昆蟲的內(nèi)部器官與功能

1、第二章 昆蟲的內(nèi)部器官與功能 Internal organs and their function昆蟲的內(nèi)部器官與昆蟲的生理有密切關(guān)系，通過對昆蟲內(nèi)部器官及生理功能的學(xué)習(xí)，使同學(xué)們掌握各組織、內(nèi)臟器官和生理系統(tǒng)的解剖學(xué)、組織學(xué)和正常生理功能等，以上研究揭示昆蟲的生命現(xiàn)象和機能規(guī)律。第一節(jié) 昆蟲的體壁體壁是身體的最外層，是由外胚層發(fā)育而來。由單一的細胞層及其分泌物所組成。一、體壁的功能（有9個方面）1、表皮硬化成起外骨骼的作用，維持體形，昆蟲的千變?nèi)f化全是由體壁決定的。2. 體壁的部分內(nèi)陷形成內(nèi)骨骼，用以附著運動的肌肉。3. 是一保護器官，免受外來微生物和其他物質(zhì)的侵入，并且保持體內(nèi)的水份不外散

2、和外部的水份不進入。4、作為營養(yǎng)成分的貯備庫，體壁還與物質(zhì)的代謝相聯(lián)系，在蟲體饑餓和脫皮過程中，體壁內(nèi)貯存的營養(yǎng)物質(zhì)可被消化和利用。5. 昆蟲的抗張力、抗壓力是由于體壁的作用，否則就象軟體動物一樣。6. 昆蟲的體色、保護色是通過體壁來形成的。7. 體壁還特化成各種感覺器官和腺體，用以接受環(huán)境刺激和分泌各種化合物而調(diào)節(jié)昆蟲的行為。如鱗翅目雌蟲的香鱗。8. 體壁內(nèi)陷還可形成蟲體的一部分器官，如氣管系統(tǒng)、消化道的前腸和后腸、生殖系統(tǒng)的某些部分等。9、內(nèi)寄生昆蟲是通過表皮，而不是呼吸系統(tǒng)，如氣門進行呼吸作用。在以上各種作用中，16項是表皮層的作用；78是皮細胞層的作用。其中骨架和保護作用是最主要的作用

3、。二、體壁的結(jié)構(gòu)2表皮層由皮細胞層的分泌物所組成。 皮細胞層是單層活細胞。 底膜是緊貼于皮細胞層的一層薄膜。1外內(nèi)：表皮層真皮（皮細胞）層底膜。 3體壁的各種特性和功能，主要與表皮層有關(guān)。表皮層又可分為三層，即內(nèi)表皮、外表皮和上表皮。 非細胞表皮突由體壁向外突出或向內(nèi)凹入所形成的各種突起、點刻等外長物。 三、體壁的衍生物單細胞附器皮細胞層在特定的部位由1個細胞特化為的各種毛、鱗片、腺體等。距 刺毒毛 多細胞附器為皮細胞層在某些特定的部位由多個細胞特化為各種脊、刺Spines、矩Spurs、腺體等。 開口于體腔外的腺體能分泌： 唾液-唾腺 絲-絲腺（家蠶等） 蠟-蠟腺（白蠟蚧、紫膠蚧、盾蚧等）

4、毒液毒腺（毒蛾、蜜蜂等） 臭液臭腺（蝽、斑蝥等） 性外激素性腺（雌性昆蟲） 信息素（化學(xué)通訊）-螞蟻等。（示蹤、警告）開口于體腔外的腺體能分泌： 蛻皮激素和保幼激素等（控制蛻皮、變態(tài)與發(fā)育） 昆蟲的體壁是體色的載體。 色素色Pigmentary colours：色素化合物沉積于體壁表皮、真皮或底膜，吸收一定波長、反射、透射光線使蟲體顯示出的色彩；蟲體死亡或進行化學(xué)、物理處理能使其退色或變色。如黑色素、類胡蘿卜素、花青素等，色素沉積的時間、數(shù)量等不同色彩也不同。 結(jié)構(gòu)色Structural colors是光線照射在蟲體表面細微結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生折射、反射、干涉而形成的體色，進行高壓處理或改變光源方向可使

