第二十二章第二十二章 昆虫的呼吸系统及其生理昆虫的呼吸系统及其生理1 1 第二十二二十二章 昆虫的呼吸系统及其生理 第一节第一节 昆虫的呼吸方式昆虫的呼吸方式第二节第二节 气管呼吸及其机制气管呼吸及其机制第三节第三节 呼吸代谢与呼吸代谢与呼吸毒剂呼吸毒剂2 2 主要内容主要内容 昆虫的呼吸方式昆虫的呼吸方式昆虫气管系统的组成和功能昆虫气管系统的组成和功能昆虫呼吸代谢的特点昆虫呼吸代谢的特点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 3 3 目的要求目的要求了解昆虫呼吸方式的种类了解昆虫呼吸方式的种类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了解昆虫呼吸代谢的特点和能量转换过程了解昆虫呼吸代谢的特点和能量转换过程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4 4 重重 点点 昆虫气管系统的基本构造和呼昆虫气管系统的基本构造和呼吸机制吸机制杀虫剂与昆虫呼吸系统的关系杀虫剂与昆虫呼吸系统的关系 5 5 难难 点点昆虫呼吸代谢的特点昆虫呼吸代谢的特点和能量转换过程和能量转换过程 6 6 第一节第一节 昆虫的呼吸方式昆虫的呼吸方式 体壁呼吸体壁呼吸气管鳃呼吸气管鳃呼吸 （直肠鳃）（直肠鳃）物理鳃呼吸（气泡和气膜呼吸）物理鳃呼吸（气泡和气膜呼吸） 其他呼吸方式（内寄生昆虫的特其他呼吸方式（内寄生昆虫的特殊呼吸方式）殊呼吸方式）气管呼吸气管呼吸 7 7 1.1.体壁呼吸体壁呼吸 8 8 吸取血液或吸取血液或 水中溶解的氧水中溶解的氧 体壁呼吸机制：体壁呼吸机制：9 9 2.2.气管鳃气管鳃(tracheal gill)的概念的概念 有些水生昆虫部分体壁向外突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出具有气管分支的片状或丝状构造构造 分布在直肠内的气管鳃分布在直肠内的气管鳃—直肠鳃直肠鳃 1010 气管鳃呼吸气管鳃呼吸图图 蜉蝣稚虫的气管鳃蜉蝣稚虫的气管鳃1111 直肠鳃直肠鳃(rectal gill) (rectal gill) 图图 蜻蜓稚虫的直肠鳃蜻蜓稚虫的直肠鳃1212 2.2 2.2 交换位置交换位置 在气管分支与水之间气在气管分支与水之间气管鳃的壁处进行管鳃的壁处进行 2.3 2.3 呼吸机制呼吸机制 气体的分压，扩散气体的分压，扩散 1313 3 3．物理性鳃呼吸．物理性鳃呼吸 3.1 3.1 物理性鳃呼吸概念物理性鳃呼吸概念 某些没有特殊呼吸器官的水生某些没有特殊呼吸器官的水生 昆虫，不能直接利用水中的氧，昆虫，不能直接利用水中的氧， 而是通过气泡或气膜来获取水而是通过气泡或气膜来获取水 中的氧的特殊呼吸方式中的氧的特殊呼吸方式 1414 3.3 3.3 气膜呼吸气膜呼吸 图图 龙虱气膜呼吸示意图龙虱气膜呼吸示意图1616 4 4．内寄生昆虫的特殊呼吸方式．内寄生昆虫的特殊呼吸方式图图 内寄生幼虫在寄主体内的呼吸方式内寄生幼虫在寄主体内的呼吸方式1818 第二节第二节 气管呼吸及其机制气管呼吸及其机制气管系统气管系统=气门气门+气管气管+支气管支气管 （（+气囊）气囊）+微气管微气管 1919 图图 昆虫的气管系统与组织联系图解昆虫的气管系统与组织联系图解第二节第二节 气管呼吸及其机制气管呼吸及其机制2020 1. 1. 