第五章-昆虫呼吸生理-课件

第第五五章章 昆昆虫虫呼呼吸吸生生理理1 1大家好大家好第五章昆虫呼吸生理1大家好l 目的要求目的要求l l 了解昆虫呼吸方式的种类了解昆虫呼吸方式的种类;l l 掌握昆虫气管系统的基本构造和呼吸机制；掌握昆虫气管系统的基本构造和呼吸机制；l l 了解昆虫呼吸代谢的特点和呼吸商；了解昆虫呼吸代谢的特点和呼吸商；l l 了解杀虫剂与昆虫呼吸系统的关系。了解杀虫剂与昆虫呼吸系统的关系。l l 主要内容主要内容l l 昆虫呼吸方式；昆虫呼吸方式；l l 昆虫气管系统的组成和功能；昆虫气管系统的组成和功能；l l 昆虫呼吸代谢特点；昆虫呼吸代谢特点；l l 杀虫剂对昆虫呼吸代谢的影响。杀虫剂对昆虫呼吸代谢的影响。2 2大家好大家好目的要求2大家好3 3大家好大家好3大家好Graham,J.B.,R.Dudley,N.Aguilar and C.Gans.1995.Implications of thelate Palaeozoic oxygenpulse for physiology andevolution.Nature 375:117-120.史前巨大昆虫史前巨大昆虫4 4大家好大家好Graham,J.B.,R.Dudley,史前巨大昆虫史史史史前前前前巨巨巨巨大大大大蜻蜻蜻蜻蜓蜓蜓蜓化化化化石石石石翼翼翼翼展展展展可可可可以以以以达达达达到到到到2 2 2 2英英英英尺尺尺尺半半半半 （接接接接近近近近1 1 1 1米米米米），是是是是地地地地球球球球上上上上有有有有史史史史以以以以来来来来最最最最大大大大的的的的昆昆昆昆虫虫虫虫5 5大家好大家好史前巨大蜻蜓化石翼展可以达到2英尺半（接近1米），是地球上在氧气浓度高的气候条在氧气浓度高的气候条在氧气浓度高的气候条在氧气浓度高的气候条件昆虫变异很大。大件昆虫变异很大。大件昆虫变异很大。大件昆虫变异很大。大约在约在约在约在3 3 3 3亿年以前，空气亿年以前，空气亿年以前，空气亿年以前，空气中含有氧气的比例与中含有氧气的比例与中含有氧气的比例与中含有氧气的比例与现在有很大的不同，现在有很大的不同，现在有很大的不同，现在有很大的不同，当时的氧气含量比例当时的氧气含量比例当时的氧气含量比例当时的氧气含量比例达到了达到了达到了达到了31%31%31%31%到到到到35%35%35%35%，昆，昆，昆，昆虫体内呼吸系统的体虫体内呼吸系统的体虫体内呼吸系统的体虫体内呼吸系统的体积即使比较小也可以积即使比较小也可以积即使比较小也可以积即使比较小也可以满足昆虫对氧气的需满足昆虫对氧气的需满足昆虫对氧气的需满足昆虫对氧气的需求，因此昆虫可以长求，因此昆虫可以长求，因此昆虫可以长求，因此昆虫可以长得更大而不受供氧不得更大而不受供氧不得更大而不受供氧不得更大而不受供氧不足的限制足的限制足的限制足的限制”亚历山大亚历山大亚历山大亚历山大 凯撒博士凯撒博士凯撒博士凯撒博士 美国中西部大学基础科美国中西部大学基础科美国中西部大学基础科美国中西部大学基础科学部生理学学院学部生理学学院学部生理学学院学部生理学学院 6 6大家好大家好在氧气浓度高的气候条件昆虫变异很大。大约在3亿年以前，空气中l l空气中高浓度氧气增大了气压，从而利于空气中高浓度氧气增大了气压，从而利于氧气渗入虫体；氧气渗入虫体；l l 2.52.5亿年左右地球氧气浓度降低，植物产亿年左右地球氧气浓度降低，植物产生叶绿素；生叶绿素；l l 地球大气层中含氧量起伏不定；地球大气层中含氧量起伏不定；l l 低氧环境引起很多物种灭绝。低氧环境引起很多物种灭绝。7 7大家好大家好空气中高浓度氧气增大了气压，从而利于氧气渗入虫体l 呼吸系统的功能呼吸系统的功能 给细胞和组织提供氧；给细胞和组织提供氧；消除内呼吸产生的二氧化碳；消除内呼吸产生的二氧化碳；与循环系统一起为飞行肌供氧。与循环系统一起为飞行肌供氧。8 8大家好大家好呼吸系统的功能8大家好l l 昆虫的呼吸系统是个昆虫的呼吸系统是个开放式呼吸系统开放式呼吸系统。l l 昆虫的呼吸作用包括昆虫的呼吸作用包括外呼吸外呼吸和和内呼吸内呼吸。