[森林昆虫学课件]huxihexunhuan 3-05

1、第三节 昆虫的呼吸与循环系统,昆虫的呼吸系统respiratory system由气门和气管系统所组成，担负输送氧气到需氧组织、从虫体内排除CO2的功能，而血液无运输氧气的作用。 虫体的结构、生活习性、环境、虫态、演化程度与其呼吸方式的变异有关，但其呼吸作用即物理呼吸（气体交换）和呼吸代谢的基本方式是一致的。,第三节 昆虫的呼吸与循环系统,一、呼吸系统,（一）呼吸方式,水生、陆生、寄生性昆虫的呼吸方式虽然是以气门气管为基础的，但均有不同程度的特化，可区分为体壁呼吸、气管鳃呼吸、气泡和气膜（盾）呼吸、气门气管呼吸等。,1气门气管呼吸,昆虫中最常见的呼吸方式，包括位于体壁上的开口即气门、和气门以内

2、不断分枝、由粗到细的网状气管系统,无气管系统或其结构不完整的低等昆虫，如原尾目、弹尾目、部分内寄生昆虫、部分水生昆虫，气管分枝分布于体壁之下，依靠体壁的通透性直接进行O2、CO2的交换。此类昆虫体躯多小或微小，活动性较差。,2体壁呼吸,陆栖昆虫体壁的膜质部位，也可进行体壁呼吸。,3气管鳃呼吸,部分水生昆虫具有呈膜质片状、或丝状的形同鱼类鳃的气管鳃tracheal，其中密布网状的气管分枝，以吸收水中的O2排除气管内的CO2。气管鳃呼吸实质上也是体壁呼吸，该类在薄而柔软的体壁部位也进行体壁呼吸。 如蜉蝣目、襀翅目、毛翅目的幼虫，蜻蜓 目稚虫的气管鳃位于直肠内、称直肠鳃。,4物理鳃呼吸,具有完整气门

3、气管系统的水栖昆虫，借助体表特定部位的特殊结构携带空气，当所携带的O2消耗和散失尽时，浮出水面重新携带空气，该结构称物理鳃。, 气盾呼吸：虫体潜入水中时，在体面密集的疏水微毛间携带O2气膜。, 气泡呼吸：虫体潜入水中时，腹面或鞘翅下的疏水毛层间、或腹部末端携带空气层或气泡。,气管trachea系统是外胚层内陷所形成的构造。 气门spiracle 、支气管、及分布于组织细胞间的微气管tracheole均有一定的排列方式。 飞行性强的昆虫支气管上有膨胀的膜 质气囊air sac、增加贮气量和通风换气。,（二）气门气管系统的结构,气管的分布,气门结构,气管的排列,气管的组织,微气管,O2和CO2在昆

4、虫气管系统中的传送，靠昆虫的呼吸运动和气体扩散作用完成。呼吸运动由呼吸神经所控制。昆虫体内的气体和外界环境气体的呼吸换气过程为物理呼吸。 体形小行动缓慢的昆虫依靠气体在体壁、气管系统中的扩散完成呼吸换气过程。 气门气管呼吸靠气门的调节完成换气过程；活动性强的昆虫靠腹部肌肉、气囊的规律性运动，及气门的定向开闭，在气管纵干中形成向前或向后的定向气流，形成呼吸换气运动完成气体交换。,（三）呼吸作用,1物理呼吸（气体交换）,O2和CO2在微气管中的扩散： 当组织处于不活动状态时，微气管末梢充满液体，组织及组织液中基本无CO2。 当组织进入呼吸代谢状态时，使微气管端部组织液的滲透压增高，靠滲透吸空作用将