5、其變色。如蟲體上的金屬閃光、虹彩。 四、體 色 混合色Combination colours：我們所見到昆蟲的體色常是由色素色、結(jié)構(gòu)色混合形成的。 確定昆蟲體色最簡單的辦法就是采用化學(xué)處理、或高壓高溫處理，然后再進行判別。昆蟲與其它節(jié)肢動物一樣，其體軀的外面被有一層含有幾丁質(zhì)的軀殼，稱為體壁(integument)。軀殼內(nèi)充滿著流動的血淋巴，所有的內(nèi)臟器官和組織皆浸浴在血淋巴中。 第二節(jié) 昆蟲的內(nèi)部器官與位置 昆蟲的體腔是一個縱貫的通腔，由于昆蟲的背血管是開放式的，血液在循環(huán)過程中要流經(jīng)體腔，再回到心臟，所以昆蟲的體腔又叫做血腔（ haemocoele）。昆蟲所有內(nèi)部器官都位于血腔內(nèi)，直接浸浴

6、在血液中。 血腔被兩個膜狀組織即背、腹膈劃分為背血竇、圍臟竇、腹血竇。 各器官消化、呼吸、循環(huán)、排泄、生殖、神經(jīng)等，在其所在部位均被浸泡于血腔中。 消化道是一根自口到肛貫通體腔中央的管道，按其功能和結(jié)構(gòu)的不同可區(qū)分為前腸、中腸和后腸。 一、昆蟲的消化與排泄系統(tǒng)（一）消化道 包括口前腔、咽喉、食道、嗉囔、前胃、賁門瓣幾部分。1. 前腸Foregut蝗蟲的胃盲囊 中腸是昆蟲的胃，分泌消化酶，是消化食物和吸收營養(yǎng)的場所。 部分昆蟲中腸的腸壁向外突出形成胃盲囊，其位置和數(shù)目常不等，用以增加中腸的分泌和吸收面積。 2中腸Midghut 包括幽門瓣、小腸(回腸)、大腸（結(jié)腸），直腸和肛門等部分。 后腸前端

7、外著生馬氏管，內(nèi)面常特化成幽門區(qū)域。 后腸的主要功能是排除食物殘渣，從食物殘渣中吸收水分和無機鹽類，以維持體內(nèi)水分的平衡。3后腸Hindgut 種類、習(xí)性、食性及食物來源不同，消化道的結(jié)構(gòu)也有差異，但其基本構(gòu)造是一致的。 吸食液體的昆蟲，中腸為三部分，末段彎向前方與前段相貼接，包藏于由結(jié)締組織形成特殊的濾室filtration chamber中，食物中的多余水分、糖分和無用物質(zhì)直接從濾室送到后腸，排出體外(即蜜露) 。4消化道的變化 唾腺salivary glands是成對的腺體。 大部分昆蟲體內(nèi)存在的腺體是多位于胸部的1對下唇腺，其合并管的開口在舌基部的唾竇中。 唾液能濕潤食物、清潔口器；所

8、含的消化酶幫助食物消化；部分昆蟲的唾腺則特化成了絲腺。（二）唾腺（三）排泄系統(tǒng) “排泄”與經(jīng)消化道末端的肛門排出食物殘渣有本質(zhì)差別。 排泄器官excretory organ的功能是移除二氧化碳和氮素代謝廢物，調(diào)節(jié)體液中水分和無機鹽類的平衡，保持血液具有相對穩(wěn)定的滲透壓和化學(xué)組成，使各器官能進行正常的生理活動。 擔(dān)任這一功能的器官總稱為排泄系統(tǒng)，包括體壁及其特化結(jié)構(gòu)、氣管系統(tǒng)、馬氏管、脂肪體等，其中相當于高等動物腎的器官為馬氏管。 馬氏管是著生與消化道中、后腸交界外的管狀結(jié)構(gòu)。直接浸浴在血液中，吸收尿酸等含氮代謝廢物，將其送入后腸、經(jīng)肛門排出體外。1. 馬氏管malpighian tubules

