Продукты расщепления питательных веществ, поступившие через кровеносную систему к клеткам тела, могут освободить содержащуюся в них энергию при окислении. Необходимый для этого кислород доставляется органами дыхания, которые одновременно удаляют из организма конечные продукты распада - углекислый газ и воду. В отличие от позвоночных животных, у которых доставка кислорода к тканям и клеткам осуществляется через замкнутую кровеносную систему, забирающую кислород из воздуха через легкие, у пчел, как и у других насекомых, воздух ко всем органам и клеткам тела поступает непосредственно через сложную замкнутую систему трахей. Вся полость тела пчелы пронизана хорошо развитой системой, состоящей из трахейных стволов, воздушных мешков, трахей и трахеол. В тело пчелы воздух попадает через дыхальца, особые отверстия, в объемистые воздушные мешки, откуда по многочисленным тонким трахеям и трахеолам разносится по всему телу.
Дыхальца (стигмы) расположены на боковых частях груди и брюшка: на груди у всех особей пчелиной семьи их три пары, на брюшке рабочей пчелы и матки шесть пар, а у трутня семь. Воздух через дыхальца попадает в дыхательную камеру, стенки которой покрыты волосками, защищающими трахеи от пыли. Камера соединяется с трахеей через клапан, который регулирует поступление воздуха и удаление водяных паров из организма пчелы.
Воздушные мешки расположены в брюшке (одна пара очень крупных), груди (передне - грудной и заднегрудной) и в голове (три пары). Они играют роль резервуаров запасного воздуха, уменьшают удельную массу пчелы при полете, способствуют механической вентиляции трахейной системы.
Трахеи - тонкостенные, сильно разветвленные трубочки. Внутренние хитиновые их стенки образуют спиральные утолщения, придающие им прочность и препятствующие спаданию и сдавливанию их просвета. Трахеи, разветвляясь, густой сетью оплетают все органы и ткани пчелы, в конечной своей части они переходят в тончайшие трахейные капилляры (трахеолы), лишенные хитиновой спирали. Трахеолы проникают между клетками тканей пчелы, доставляя им кислород и удаляя углекислый газ.
Смена воздуха в воздушных мешках и крупных трахеях проходит активно с помощью дыхательных движений брюшка. При сокращении тергиты и стерниты заходят один за другой, при расширении они раздвигаются. Движение воздуха в тонких трахеях и трахеолах происходит в силу диффузии газов. Интенсивность дыхания пчелы зависит от ее физиологического состояния, температурных и других условий. В спокойном состоянии она делает 40—50 дыхательных сокращений брюшка в минуту, при активном движении, связанном с усиленным обменом веществ, — до 120—150 сокращений.
Кровеносная система пчелы резко отличается от соответствующей системы позвоночных. У пчел нет специальных кровеносных сосудов, по которым циркулирует кровь, как у позвоночных животных. В отличие от последних система кровообращения у нее незамкнутая. В крови пчелы, которая называется гемолимфой, нет красных кровяных телец, содержащих гемоглобин, поэтому в отличие от крови позвоночных животных она не выполняет дыхательных функций.
Гемолимфа составляет внутреннюю среду организма пчелы. Омывая все органы, ткани и клетки, она доставляет им питательные вещества и вбирает продукты обмена (мочевую кислоту и ураты), которые удаляются из гемолимфы через органы выделения. Кроме того, благодаря постоянству осмотического давления и активной кислотности гемолимфа обеспечивает относительную стабильность многих физиологических и биохимических процессов в соприкасающихся с ней тканях и органах и в известной мере осуществляет взаимодействие между ними. Наконец, она выполняет функцию защиты организма пчелы от воздействия вредных микроорганизмов и веществ.
Гемолимфа пчелы представляет собой прозрачную, слегка желтоватую жидкость. Она состоит из жидкой части — плазмы и форменной — клеток, называемых гемоцитами. Клеточные элементы занимают около 20—25% общего объема гемолимфы. Плазма гемолимфы пчелы имеет более или менее постоянную слабокислую реакцию (рН 6,2—6,6). Она, содержит белки (6—7%), аминокислоты (до 10%), жиры (до 5%), глюкозу (до 4,4%), минеральные вещества, разнообразные ферменты и гормоны. У пчел, как и у большинства других насекомых, гемолимфа не свертывается, так как не содержит фибриногена.
Кровообращение пчелы , несмотря на то что у нее нет замкнутой кровеносной системы, происходит в определенных направлениях благодаря действию спинного сосуда и брюшной и спинной диафрагм. Диафрагмы делят брюшную полость в горизонтальном направлении на две полости — спинную и брюшную, которые принято называть кровяными синусами. В спинном синусе помещается спинной сосуд, который тянется вдоль всего тела. В расширенной части спинного сосуда, находящейся в брюшке и выполняющей роль сердца, имеется пять камер. В боковых стенках каждой камеры находятся отверстия (остии), через которые кровь поступает в сердце. При переходе в грудь спинной сосуд образует несколько петель, заключенных во влагалищную сумку. Это предохраняет сосуд от резких толчков при полете пчелы, а через сумку кровь частично обогащается кислородом. Дальше спинной сосуд проходит между мускулами груди в голову пчелы, где оканчивается отверстием ниже мозга. Передний суженный конец спинного сосуда называется аортой.
Сердце играет роль насоса, накачивающего кровь из брюшка в голову. Брюшная диафрагма волнообразными движениями спереди назад гонит кровь в брюшном синусе к концу брюшка. Одновременно вертикальные движения этой диафрагмы направляют часть крови в общую брюшную полость, где кровь, омывая среднюю кишку, обогащается питательными веществами и освобождается от продуктов обмена веществ, последние всасываются органами выделения, расположенными на пути движения крови. Ритмическими движениями спинной диафрагмы обогащенная питательными веществами и освобожденная от продуктов распада кровь из общей брюшной полости нагнетается в спинной синус, откуда поступает в спинной сосуд, а затем в головную полость. Таким образом, наиболее чистая и богатая питательными веществами кровь омывает в первую очередь такие важные органы, как мозг, органы чувств, слюнные железы, расположенные в голове, а затем органы и ткани, находящиеся в груди и брюшке. Продвижение гемолимфы в усики, ножки и крылья обеспечивается расположенными у их основания специальными пульсирующими органами, которые сокращаются независимо от работы спинного сосуда. У взрослой пчелы при спокойном состоянии спинной сосуд (сердце) сокращается 60—70 раз в 1 мин, во время движения — до 100 раз, а после полета — 140— 150 раз в 1 мин.
