Обмен веществ у пчел

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ, метаболизм, совокупность протекающих в живых организмах химических превращений, обеспечивающих их рост, жизнедеятельность и воспроизведение, а также связь с окружающей средой. Составной частью обмена веществ является питание, которое обеспечивает поступление в организм веществ, необходимых для его нормальной жизнедеятельности. Основной энергетический субстрат у пчёл — глюкоза, источником которой является мёд. В условиях аэробного окисления, которое связано с дыханием, глюкоза превращается в пировиноградную кислоту, а затем на этом пути образуются молекулы АТФ. Особенностью энергетического обмена веществ у пчёл (так же, как и у ос) является низкая активность анаэробных процессов в летательных мышцах и очень высокая активность ферментов аэробного метаболизма, обеспечивающих большую потребность в энергии при полёте и выполнении аэробных работ в гнезде (регуляция температуры и влажности в пчелином гнезде).

Источником энергии при полёте в основном служат углеводы гемолимфы или гликоген жирового тела. Для интенсификации окислительных процессов в летательных мышцах у пчёл имеется приспособительный механизм — фермент пируваткарбоксилаза в высокоактивной форме. В результате аэробного окисления углеводы превращаются в конечные продукты обмена — С02 и Н20.

Основную роль в жизнедеятельности организмов играют белки, они формируют клетки и ткани, являются основой всех жизненных процессов. Белковую природу имеют ферменты, большинство гормонов и другие биологически активные вещества. Источником белков во внешней среде является для пчёл пыльца растений. Содержание белков в пыльце растений различно, ценность белкового корма определяется также аминокислотным составом белков. В организм пчелы должны поступать 10 незаменимых аминокислот: аргинин, валин, гистидин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин,триптофан и фенилаланин. В состав многих белков, а также ферментов, гормонов, липидов, витаминов входят минеральные вещества. В кормах пчёл встречаются калий, фосфор, кальций, натрий, магний, железо, медь, кобальт, алюминий, бор. Показано, что фосфор участвует в углеводном обмене. Кобальт входит в состав витамина В12, регулирующего белковый обмен. В ходе катаболических процессов разнообразные органические соединения превращаются в СО2 и Н20, а также в ограниченное число других веществ (в т.ч. мочевую кислоту), представленных небольшими молекулами. На течение обменных процессов оказывают влияние витамины, которые участвуют практически во всех биохимических и физиологических процессах, составляющих в совокупности обмен веществ. В организме пчелы содержатся витамины А, Е, F, витамины группы В, фолиевая кислота, а также стеролы — предшественники витамина D. Наибольшую потребность в витаминах пчёлы испытывают на личиночных стадиях развития; если витамины накоплены в теле личинки, взрослое насекомое может существовать при их дефиците в пище. Липидная фракция пыльцы содержит жиры, предельные и непредельные жирные кислоты, стерины. Наличие стеринов в перге делает этот корм незаменимым, т.к. эта группа веществ не может быть синтезирована организмом пчелы. Стерины участвуют в формировании субклеточных мембран и являются предшественником гормона линьки — экдизона.

Интенсивность газообмена, происходящего в процессе обмена веществ, характеризуется дыхательным коэффициентом (отношение количества выделяемого при дыхании углекислого газа к количеству поглощаемого кислорода), который зависит от возраста пчелы, выполняемой ею работы, внешних условий (в т.ч. температуры и влажности) и особенностей питания. У молодых пчёл-кормилиц дыхательный коэффициент 0,7, что обусловлено их белковым питанием, у пчёл-сборщиц, питающихся углеводами, близок к 1. Активность обменных процессов может меняться у пчёл в сотни раз в зависимости от характера выполняемой работы. Так, в состоянии покоя при 18°С пчела за 1 минуту потребляет 0.9 мм3 кислорода, при медленном передвижении, в состоянии возбуждения и в полёте соотвенно 8, 50—60 и 520 мм3. Летом при выращивании расплода потребность пчелиной семьи в кислороде увеличивается и расход его составляет около 20 л/ч на 1 кг пчёл; в период зимовки, когда интенсивность процессов обмена веществ снижается, расход кислорода уменьшается в 4—5 раз. В процессе эволюции пчёлы адаптировались к избыточному (около 10%) содержанию в гнезде углекислого газа, который может накапливаться в период зимовки и во время длительного безоблётного периода в весенне-летнее время.

Основу обмена веществ определяют два взаимосвязанных процесса, одновременно происходящих в организме, — катаболизм (распад крупных органических молекул до простых соединений с одновременным выделением энергии, которая запасается главным образом в молекулах АТФ) и анаболизм (при котором происходит биосинтез сложных молекул из более простых). Эти процессы осуществляются путём последовательных химических реакций с участием ферментов. В результате химических превращений потенциальная энергия химических связей сложных органических молекул может переходить в другие виды энергии, используемой для синтеза новых соединений, поддержания температуры тела и т.д.