9、體壁、氣管、消化系統(tǒng)等器官的排泄作用體壁通過擴散的方式排出體外的物質(zhì)包括CO2，多余的H2O，脫皮前未被吸收的外表皮及幾丁質(zhì)、蠟質(zhì)、部分氮素化合物及無機鹽、鈣鹽等；皮細胞腺向外分泌膠質(zhì)、絲、蠟、等實質(zhì)上也是一種排泄。 以呼吸方式排出體外的代謝廢物為CO2，多余的H2O。消化道壁排除的：鈣鹽尿酸鹽、等。半翅目、同翅目昆蟲的濾室，以蜜露的方式濾除消化道中的多余物。2. 其他排泄器官的排泄物 昆蟲的呼吸系統(tǒng)respiratory system由氣門和氣管系統(tǒng)所組成，擔(dān)負輸送氧氣到需氧組織、從蟲體內(nèi)排除CO2的功能，而血液無運輸氧氣的作用。 蟲體的結(jié)構(gòu)、生活習(xí)性、環(huán)境、蟲態(tài)、演化程度與其呼吸方式的變異

10、有關(guān)，但其呼吸作用即物理呼吸（氣體交換）和呼吸代謝的基本方式是一致的。 二 、呼吸與循環(huán)系統(tǒng)（一）呼吸系統(tǒng)1. 呼吸方式 水生、陸生、寄生性昆蟲的呼吸方式雖然是以氣門氣管為基礎(chǔ)的，但均有不同程度的特化，可區(qū)分為體壁呼吸、氣管鰓呼吸、氣泡和氣膜（盾）呼吸、氣門氣管呼吸等。 1）氣門氣管呼吸 昆蟲中最常見的呼吸方式，包括位于體壁上的開口即氣門、和氣門以內(nèi)不斷分枝、由粗到細的網(wǎng)狀氣管系統(tǒng)因氣門數(shù)目及位置的變化分為：全氣門式：胸部2對（鱗翅目1對），腹部8對。大多數(shù)陸生昆蟲。兩端氣門式：只有胸部1對、腹部末端1對。蠅類幼蟲。前端氣門式：只有胸部1對氣門。蚊子蛹，位于呼吸管的頂端。后氣門式：只有腹部1對

11、。蚊子幼蟲。無氣門式：很多水生昆蟲及內(nèi)寄生蜂類。 無氣管系統(tǒng)或其結(jié)構(gòu)不完整的低等昆蟲，如原尾目、彈尾目、部分內(nèi)寄生昆蟲、部分水生昆蟲，氣管分枝分布于體壁之下，依靠體壁的通透性直接進行O2、CO2的交換。此類昆蟲體軀多小或微小，活動性較差。 2）體壁呼吸 陸棲昆蟲體壁的膜質(zhì)部位，也可進行體壁呼吸。3）氣管鰓呼吸 部分水生昆蟲具有呈膜質(zhì)片狀、或絲狀的形同魚類鰓的氣管鰓tracheal，其中密布網(wǎng)狀的氣管分枝，以吸收水中的O2排除氣管內(nèi)的CO2。氣管鰓呼吸實質(zhì)上也是體壁呼吸，該類在薄而柔軟的體壁部位也進行體壁呼吸。 如蜉蝣目、襀翅目、毛翅目的幼蟲，蜻蜓目稚蟲的氣管鰓位于直腸內(nèi)、稱直腸鰓。4）物理鰓呼

12、吸 具有完整氣門氣管系統(tǒng)的水棲昆蟲，借助體表特定部位的特殊結(jié)構(gòu)攜帶空氣，當所攜帶的O2消耗和散失盡時，浮出水面重新攜帶空氣，該結(jié)構(gòu)稱物理鰓。 氣盾呼吸：蟲體潛入水中時，在體面密集的疏水微毛間攜帶O2氣膜。 氣泡呼吸：蟲體潛入水中時，腹面或鞘翅下的疏水毛層間、或腹部末端攜帶空氣層或氣泡。 氣管trachea系統(tǒng)是外胚層內(nèi)陷所形成的構(gòu)造。 氣門spiracle 、支氣管、及分布于組織細胞間的微氣管tracheole均有一定的排列方式。 飛行性強的昆蟲支氣管上有膨脹的膜質(zhì)氣囊air sac、增加貯氣量和通風(fēng)換氣。2. 氣門氣管系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)氣管的分布氣門結(jié)構(gòu)氣管的排列氣管的組織微氣管 O2和CO2在昆蟲