l l 外呼吸外呼吸包括包括O O2 2的进入和的进入和COCO2 2的排除，是昆虫的排除，是昆虫体内气体的交换过程，是一个物理过程；体内气体的交换过程，是一个物理过程；l l 内呼吸内呼吸主要指的是氧与基质结合产生能量主要指的是氧与基质结合产生能量的过程，细胞内呼吸产生能量的过程，是一个的过程，细胞内呼吸产生能量的过程，是一个化学过程。化学过程。9 9大家好大家好昆虫的呼吸系统是个开放式呼吸系统。9大家好l l 由于昆虫体躯结构不同、生活习性不由于昆虫体躯结构不同、生活习性不 同，同，呼吸方式也存在差异，主要呼吸方式有：呼吸方式也存在差异，主要呼吸方式有：l l 体壁呼吸体壁呼吸l l 气管鳃呼吸和直肠鳃呼吸气管鳃呼吸和直肠鳃呼吸l l 物理鳃呼吸（气泡和气膜呼吸）物理鳃呼吸（气泡和气膜呼吸）l l 内寄生昆虫的特殊呼吸方式内寄生昆虫的特殊呼吸方式l l 气管系统呼吸气管系统呼吸是昆虫主要的呼吸方式。是昆虫主要的呼吸方式。1010大家好大家好由于昆虫体躯结构不同、生活习性不同，呼吸方式也存在差异，昆虫横切面解剖图昆虫横切面解剖图表示昆虫通过气管系统呼入空气表示昆虫通过气管系统呼入空气1111大家好大家好昆虫横切面解剖图11大家好一一 呼吸系统的基本构造和功能呼吸系统的基本构造和功能l l呼吸系统包括气门和气管系统；呼吸系统包括气门和气管系统；l l 气管系统由气管和微气管组成。气管系统由气管和微气管组成。l l 起源起源:外胚层外胚层 绝大多数昆虫通过气管组成的呼吸系统绝大多数昆虫通过气管组成的呼吸系统进行气体交换，气管在昆虫体内逐步分支形进行气体交换，气管在昆虫体内逐步分支形成完整的气管网络，并以气门开口于体壁，成完整的气管网络，并以气门开口于体壁，通过气门的开闭调节，使气管内气体交换能通过气门的开闭调节，使气管内气体交换能有序进行。有序进行。1212大家好大家好一呼吸系统的基本构造和功能12大家好 气门位于昆虫的胸部和腹部，胸部位于侧板上，气门位于昆虫的胸部和腹部，胸部位于侧板上，气门位于昆虫的胸部和腹部，胸部位于侧板上，气门位于昆虫的胸部和腹部，胸部位于侧板上，腹部位于背板两侧或侧膜上。通常有腹部位于背板两侧或侧膜上。通常有腹部位于背板两侧或侧膜上。通常有腹部位于背板两侧或侧膜上。通常有10101010对气门，胸对气门，胸对气门，胸对气门，胸2 2 2 2，腹腹腹腹8 8 8 8。1313大家好大家好气门位于昆虫的胸部和腹部，胸部位于侧板上，腹部位于背（一）气门及其开闭机构（一）气门及其开闭机构 1 1 气门的分布类型气门的分布类型 1)1)多气门型多气门型(1)(1)全气门式：全气门式：1010对有效气门，即中、后对有效气门，即中、后胸上各胸上各1 1，腹，腹8 8。如蝗虫。如蝗虫。(2)(2)周气门式：周气门式：9 9对有效气门，即中胸对有效气门，即中胸1 1，腹腹8 8。如鳞翅目幼虫；。如鳞翅目幼虫；(3)(3)半气门式：半气门式：8 8对有效气门，即中胸对有效气门，即中胸1 1，腹腹7 7。如蕈蚊科幼虫；。如蕈蚊科幼虫；1414大家好大家好（一）气门及其开闭机构14大家好1515大家好大家好15大家好 2)2)2)2)寡气门型寡气门型寡气门型寡气门型 (1)(1)(1)(1)两端气门式两端气门式两端气门式两端气门式2 2 2 2对有效气门，即前胸对有效气门，即前胸对有效气门，即前胸对有效气门，即前胸1 1 1 1，第，第，第，第8 8 8 8腹节腹节腹节腹节1 1 1 1，如蝇科幼虫；，如蝇科幼虫；，如蝇科幼虫；，如蝇科幼虫；(2)(2)(2)(2)后气门式后气门式后气门式后气门式1 1 1 1对有效气门，位于腹末最后一节，如蚊科幼虫；对有效气门，位于腹末最后一节，如蚊科幼虫；对有效气门，位于腹末最后一节，如蚊科幼虫；对有效气门，位于腹末最后一节，如蚊科幼虫；(3)(3)(3)(3)前气门式前气门式前气门式前气门式 1 1 1 1对有效门，位于前胸上。如蚊科的蛹；对有效门，位于前胸上。如蚊科的蛹；对有效门，位于前胸上。如蚊科的蛹；对有效门，位于前胸上。