第十四章昆虫的呼吸系统

第十四章昆虫的呼吸系统

昆虫的呼吸系统是由外胚层内陷形成的管状气管系统，昆虫通过这一管状气管系统直接将氧气输送给需氧组织、器官或细胞，在经过呼吸作用，将体内贮存的化学能以特定形式释放，为生命活动提供所需要的能量。昆虫的呼吸系统是由外胚层内陷形成的管状气管系统，昆虫通过这一管状气管系统直接将氧气输送给需氧组织、器官或细胞，在经过呼吸作用，将体内贮存的化学能以特定形式释放，为生命活动提供所需要的能量。昆虫的呼吸过程和一般动物的相同，包括两个不可分割的环节。一是外呼吸，指昆虫通过呼吸器官与外界环境之间进行气体交换，即吸入氧气和排出二氧化碳，是一个物理过程；二是内呼吸，指利用吸入的氧气，氧化分解体内的能源物质，产生高能化合物—ATP，是一个化学过程。

主要内容 • 概念 • 昆虫需能的特点 • 气管系统功能 • 气管系统的来源、构造、组成 • 其它的呼吸类型 • 呼吸生理 • 体温及体温的调节 • 呼吸与化学防治的关系

1. 概念 • 新陈代谢包括同化（合成）代谢和异化（分解）代谢。 • 呼吸作用——异化代谢物理过程：空气中的O2→各组织器官中去；体内CO2→体外。化学过程：氧化分解体内的能源物质→产生能量（ATP）； CO2 →送出；水有时回收。外呼吸内呼吸

2. 昆虫需能的特点 • 有翅，活动能力强，需能量大例如：飞行需要5mlO2/克.分；人跑步需要0.055mlO2/克.分。 • 需能量的起伏大例如：蝗虫，飞行时需能量5mlO2/克.分；休息需要0.055mlO2/克.分。

O2 昆虫供氧，不靠血液，直接依靠气管各组织器官中去排出体外 CO2 3. 气管系统功能特点：（1）通过气管系统直接送O2到各组织器官；（2）通过气管系统将吸进的分子O2变成活化的O2。主要是呼吸酶的作用：过氧化氢酶，细胞色素酶细胞色素酶过氧化氢酶 H2+O2------------→ H2O2 -------------→ H2O+[O]

4. 气管系统的来源、构造、组成 • 气管的来源：外胚层 • 气管的构造：内膜、气管管壁细胞、底膜。内膜：（1）局部地方加厚，形成螺旋丝。其作用：（A）抗压；（B）保持气管有弹性；（C）处于扩张状态，有利于气管气体交流畅通。（2）分化：内层膜，相当于上表皮中的角质精层；外层膜，相当于内表皮，由脂蛋白和几丁质组成。

气门，气管，支气管，微气管，气囊。 • 组成 • 分布情况背面背气管背纵干背气管连锁气门→气门气管内脏内脏气管内脏纵干内脏气管连锁腹面腹气管腹纵干腹气管连锁同一侧同一体节

微气管： 昆虫的气管由粗到细进行分枝，当分枝到直径为2—5um时，伸入一个掌状的端细胞，然后由端细胞再形成一个直径在1um以下，末端封闭的微管—微气管伸入组织内或细胞间，微气管的内壁和气管一样也具有螺旋丝，但在昆虫蜕皮时微气管并不随外表皮一块蜕去。

气囊： 气囊是气管的某些膨大成囊状，可被压缩的部分，常见于有翅亚纲昆虫中。一种有螺旋丝，一种没有螺旋丝。 • （1）贮存O2； • （2）强化通风作用； • （3）增加浮力，有利于昆虫的蜕皮； • （4）促进血液循环。气囊的功能：

气门：数目最多不超过10个，三个类型，6种形式。气门：数目最多不超过10个，三个类型，6种形式。 ★ 多气门型：最少8个 a、全气门式 10对蝗虫（中后胸各1对，腹部8对） b、周气门型 9对家蚕（前胸1对，腹部8对） c、半气门型 8对瘿蚊幼虫（前胸1对，腹部7对）