气门及其类型气门及其类型气门的分布类型气门的分布类型多气门型多气门型寡气门型寡气门型无气门型无气门型 全气门式（全气门式（10对）对） 周气门式（周气门式（9对）对） 半气门式（半气门式（8对）对） 两端气门式两端气门式 后气门式后气门式 前气门式前气门式 2121 气门分布类型气门分布类型头部头部胸部胸部腹部腹部全气门式全气门式无气门式无气门式两端气门式两端气门式前气门式前气门式后气门式后气门式 1. 气门及其类型气门及其类型2222 2.气门的构造气门的构造图图 气门构造气门构造3030 2.12.1外闭式外闭式(External closing apparatus) 图图 稻蝗（稻蝗（Oxuya chinensis））后胸气门外面观后胸气门外面观3232 外闭式外闭式(External closing apparatus) 3333 开闭机制开闭机制 当闭肌收缩时当闭肌收缩时 垂叶向下拉垂叶向下拉 气门关闭气门关闭 当闭肌松驰时当闭肌松驰时 两唇瓣张开两唇瓣张开 气门打开气门打开 3535 内闭式（内闭式（ Internal closing apparatus）） 图图 内闭式气门构造内闭式气门构造3636 内闭式（内闭式（ Internal closing apparatus）） 3737 开闭机制开闭机制 当闭肌收缩时当闭肌收缩时 闭带推向对方闭带推向对方 气管口关闭气管口关闭 当闭肌松驰时当闭肌松驰时 开肌收缩开肌收缩 闭带拉回闭带拉回 气管口开放气管口开放 3939 2．气管及其分布．气管及其分布2.12.1气管的组成及其特点气管的组成及其特点4040 基膜（底膜）基膜（底膜） 管壁细胞管壁细胞内膜（外表皮）内膜（外表皮）螺旋丝螺旋丝气管组织结构气管组织结构 内表皮内表皮4141 气管的气管的构造特点构造特点 内膜上无蜡质内膜上无蜡质 气管可伸缩气管可伸缩 脱皮时可脱掉脱皮时可脱掉 气管的功能气管的功能 通风作用通风作用 4242 气囊气囊 概念概念 昆虫的气囊昆虫的气囊4343 特点特点 薄而软薄而软 无明显螺旋丝无明显螺旋丝 功能功能 增加气管内通风作用增加气管内通风作用 增加浮力增加浮力 促进血液循环促进血液循环 4444 2.12.1气管的分布气管的分布4545 气管的分布气管的分布4646 3. 微气管微气管 3.1 3.1 概念概念 直径在一微米以下的末端封闭直径在一微米以下的末端封闭 的气管的气管 3.2 3.2 特点特点 蜕皮时不蜕去蜕皮时不蜕去 通透性强通透性强 3.3 3.3 功能功能 气体交换的重要场所气体交换的重要场所 4747 4. 气体交换机制气体交换机制 4.14.1通风通风 部位部位 气管气管 气囊气囊 机制机制 体躯的运动体躯的运动 气管、气囊的伸缩气管、气囊的伸缩 4848 4.24.2扩散扩散 部位部位 微气管微气管 机制机制 气体分压气体分压 渗透压渗透压 4949 图图 昆虫气管中气体交换图解昆虫气管中气体交换图解5050 图图 昆虫气管中气体交换图解昆虫气管中气体交换图解5151 1 1．昆虫呼吸代谢的特点．昆虫呼吸代谢的特点 1.1 1.1 呼吸代谢的燃料化合物呼吸代谢的燃料化合物 主要是：海藻糖、糖元、主要是：海藻糖、糖元、 葡萄糖、脂肪葡萄糖、脂肪 其次是：果糖、甘露糖、其次是：果糖、甘露糖、 半乳糖、蔗糖等半乳糖、蔗糖等 第三节第三节 呼吸代谢与呼吸毒剂呼吸代谢与呼吸毒剂5252 1.21.2 糖酵解的最终产生不是乳酸，糖酵解的最终产生不是乳酸， 而是而是α一磷酸甘油酯和丙酮酸一磷酸甘油酯和丙酮酸1.31.3 具有具有α— 磷酸甘油脂循环磷酸甘油脂循环1.41.4 能量的获取能量的获取糖酵解糖酵解 三羧酸循环三羧酸循环 α—磷酸甘油酯循环磷酸甘油酯循环 5353 1.4 1.4 能量的转移能量的转移ATP→→ADP(释放释放9,000卡能量卡能量)ADP→→AMP(释放释放6,500卡能量）卡能量）5454 2．