如蚊科的蛹；3)3)3)3)无气门型无气门型无气门型无气门型 无有效气门或虽有气门但已封闭，如摇蚊幼虫和无有效气门或虽有气门但已封闭，如摇蚊幼虫和无有效气门或虽有气门但已封闭，如摇蚊幼虫和无有效气门或虽有气门但已封闭，如摇蚊幼虫和部分内寄生的幼虫昆虫。部分内寄生的幼虫昆虫。部分内寄生的幼虫昆虫。部分内寄生的幼虫昆虫。1616大家好大家好2)寡气门型16大家好（二）气门的结构（二）气门的结构气门是气管在体壁表面的开口及其附属的气门是气管在体壁表面的开口及其附属的开闭机构。开闭机构。位置：身体的两侧，胸部位于侧板上，腹位置：身体的两侧，胸部位于侧板上，腹部位于背板两侧或侧膜上。部位于背板两侧或侧膜上。原始的气门仅是气管在体壁的开口，向内原始的气门仅是气管在体壁的开口，向内陷形成气门腔，外成为气门腔口，其上有硬化陷形成气门腔，外成为气门腔口，其上有硬化的骨片形成围气门片，没有开闭机构。的骨片形成围气门片，没有开闭机构。1818大家好大家好（二）气门的结构18大家好1919大家好大家好19大家好气门一般都有开闭机构，控制气体的进出气门一般都有开闭机构，控制气体的进出以及限制水分的过度蒸发。气门附近有以及限制水分的过度蒸发。气门附近有气门腺气门腺，陆生昆虫其分泌物可提高吸附尘埃的效率，水陆生昆虫其分泌物可提高吸附尘埃的效率，水生昆虫可分泌疏水性物质，使气门不致被水湿生昆虫可分泌疏水性物质，使气门不致被水湿润或淹没。润或淹没。气门根据开闭机构，可分为气门根据开闭机构，可分为外闭式气门外闭式气门和和内闭式气门内闭式气门。2020大家好大家好气门一般都有开闭机构，控制气体的进出以及限2121大家好大家好21大家好 1.1.外闭式气门外闭式气门l l 结构结构 开闭机构在气门腔口，包括一对开闭机构在气门腔口，包括一对唇形活唇形活瓣瓣及及垂叶垂叶，垂叶上着生，垂叶上着生闭肌闭肌。l l 开闭机制开闭机制当闭肌收缩时，将垂叶下拉，气门关闭。当闭肌收缩时，将垂叶下拉，气门关闭。当闭肌舒张时，唇瓣依靠自身弹性张开，当闭肌舒张时，唇瓣依靠自身弹性张开，气门张开。气门张开。2222大家好大家好1.外闭式气门22大家好2323大家好大家好23大家好 2.2.内闭式气门内闭式气门 1 1）构成）构成l l筛板，细毛形成的过滤机构；筛板，细毛形成的过滤机构；l l 闭弓，气门腔壁骨化形成的半圆形弓；闭弓，气门腔壁骨化形成的半圆形弓；l l 闭带，闭弓相对一侧的气门腔壁形成的柔软闭带，闭弓相对一侧的气门腔壁形成的柔软的内壁；的内壁；l l 闭杆，闭弓和闭带之间的骨片；闭杆，闭弓和闭带之间的骨片；l l 闭肌，闭带和闭杆之间着生的肌肉；闭肌，闭带和闭杆之间着生的肌肉；l l 开肌，闭杆上着生的肌肉。开肌，闭杆上着生的肌肉。2424大家好大家好2.内闭式气门24大家好筛板2525大家好大家好筛板25大家好气门筛2626大家好大家好气门筛26大家好 2 2）开闭机制）开闭机制闭肌收缩时，闭闭肌收缩时，闭弓牵引闭带向对面推弓牵引闭带向对面推去，气管口关闭；去，气管口关闭；闭肌松弛时，由闭肌松弛时，由于闭弓的弹性或者开于闭弓的弹性或者开肌的收缩，将闭带拉肌的收缩，将闭带拉回，气管口开放。回，气管口开放。2727大家好大家好2）开闭机制27大家好 三）气管系统三）气管系统 1.1.气管系统的一般结构气管系统的一般结构昆虫的气管系统包括一定排列方式的管状昆虫的气管系统包括一定排列方式的管状气管和管径由大而小一再分支的支气管，以及气管和管径由大而小一再分支的支气管，以及分布于各组织间或细胞间的微气管。分布于各组织间或细胞间的微气管。气管在体壁上的开口为气门，很多昆虫还气管在体壁上的开口为气门，很多昆虫还有部分气管特化形成的气囊，可以加强通风换有部分气管特化形成的气囊，可以加强通风换气。气。2828大家好大家好三）气管系统28大家好2929大家好大家好29大家好3030大家好大家好30大家好根据气管管径大小可依次分为主气管、根据气管管径大小可依次分为主气管、二级气管、三级气管和微气管。二级气管、三级气管和微气管。主气管主气管 二级气管二级气管 三级气管三级气管微气管微气管3131大家好大家好根据气管管径大小可依次分为主气管、二级 2.2.