★ 寡气门型 a、两端气门型家蝇的幼虫（前胸和腹末） b、前端气门型家蚊蛹 c、前端气门型蚊幼虫 ★ 无气门型内寄生：通过体壁水生：尾鳃，气膜

气门的构造：内闭式、外闭式。 • 外闭式气门开闭构造位于气门腔口的气门。这种开闭构造包括1对基部相联的唇形活瓣和垂叶。蝗虫气门垂叶上着生有闭肌，当闭肌收缩时，将垂叶往下拉，使两活瓣闭合；当闭肌松驰时，活瓣由于垂叶本身的弹性而张开。很多昆虫的胸部气门具有这种外闭式构造，如蝗虫、蜚蠊、蝽类、龙虱和蜜蜂等。

（2）内闭式气门 开闭构造位于气管口的气门。这种开闭构造主要包括闭弓和闭带。当闭肌收缩时，牵动闭带推向闭弓而将气管口关闭；当闭肌松弛、开肌收缩时，将闭带拉回，气管口开启。家蚕幼虫气门大多数昆虫的气门，特别是腹部气门属于这种类型。这类气门的气门腔口没有活瓣，但常在气门腔口内侧有过滤结构，以防止灰尘、细菌和水的侵入。

气管系统包括在昆虫体内呈现一定排列的管状气管以及分布于各组织间的微气管和气管在虫体两侧的开口—气门。此外，还包括由气管转化成的气囊等组织结构。气管系统包括在昆虫体内呈现一定排列的管状气管以及分布于各组织间的微气管和气管在虫体两侧的开口—气门。此外，还包括由气管转化成的气囊等组织结构。

5. 其它的呼吸类型 • 体壁：内寄生 • 气管鳃：尾鳃，豆娘稚虫直肠鳃，蜻蜓稚虫 • 气泡和气囊：水生昆虫，有些水生昆虫身体某个部位长出疏水毛，形成气泡或气膜，把气体贮存在其中。

6. 呼吸生理 • 通过气管系统输送气体的方法（气体的扩散作用，通风作用（气囊，气管）； • 气门的关、闭与CO2排出的关系； • 呼吸的控制中心； • 微气管的气体交换。特点：a、伸到组织中的末端充满组织液； b、半透性膜。（1）物理过程

（2）化学过程 • 燃料：糖源，脂肪，蛋白质 • 氧的激活：各种呼吸酶 • 代谢途径（见书） • 呼吸商和呼吸系数呼吸过程中释出的CO2与吸收的O2之间的体积之比称为呼吸商或呼吸系数（RQ）。呼吸商的大小可用来判断昆虫所用的能源物质种类和代谢途径。 RQ＝1时表示消耗的是碳水化合物；0.8表示消耗的是蛋白质；0.7表示消耗的是脂肪。

7. 体温及体温的调节 （1）热能的获得：昆虫是变温动物，外热源动物。 • 运动； • 太阳辐射：调节晒太阳的位置，例蝗虫，身体与阳光平行，38.3℃，垂直，41.6℃。

（2）热能的调节 • a、体躯位置 • b、体表有特殊的构造（鳞片） • c、社会性昆虫：特殊的方式例如蜜蜂，夏天巢温34——35℃，实际上气温是高于35℃，运水降温；振动翅膀，起通风作作用（扇子）。冬天，运动，腹部肌肉的收缩白蚁：恒温（巢温），巢的结构特殊，本身有通风设备。冬天温度不够，引进真菌，使之发酵，产生热量，维持巢温。

8. 呼吸与化学防治的关系 熏蒸剂，烟雾剂，神经毒剂 • 机械堵气门：40-50年代，油乳剂。 • 合成有机农药：90%以上是神经毒剂，呼吸本身就是由神经控制的。神经毒剂最后破坏的都是呼吸代谢。神经毒剂抑制呼吸酶的作用，例如：氰化钾——氰化气，破坏细胞色素氧化酶；鱼藤酮，抑制线粒体上的辅酶，影响三羧酸循环。 • 用药与环境：昆虫生活的环境和昆虫体内生理状况。

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