河北农大普通昆虫学第三篇昆虫的内部解剖和生理（呼吸系统）

第十四章 昆虫的呼吸系统 respiratory system 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。,第一节 气管系统 气门 气管、支气管、微气管 气囊 一、气管(trachea)的组织 气管由外胚层内陷而成 螺旋丝（taenidium）：,气管系统,组织结构,底膜(basement membrane) 管壁细胞层(epithelium) 内膜(intima),气管分支,靠近气门的气管,二、气管的分布和排列 气门（spiracle） 气门气管(spiracular trachea) 背气管(dorsal trachea) 腹气管(ventral trachea) 内脏气管(visceral trachea) 侧纵干（lateral longitudinal trunk） 背纵干（dorsal longitudinal trunk） 腹纵干（ventral longitudinal trunk） 内脏纵干（visceral longitudinal trunk） 背气管连锁（dorsal tracheal commissure） 腹气管连锁（ventral tracheal commissure）,A.昆虫 气管分 布图 (体躯横 切面),三、微气管(tracheole) 四、气囊(air sac) 气囊是气管的某些膨大成囊状，可被压缩的部分.,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 2. 寡气门型：具12对有效 气门 3. 无气门型（apneustic）：无有效的气门,全气门式 周气门式 半气门式,两端气门式 后气门式 前气门式,（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(tracheal orifice)，它是体壁内陷形成气管后留下的原始孔。如无翅亚纲昆虫的胸部气门。,绝大多数昆虫的原始气管口，已陷入体壁再度内陷的气门腔(atrium)内，腔的外口称气门腔口(atrial orifice)，气门腔口常围以一块特别硬化的骨片，称围气门片(peritreme)。,（三）气门的开闭机构(closing apparatus) (1)外闭式气门： 关闭气门腔口如蝗虫,(2)内闭式气门：关闭气管口 过滤结构(filter apparatus)。 气门腺(spiracular gland),第三节 气管系统的呼吸机制和控制 气体在气管里的传送 一、气体的扩散 二、通风作用,通风 扩散,气体扩散,浓度梯度 气流压力梯度,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。,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,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。微气管的末端常充满液体。,组织活动 产生的代谢物 组织液的渗透压升高 微气管末端的液体进入组织 微气管空气扩散管外 进行气体交换,组织停止活动 代谢产物氧化 组织液的渗透压下降 微气管末端又重新充满液体,CO2排出速度是氧气吸入速度的35倍（原因：大气中CO2分压低）,气管中气流方向,蝗虫：前 后 竹节虫：后 前,前4对进气 后6对排气,胸部气门排气 腹部气门吸气,CO2排出（扩散）,体壁 气管系统,第二节 昆虫的其它呼吸方式 一、体壁呼吸：气体交换经体壁直接进行 （1）没有或具不完整气管系统的昆虫，如弹尾目、寄 生性昆虫 （2）多数水生昆虫： （3）具备完整呼吸系统的昆虫： 二、气管鳃呼吸：昆虫利用气管鳃和水中氧的分压差来摄取 氧气。,三、气泡和气膜呼吸 (1) 呼吸管：如孑孓、歇蝽 （2）“物理性鳃”呼吸 四、寄生昆虫的呼吸方式 (1) 体壁的渗透 （2）气门呼吸,第四节 能量代谢和能源物质的相互转化 一、糖类 糖类是昆虫的重要能源物质，主要来自食物中的单糖、体内贮存的糖元和海藻糖。,氧化代谢,糖酵解 三羧酸循环 呼吸链的电子传递及氧化磷酸化过程,二、脂肪 脂肪是一种高效的能源物质,甘油酯, ,甘油,脂肪酸,3-磷酸甘油酯,脂酰CoA,糖酵解,-氧化,乙酰CoA,三羧酸循环,脂肪体,三、氨基酸 氨基酸的重要性主要是经过转氨作用后生成各种酮酸，为三羧酸循环提供代谢中间体，起动丙酮酸的彻底氧化。 马铃薯叶甲、舌蝇，以脯氨酸作为主要能源物质。,呼吸商(respiratory quotient，RQ)或呼吸系数 有机体呼吸时释放二氧化碳的量与吸收氧气的比值称为呼吸商(respiratory quotient，RQ)或呼吸系数。 用呼吸商可判断昆虫所用的能源物质种类或代谢途径：,RQ1时表示消耗的是碳水化合物 RQ0.8表示消耗的是蛋白质 RQ0.7表示消耗的是脂肪 影响呼吸