昆虫的呼吸系统1

昆虫的呼吸过程包括两个环节

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。

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。第十四章昆虫的呼吸系统

(respiratorysystem)第一页，共二十五页。一、气管(trachea)的组织

气管由外胚层内陷而成组织结构{底膜(basementmembrane)管壁细胞层(epithelium)内膜(intima)第一节气管系统{气管系统气门气管、支气管、微气管

气囊第二页，共二十五页。

螺旋丝（taenidium）：内膜局部加厚，可增强气管的强度、弹性，利于气体交换。第三页，共二十五页。二、气管的分布和排列气门（spiracle）

气门气管(spiraculartrachea)

背气管(dorsaltrachea)

腹气管(ventraltrachea)

内脏气管(visceraltrachea)

侧纵干（laterallongitudinaltrunk）

背纵干（dorsallongitudinaltrunk）

腹纵干（ventrallongitudinaltrunk）

内脏纵干（viscerallongitudinaltrunk）

背气管连锁（dorsaltrachealcommissure）

腹气管连锁（ventraltrachealcommissure）第四页，共二十五页。◆昆虫气管分布模式图◆体躯侧面透射，示气管干第五页，共二十五页。三、微气管(tracheole)

当昆虫的气管分枝到直径为2-5μm时，伸入一个掌状的端细胞(endcell)，由端细胞再形成一组直径在1μm以下，末端封闭的微管—微气管，伸入组织内或细胞间，向各组织直接输送氧气。第六页，共二十五页。

四、气囊(airsac)

气囊是气管的某些膨大成囊状，可被压缩的部分

气囊易被血压或体躯的弯曲压缩或扩张(无螺旋丝)

通风作用增加浮力促进血液循环利于器官膨大或缩小功能第七页，共二十五页。五、气门(spiracle或stigma)及其开闭机制

(一）气门数目、分布形式

1.多气门型:至少具有8对有效的气门

全气门式（holopneustic）：10对有效气门周气门式（peripneustic）9对有效气门（家蚕）第八页，共二十五页。半气门式（hemipneustic）8对有效气门（蕈蚊幼虫）第九页，共二十五页。2.寡气门型：具1—2对有效气门

两端气门式(amphipneustic）

2对有效气门（蝇蛆）第十页，共二十五页。后气门式（metapneustic）：

1对有效气门（孓孓）第十一页，共二十五页。前气门式（propneustic）：

1对有效气门（蚊蛹）

3.无气门型（apneustic）：无有效的气门第十二页，共二十五页。（二）气门的结构最简单的气门仅是气管在体壁上的一个开口，称气管口(trachealorifice)，它是体壁内陷形成气管后留下的原始孔。第十三页，共二十五页。

气门腔(atrium)气门腔口(atrialorifice)围气门片(peritreme)第十四页，共二十五页。（三）气门的开闭机构(closingapparatus)(1)外闭式气门：关闭气门腔口，如蝗虫1对唇形瓣垂叶闭肌第十五页，共二十五页。(2)内闭式气门：

在气门腔口，往往能见到被称为筛板的密生细毛的刷状过滤结构(filterapparatus)。

气门腺(spiraculargland)：气门腺主要存在于水栖昆虫中，用以在气门表面分泌一层疏水性的物质，便于呼吸。第十六页，共二十五页。内闭式气门：关闭气管口

开闭机构a.闭弓(closingbow)b.闭带(closingvalve)c.闭肌(occlusormuscle)d.开肌(dilatormuscle)。第十七页，共二十五页。第十八页，共二十五页。

第三节气管系统的呼吸机制和控制气体扩散{浓度梯度气流压力梯度一、气体的扩散

体躯较小或行动缓慢的昆虫，单靠气体的扩散作用就能够满足呼吸的需要。通风扩散{气体在气管里的传送第十九页，共二十五页。二、通风作用

行动活泼和飞行的昆虫，除气体扩散作用外，还需要有通风作用来保证氧的迅速供应，并尽快地排除体内产生的二氧化碳。第二十页，共二十五页。

为了有效地进行通风作用，气管系统产生了两种适应结构：（1）气管本身具有伸缩性（2）气囊可被血压或体躯弯曲等压缩，表现出风箱作用。昆虫体躯的收缩运动是产生通风作用的主要原因，这种体躯的收缩运动也可称为呼吸运动。第二十一页，共二十五页。a.仅背板运动：鞘、半翅目b.背板和腹板同时运动：蝗虫c.左右和上下压缩同时进行：鳞、脉翅目d.沿腹部长轴伸缩：双翅目、蜜蜂呼吸运动：第二十二页，共二十五页。二、微气管中的呼吸机制

昆虫呼吸所需氧气，大都是通过微气管扩散进组织和细胞中去的。微气管空气扩散管外进行气体交换组织活动↓产生代谢物↓组织液的渗透压升高↓微气管末端的液体进入组织↓↓↓↓组织停止活动代谢产物氧化组织液的渗透压下降微气管末端重新充满液体第二十三页，共二十五页。

CO2排出速度是氧气吸入速度的35倍（原因：大气中CO2分压低）。{CO2排出（扩散）体壁气管系统气管中气流方向蝗虫：前竹节虫：后前4对进气后6对排气胸部气门排气腹部气门吸气后前第二十四页，共二十五页。三、气门开闭的调控

为了减少水分的蒸发，昆虫在正常呼吸过程中总是尽量减