《昆虫的呼吸系统》PPT课件.ppt

第二十二章 昆虫的呼吸系统,昆虫的呼吸系统是由外胚层内陷形成的管状气管系统，昆虫通过这一管状气管系统直接将氧气输送给需氧组织、器官或细胞，在经过呼吸作用，将体内贮存的化学能以特定形式释放，为生命活动提供所需要的能量。 昆虫的呼吸过程和一般动物的相同，包括两个不可分割的环节。一是外呼吸，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；二是内呼吸，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 昆虫的呼吸方式,由于昆虫体躯结构不同生活习性不同，呼吸方式也不同，主要呼吸方式有： 一、体壁呼吸（如弹尾目） 二、气官鳃呼吸（水生昆虫如蜉蝣的气管腮和蜻蜓直肠腮） 三、气泡和气膜呼吸（水生昆虫如龙虱） 四、气门和气管系统（大多数陆栖昆虫） 五、寄生昆虫的呼吸方式,第二节 气管系统的结构与功能,气门（spiracle）：气管在身体两侧的开口 气管(trachea)（主气管、支气管） 气囊(air sacs)：气管的膨大部分 微气管：气管分支末端位于组织的部分,1、气管系统的组成,2、气门,（一）气门的分布类型 1.多气门型 1）全气门式：(Holopneustic)具有10对有效气门，即在中、后胸 上各1对，腹部8对。 如蝗虫 2）周气门式：(Peripneustic)：具有9对有 效气门，即中胸1对，腹部有8对。如鳞翅目幼虫 3）半气门式：(Hemipneustic)： 具有8对有效气门，即中胸1对，腹部7对。 如蕈蚊科幼虫,2.寡气门型 1）两端气门式：(Amphipneustic)：具有2对有效气门，即前胸1 对，第8腹节上1对。 如蝇科幼虫 2）后气门式：(Metapneustic)具有1对有效气门，位于腹部最一节上。如蚊科幼虫 3) 前气门式：(Propneustic)有1对有效门，位于前胸上。如蚊科的蛹 3.无气门型(Apneustic) 无有效气门或虽有气门但已封闭。 如摇蚊科幼虫和部分内寄生的幼虫昆虫,2、气门,(二)气门的构造：内闭式 、外闭式。,开闭构造位于气门腔口的气门。这种开闭构造包括1对基部相联的唇形活瓣和垂叶。,外闭式气门,垂叶上着生有闭肌，当闭肌收缩时，将垂叶往下拉，使两活瓣闭合；当闭肌松驰时，活瓣由于垂叶本身的弹性而张开。很多昆虫的胸部气门具有这种外闭式构造，如蝗虫、蜚蠊、蝽类、龙虱和蜜蜂等。,蝗虫气门,内闭式气门,开闭构造位于气管口的气门。这种开闭构造主要包括闭弓和闭带。当闭肌收缩时，牵动闭带推向闭弓而将气管口关闭；当闭肌松弛、开肌收缩时，将闭带拉回，气管口开启。,大多数昆虫的气门，特别是腹部气门属于这种类型。这类气门的气门腔口没有活瓣，但常在气门腔口内侧有过滤结构，以防止灰尘、细菌和水的侵入。,家蚕幼虫气门,（一）气管的组成及其特点 1.气管 1）组织结构：（1）基膜（底膜） （2）管壁细胞（3）内膜 （4）螺旋丝 2）构造特点：（1）内膜上无蜡质 （2）气管可伸缩（3）脱皮时可脱掉 3) 气管的功能：通风作用,3、气管,气管组织结构,（二）气管的分布和排列,4、微气管(tracheole)和气囊（air sac）,微气管 1) 概念：直径在一微米以下的末端封闭的气管。 2) 特点：(1) 脱皮时不脱去 （2）通透性强 3) 功能：气体交换的重要场所。 气囊 1) 概念：气管的膨大部分 2) 特点：(1) 薄而软 (2) 无明显螺旋丝 3)功能：(1) 增加气管内通风作用 (2) 增加浮力 (3) 促进血液循 环,微气管：,昆虫的气管由粗到细进行分枝，当分枝到直径为25um时，伸入一个掌状的端细胞，然后由端细胞再形成一个直径在1um以下，末端封闭的微管微气管伸入组织内或细胞间，微气管的内壁和气管一样也具有螺旋丝，但在昆虫蜕皮时微气管并不随外表皮一块蜕去。,气 囊：,气囊是气管的某些膨大成囊状，可被压缩的部分，常见于有翅亚纲昆虫中。一种有螺旋丝，一种没有螺旋丝。,气囊的功能：,（1）贮存O2； （2）强化通风作用； （3）增加浮力，有利于昆虫的蜕皮； （4）促进血液循环。,第三节 气管系统的呼吸机制和控制,一、气管的通风作用: 气管和气囊 二、扩散作用：微气管中的呼吸机制 三、气门开闭的调控,一、气管的通风作用 1.部位 1）气管 2）气囊 2.机制 1） 体躯的运动 2）气管、气囊的伸缩 二 、扩散作用 1.部位 微气管 2.机制 1） 气体分压 管内的O2管外 管内的CO2管外 2）渗透压 （微气管的通透性）,三、气体交换过程 昆虫在休息时，微气管未稍充满体液，因此，气管内的气体只能到达体液之前，而不能透入组织。 当组织活动时（如肌肉收缩），由于新陈代谢的废物增多，增大了血液的浓度，增加了血液的渗透压，微气管内的体液就向外渗透，气管内的气体就随着液体外透到达微气管未端，因而O2向血液中、向组织内扩散。 CO2的排除和O2的吸入一样，也是靠扩散作用，因大气中CO2分压 低，所以CO2除通过气管系统排除外，还可通过体壁扩散出来。 新陈代谢废物被氧化消失以后，血液的渗透压又复原状，微气管 未梢就又充满液体。,第四节 昆虫的呼吸代谢和能量供应,能源物质及其代谢 碳水化合物的氧化作用 脂肪酸的氧化作用 二. 呼吸代谢的能量供应,三. 呼吸商（respiratory quotient, RQ） 昆虫在呼吸过程中释放CO2与消耗氧的体积比：RQ=CO2/O2 RQ=1 碳水化合物 RQ=0.8 蛋白质 RQ=0.7 脂肪,杀虫剂影响呼吸商（RQ） 如有机磷和除虫菊酯类神经毒剂，中毒初期吸O2量增加RQ小；麻痹阶段吸O2量剧减 RQ大 2. 熏蒸剂对呼吸酶有抑制作用 如