气管的结构和特性气管的结构和特性（1 1）气管的结构）气管的结构由外向内由外向内 底膜底膜 气管气管 管壁细胞层管壁细胞层 内膜内膜3232大家好大家好2.气管的结构和特性32大家好3333大家好大家好33大家好3434大家好大家好34大家好3535大家好大家好35大家好内膜相当于体壁的表皮层，分内外两层。内膜相当于体壁的表皮层，分内外两层。内层与体壁的上表皮相同，不含护蜡层；外层内层与体壁的上表皮相同，不含护蜡层；外层即原表皮，由几丁质和蛋白质分子组成即原表皮，由几丁质和蛋白质分子组成 ，并以，并以内褶方式形成螺旋状加厚，称为螺旋丝。内褶方式形成螺旋状加厚，称为螺旋丝。内膜最大的特点就是内膜最大的特点就是螺旋丝的局部加厚螺旋丝的局部加厚。在蜕皮时，气管内膜及其螺旋丝形成蜕，在蜕皮时，气管内膜及其螺旋丝形成蜕，离开管壁细胞，并从气管的连接部（离开管壁细胞，并从气管的连接部（灰白部灰白部）断裂，从气门处与整个虫蜕一起脱出。断裂，从气门处与整个虫蜕一起脱出。3636大家好大家好内膜相当于体壁的表皮层，分内外两层。内层3.3.气管系统的分布和排列气管系统的分布和排列 背气管：背部肌肉以及背血管背气管：背部肌肉以及背血管原始类原始类 脏气管：消化道、脂肪体、生殖腺脏气管：消化道、脂肪体、生殖腺 腹气管：腹部肌肉以及腹神经索腹气管：腹部肌肉以及腹神经索 每个体节都有一对气门以及它们发出的每个体节都有一对气门以及它们发出的气管，相邻的气门、气管是不相通的。气管，相邻的气门、气管是不相通的。3737大家好大家好3.气管系统的分布和排列37大家好3838大家好大家好38大家好气门筛3939大家好大家好气门筛39大家好背气管背气管 背气管纵干背气管纵干 气管气管 脏气管脏气管 内脏侧纵干内脏侧纵干 腹气管腹气管 腹气管纵干腹气管纵干 气门气管气门气管 侧纵干侧纵干 前后同侧的气管连接起来，其中侧纵干是连接前后同侧的气管连接起来，其中侧纵干是连接前后同侧的气管连接起来，其中侧纵干是连接前后同侧的气管连接起来，其中侧纵干是连接同侧所有气门气管，自胸部第一对气门至腹部的最同侧所有气门气管，自胸部第一对气门至腹部的最同侧所有气门气管，自胸部第一对气门至腹部的最同侧所有气门气管，自胸部第一对气门至腹部的最后一对气门，构成气体的主要通道。后一对气门，构成气体的主要通道。后一对气门，构成气体的主要通道。后一对气门，构成气体的主要通道。有的昆虫背气管纵干非常发达，如家蝇幼虫。有的昆虫背气管纵干非常发达，如家蝇幼虫。有的昆虫背气管纵干非常发达，如家蝇幼虫。有的昆虫背气管纵干非常发达，如家蝇幼虫。4040大家好大家好背气管背气管纵干背气管背气管背气管背气管 背气管纵干背气管纵干背气管纵干背气管纵干 背气管连锁背气管连锁背气管连锁背气管连锁气管气管内脏气管内脏气管内脏气管内脏气管 内脏侧纵干内脏侧纵干内脏侧纵干内脏侧纵干腹气管腹气管腹气管腹气管 腹气管纵干腹气管纵干腹气管纵干腹气管纵干 腹气管连锁腹气管连锁腹气管连锁腹气管连锁气门气管气门气管气门气管气门气管 侧纵干侧纵干侧纵干侧纵干 这样在昆虫体内就形成了前后气门相通、这样在昆虫体内就形成了前后气门相通、同一体节的气门左右相通，四通八达的气管网同一体节的气门左右相通，四通八达的气管网络。络。气管连锁在鳞翅目昆虫中普遍存在。气管连锁在鳞翅目昆虫中普遍存在。4141大家好大家好背气管背气管纵干 4.4.气管的特殊功能气管的特殊功能 气管除了向体内各组织和细胞直接供应气管除了向体内各组织和细胞直接供应氧气和排除二氧化碳。氧气和排除二氧化碳。此外，气管还有结缔组织的作用，可使许此外，气管还有结缔组织的作用，可使许多游离在血腔内的组织得到支持和固定位置，多游离在血腔内的组织得到支持和固定位置，对于脂肪体和生殖管的固定作用尤为明显。对于脂肪体和生殖管的固定作用尤为明显。血细胞没有明显的气管供氧，常附着到血细胞没有明显的气管供氧，常附着到其他组织上获得氧气。其他组织上获得氧气。4242大家好大家好4.气管的特殊功能42大家好 5.5.气囊气囊很多昆虫的初级气管和二级气管局部膨大很多昆虫的初级气管和二级气管局部膨大成气囊成气囊,在一些善飞的蜂类、蝗类以及蚱蜢中在一些善飞的蜂类、蝗类以及蚱蜢中尤为发达。