医学专题一昆虫的呼吸系统1PPT.ppt

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1、 昆虫的呼吸过程包括两个昆虫的呼吸过程包括两个(lin)(lin)环节环节 外呼吸：外呼吸：指昆虫通过呼吸器官与外界环境之间进行气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。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：内呼吸：指利用吸入的氧气，氧化分解体内的能源物指利用吸入的氧气，氧化分解体内的能源物质，产生高能化合物质，产生高能化合物ATPATP，是一个化学过程。，是一个化学过程。第十四章第十四章 昆虫昆虫(knchng)(knchng)的呼吸系统的呼吸系统 (respiratory system)第一页，共二十六页。一、气管一、气管

2、(qgun)(qgun)(trachea)的组织的组织 气管由外胚层内陷而成气管由外胚层内陷而成组织结构组织结构底膜底膜(basement membrane)管壁细胞层管壁细胞层(epithelium)内膜内膜(intima)第一节第一节 气管气管(qgun)(qgun)系统系统气管系统气管系统气门气门气管、支气管、微气管气管、支气管、微气管气囊气囊第二页，共二十六页。螺旋丝（螺旋丝（taenidium）：）：内膜局部加厚，可增强气管的内膜局部加厚，可增强气管的强度强度(qingd)(qingd)、弹性，利于气体交换。、弹性，利于气体交换。第三页，共二十六页。二、气管二、气管(qgun)的分布

3、和排列的分布和排列气门（气门（spiracle）气门气管气门气管(qgun)(qgun)(spiracular trachea)背气管背气管(dorsal trachea)腹气管腹气管(ventral trachea)内脏气管内脏气管(visceral trachea)侧纵干（侧纵干（lateral longitudinal trunk）背纵干（背纵干（dorsal longitudinal trunk）腹纵干（腹纵干（ventral longitudinal trunk）内脏纵干（内脏纵干（visceral longitudinal trunk）背气管连锁（背气管连锁（dorsal trac

4、heal commissure）腹气管连锁（腹气管连锁（ventral tracheal commissure）第四页，共二十六页。昆虫气管昆虫气管(qgun)分布模式图分布模式图体躯侧面透射，示气管干体躯侧面透射，示气管干第五页，共二十六页。三、微气管三、微气管(tracheole)当昆虫的气管分枝到直当昆虫的气管分枝到直径为径为2-52-5m m时，伸入一个掌时，伸入一个掌状的端细胞状的端细胞(end cell)，由端，由端细胞再形成一组直径在细胞再形成一组直径在1 1mm以下，末端封闭的微以下，末端封闭的微管管微气管，伸入组织微气管，伸入组织(zzh)(zzh)内或细胞间，向各组内或细胞

5、间，向各组织织(zzh)(zzh)直接输送氧气。直接输送氧气。第六页，共二十六页。四、气囊四、气囊(air sac)气囊是气管的某些膨大气囊是气管的某些膨大(png(png d)d)成囊状，可被压缩的部分成囊状，可被压缩的部分 气囊易被血压或体躯的弯气囊易被血压或体躯的弯曲压缩或扩张曲压缩或扩张(无螺旋丝无螺旋丝)通风作用通风作用增加浮力增加浮力促进血液循环促进血液循环利于器官膨大或缩小利于器官膨大或缩小功能功能第七页，共二十六页。五、气门五、气门(spiracle(spiracle或或stigma)stigma)及其开闭机制及其开闭机制(一）气门数目、分布形式一）气门数目、分布形式 1.1.

6、多气门型多气门型:至少具有至少具有(jyu)(jyu)8 8对有效的气门对有效的气门 全气门式（全气门式（holopneustic）：）：1010对有效气门对有效气门周气门周气门(qmn)(qmn)式（式（peripneusticperipneustic）9 9 对有效气门（家蚕）对有效气门（家蚕）第八页，共二十六页。半气门半气门(qmn)(qmn)式（式（hemipneustic）8 8对有效气门（蕈蚊幼虫）对有效气门（蕈蚊幼虫）第九页，共二十六页。2.2.寡气门型：具寡气门型：具1 12 2对有效对有效 气门气门 两端两端(lin dun)(lin dun)气门式气门式(amphipneu

7、stic(amphipneustic）2 2对有效气门（蝇蛆）对有效气门（蝇蛆）第十页，共二十六页。后气门后气门(qmn)(qmn)式（式（metapneustic）：）：1 1对有效气门（孓孓）对有效气门（孓孓）第十一页，共二十六页。前气门前气门(qmn)(qmn)式（式（propneustic）：）：1 1对有效气门（蚊蛹）对有效气门（蚊蛹）3.3.无气门无气门(qmn)(qmn)型（型（apneusticapneustic）：无有效的气门）：无有效的气门(qmn)(qmn)第十二页，共二十六页。（二）（二）气门的结构气门的结构 最简单的气门仅是气管最简单的气门仅是气管(qgun)(qgu

8、n)在体壁上的一个开口，称在体壁上的一个开口，称气管气管(qgun)(qgun)口口(tracheal orifice)，它是体壁内陷形成气管后留下的它是体壁内陷形成气管后留下的原始孔。原始孔。第十三页，共二十六页。气门气门(qmn)(qmn)腔腔(atrium)气门腔口气门腔口(atrial orifice)围气门片围气门片(peritreme)第十四页，共二十六页。（三）气门的开闭机构三）气门的开闭机构(jgu)(jgu)(closing apparatus)(1)(1)外闭式气门：外闭式气门：关闭气门腔口，如蝗虫关闭气门腔口，如蝗虫1 1对唇形瓣对唇形瓣垂叶垂叶闭肌闭肌第十五页，共二十六

