【医学课件】昆虫的循环系统

第十二章第十二章 昆虫的循环系统昆虫的循环系统 昆虫的循环系统属昆虫的循环系统属开放式开放式，不像哺乳动物那样具有，不像哺乳动物那样具有 与体腔完全分离的分级网管系统，它的整个体腔就是血与体腔完全分离的分级网管系统，它的整个体腔就是血 腔，所有内部器官都浸浴在血液中。腔，所有内部器官都浸浴在血液中。 昆虫的血液兼有哺乳动物的昆虫的血液兼有哺乳动物的血液和淋巴液血液和淋巴液的特点，的特点， 因此又称因此又称“ “血淋巴血淋巴” ”。 昆虫的循环系统没有运输氧的功能昆虫的循环系统没有运输氧的功能，氧气由气管系，氧气由气管系 统直接输入各种组织器官内，统直接输入各种组织器官内，所以昆虫大量失血后，不所以昆虫大量失血后，不 会危及生命安全，但可能破坏正常的生理代谢。会危及生命安全，但可能破坏正常的生理代谢。 主要内容主要内容 昆虫血液循环的特点昆虫血液循环的特点 循环系统的基本构造循环系统的基本构造 心脏的搏动与血液循环途径心脏的搏动与血液循环途径 血液的组成和功能血液的组成和功能 实践意义实践意义 1. 1. 昆虫血液循环的特点昆虫血液循环的特点 高等动物高等动物昆虫昆虫 封闭着，严密的静脉系统封闭着，严密的静脉系统开放式，无严密的静脉系统开放式，无严密的静脉系统 执行气体交换，血液携带执行气体交换，血液携带OO 2 2 ，与呼吸关系密切，与呼吸关系密切 不带不带OO 2 2 ，与呼吸关系不密切，与呼吸关系不密切 ，只携带营养物质和激素。，只携带营养物质和激素。 2. 2. 循环系统的基本构造循环系统的基本构造 昆虫的循环系统主要包括推动血液流动的昆虫的循环系统主要包括推动血液流动的 背血管背血管及及辅搏器辅搏器，但，但背膈背膈和和腹膈腹膈也进行有节奏也进行有节奏 的收缩活动，使血液沿着一定方向流动。的收缩活动，使血液沿着一定方向流动。 2.1 2.1 背血管背血管 来源：来源：动脉动脉起源于起源于外胚层外胚层，心脏起源于心脏起源于 中胚层。中胚层。 位置：消化道上方，背血窦中。末端封位置：消化道上方，背血窦中。末端封 闭，前端开口，开口在头腔内。闭，前端开口，开口在头腔内。 动脉动脉：是背血管前段细而不分室的部分是背血管前段细而不分室的部分， 没有心门，也没有翼肌与膈膜相连，前端没有心门，也没有翼肌与膈膜相连，前端 开口入头腔，后端连通第开口入头腔，后端连通第1 1心室，是引导血心室，是引导血 液向前流动的管道。液向前流动的管道。 组成：两段组成：两段 心脏心脏： 是背血管后段呈连续膨大的部分，是背血管后段呈连续膨大的部分， 每个膨大部分称为每个膨大部分称为心室心室，每个心室两侧常，每个心室两侧常 有有1 1对对心门心门，心室两侧有扇状，心室两侧有扇状背横肌即翼肌背横肌即翼肌 与膈膜相连。与膈膜相连。 心门是血液进入心脏的通口心门是血液进入心脏的通口，其边缘向内折入形成，其边缘向内折入形成心心 门瓣门瓣，当心室收缩时，心门瓣关闭，迫使血液在背血，当心室收缩时，心门瓣关闭，迫使血液在背血 管内向前流动；当心室舒张时，心门瓣打开，血液从管内向前流动；当心室舒张时，心门瓣打开，血液从 体腔流入心室。就这样，心室由后向前依次收缩，促体腔流入心室。就这样，心室由后向前依次收缩，促 使血液在背血管内由后向前流动。使血液在背血管内由后向前流动。 