尤为发达。4343大家好大家好5.气囊43大家好4444大家好大家好44大家好4545大家好大家好45大家好l l 气囊的大小气囊的大小初级气管生出的气囊直径大、数目少，二初级气管生出的气囊直径大、数目少，二级气管的小但数目多。级气管的小但数目多。l l 气囊的分类：气囊的分类：（1 1）有螺旋丝，高等双翅目的气囊；）有螺旋丝，高等双翅目的气囊；（2 2）无明显的螺旋丝，见于膜翅目和其他）无明显的螺旋丝，见于膜翅目和其他有翅昆虫体内。有翅昆虫体内。4646大家好大家好气囊的大小46大家好l l 气囊的功能气囊的功能l l保证器官进行通风作用；保证器官进行通风作用；l l 增大呼吸量；增大呼吸量；l l 飞行时增加浮力；飞行时增加浮力；l l 气囊的伸缩有助于血液循环；气囊的伸缩有助于血液循环；l l 为内脏活动保留空间。为内脏活动保留空间。4747大家好大家好气囊的功能47大家好 6.6.微气管微气管当气管分支直径达当气管分支直径达2 25 5m m时则进入到掌状端时则进入到掌状端细胞内，其后又分出数支细胞内，其后又分出数支直径在直径在11m m以下的微气管。以下的微气管。长度长度200200400400m m，直径直径0.20.20.50.5m m。端细胞也分泌内膜和端细胞也分泌内膜和螺旋丝，以保持微气管的螺旋丝，以保持微气管的弹性。弹性。4848大家好大家好6.微气管48大家好气门筛4949大家好大家好气门筛49大家好l l 微气管的分布微气管的分布 微气管一般不穿入需氧细胞内，而是分布于细微气管一般不穿入需氧细胞内，而是分布于细微气管一般不穿入需氧细胞内，而是分布于细微气管一般不穿入需氧细胞内，而是分布于细胞膜内陷处，接近线粒体几微米处。胞膜内陷处，接近线粒体几微米处。胞膜内陷处，接近线粒体几微米处。胞膜内陷处，接近线粒体几微米处。代谢旺盛的组织，则气管、微气管分布多。代谢旺盛的组织，则气管、微气管分布多。代谢旺盛的组织，则气管、微气管分布多。代谢旺盛的组织，则气管、微气管分布多。l l 微气管的脱皮微气管的脱皮（1 1 1 1）鞘翅目、半翅目等许多昆虫中，微气管不）鞘翅目、半翅目等许多昆虫中，微气管不）鞘翅目、半翅目等许多昆虫中，微气管不）鞘翅目、半翅目等许多昆虫中，微气管不脱皮；脱皮；脱皮；脱皮；（2 2 2 2）白蚁、蜚蠊等较为原始的昆虫中，微气管）白蚁、蜚蠊等较为原始的昆虫中，微气管）白蚁、蜚蠊等较为原始的昆虫中，微气管）白蚁、蜚蠊等较为原始的昆虫中，微气管也参与脱皮。也参与脱皮。也参与脱皮。也参与脱皮。5050大家好大家好微气管的分布50大家好 二二 气管系统的呼吸机制气管系统的呼吸机制体躯较小或行动缓慢的昆虫，单靠气体的体躯较小或行动缓慢的昆虫，单靠气体的扩散作用扩散作用已足够满足呼吸的需要。但对于行动已足够满足呼吸的需要。但对于行动活泼和飞行的昆虫，除去气体扩散作用以外，活泼和飞行的昆虫，除去气体扩散作用以外，还要求有还要求有通风作用通风作用来保证氧的迅速供应，并尽来保证氧的迅速供应，并尽快排除体内产生的二氧化碳和过多的水分。快排除体内产生的二氧化碳和过多的水分。5151大家好大家好二气管系统的呼吸机制51大家好（一）扩散作用（一）扩散作用 1.1.氧气的扩散氧气的扩散 O O2 2分压分压=大气压大气压21%21%大气压气管压支气管压微气管压组织大气压气管压支气管压微气管压组织 O O2 2的扩散方向：的扩散方向：大气压大气压 气管压气管压 支气管压支气管压 微气管压微气管压 组织组织 组织中不断消耗氧气，因此氧气可以通过扩组织中不断消耗氧气，因此氧气可以通过扩散作用进入虫体。散作用进入虫体。5252大家好大家好（一）扩散作用52大家好2.2.二氧化碳的扩散二氧化碳的扩散COCO2 2分压分压=大气压大气压0.04%0.04%大气压气管压支气管压微气管压组织大气压气管压支气管压微气管压组织 二氧化碳的扩散方向二氧化碳的扩散方向大气压大气压 气管压气管压 支气管压支气管压 微气管压微气管压 组织组织 二氧化碳除了通过气管系统释放以外，还有二氧化碳除了通过气管系统释放以外，还有25%25%的部分通过体壁排出。的部分通过体壁排出。