13、氣管系統(tǒng)中的傳送，靠昆蟲的呼吸運動和氣體擴散作用完成。呼吸運動由呼吸神經(jīng)所控制。昆蟲體內(nèi)的氣體和外界環(huán)境氣體的呼吸換氣過程為物理呼吸。 體形小行動緩慢的昆蟲依靠氣體在體壁、氣管系統(tǒng)中的擴散完成呼吸換氣過程。 氣門氣管呼吸靠氣門的調(diào)節(jié)完成換氣過程；活動性強的昆蟲靠腹部肌肉、氣囊的規(guī)律性運動，及氣門的定向開閉，在氣管縱干中形成向前或向后的定向氣流，形成呼吸換氣運動完成氣體交換。3. 呼吸作用物理呼吸（氣體交換）O2和CO2在微氣管中的擴散： 當組織處于不活動狀態(tài)時，微氣管末梢充滿液體，組織及組織液中基本無CO2。 當組織進入呼吸代謝狀態(tài)時，使微氣管端部組織液的滲透壓增高，靠滲透吸空作用將微氣管端部

14、的組織液及微氣管中的氣體和O2吸入組織內(nèi)。 當新陳代謝的產(chǎn)物被氧化消失后組織的液滲透壓恢復(fù)原狀又使微氣管端部充滿組織液。 CO2則靠擴散作用進入微氣管及氣管。 功能：在代謝過程中將營養(yǎng)物質(zhì)及無機鹽和水分運送到各組織、激素傳送到作用部位、代謝物攜帶到其他組織或排泄器官以進行中間代謝或排出體外，移除殘死細胞、修復(fù)傷口、產(chǎn)生免疫，但無輸送O2功能。 特點：昆蟲的血液充滿整個體腔，流動于器官間，只在流經(jīng)背血管時才被限制在血管里，這種包括背血管、體腔和輔搏動器的循環(huán)稱開管式循環(huán)。 血液經(jīng)心臟動脈血腔心孔心臟 心臟能自主搏動，血流有一定方向（二）循環(huán)系統(tǒng) circulatory system 背血管是昆蟲

15、循環(huán)系統(tǒng)中唯一的導(dǎo)流管，縱貫于背血竇中央、前端開口而后端封閉的管狀物，分動脈和心臟兩部分。1）動脈Aorta 是背血管前段的細長管道，最前端延伸入頭腔中、開1.背血管 dorsal vessel口于腦和食道之間的血竇內(nèi)，其后端常開始于第1腹節(jié)、與第1心室相通，僅是血液的通路，無搏動作用。2）心臟heart 背血管后段具搏動功能，由一連串球狀心室組成，心室兩側(cè)有翼肌。第1心室多始于第2腹節(jié)，心室數(shù)目111個、每腹節(jié)1個，每一心室的前端與相鄰心室的后端有孔相通。心室的兩側(cè)各有心門，心門有開關(guān)結(jié)構(gòu)，能防止心室的血液回流至背血竇。 3輔助搏動器accessory palsatory organ 循環(huán)系

16、統(tǒng)還包括分布在中胸小盾片下、觸角、翅、足脛節(jié)的具有搏動性能的器官。 昆蟲的血液循環(huán)是血腔內(nèi)的血漿在背血管有規(guī)律搏動的推動下、背膈和腹膈有節(jié)奏的波動下，促使血液在背血竇內(nèi)向前流動、在腹血竇內(nèi)向后流動、在圍臟竇內(nèi)向后及2. 血液循環(huán)向背血竇中流動的過程；附肢、翅、觸角等基部的輔搏動器則促使血液在各器官中流動。 昆蟲的血液包括血漿blood plasma和血細胞blood cell，具有將營養(yǎng)液運送到血腔和血竇各部位，移除代謝廢物，產(chǎn)生免疫，調(diào)節(jié)體內(nèi)水分的功能。 血細胞還有吞噬死細胞、組織碎片及某些細菌的作用，也可形成包囊包裹寄生物。 血液還有愈傷，傳遞壓力，助孵化、脫皮、羽化、展翅等作用。 但昆蟲