心脏起源于中胚层心脏起源于中胚层，多数昆虫的心脏仅，多数昆虫的心脏仅 局限于局限于腹部腹部内，少数昆虫如蜚蠊和铗尾内，少数昆虫如蜚蠊和铗尾 虫等的心脏伸达虫等的心脏伸达胸部胸部内。它是保持血液内。它是保持血液 在体内循环的主要器官。在体内循环的主要器官。 背血管在构造上变化比较大，但大致可以分背血管在构造上变化比较大，但大致可以分 为以下为以下3 3个基本类型：个基本类型： 直管型，直管型，没有明显的膨大部分和分枝，有的在前没有明显的膨大部分和分枝，有的在前 段有一两个部位产生局部扩大，如肥螋和衣鱼的背血段有一两个部位产生局部扩大，如肥螋和衣鱼的背血 管。管。 球茎型，球茎型，后段排列呈一连串球茎膨大，如直翅目后段排列呈一连串球茎膨大，如直翅目 和鞘翅目昆虫的背血管。和鞘翅目昆虫的背血管。 分枝型分枝型，在直管型的背血管上着生有成对的分枝，在直管型的背血管上着生有成对的分枝 管，如蜚蠊的背血管。管，如蜚蠊的背血管。 2.2 2.2 辅搏器辅搏器 辅搏器是昆虫体内辅助心脏进行血液循环的结辅搏器是昆虫体内辅助心脏进行血液循环的结 构，通常位构，通常位于触角、翅和附肢的基部于触角、翅和附肢的基部，由含肌纤维的，由含肌纤维的 薄隔所组成，有膜状、瓣状、管状或囊状等多种形状薄隔所组成，有膜状、瓣状、管状或囊状等多种形状 。隔着薄隔的收缩，驱使血液流入远离体躯的部位。隔着薄隔的收缩，驱使血液流入远离体躯的部位。 如蝗虫的触角末端，蚜虫的胫节基部，都有辅搏器。如蝗虫的触角末端，蚜虫的胫节基部，都有辅搏器。 2.3 2.3 造血器官造血器官 造血器官造血器官是昆虫体内不断分化并释放血细胞的囊状构是昆虫体内不断分化并释放血细胞的囊状构 造，周围有膜包被，膜囊内有相互交织的类胶元纤维造，周围有膜包被，膜囊内有相互交织的类胶元纤维 和网状细胞。和网状细胞。 膜翅目幼虫膜翅目幼虫的造血器官存在于的造血器官存在于胸腹部脂肪体胸腹部脂肪体附近，附近，鳞鳞 翅目幼虫翅目幼虫的造血器官分布在的造血器官分布在翅芽周围翅芽周围。 造血器官除有补充血细胞的功能外，还有活跃的吞噬造血器官除有补充血细胞的功能外，还有活跃的吞噬 功能。功能。 3.1 3.1 心脏的搏动心脏的搏动 心脏的搏动心脏的搏动：配合、有节律：配合、有节律 3. 3. 心脏的搏动与血液循环途径心脏的搏动与血液循环途径 心脏的波动有节奏、规律化（心翼肌和心脏肌心脏的波动有节奏、规律化（心翼肌和心脏肌 收缩与扩张）收缩与扩张）； 背、腹膈有规律地波动背、腹膈有规律地波动； 辅助的搏动器官有节奏地起作用辅助的搏动器官有节奏地起作用。 心脏搏动的测定：心脏搏动的测定： 搏动率：每一分钟内波动的次数。搏动率：每一分钟内波动的次数。 波动速度：血液流动的流速。波动速度：血液流动的流速。 跳动一次有三个阶段：收缩期、舒张期和休跳动一次有三个阶段：收缩期、舒张期和休 止期。止期。 影响因子：影响因子： 心搏的速率因虫种、性别、发育阶段、生理代谢的心搏的速率因虫种、性别、发育阶段、生理代谢的 强弱、环境条件和化学毒物的影响而变化。强弱、环境条件和化学毒物的影响而变化。 l l 龄期：低，快；高，慢。龄期：低，快；高，慢。 l l 代谢速率。代谢速率。 l l 温度有关：温度对心搏的影响最大。温度有关：温度对心搏的影响最大。 l l COCO 2 2 含量有关：高，快；低，慢。含量有关：高，快；低，慢。 