9、页。(2)(2)内闭式气门：内闭式气门：在气门腔口，往往能见到被称为筛板的密生细毛的刷在气门腔口，往往能见到被称为筛板的密生细毛的刷状过滤结构状过滤结构(filter apparatus)。气门腺气门腺(spiracular gland)：气门腺主要：气门腺主要(zhyo)(zhyo)存在存在于水栖昆虫中，用以在气门表面分泌一层疏水性的物质，于水栖昆虫中，用以在气门表面分泌一层疏水性的物质，便于呼吸。便于呼吸。第十六页，共二十六页。内闭式气门内闭式气门(qmn)：关闭气管口：关闭气管口开闭机构开闭机构a.闭弓闭弓(closing bow)b.b.闭带闭带(closing valve)c.c.闭

10、肌闭肌(occlusor muscle)d.d.开肌开肌(dilator muscle)。第十七页，共二十六页。第十八页，共二十六页。第三节第三节 气管系统的呼吸气管系统的呼吸(hx)(hx)机制和控制机制和控制气体扩散气体扩散浓度梯度浓度梯度气流压力梯度气流压力梯度一、气体的扩散一、气体的扩散 体躯较小或行动缓慢的昆虫，单靠气体的扩散作用体躯较小或行动缓慢的昆虫，单靠气体的扩散作用就能够满足呼吸就能够满足呼吸(hx)(hx)的需要。的需要。通风通风扩散扩散气体在气管里的传送气体在气管里的传送第十九页，共二十六页。二、通风作用二、通风作用 行动活泼和飞行的昆虫，除气体行动活泼和飞行的昆虫，除气

11、体(qt)(qt)扩散作用外，扩散作用外，还需要有通风作用来保证氧的迅速供应，并尽快地排还需要有通风作用来保证氧的迅速供应，并尽快地排除体内产生的二氧化碳。除体内产生的二氧化碳。第二十页，共二十六页。为了有效地进行通风为了有效地进行通风(tng fng)(tng fng)作用，气管系统产生了作用，气管系统产生了两种适应结构：两种适应结构：（1 1）气管本身具有伸缩性）气管本身具有伸缩性 （2 2）气囊可被血压或体躯弯曲等压缩，表现出风）气囊可被血压或体躯弯曲等压缩，表现出风箱作用。箱作用。昆虫体躯的收缩运动是产生通风作用的主要原昆虫体躯的收缩运动是产生通风作用的主要原因，这种体躯的收缩运动也可

12、称为呼吸运动。因，这种体躯的收缩运动也可称为呼吸运动。第二十一页，共二十六页。a.a.仅背板运动：鞘、半翅目仅背板运动：鞘、半翅目b.b.背板和腹板同时运动：蝗虫背板和腹板同时运动：蝗虫c.c.左右和上下压缩左右和上下压缩(y su)(y su)同时进行：鳞、脉翅目同时进行：鳞、脉翅目d.d.沿腹部长轴伸缩：双翅目、蜜蜂沿腹部长轴伸缩：双翅目、蜜蜂呼吸呼吸(hx)运运动：动：第二十二页，共二十六页。二、微气管中的呼吸机制二、微气管中的呼吸机制 昆虫昆虫(knchng)(knchng)呼吸所需氧气，大都是通过微气管扩散呼吸所需氧气，大都是通过微气管扩散进组织和细胞中去的。进组织和细胞中去的。微气

13、管空气扩散管外微气管空气扩散管外进行气体交换进行气体交换组织活动组织活动产生代谢物产生代谢物组织液的渗透压升高组织液的渗透压升高微气管末端的液体进入组织微气管末端的液体进入组织组织停止活动组织停止活动代谢产物氧化代谢产物氧化组织液的渗透压下降组织液的渗透压下降微气管末端重新充满液体微气管末端重新充满液体第二十三页，共二十六页。COCO2 2排出速度排出速度(sd)(sd)是氧气吸入速度是氧气吸入速度(sd)(sd)的的3535倍倍（原因：大气中（原因：大气中COCO2 2分压低）。分压低）。COCO2 2排出（扩散）排出（扩散）体壁体壁气管系统气管系统气管中气流方向气管中气流方向蝗蝗 虫：前虫

14、：前竹节虫：后竹节虫：后前前4 4对进气对进气后后6 6对排对排气气胸部气门排气胸部气门排气腹部气门吸气腹部气门吸气后后前前第二十四页，共二十六页。三、气门开闭的调控三、气门开闭的调控 为了减少为了减少(jinsho)(jinsho)水分的蒸发，昆虫在正常呼吸过程中水分的蒸发，昆虫在正常呼吸过程中总是尽量减少总是尽量减少(jinsho)(jinsho)气门开启。气门开启。二氧化碳：间歇式暴发释放二氧化碳：间歇式暴发释放蝗虫：蝗虫：COCO2 2浓度达浓度达6.5%6.5%时，气门开启。时，气门开启。天蚕蛾蛹：天蚕蛾蛹：每每7h7h排一次排一次COCO2 2,57.4ul/g ,57.4ul/g

15、，(间隔期间隔期 2.6ul/g.h）氧气氧气(yngq)(yngq)：达一定浓度时气门关闭：达一定浓度时气门关闭 如蝗虫：氧气如蝗虫：氧气(yngq)(yngq)含量达含量达18%18%时，气门关闭时，气门关闭第二十五页，共二十六页。内容(nirng)总结昆虫的呼吸过程包括(boku)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。气管、支气管、微气管气囊。螺旋丝（taenidium）：内膜局部加厚，可增强气管的强度、弹性，利于气体交换。3.无气门型（apneustic）：无有效的气门第二十六页，共二十六页。