17、的血液沒有血紅素，缺乏輸送氧氣的能力，故與高等動物不同。3. 血液 昆蟲的神經(jīng)系統(tǒng)nervous system是蟲體傳導(dǎo)各種刺激，保障各器官系統(tǒng)產(chǎn)生協(xié)調(diào)反應(yīng)的結(jié)構(gòu)。 其基本單元是功能和結(jié)構(gòu)相當特化的神經(jīng)細胞神經(jīng)原。按功能劃分的類型如下： 擔(dān)負感覺、聯(lián)系和運動協(xié)調(diào)的中樞神經(jīng)central nervous system，包括腦、腹神經(jīng)索。 控制取食、呼吸、生殖及內(nèi)臟器官活動的交感神經(jīng)sympathetic nervous system，包括口道神經(jīng)、腹神經(jīng)索之間的中神經(jīng)、腹末復(fù)合神經(jīng)節(jié)。 外周神經(jīng)peripheral nervous system，即包括所有神經(jīng)節(jié)上伸出的各類神經(jīng)（神經(jīng)纖維）構(gòu)成的

18、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有收集感覺器的刺激至中樞神經(jīng)、傳遞中樞神經(jīng)的訊號至反應(yīng)器的功能。三、 神經(jīng)系統(tǒng)和感覺器官一、神經(jīng)系統(tǒng) 中樞神經(jīng)系統(tǒng)包括位于頭部消化道背面的腦、咽下神經(jīng)節(jié)和腹神經(jīng)索所組成。 腦由前腦、中腦、后腦組成，其神經(jīng)與復(fù)眼、單眼、1. 中樞神經(jīng)系統(tǒng)觸角、額和上唇相接。 腦內(nèi)有大量的聯(lián)系、感覺與運動神經(jīng)原，前腦有神經(jīng)分泌細胞群。 腦是昆蟲的聯(lián)系、協(xié)調(diào)、運動中心、和內(nèi)分泌活動的控制中心。 咽喉下神經(jīng)節(jié)的神經(jīng)連接上顎、下顎和下唇。 腹神經(jīng)索常11個神經(jīng)節(jié)，胸部3個，腹部8個，如腹部的神經(jīng)數(shù)個合成一個、即為復(fù)合神經(jīng)節(jié)。 2. 交感神經(jīng)系統(tǒng) 包括 控制取食、前場與中腸活動的口道神經(jīng)，即額神與后頭神經(jīng)節(jié)、

19、及其發(fā)出的神經(jīng)， 控制呼吸的位于腹神經(jīng)索之間的中神經(jīng)， 控制后腸及腹部末端附肢活動的腹末復(fù)合神經(jīng)節(jié)。3. 周緣神經(jīng)系統(tǒng) 是分布于體壁皮細胞層下，分布成網(wǎng)狀的感覺神經(jīng)元和運動神經(jīng)元所形成的神經(jīng)網(wǎng)，是傳遞外部信息到中杻神經(jīng)系統(tǒng)，并由中杻神經(jīng)傳出“運動命令”到反應(yīng)器的傳遞網(wǎng)絡(luò)。 昆蟲體內(nèi)能夠分泌特殊的生理活性微量物質(zhì)、激素hormones調(diào)節(jié)昆蟲生長、發(fā)育、蛻皮變態(tài)、生殖、滯育等重要的生命過程的器官系統(tǒng)稱內(nèi)分泌系統(tǒng)。內(nèi)分泌器官的活動受神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)控。 向體外分泌生理活性物質(zhì)的腺體稱外分泌腺，其所在部位與蟲種有關(guān)；外分泌腺的分泌物靠體液及氣流傳播而向體外擴散，該類激素有種類的?；裕赏N群異性或其它個