l l 光照对心搏也有影响。光照对心搏也有影响。 l l 不同的药物种类，对心脏的影响程度和规律也不同。此外不同的药物种类，对心脏的影响程度和规律也不同。此外 ，NaNa + + 、KK + + 、CaCa2+ 2+对心搏的速率也产生很大影响。 对心搏的速率也产生很大影响。 3.2 3.2 辅助的搏动器官辅助的搏动器官 独立的辅助搏动器官（触角，翅，足）独立的辅助搏动器官（触角，翅，足） 3.3 3.3 血液循环的途径血液循环的途径 先从背血窦中血液开始，最后一个心室开始。昆虫先从背血窦中血液开始，最后一个心室开始。昆虫 的的循环系统虽是开放式的，但血流仍有一定的方向循环系统虽是开放式的，但血流仍有一定的方向，可，可 以分为以分为背面背面、侧面和腹面侧面和腹面3 3条主流。条主流。 其中一部分血流经由其中一部分血流经由排血心孔排血心孔和和各体节各体节 侧血管侧血管，离开心脏进入，离开心脏进入体腔体腔。 其余部分进入其余部分进入头腔头腔，分成，分成两股两股，一股被，一股被 触角触角辅搏器压入触角，从触角腹面进入辅搏器压入触角，从触角腹面进入 ，背面流出；另一股则在，背面流出；另一股则在翅内循环翅内循环，从，从 前半部流入，后缘流出。前半部流入，后缘流出。 在背面心脏舒张，血液由心孔进入心脏。在背面心脏舒张，血液由心孔进入心脏。 在背血管中，血液由后向前流动的：在背血管中，血液由后向前流动的： 昆虫的血液循环是在神经系统和体液激素的调节下昆虫的血液循环是在神经系统和体液激素的调节下 进行的。进行的。 在侧面血液流入内脏和附属器官。在侧面血液流入内脏和附属器官。 具腹膈的昆虫，由于腹膈的搏动使血流导入腹血具腹膈的昆虫，由于腹膈的搏动使血流导入腹血 窦，大部分的血液则由前向后流回心脏。窦，大部分的血液则由前向后流回心脏。 在腹面血流经生殖器官、产卵器、口器等处流回在腹面血流经生殖器官、产卵器、口器等处流回 心脏。心脏。 足部的血液循环通过基部的辅搏器，并借助于足足部的血液循环通过基部的辅搏器，并借助于足 的运动和内部膈膜完成，从腹面流入，背面流出。的运动和内部膈膜完成，从腹面流入，背面流出。 4. 4. 血液的组成和功能血液的组成和功能 昆虫血液的特点昆虫血液的特点 血液的组成血液的组成 血液的功能血液的功能 4.1 4.1 昆虫血液的特点昆虫血液的特点 高等动物高等动物昆虫昆虫 组成成分：组成成分：50-60%50-60%血浆血浆 （血清，（血清， 水，球蛋白，水，球蛋白， 纤维蛋白纤维蛋白） 97.5%97.5%血浆（血清，水，血浆（血清，水， 球蛋白）球蛋白） 40-50%40-50%血细胞（红血球血细胞（红血球 ，白血球，血小板），白血球，血小板） 2.5%2.5%血细胞（白血球，血细胞（白血球， 血小板）血小板） 酸碱度酸碱度 PH=7.5PH=7.5PH=6.07.5PH=6.07.5 比重比重 1.05-1.061.05-1.061.02-1.061.02-1.06 渗透压稳定渗透压稳定不稳定，变化大不稳定，变化大 4.2 4.2 血液的组成血液的组成 昆虫的血液包括昆虫的血液包括血细胞血细胞和和血浆血浆两部分，两部分， 除少数昆虫（如摇蚊幼虫）因含血红素而呈除少数昆虫（如摇蚊幼虫）因含血红素而呈 红色外，大多数呈红色外，大多数呈黄色、橙色或蓝绿色黄色、橙色或蓝绿色。昆。