5、微气管端部的组织液及微气管中的气体和O2吸入组织内。,当新陈代谢的产物被氧化消失后组织的液滲透压恢复原状又使微气管端部充满组织液。 CO2则靠扩散作用进入微气管及气管。,呼吸代谢是O2与呼吸基质产生酶促反应降解为水和CO2并产生能量的过程。 呼吸基质不同，对O2需求量和CO2的排放量亦不同；虫体发育阶段、活动状态、O2供给量均影响呼吸代谢强度。 杀虫剂影响控制呼吸的神经传导、或呼吸酶系活性，使呼吸亢进或抑制。 细胞毒素（鱼藤酮、氰化物、重金属、硫化氢、硫氰酸酯等）抑制呼吸。神经毒素（DDT、六六六、除虫菊、有机磷等）在初期使呼吸率增高、麻痹状态则降低，但CO2呼出量增大。,2呼吸代谢,通过测定

6、呼吸代谢率，可以分析和确定虫体内的生理活动状态。 呼吸熵或呼吸系数RQ=CO2/O2 ：基质为多糖时RQ=1、蛋白质和脂肪=0.70.8，当RQ1时呼吸基质由糖类转变为脂肪，RQ0.7时则由脂肪转变为糖类，RQ测定值受到多种因素的影响。 代谢率QO2常以呼吸耗氧量计算：QO2=O2ml/g体重小时。测定值受制于虫体的活动性、温度、代谢途径影响。 呼吸代谢酶的变异及其活性测定：可分析呼吸代谢率的变化，是确定目标因素对呼吸代谢影响大小的较为准确的方法。,呼吸代谢率的测定,O2供给充足的组织中呼吸途径为有氧代谢，即三羧酸循环途径。 O2供给量欠缺的部位则是磷酸甘油酯（翅肌）、或乳酸循环途径（常见于足

7、肌）。 无氧代谢的基质为糖原，由于虫体内存在“葡萄糖海藻糖糖原”的相互转化反应，所以在剧烈活动时启动无氧代谢有充足的基质来源。 参与有氧代谢的重要酶类包括细胞色素氧化酶系、谷胱甘肽转移酶、辅酶类等。,呼吸代谢途径与特点,功能：在代谢过程中将营养物质及无机盐和水分运送到各组织、激素传送到作用部位、代谢物携带到其他组织或排泄器官以进行中间代谢或排出体外，移除残死细胞、修复伤口、产生免疫，但无输送O2功能。 特点：昆虫的血液充满整个体腔，流动于器官间，只在流经背血管时才被限制在血管里，这种包括背血管、体腔和辅搏动器的循环称开管式循环。 血液经心脏动脉血腔心孔心脏 心脏能自主搏动，血流有一定方向,二、

8、循环系统circulatory system,背血管是昆虫循环系统中唯一的导流管，纵贯于背血窦中央、前端开口而后端封闭的管状物，分动脉和心脏两部分。 1动脉Aorta 是背血管前段的细长管道，最前端延伸入头腔中、开,（一）背血管dorsal vessel,口于脑和食道之间的血窦内，其后端常开始于第1腹节、与第1心室相通，仅是血液的通路，无搏动作用。,2心脏heart 背血管后段具搏动功能，由一连串球状心室组成，心室两侧有翼肌。第1心室多始于第2腹节，心室数目111个、每腹节1个，每一心室的前端与相邻心室的后端有孔相通。心室的两侧各有心门，心门有开关结构，能防止心室的血液回流至背血窦。,3辅助搏

9、动器accessory palsatory organ 循环系统还包括分布在中胸小盾片下、触角、翅、足胫节的具有搏动性能的器官。,昆虫的血液循环是血腔内的血浆在背血管有规律搏动的推动下、背膈和腹膈有节奏的波动下，促使血液在背血窦内向前流动、在腹血窦内向后流动、在围脏窦内向后及,（二）血液循环,向背血窦中流动的过程；附肢、翅、触角等基部的辅搏动器则促使血液在各器官中流动。,昆虫心脏的博动受神经及内分泌激素控制，O2、CO2等影响其搏动速率。搏动时由于心脏壁肌和结缔组织的弹性作用使心脏舒张，产生虹吸作用、背血窦里的血液既由心门吸入心室；当心脏收缩时，心门瓣关闭，迫使血液自后向前推进，经由大动脉而压入头部，造成背血管前端血压增高而使血液又向后回流至胸腔、腹腔。,心脏的搏动和影响因素,昆虫的血液包括血浆blood plasma和血细胞blood cell