20、體體壁的感受器接受而起作用，成分為小分子的醇、醛、酯等揮發(fā)物。四、內(nèi)分泌和生殖系統(tǒng)1. 內(nèi)分泌器官（一）內(nèi)分泌系統(tǒng) 向蟲體內(nèi)分泌激素的組織包括腦神經(jīng)細胞分泌群、咽下神經(jīng)節(jié)、心側(cè)體、咽側(cè)體、前胸腺、部分體神經(jīng)節(jié)、絳色細胞、脂肪體等。該類內(nèi)激素靠體液循環(huán)及神經(jīng)的運輸在體內(nèi)傳播，無種類的特異性，以滲透或吸附的方式進入組織和器官起作用，其成分為類固醇、萜烯類、蛋白質(zhì)等不易揮發(fā)的物質(zhì)。1）腦神經(jīng)分泌細胞Neurosecretory bran cell 腦神經(jīng)分泌細胞是蟲腦背面的大型神經(jīng)細胞，在前腦兩葉近中溝的腦間部內(nèi)排列成兩組，分泌的腦激素BH為蛋白質(zhì)類活化激素。 2. 重要的內(nèi)分泌腺 腦激素刺激咽側(cè)體

21、分泌保幼激素，激發(fā)前胸腺、絳色細胞、脂肪體分泌蛻皮激素，還有促進呼吸代謝的作用。2）心側(cè)體corpora cardiaca 心側(cè)體是一對光亮的乳白色球體，位于前腦后方、背血管前端的兩側(cè)或上方，有神經(jīng)分別與腦、咽側(cè)體及后頭神經(jīng)節(jié)相連。 其作用在于貯存并向血液中釋放腦激素，分泌影響心臟和消化道活動的激素、脂動激素和利尿激素。3）咽側(cè)體Corpora allata 咽側(cè)體為一對卵圓形、包裹一層薄膜結(jié)締組織和微氣管的腺體，位于咽喉兩側(cè)和心側(cè)體的側(cè)下方。其作用是分泌保幼激素JH。 JH是一類含1718個C原子的倍半萜烯甲基類化合物。 天然的有3種：CH3C18H30O3、HC17H30O3、HC16H3

22、0O3。4）前胸腺Prothoracic glands 前胸腺為一對透明的帶狀細胞群，多位于頭和前胸之間，但種類不同，位置也有差異。 其分泌的激素為蛻皮激素MH (PGH)，MH是一種由27個C原子組成的類固醇類物質(zhì)，即C27H44O6、C27H44O7。 上述BH、JH、MH是控制和調(diào)節(jié)昆蟲的生長和發(fā)育的重要激素。幼蟲階段JH與MH并存，促使幼蟲生長及蛻皮；末齡幼蟲階段JH濃度降低促進幼蟲轉(zhuǎn)變?yōu)橛?；成蟲階段JH僅具微量，促進蛹變化為成蟲并發(fā)生變態(tài)蛻皮。 世界上已合成保幼激素同功物2500多種，從44種蕨類、26種裸子、46種被子植物提出有脫皮活性的類似物，為人工控制昆蟲的生長發(fā)育提供了基礎(chǔ)。 外激素pheromone是同種群中個體間互通信息的化學(xué)物質(zhì)，又稱信息素；包括性外激素、告警外激素、標跡外激素、集結(jié)外激素等類型。 已有200多種昆蟲的性信息素被分離和合成。 性信息素常不是單一的物質(zhì)，而是數(shù)種成分的混合物。有長鏈的醇、醛、酯，和萜烯類兩大類型。 昆蟲分泌信息素有一定的節(jié)律，種類不同分泌外激素的性別不同，由雌蟲分泌的引誘力較強。 3. 外激素 隨著農(nóng)藥用量的減少，內(nèi)激素與外激素在益蟲飼養(yǎng)和害蟲治理中的用途更加廣泛。 使用內(nèi)激素防治害蟲主要是破壞害蟲體內(nèi)激素水平的平衡，導(dǎo)致其不能正常生長和發(fā)育；在益蟲飼養(yǎng)中利用內(nèi)激素在于