二氧化碳的释放方式是爆发式、周期性的，二氧化碳的释放方式是爆发式、周期性的，这对于昆虫保水是有利的。这对于昆虫保水是有利的。5353大家好大家好2.二氧化碳的扩散53大家好（二）通风作用（二）通风作用昆虫气管在通风时，利用昆虫气管在通风时，利用体壁肌体壁肌的收缩的收缩和和体壁体壁的弹性，使虫体产生有节奏的压力变的弹性，使虫体产生有节奏的压力变化，迫使气管和气囊做周期性的胀缩动作，化，迫使气管和气囊做周期性的胀缩动作，同时配合气门的开闭，进行有秩序的抽气与同时配合气门的开闭，进行有秩序的抽气与排气，提高空气的交换效率。排气，提高空气的交换效率。5454大家好大家好（二）通风作用54大家好膜翅目昆虫和静止的蝗虫，依靠腹泵通风；膜翅目昆虫和静止的蝗虫，依靠腹泵通风；胡蜂依靠腹泵通风满足静止和飞行时的供胡蜂依靠腹泵通风满足静止和飞行时的供氧需要；氧需要；蝗虫在飞行时则采用胸泵通风来满足供氧蝗虫在飞行时则采用胸泵通风来满足供氧需要。需要。有的昆虫还采用腹部体节纵向套叠、头部有的昆虫还采用腹部体节纵向套叠、头部伸缩扭动和前胸的伸缩造成体形变化，实现气伸缩扭动和前胸的伸缩造成体形变化，实现气管系统通风。管系统通风。5555大家好大家好膜翅目昆虫和静止的蝗虫，依靠腹泵通风；（三）微气管的呼吸机制（三）微气管的呼吸机制 昆虫呼吸所需的氧气，大部分是通过微气昆虫呼吸所需的氧气，大部分是通过微气管壁扩散进组织和细胞。管壁扩散进组织和细胞。呼吸机制：微气管末端充满液体，可以呼吸机制：微气管末端充满液体，可以通过微气管壁进入组织液或血液。通过微气管壁进入组织液或血液。当组织代谢旺盛时，组织液的渗透压变当组织代谢旺盛时，组织液的渗透压变大，此时微气管内的液体被吸出，管内叶面大，此时微气管内的液体被吸出，管内叶面上的空气柱也随之扩散到微气管末端和管外，上的空气柱也随之扩散到微气管末端和管外，直接与进行氧化作用的细胞接触；直接与进行氧化作用的细胞接触；当代谢活动降低后，组织液渗透压恢复当代谢活动降低后，组织液渗透压恢复到原来水平，外液随之进入管内，空气柱上到原来水平，外液随之进入管内，空气柱上升。升。5656大家好大家好（三）微气管的呼吸机制56大家好5757大家好大家好57大家好 三三 水生昆虫和内寄生昆虫的呼吸水生昆虫和内寄生昆虫的呼吸 昆虫的呼吸方式依体躯的结构、生活习性、昆虫的呼吸方式依体躯的结构、生活习性、栖境、虫期以及演化程度等的不同，有很大栖境、虫期以及演化程度等的不同，有很大变异，主要有下列几种：变异，主要有下列几种：体壁呼吸体壁呼吸 气管鳃呼吸气管鳃呼吸 气泡和气盾呼吸气泡和气盾呼吸 内寄生昆虫的特殊呼吸方式内寄生昆虫的特殊呼吸方式 获得氧气的方式：直接利用大气中的氧；获得氧气的方式：直接利用大气中的氧；利用溶于水和寄主体液的氧。利用溶于水和寄主体液的氧。5858大家好大家好三水生昆虫和内寄生昆虫的呼吸58大家好（一）体壁呼吸（一）体壁呼吸有的昆虫没有气管系统，或仅有不完整有的昆虫没有气管系统，或仅有不完整的气管系统，气体的交换经由体壁直接进行。的气管系统，气体的交换经由体壁直接进行。l l 代表：代表：l l 弹尾目昆虫。弹尾目昆虫。l l 许多寄生性昆虫的幼虫。许多寄生性昆虫的幼虫。l l 大多数水生昆虫的体躯上无特殊的呼吸大多数水生昆虫的体躯上无特殊的呼吸机构。机构。l l 昆虫的卵。昆虫的卵。l l 大多数陆生昆虫也可进行体壁呼吸。大多数陆生昆虫也可进行体壁呼吸。5959大家好大家好（一）体壁呼吸59大家好 （二）（二）气管鳃呼吸气管鳃呼吸气管鳃：有些水生昆虫部分体壁向外突气管鳃：有些水生昆虫部分体壁向外突出具有气管分支的片状或丝状构造出具有气管分支的片状或丝状构造 。代表昆虫：蜉蝣目、襀翅目代表昆虫：蜉蝣目、襀翅目 和蜻蜓目和蜻蜓目的稚虫、以及毛翅目的幼虫的稚虫、以及毛翅目的幼虫 交换位置：在气管分支与水之间气管鳃交换位置：在气管分支与水之间气管鳃的壁处进行的壁处进行 ；.呼吸机制：气体扩散。呼吸机制：气体扩散。