储粮昆虫学：呼吸系统及其生理

第四节 呼吸系统及其生理
（一）气门 一般生活在潮湿环境中的昆虫气门较大，而且是开放式的。 生活在干燥环境中的昆虫气门小，有开闭功能。 在通常情况下，昆虫的一部分气门是关闭的，这样可以减少水分的蒸发。 气门的开闭可以调节虫体内的气体流量和方向，同时与呼吸运动相配合。有些昆 虫其体内的气流方向是由前向后流动，即胸部及腹部的前两对气门是进气的，腹 部其他气门是出气的。有些昆虫平时只以腹部第1对和第8对气门进行呼吸，其他 气门关闭。
第四节 呼吸系统及其生理
二、气体交换 昆虫的气体交换在气管系统中进行。其交换的方式主要靠气体的扩散和虫体的 通风作用来完成。 由于空气中含有充足的氧气，其分压远大于昆虫体内的氧分压，因此，昆虫体 内所需要的氧气依靠大气压与气管间、气管与微气管间、微气管与组织间的压力差而 获得。在进行剧烈运动时还可以借助于通风来补偿氧气的不足。 二氧化碳的输出也靠扩散的作用。虫体内的二氧化碳浓度比大气中的二氧化碳 浓度高得多，而且二氧化碳的扩散速度为氧气20～30倍，所以二氧化碳极易经气管 从气门扩散到体外。二氧化碳的排除也可以通过体壁扩散到体外，鳞翅目幼虫的体壁 很薄，整个体壁都可以允许二氧化碳通过，而鞘翅目昆虫的幼虫则只有节间膜等少数 部位可以排出二氧化碳。
第四节 呼吸系统及其生理
（一）气门 气门的开闭与周围环境条件有关。 气温高氧气少的情况下，气门的开放次数频繁，开放的时间也长。因此， 仓库需要进行熏蒸时，最好选择天气比较闷热的时间进行。另外，也可在熏蒸的 过程中加入适量的二氧化碳来提高熏蒸效果。 气门的开闭受本体节神经的控制。
第四节 呼吸系统及其生理
第四节 呼吸系统及其生理
（三）微气管 昆虫体内的气管由大到小一再分支，分到直径为2～ 5μm的支气管时，则进入掌状的管顶细胞，其后再分为数 支直径约1μm以下的微气管。微气管虽细，但其管壁上仍 有螺旋丝，封闭的微气管末端伸入肌肉纤维或其他组织细 胞间。微气管管壁极薄，易为气体透过。
微气管顶端被溶有气体的液体充满，微气管不含几丁质、每次蜕皮时微气管与 气管在连接处断开，新气管形成后，由端细胞分泌一种胶黏物，使旧的微气管接到新 的气管上去。微气管不参与蜕皮过程也是昆虫的一种重要适应，可使昆虫在蜕皮前期， 新旧气管表皮分离的短暂时间内，仍由微气管内的空气给细胞或组织提供氧气。
第四节 呼吸系统及其生理
二、气体交换 氧气进入微气管后，以空气柱的形式存在于微气管的上方。当肌肉或其他组织 进行代谢活动以后，血淋巴的渗透压增高，微气管内的液体便透过管壁被吸入，其液 体上面的空气柱也随之扩散到微气管末梢或透过管壁；直接与组织细胞接触。当氧气 充足时，血淋巴内的代谢物被氧化，肌肉又可恢复活动，微气管末端重新充满液体 （图3-20）。在一般情况下，微气管末梢气体中的氧分压低于空气中的2%～3%， 有利于大气中的氧向虫体内扩散。 昆虫进行飞翔等剧烈运动时所需氧气剧增，由于气管具有伸缩性，收缩时气管 的容积可减少30%，加速气体交换；同时，昆虫可通过背板与腹板的上下运动、或两 侧板的左右运动、或腹节的前后伸缩运动来加快呼吸，这种呼吸方式叫做通风。
（二）气管 气管（trachea）是昆虫体内气体流动的通道，也是气体扩散的场所，是具 螺旋状丝且内壁具弹性的呼吸管道。 气管的分布模式是每个体节气门气管之后分为3支：背气管、腹气管和内脏 气管，背气管是通向背部的气管，分布到背部肌肉、心肌及其他组织中；腹气管 通向腹部，分布到腹部肌肉、腹神经索与腹部其他组织中；内脏气管通向内脏窦， 分布到消化道脂肪体和生殖腺。
第四节 呼吸系统及其生理
（一）气门 不同类型昆虫的气门结构也不同。无翅亚纲昆虫的气门简单，开口处无任何 附带结构，本身也不能开关（图3-17 1），大部分种类只能生活在比较潮湿的环 境中，有翅亚纲昆虫气管的开口位于体壁的凹陷处，体壁凹陷与气管开口处中间 形成一个空腔，称为气门腔（图3-17 2~4）。气门腔向外的开口称为气门口，这 类气门有调节开关的结构，可控制气体的进出，减少体内水分的蒸发。
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（二）管 在昆虫体内还有许多次生的纵向分布气管，即连接各体节背气管的是背纵 干，连接各体节腹气管是腹纵干，连接身体两侧所有气管的是侧纵干等（图318 2）。昆虫体内各部位的气管分布不完全相同，一般昆虫的头部和前胸无气门 （蛾类幼虫前胸有气门）分布，头部和前胸的气管皆由中胸进入。有些昆虫的翅 肌和足肌发达，使胸部气管的分布非常复杂和多样化，腹部的气管分布一般较接 近于模式，但在高度特化的昆虫中，如甲虫，其腹部的气管系统也非常复杂。
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（二）气管 气管是体壁内陷形成的，其组织学与体壁基 本相同，只是内外恰好相反，但气管的上表皮没 有护蜡层和蜡质层，外表皮和内表皮局部特化形 成螺旋丝，沿气管壁呈螺旋状伸展，使气管腔经 受一定的压力时仍能保持圆筒状，有利于气体在 体内流通。气管的基本结构由内向外依次是内膜、 螺旋丝、管壁细胞层、基膜。 螺旋丝起到扩大呼吸表面积的作用。
第四节 呼吸系统及其生理
一、气管系统的一般结构 昆虫的呼吸器官都是由胚胎发育时期的外胚层内陷形成的管状气管系统，依 其生理功能可分为气门、气管和微气管3部分。 （一）气门 气门（spiracle）是气管在昆虫体壁上的开口，位于胸部和腹部一些体节的 两侧。鞘翅目和鳞翅目幼虫都有9对气门，成虫的气门太小或颜色太浅，其气门的 对数难以观察到。同时，由于多数昆虫成虫的腹节已发生程度不同的愈合，不同 种类的甲虫其气门的对数差异也较大。
储藏物昆虫的生理学
第四节 呼吸系统及其生理
昆虫呼吸的特点： 昆虫呼吸作用的两个过程： 气体交换；是氧气进入虫体和二氧化碳释放出 体外的过程，属于物理过程； 呼吸代谢：是在细胞内氧与基质结合产生能量 的过程，是化学过程。 昆虫的呼吸特点：通过气管和微气管将氧气直 接输送到组织中去，而不需要血液传送。 担负着体内组织与外界直接交换气体任务的系 统是由气门、气管和微气管组成的气管系统。