昆 虫的血液一般占虫体容积的虫的血液一般占虫体容积的15%-75%15%-75%。 4.2 4.2 血液的组成血液的组成 血细胞血细胞 血细胞指悬浮在血浆中的游离细胞，约占血液的血细胞指悬浮在血浆中的游离细胞，约占血液的 2.5%2.5%。血细胞在胚胎发育时由中胚层细胞游离分化而来。血细胞在胚胎发育时由中胚层细胞游离分化而来 ，在胚后发育的过程中，尤其是在受伤或感染的情况下，在胚后发育的过程中，尤其是在受伤或感染的情况下 ，可通过有丝分裂进行补充，亦可通过造血器官或造血，可通过有丝分裂进行补充，亦可通过造血器官或造血 组织来补充。组织来补充。 昆虫的细胞种类常因观察方法的不同而有较大差异昆虫的细胞种类常因观察方法的不同而有较大差异 ，但最基本的血细胞可分为，但最基本的血细胞可分为6 6类：类：原血细胞、浆血细胞原血细胞、浆血细胞 、粒血细胞、珠血细胞、类绛色细胞和凝血细胞。、粒血细胞、珠血细胞、类绛色细胞和凝血细胞。另外另外 ，浆血细胞还常常发育成足血细胞和蠕血细胞。，浆血细胞还常常发育成足血细胞和蠕血细胞。 （1 1）原血细胞）原血细胞 是一类普遍存在的椭圆形小血细胞，细胞核很大，位于是一类普遍存在的椭圆形小血细胞，细胞核很大，位于 中央，几乎充满整个细胞，核质比一般为中央，几乎充满整个细胞，核质比一般为0.5-1.90.5-1.9。质膜无突。质膜无突 起，胞质均匀。原血细胞无吞噬功能，但具有活跃的分裂增起，胞质均匀。原血细胞无吞噬功能，但具有活跃的分裂增 生能力，并能转化为浆血细胞，主要功能是通过分裂来补充生能力，并能转化为浆血细胞，主要功能是通过分裂来补充 血细胞。血细胞。 （2 2）浆血细胞）浆血细胞 是一类形态多样的吞噬细胞，典型的呈梭形，核较小是一类形态多样的吞噬细胞，典型的呈梭形，核较小 ，位于细胞中央，质膜通常向外形成多种外突。浆血细胞，位于细胞中央，质膜通常向外形成多种外突。浆血细胞 在各种昆虫体内通常都是优势血细胞，并可转化为粒血细在各种昆虫体内通常都是优势血细胞，并可转化为粒血细 胞，它的主要功能是吞噬异物，同时也参与包被和成瘤作胞，它的主要功能是吞噬异物，同时也参与包被和成瘤作 用，因此是重要的防卫细胞。用，因此是重要的防卫细胞。 （3 3）粒血细胞）粒血细胞 是一类普遍存在并含有小型颗粒的圆形或梭形血细胞是一类普遍存在并含有小型颗粒的圆形或梭形血细胞 ，核较小，位于细胞中央，质膜通常无外突。粒血细胞可，核较小，位于细胞中央，质膜通常无外突。粒血细胞可 分化成其他类型的血细胞，它的主要功能是贮存代谢，此分化成其他类型的血细胞，它的主要功能是贮存代谢，此 外还参与防卫作用。外还参与防卫作用。 （4 4）珠血细胞）珠血细胞 是一类含有较多大型膜泡的圆形或卵形血细胞，核是一类含有较多大型膜泡的圆形或卵形血细胞，核 小，常偏离细胞中央，且不易看清楚。胞质中的膜泡使小，常偏离细胞中央，且不易看清楚。胞质中的膜泡使 质膜呈波浪形或梅花形隆起。珠血细胞由粒血细胞发育质膜呈波浪形或梅花形隆起。珠血细胞由粒血细胞发育 而来，具有贮存和分泌作用。而来，具有贮存和分泌作用。 （5 5）类绛色细胞）类绛色细胞 （6 6）凝血细胞）凝血细胞 是一类形态和大小多变的细胞，核小，偏离细胞是一类形态和大小多变的细胞，核小，偏离细胞 中央，质膜无外突。胞质内含有酪氨酸酶、糖蛋白和中央，质膜无外突。