第十三章昆虫的排泄器官及其生理

第十三章昆虫的排泄器官及其生理

昆虫在生命活动过程中不断地进行物质和能量代谢，其代谢过程中产生的二氧化碳通过气管系统或体壁借扩散作用排出体外，氮素代谢物主要经马氏管-直肠系统排出。昆虫在生命活动过程中不断地进行物质和能量代谢，其代谢过程中产生的二氧化碳通过气管系统或体壁借扩散作用排出体外，氮素代谢物主要经马氏管-直肠系统排出。马氏管是主要的排泄器官，其他如体壁、消化道、脂肪体、下唇腺和围心细胞等，在不同的昆虫中起着不同的作用。昆虫的排泄系统除完成排弃代谢废物外，还有维持昆虫体内盐类和水分的平衡、保持内环境稳定的作用。

主要内容 • 排泄的功能 • 排泄器官的类别 • 马氏管及其排泄机能 • 其它的排泄器官

1. 排泄的功能 昆虫生命活动代谢过程中产生有毒物质：含氮的尿酸盐、尿酸和CO2，排泄就是排出有毒物质和CO2。

排泄的功能 ※ 保持昆虫体内清洁的生理环境； ※ 调节体内水和无机盐的平衡； ※ 保持昆虫血液正常的渗透压及化学组成。

2. 排泄器官的类别 • 广义：体壁，气管系统，马氏管，消化道后肠，脂肪体和肾细胞 • 狭义：马氏管

3. 马氏管及其排泄机能 马氏管（Malpighian）于1669年由意大利解剖学家Malpighi（马尔必齐）在家蚕中首先被发现而得名。马氏管是一些浸浴在昆虫血腔中的细长盲管，其基部着生于中、后肠的交界处，端部游离或伸入直肠内形成隐肾。

3.1 马氏管的来源及位置 • 来源：外胚层细胞发育而来。 • 位置：中、后肠的交界处，相当于高等动物的肾。

3.2 马氏管的数量和表面积 • 马氏管的数目在各类昆虫中差异很大，少的（如介壳虫）只有2根马氏管，多的（如直翅目）可达100根以上。 • 一般来说，数量多的，马氏管一般比较短，而数量少的则比较长，两者的总表面积差异不大。数量差异很大，但吸收面积差异不大。

3.3 马氏管的结构 马氏管由单层真皮细胞组成，外面为基膜，向管腔内的一面具有缘纹，缘纹通常在基部呈刷状，在端部呈蜂窝状，真皮细胞的基膜高度内褶，可达整个细胞的1/3，内质网在细胞的中部形成复杂的网络，且和线粒体伸入顶部的微绒毛内。

马氏管常分布有一定的肌肉，如在鳞翅目、双翅目和半翅目中马氏管的基部有肌肉分布，蜻蜓目和膜翅目沿马氏管的全长分布着几条纵行的肌肉纤维，脉翅目和鞘翅目以及直翅目的蝼蛄，其马氏管管壁内分布着呈网状的肌肉纤维，肌肉纤维可使马氏管在血腔中伸缩或扭动。另外，在马氏管的最外层还有众多的微气管分布。

3.4 排泄机理 • 排泄物：尿酸盐及尿酸，少量的尿素。（一般动物排泄物主要是尿素）。

保水战略： ★ 尿酸与其他含氮排泄物相比，分子中所含的氢原子最少，有利于水分的保持。 ★ 尿酸及其盐类几乎都不溶于水，排泄时不需要伴随水。 ★ 尿酸及其盐类都有毒性，相对讲比尿素及其盐的毒性低，因此即使排不出，对昆虫的影响也不大。

马氏管端段管腔内充满液体物质，呈微碱性；基段管腔内充满结晶状尿酸颗粒，呈微酸性。马氏管端段管腔内充满液体物质，呈微碱性；基段管腔内充满结晶状尿酸颗粒，呈微酸性。 • 排泄机理：

这说明血液中的尿酸是以溶液状的尿酸氢钾或尿酸氢钠分泌到马氏管内，当含有尿酸氢钾或尿酸氢钠的尿液通过刷状边时，在CO2的作用下，水及无机钾盐和钠盐被吸收回血液，尿液的pH值由端部的微碱性变为微酸性，导致尿酸结晶沉积于马氏管的基段，尿酸结晶由管腔进入后肠，还可通过直肠进一步回收水分和无机盐，使尿酸再次结晶，最后与食物残渣混合成为虫粪排出体外。

3.5 马氏管的其他功能 • 分泌泡沫和黏液：例泡沫蝉马氏管分泌泡沫。 • 分泌丝：例如草蛉的幼虫（蚜狮）2龄以后，马氏管分泌丝吐丝结茧。 • 分泌石灰质：天牛幼虫，马氏管分泌石灰质→中肠→口腔→ 吐到外面筑隧道。

4. 其它的排泄器官 • 围心细胞围心细胞是由中胚层演变而来，常排列在心脏的表面或分散在背膈与翼肌的表面，不随血液流动。 • ①可从血液中吸收那些不能被马氏管吸收的胶体颗粒、色素、染料等。 • ②分泌一些加速心脏搏动的化合物质，阻止神经肌肉传导。 • ③参与一些中间代谢。

来源：中胚层。 • 脂肪体功能： • （1）贮存营养物质； • （2）一些营养物质中间代谢的场所； • （3）解毒代谢的场所； • （4）贮存一些含氮的有毒物质。

下唇肾 弹尾目和双尾目中的铗尾虫都没有马氏管，但在头内含有几对腺体，其中一对管状腺具有一根公共导管，其开口于下唇的基部，称为下唇肾（管状腺），腺体的囊状部分称腺囊，其导管部分与马氏管的功能类似，具有吸收和排泄功能。

第十三章 昆虫的排泄器官及其生理