6060大家好大家好（二）气管鳃呼吸60大家好6161大家好大家好61大家好均翅目豆娘若虫6262大家好大家好均翅目豆娘若虫62大家好 直肠鳃直肠鳃 蜻蜓稚虫的气管蜻蜓稚虫的气管鳃突出在直肠腔内，鳃突出在直肠腔内，利用水进出直肠腔而利用水进出直肠腔而吸取新鲜水中的氧。吸取新鲜水中的氧。6464大家好大家好直肠鳃64大家好气门室膜瓣肠下肌6565大家好大家好气门室膜瓣肠下肌65大家好（三）物理性鳃呼吸（三）物理性鳃呼吸l l 概念概念概念概念某些没有特殊呼吸器官的水生昆虫某些没有特殊呼吸器官的水生昆虫某些没有特殊呼吸器官的水生昆虫某些没有特殊呼吸器官的水生昆虫,不能直接不能直接不能直接不能直接利用水中的氧利用水中的氧利用水中的氧利用水中的氧,而是气泡或气膜来获取水中的氧，而是气泡或气膜来获取水中的氧，而是气泡或气膜来获取水中的氧，而是气泡或气膜来获取水中的氧，这种特殊的呼吸方式叫物理性鳃呼吸。这种特殊的呼吸方式叫物理性鳃呼吸。这种特殊的呼吸方式叫物理性鳃呼吸。这种特殊的呼吸方式叫物理性鳃呼吸。气泡呼吸气泡呼吸气泡呼吸气泡呼吸不耐压的物理性鳃不耐压的物理性鳃不耐压的物理性鳃不耐压的物理性鳃物理性鳃呼吸物理性鳃呼吸物理性鳃呼吸物理性鳃呼吸 气膜呼吸气膜呼吸气膜呼吸气膜呼吸耐压的物理性鳃耐压的物理性鳃耐压的物理性鳃耐压的物理性鳃 （气盾呼吸）（气盾呼吸）（气盾呼吸）（气盾呼吸）6666大家好大家好（三）物理性鳃呼吸66大家好 1 1、气泡呼吸：、气泡呼吸：(如龙虱如龙虱)概念概念:有些水生昆虫利用其体上某一部位上的有些水生昆虫利用其体上某一部位上的疏水性毛的空间内的气体进行呼吸。疏水性毛的空间内的气体进行呼吸。呼吸机制：呼吸机制：气体扩散气体扩散6767大家好大家好1、气泡呼吸：(如龙虱)67大家好气气泡泡呼呼吸吸6868大家好大家好气泡呼吸68大家好 2 2、气膜呼吸、气膜呼吸代表：半翅目中的锅盖虫、负子蝽代表：半翅目中的锅盖虫、负子蝽 概念：部分水生昆虫利用其体壁上着生概念：部分水生昆虫利用其体壁上着生的一层极密的疏水微毛的空隙中气体进行呼的一层极密的疏水微毛的空隙中气体进行呼吸，这种昆虫可终生生活于水下。吸，这种昆虫可终生生活于水下。机制：气体扩散机制：气体扩散 6969大家好大家好2、气膜呼吸69大家好（四四）呼呼吸吸管管呼呼吸吸：孑孑孓孓7070大家好大家好（四）呼吸管呼吸：孑孓70大家好7171大家好大家好71大家好7272大家好大家好72大家好（五）内寄生昆虫的特殊呼吸方式（五）内寄生昆虫的特殊呼吸方式1.1.无气门型：体壁吸取寄主体液中溶解无气门型：体壁吸取寄主体液中溶解的氧，许多膜翅目和双翅目昆虫；的氧，许多膜翅目和双翅目昆虫；2.2.后端气门型或两端气门型：卵柄伸出后端气门型或两端气门型：卵柄伸出寄主体外，后端气门在卵柄内。如小蜂；寄主体外，后端气门在卵柄内。如小蜂；3.3.寡气门型：许多内寄生昆虫的幼虫可寡气门型：许多内寄生昆虫的幼虫可用气门伸入寄主的气管内吸取氧气，他们的用气门伸入寄主的气管内吸取氧气，他们的气门数少于周气门型而多于两端气门型。气门数少于周气门型而多于两端气门型。代表：寄蝇和小蜂。代表：寄蝇和小蜂。7373大家好大家好（五）内寄生昆虫的特殊呼吸方式73大家好 四、昆虫的呼吸控制四、昆虫的呼吸控制 1.1.神经控制中心神经控制中心昆虫的神经系统不象脊椎动物那样具有一昆虫的神经系统不象脊椎动物那样具有一个特殊的个特殊的“呼吸控制中心呼吸控制中心”，而是腹神经索，而是腹神经索的每一个腹部神经节中都含有控制该节气门的每一个腹部神经节中都含有控制该节气门和气管分支活动的呼吸中心。但各体节的神和气管分支活动的呼吸中心。但各体节的神经活动又受到脑的控制，所以脑对于呼吸有经活动又受到脑的控制，所以脑对于呼吸有协调作用。协调作用。7474大家好大家好四、昆虫的呼吸控制74大家好 2.2.体内的化学刺激体内的化学刺激组织内呼吸代谢产生的二氧化碳和酸性组织内呼吸代谢产生的二氧化碳和酸性化合物，是刺激化合物，是刺激“呼吸中心呼吸中心”引起呼吸活动引起呼吸活动改变的主要原因。改变的主要原因。增加体内的二氧化碳浓度可引起呼吸加增加体内的二氧化碳浓度可引起呼吸加速，如蜚蠊、竹节虫；速，如蜚蠊、竹节虫；缺氧可使孑孓浮到水面换气。缺氧可使孑孓浮到水面换气。