолетовый.  Особенно  хорошо пчелы различают ультрафиолетовый цвет — невидимый для человека, но широко распространенный в природе. Красный цвет пчелы   не   видят. Оранжевый,   желтый и зеленый   цвета, хорошо различимые   человеком,   пчелы   воспринимают как один желтый! цвет, но зато в полосе коротких световых волн пчелы видят пять! цветов, из которых три неразличимы человеком.

Поэтому для облегчения ориентировки лётных пчел и вылетающих в период спаривания молодых маток рекомендуется окрашивать ульи в три цвета: белый, желтый и голубой, расставляя окрашенные в различные тона ульи вперемежку. Стенки многоместных ульев-нуклеусов, предназначенных для оплодотворения сразу нескольких маток, надо раскрашивать в разные цвета, а сами ульи расставлять на более приметных местах — по краям пасеки, около кустарников, строений и т. п.

Пчелы могут различать и форму предметов. Опыты показали, что пчелы четко различают формы, напоминающие лепестки цветков и цветки, то есть обычно встречающиеся им в природе. При этом они хорошо различают количество лепестков в цветке в пределах от 3 до 6, а также 8, 10 и 12. Лучше же всего запоминают; пчелы цветки с пятью лепестками. Однако формы, с которыми они в природе не сталкиваются (треугольник, квадрат и др.), пчелы не различают.

Как показали недавние исследования, сложные глаза пчел близоруки. Пчелы четко различают ими предметы только на близком расстоянии, примерно до нескольких сантиметров. По мере удаления предмета четкость восприятия уменьшается. На расстоянии 0,5 м и более пчела различает лишь движущиеся предметы.

Выпуклое расположение сложных глаз на голове позволяет пчеле охватывать огромное поле зрения, что необходимо для ориентировки во время полета. Сложные глаза пчелы воспринимают поляризированный свет, а это важно для ее ориентации по небу при нахождении взятка и возвращении в улей (как известно, глаз человека не может отличить поляризованный свет от неполяризованного).

При полете пчелы главным указателем направления на открытой местности служит положение солнца и зависящее от него направление поляризованных лучей света, являющихся для пчел "компасом".

В ряде случаев наиболее привлекательными ориентирами для пчел оказывается край леса, вдоль которого пчелы летят от улья до места кормления, линия берега реки, моря или дороги. Наземные вехи используются пчелами, хотя и не всегда, в относительной близости от гнезда или территории постоянного обитания.