Семья медоносной пчелы включает особей разного пола — самцов (трутней), продуцирующих мужские половые клетки— сперматозоиды, и самку с хорошо развитыми органами размножения (матку), способную интенсивно откладывать яйца с женскими половыми клетками. У позвоночных животных развитие яиц происходит обычно только после их оплодотворения — слияния мужской и женской половых клеток. У медоносной же пчелы матка спаривается с трутнями в начале жизни, и полученные при этом миллионы сперматозоидов собираются у нее в особом органе — семяприемнике. Постепенно, в течение всей жизни матки, находящиеся в семяприемнике сперматозоиды расходуются на оплодотворение яиц.
У позвоночных животных неоплодотворенные яйца, как правило, погибают, не приступая к развитию; у многих же насекомых, в том числе и у медоносной пчелы, из неоплодотворенных яиц развиваются трутни, а из оплодотворенных самки — матки и рабочие пчелы. Развитие трутней из неоплодотворенных яиц называется партеногенезом (девственным размножением).
Половые органы трутня. В брюшке размещены два семенника, каждый из которых состоит из многочисленных (до 200) семенных канальцев. Наибольшего развития семенники достигают у трутня в стадии куколки, когда он еще находится в запечатанной ячейке. Развивающиеся в каждом семеннике сперматозоиды по семяпроводам переходят в семенные пузырьки, к которым примыкают придаточные железы, вырабатывающие семенную жидкость.
У половозрелого трутня (на 10—12-й день жизни) семенники прекращают свою деятельность и уменьшаются в размере, а семенные пузырьки сильно увеличиваются, наполняясь семенной жидкостью со сперматозоидами. Семенные пузырьки, суживаясь на конце, впадают в просвет большой придаточной железы, вырабатывающей слизь. Далее отходит общий семяизвергательный канал, расширяющийся в луковицу и заканчивающийся сложно устроенным копулятивным органом.
В отличие от матки у трутня половые клетки образуются только в начале его жизни, а все остальное время трутень имеет готовую сперму в семенных пузырьках со сперматозоидами.
Половые органы матки представлены двумя огромными яичниками, размещенными в передней части брюшка. Яичник матки состоит из большого числа параллельно расположенных яйцевых трубочек, тонких у вершины и_ постепенно расширяющихся
к концу. Все широкие концы сливаются в общую для всех трубочек полость, от которой отходит яйцевод. Число яйцевых трубочек в каждом яичнике матки колеблется от 120 до 220 и даже 250. Чем больше яйцевых трубочек у матки, тем больше яиц она в состоянии откладывать за сутки. Количество яйцевых трубочек в яичниках маток зависит главным образом от условий их развития.
Яичники плодной (4) и неплодной (Б) матки. Половые органы пчелы-трутовки (В) и нормальной пчелы (Г):
я яичники; с семяприемник; пя — парные яйцеводы; жа — жалоносный аппарат; яйцевые трубочки; ряж — резервуар ядовитой железы; яж — ядовитая железа; ня — непарный яйцевод; ст — стилет жала; мяж — малая ядовитая железа.
Яйцевые трубочки у высокоплодовитых маток разделяются на 12—13 камер, у малоплодовитых — на 6—7 камер. Деление на камеры в начале яйцевых трубочек мало заметно, к середине же и к концу их камеры четко видны. В каждой камере развивается одно яйцо. Чем длиннее трубочка и чем больше в ней камер, тем больше яиц развивается одновременно и тем больше яиц может отложить матка.
От каждого яичника отходят парные яйцеводы, сливающиеся затем в один непарный. В месте их слияния в непарный яйцевод впадает выходящая из семяприемника трубочка. Семяприемник состоит из двух оболочек: наружной, пронизанной трахеолами и трахейными клетками, обеспечивающими сперматозоидам, заключенным в семяприемнике, питание и кислород и внутренней — тонкой, прочной, упругой. От семяприемника отходит выводной проток, соединяющийся с придаточной железой, которая находится на поверхности семяприемника.
В месте выхода из семяприемника образуется мускулистый орган — семенной насос, благодаря действию которого на яйцо попадают сперматозоиды. У молодых плодных маток на яйцо попадает 10—12 сперматозоидов, у старых маток в 2—3 раза меньше. Перед тем как попасть к семенному насосу, яйцо меняет свое положение — оно поворачивается передним концом к отверстию выводного протока. На переднем конце яйца находится участок рыхлой ткани, через который сперматозоиды могут проникнуть внутрь яйца. Один из сперматозоидов сливается с ядром яйцеклетки, а остальные растворяются в цитоплазме. Оплодотворенное яйцо через непарный яйцевод попадает в камеру жала, откуда выводится наружу.
Сперматозоиды на яйцо попадают под влиянием нервного (рефлекторного) импульса, возникающего в чувствительных волосках на конце брюшка матки. При опускании брюшка в более широкую трутневую ячейку чувствительные волоски не испытывают сжатия, и нервный импульс не возникает, вследствие чего яйцо проходит без оплодотворения. Рефлекторный характер регуляции оплодотворения яиц подтверждается тем, что матка, взятая с сота, на котором откладывала оплодотворенные яйца, и помещенная в клеточку, продолжает некоторое время откладывать яйца, причем все они оказываются неоплодотворенными. Перед откладкой оплодотворенных яиц в более широкие, чем пчелиные ячейки, роевые мисочки, пчелы сужают их края, а расширяют мисочку после выхода из яиц личинок.
Половые органы у рабочих особей медоносной пчелы недоразвиты. Они состоят из двух яичников в виде тонких лентовидных прозрачных тканей, сросшихся друг с другом, причем яичники настолько малы, что их трудно отыскать среди других органов брюшка. Число яйцевых трубочек в каждом яичнике рабочей пчелы колеблется от 1 до 24. От лентовидных яичников отходят более толстые тяжи — недоразвитые парные яйцеводы, которые сливаются в зачаточный непарный яйцевод.
В определенных условиях яичники у взрослых рабочих пчел могут развиваться, и тогда у них появляются яйца. Пчел, в яичниках которых начинают развиваться яйца, называют анатомическими трутовками. Рабочие пчелы, которые уже начали откладывать яйца, получили название физиологических трутовок. Так как рабочие пчелы лишены возможности спариться с трутнями, то из яиц пчел-трутовок развиваются только трутни. А так как пчелы-трутовки кладут неоплодотворенные яйца в пчелиные (а не трутневые) ячейки, то из них развиваются маленькие неполноценные трутни.
По внешнему виду пчелы-трутовки ничем не отличаются от обыкновенных рабочих пчел, но они хуже летают за сбором нектара, приносят его значительно меньше, чем обычные пчелы. Яичники у рабочих пчел развиваются в тех случаях, когда они лишены возможности выращивать расплод — в безматочных семьях или с матками, длительное время не приступившими к кладке яиц. При отсутствии расплода пчелы-кормилицы не могут реализовать образующиеся у них молочко, потребляют его сами, и это избыточное питание белком и вызывает развитие яйцевых трубочек.
Одна пчела-трутовка способна отложить очень мало яиц. Однако тысячи трутовок могут заполнять расплодом несколько сотов.
Развитие яйцевых трубочек у пчел — процесс обратимый. При появлении в гнезде от плодной матки нормального расплода пчелы начинают его кормить, при этом их яйцевые трубочки дегенерируют.