胞质内含有酪氨酸酶、糖蛋白和 中型黏多糖，主要参与物质代谢和分泌作用。中型黏多糖，主要参与物质代谢和分泌作用。 是一类普遍存在的，非常脆弱的圆形或纺锤形细是一类普遍存在的，非常脆弱的圆形或纺锤形细 胞。质膜无外突，但常有细微的皱纹，胞质透明，细胞。质膜无外突，但常有细微的皱纹，胞质透明，细 胞器少，核较大，常偏离细胞中央，外貌呈车轮状。胞器少，核较大，常偏离细胞中央，外貌呈车轮状。 凝血细胞由粒血细胞发育而来，主要功能是凝血和防凝血细胞由粒血细胞发育而来，主要功能是凝血和防 卫。卫。 血血 浆浆 是指体腔内浸浴着所有组织和器官的稍带粘滞性是指体腔内浸浴着所有组织和器官的稍带粘滞性 的循环液体，是胚胎时就充满体腔内的一种组织液，的循环液体，是胚胎时就充满体腔内的一种组织液， 约占血液总量约占血液总量97.5%97.5%，比重在，比重在1.0121.0121.0701.070之间。血浆之间。血浆 的化学组成因昆虫的种类和龄期而有差异，的化学组成因昆虫的种类和龄期而有差异，但主要含但主要含 有水分、无机盐、氨基酸、蛋白质、脂肪和糖类等物有水分、无机盐、氨基酸、蛋白质、脂肪和糖类等物 质，另外还有少许的气体、有机酸和激素。质，另外还有少许的气体、有机酸和激素。 4.3 4.3 血液的功能血液的功能 止血作用止血作用 昆虫血液的功能相当于脊椎动物血液、淋昆虫血液的功能相当于脊椎动物血液、淋 巴液和组织液巴液和组织液3 3者的功能。血细胞相当于脊椎动者的功能。血细胞相当于脊椎动 物的白细胞。物的白细胞。 昆虫止血是在伤口处形成凝血块，以防血液流出和病昆虫止血是在伤口处形成凝血块，以防血液流出和病 菌侵入。根据昆虫形成凝血块的能力和方式，可将止血菌侵入。根据昆虫形成凝血块的能力和方式，可将止血 作用分为作用分为4 4种类型。种类型。 免疫作用免疫作用 昆虫免疫不同于高等动物，没有诱导产生昆虫免疫不同于高等动物，没有诱导产生 高度专一性抗体的血淋巴系统，其免疫机制主高度专一性抗体的血淋巴系统，其免疫机制主 要有血细胞的吞噬、成瘤和包被作用及经诱导要有血细胞的吞噬、成瘤和包被作用及经诱导 产生抗菌肽的杀菌作用。产生抗菌肽的杀菌作用。 吞噬作用吞噬作用 当少量单细胞病原物如细菌、真菌、原虫当少量单细胞病原物如细菌、真菌、原虫 以及病毒等侵入血腔时常发生吞噬作用。吞噬作用主以及病毒等侵入血腔时常发生吞噬作用。吞噬作用主 要由浆血细胞、粒血细胞参与，包括识别、摄入和消要由浆血细胞、粒血细胞参与，包括识别、摄入和消 化过程。化过程。 成瘤作用成瘤作用 当小型病原物大量进入血腔时，常发生成当小型病原物大量进入血腔时，常发生成 瘤作用。瘤作用。 包被作用包被作用 当较大的病原物（如线虫、寄生物及较大当较大的病原物（如线虫、寄生物及较大 的原虫）侵入血腔时，就会发生包被作用，这是隔离的原虫）侵入血腔时，就会发生包被作用，这是隔离 大型病原物的一种有效的免疫机制。大型病原物的一种有效的免疫机制。 溶菌作用溶菌作用 血浆中的溶菌酶或裂解蛋白能直接作用于血浆中的溶菌酶或裂解蛋白能直接作用于 病原物，使其细胞溶解。病原物，使其细胞溶解。 各种外源毒物进入血腔后，能与血腔中的凝各种外源毒物进入血腔后，能与血腔中的凝 集素和和非专一性酯酶结合，使毒物分解，或被集素和和非专一性酯酶结合，使毒物分解，或被 血细胞摄入，通过胞质中的各种酶进行降解或贮血细胞摄入，通过胞