脑和腹神经索内的神经节可对化学刺激脑和腹神经索内的神经节可对化学刺激引起反应。引起反应。7575大家好大家好2.体内的化学刺激75大家好 气门开闭的控制作用气门开闭的控制作用一般认为是通过化学刺激和神经冲动相一般认为是通过化学刺激和神经冲动相互作用来实现的。气门上的闭肌的舒张是通互作用来实现的。气门上的闭肌的舒张是通过神经控制的；体液中二氧化碳浓度的改变过神经控制的；体液中二氧化碳浓度的改变可引起气门的开闭。可引起气门的开闭。在杀死贮粮害虫时，常在毒气中加入干在杀死贮粮害虫时，常在毒气中加入干冰，主要是引起气门张开，加速呼吸率。冰，主要是引起气门张开，加速呼吸率。环境因素环境因素 温度的影响最显著温度的影响最显著 湿度、光的影响。湿度、光的影响。7676大家好大家好气门开闭的控制作用76大家好 五五 昆虫的代谢特点昆虫的代谢特点静止与活动状态的代谢速率差异很大；静止与活动状态的代谢速率差异很大；气管系统直接将氧气送入组织内；气管系统直接将氧气送入组织内；呼吸代谢过程中所需要的燃料化合物呼吸代谢过程中所需要的燃料化合物主要是海藻糖、糖元、葡萄糖、脂肪。主要是海藻糖、糖元、葡萄糖、脂肪。其次是：果糖、甘露糖、半乳糖、蔗其次是：果糖、甘露糖、半乳糖、蔗糖等。糖等。糖酵解的最终产生不是乳酸，而是糖酵解的最终产生不是乳酸，而是一一磷酸甘油酯和丙酮酸磷酸甘油酯和丙酮酸;7777大家好大家好五昆虫的代谢特点77大家好六六 呼吸商和呼吸代谢率呼吸商和呼吸代谢率 呼吸商呼吸商概念：昆虫在呼吸过程中释放概念：昆虫在呼吸过程中释放COCO2 2与消与消耗氧的体积比。耗氧的体积比。RQ=CORQ=CO2 2/O/O2 2 意义：根据意义：根据RQRQ可推测所利用的燃料化合可推测所利用的燃料化合物物 RQ=1 RQ=1 糖类化合物糖类化合物 RQ=0.7RQ=0.7 脂类化合物脂类化合物 RQ=0.82 RQ=0.82 蛋白类化合物蛋白类化合物7878大家好大家好六呼吸商和呼吸代谢率78大家好 2.2.呼吸代谢率呼吸代谢率概念：呼吸代谢是指昆虫单位虫体重在单概念：呼吸代谢是指昆虫单位虫体重在单位时间内的耗氧量，即呼吸代谢率位时间内的耗氧量，即呼吸代谢率=cm=cm3 3O O2 2/g/h/g/h 意义意义 吸代谢与虫体的大小的关系：体越小呼吸吸代谢与虫体的大小的关系：体越小呼吸代谢率越大，故昆虫越小越易杀死。代谢率越大，故昆虫越小越易杀死。昆虫活动时呼吸代谢率静止时呼吸代谢昆虫活动时呼吸代谢率静止时呼吸代谢率；率；成虫期呼吸代谢率幼虫期预蛹期蛹成虫期呼吸代谢率幼虫期预蛹期蛹期期;昆虫滞育期和越冬期呼吸代谢率生长发昆虫滞育期和越冬期呼吸代谢率生长发育期的呼吸代谢率。育期的呼吸代谢率。7979大家好大家好2.呼吸代谢率79大家好 七、杀虫剂与昆虫呼吸系统的关系七、杀虫剂与昆虫呼吸系统的关系 1.1.影响呼吸商影响呼吸商 有机磷和除虫菊酯类神经毒剂，中毒初期有机磷和除虫菊酯类神经毒剂，中毒初期吸吸O O2 2量增加量增加 RQRQ小；麻痹阶段吸小；麻痹阶段吸O O2 2量剧减量剧减 RQRQ大大 2.2.熏蒸剂对呼吸酶有抑制作用，如溴甲熏蒸剂对呼吸酶有抑制作用，如溴甲烷、氯化苦以及细胞毒剂如氰化物等。烷、氯化苦以及细胞毒剂如氰化物等。3.3.呼吸代谢率高，防虫效果好。呼吸代谢率高，防虫效果好。4.4.代谢物的积累量影响药效代谢物的积累量影响药效 1 1）如乳酸和）如乳酸和COCO2 2积累多积累多呼吸加强呼吸加强药药效好效好 2 2）环境中气体组成改变影响药效。）环境中气体组成改变影响药效。8080大家好大家好七、杀虫剂与昆虫呼吸系统的关系80大家好课外作业：课外作业：1 1 昆虫气管系统的基本结构。昆虫气管系统的基本结构。2 2 简叙昆虫气管系统呼吸机制、部位及气简叙昆虫气管系统呼吸机制、部位及气体交换过程。体交换过程。3 3 概念：概念：内闭式气门和外闭式气门；内闭式气门和外闭式气门；气管鳃；直肠鳃；呼吸商；气管鳃；直肠鳃；呼吸商；气膜呼吸与气泡呼吸。气膜呼吸与气泡呼吸。8181大家好大家好课外作业：81大家好ByeBye8282大家好大家好ByeBye82大家好