呼吸代谢过程．呼吸代谢过程 （自学）（自学）5555 3.3.呼吸商（系数）和呼吸代谢率呼吸商（系数）和呼吸代谢率 呼吸商（呼吸商（RQ）） 概念概念 昆虫在呼吸过程中释放昆虫在呼吸过程中释放CO2与与 消耗氧的体积比：消耗氧的体积比：RQ=CO2/O2 5656 意义意义 RQ=1 是用糖类作燃料是用糖类作燃料 KQ<1 是用脂肪或蛋白质作燃料是用脂肪或蛋白质作燃料 KQ>1 是用淀粉作燃料是用淀粉作燃料 5757 呼吸代谢率呼吸代谢率 概念概念 呼吸代谢率是指昆虫单位体重在呼吸代谢率是指昆虫单位体重在 单位时间内的耗氧量。
单位时间内的耗氧量 呼吸代谢率呼吸代谢率=cm3O2/g·h 5858 意义：意义： 呼吸代谢率与虫体的大小的关系呼吸代谢率与虫体的大小的关系 昆虫活动时呼吸代谢率＞静禁止昆虫活动时呼吸代谢率＞静禁止 成虫期呼吸代谢率＞幼虫期＞预成虫期呼吸代谢率＞幼虫期＞预 蛹期蛹期＞＞蛹期蛹期 昆虫滞育期和越冬期呼吸代谢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率＜生长发育期的呼吸代谢率 5959 4.4.杀虫剂与昆虫呼吸系统的关系杀虫剂与昆虫呼吸系统的关系4.1 4.1 影响呼吸商（影响呼吸商（RQ）） 如有机磷和除虫菊酯类神经毒剂，如有机磷和除虫菊酯类神经毒剂， 中毒初期吸中毒初期吸O2量增加量增加RQ→→小；小； 麻痹阶段吸麻痹阶段吸O2量剧减量剧减 RQ→→大大 6060 4.2 4.2 熏蒸剂对呼吸酶有抑制作用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溴甲烷、氯化苦以及细胞毒剂 氢化物等氢化物等 呼吸代谢率高，防虫效果好呼吸代谢率高，防虫效果好 6161 4.34.3呼吸代谢物的积累量影响药效呼吸代谢物的积累量影响药效 如乳酸和如乳酸和CO2积累多积累多环境中气体组成影响药效环境中气体组成影响药效 呼吸加强呼吸加强 药效好药效好6262 复习题 1.图示昆虫气管系统的基本构造。
图示昆虫气管系统的基本构造 2.简述昆虫气管系统呼吸机制、部位及气体交简述昆虫气管系统呼吸机制、部位及气体交 换过程3.名词解释名词解释内闭式气门和外闭式气门内闭式气门和外闭式气门气囊气囊 微气管微气管气管鳃和直肠鳃气管鳃和直肠鳃气泡呼吸和气膜呼吸气泡呼吸和气膜呼吸呼吸商和呼吸系数呼吸商和呼吸系数6363 1. P.J. Gullan, P.S. Cranston. The insect —an outline of entomology (second edition). Blackwell Science Ltd Editorial offices, 20002. 王王荫荫长长，，陈陈长长琨琨，，韩韩召召军军．．昆昆虫虫生生理理生生化化学学．北京：中国农业出版社，．北京：中国农业出版社，19943. 北北京京农农业业大大学学．．昆昆虫虫学学通通论论（（第第二二版版））．．北北京：农业出版社，京：农业出版社，1996 参考文献参考文献6464 本章结束本章结束6565 。