昆蟲的消化系統(tǒng)

關于昆蟲的消化系統(tǒng)前言

昆蟲的消化系統(tǒng)包括一根由口到肛門，縱貫于血腔中央的消化道，以及與消化有關的唾腺。動物進入食物后有三個工序：第2頁,共52頁，2024年2月25日，星期天1、物理加工：大物質→小物質，暫時貯存。前腸：磨碎（口腔，前胃）貯存（嗉囊）2、化學加工：大分子→小分子，可溶性物質。消化吸收過程，都由中腸完成。3、排殘（排遺）：由后腸完成。第3頁,共52頁，2024年2月25日，星期天主要內容消化道的一般構造和機能唾腺昆蟲消化道的變異消化與吸收昆蟲的營養(yǎng)生理擇食過程及其影響因子第4頁,共52頁，2024年2月25日，星期天1.消化道的一般構造和機能昆蟲的消化道，主要是攝取、運送、消化食物以及吸收營養(yǎng)物質，此外，還具有控制水分平衡和排泌作用的特殊功能。各種昆蟲由于取食方式和取食種類的不同，其消化道常發(fā)生不同程度的變異。第5頁,共52頁，2024年2月25日，星期天昆蟲的消化道根據(jù)其發(fā)生的來源和機能不同，可分為前腸、中腸和后腸。昆蟲消化道的一般構造第6頁,共52頁，2024年2月25日，星期天1.1前腸的組織、區(qū)分和機能來源與構造

由于前腸是由外胚層內陷而成，因此在組織上與體壁相似，由內向外可區(qū)分為6層，即內膜、腸壁細胞層、底膜、縱肌、環(huán)肌及圍膜。特點：1.內膜相當于體壁的表皮層，比較厚，其表面生有短毛或小刺，在前胃部分特化成齒狀或板狀突起，可磨碎食物。內膜一般對消化產(chǎn)物及消化酶等都表現(xiàn)不滲透性，所以前腸沒有吸收功能。2.肌肉發(fā)達。第7頁,共52頁，2024年2月25日，星期天組成

前腸從口開始，經(jīng)由咽喉、食道、嗉囊，終止于前胃，而以向后伸入中腸的賁門瓣與中腸為界。

（1）咽喉

在口之后，位于額神經(jīng)節(jié)后方，背面有起源于額區(qū)或后唇基的咽喉背擴肌。在咀嚼式口器中，咽喉僅是食物的通道，但在刺吸式口器昆蟲如吸血的雌蚊中，咽喉上附著的強大擴肌特化成咽喉唧筒，吸食時，與食竇唧筒交替伸縮將血液抽吸入食道。第8頁,共52頁，2024年2月25日，星期天（2）食道

是咽喉后面的狹長管，可以直接伸入中腸或終止于前胃，僅是食物的通道。（3）嗉囊

是食道后面的膨大部分，有的昆蟲其嗉囊是消化道后端突出的一個圓球形支囊。嗉囊是暫時貯藏食物的場所。第9頁,共52頁，2024年2月25日，星期天

直翅目昆蟲取食時，唾液腺分泌的唾液即與食物一同吞入前腸，中腸分泌的消化液也可倒輸入前腸，這樣嗉囊就成為進行部分消化作用的場所。在蜜蜂中，花蜜和唾腺分泌的酶在嗉囊中混合轉變成蜂蜜，因而嗉囊又稱為蜜胃。嗉囊對水溶液沒有滲透性，但橄欖油能通過蜚蠊的嗉囊壁，因而蜚蠊取食脂肪后，部分脂肪可被吸收。第10頁,共52頁，2024年2月25日，星期天

（4）前胃

位于前腸的后端，常特化成多種形狀。其原始型僅為狹長的管道，并略微伸入中腸的前端形成賁門瓣。但在取食固體食物的昆蟲中，前胃常很發(fā)達，并在外面包圍有強壯的肌肉層，內壁則有由內膜特化形成的齒狀或板狀突起。前胃除有磨碎食物的功能外，還可以作為調節(jié)食物進入中腸的活瓣并兼有過濾作用。第11頁,共52頁，2024年2月25日，星期天（5）賁門瓣

位于前胃的后端，由前腸末端的腸壁向中腸前端內褶而成，一般呈筒狀或漏斗形，主要功能是使食物可以從前腸直接輸入到中腸的腸腔，而不與胃盲囊接觸，阻止中腸內食物倒流入前腸。賁門瓣是前腸與中腸的分界。前腸的主要功能是攝食、吞咽、磨碎和暫時貯藏食物。前腸的功能第12頁,共52頁，2024年2月25日，星期天來源：內胚層1.2中腸的來源、構造和功能

中腸是分泌消化酶、消化食物和吸收養(yǎng)分的主要部位。一般昆蟲的中腸壁呈管狀，前端緊接前胃，后端以馬氏管著生處與后腸分界。第13頁,共52頁，2024年2月25日，星期天中腸在組織上也分為6層，由內向外分別為：圍食膜、腸壁細胞層、底膜、環(huán)肌、縱肌和圍膜。特點：中腸組織與前腸的不同之處在于：（1）無完整的內膜，只有圍食膜。（2）腸壁細胞層較厚且分化。（3）肌肉層較薄，層次相反。這些特點有利于消化吸收的功能。組織構造第14頁,共52頁，2024年2月25日，星期天（1）圍食膜

中腸的圍食膜與前腸的不同。其功能有保護中腸腸壁細胞免受食物和微生物損害的作用，并有顯著的選擇性穿透功能。對消化酶和已消化的食物成分是可以通過的，但食物中未消化的蛋白質和碳水化合物則不能通過。此外，圍食膜還具有保存消化液的功能。第15頁,共52頁，2024年2月25日，星期天（2）胃盲囊

在中腸前端，腸壁細胞向外突出，形成囊狀或管狀的構造，一般2-6個。如蝗蟲6個，螻蛄2個。有的昆蟲沒有。如果有，胃盲囊的著生位置可作為中腸與前腸的分界。

胃盲囊主要功能：（1）增加中腸的消化吸收面積；加強中腸分泌消化液。（2）有的昆蟲胃盲囊特化，失去上述功能。如天牛，吃木屑（粗纖維），難消化，但有一些微生物與天牛共生，微生物的繁殖場所在胃盲囊內。第16頁,共52頁，2024年2月25日，星期天中腸的超微結構

從超微結構看，組成中腸的細胞有4類：即柱狀細胞、杯狀細胞、再生細胞和內分泌細胞。中腸的功能

中腸的主要功能是分泌消化液、消化食物和吸收養(yǎng)分。

第17頁,共52頁，2024年2月25日，星期天1.3后腸的組織和功能組織構造來源：外胚層

后腸的組織結構與前腸相似，只是肌肉的層次排列同中腸的相似，即環(huán)肌在內，縱肌在外，除直腸墊細胞外，大多數(shù)腸壁細胞都比較扁平。與前腸的區(qū)別：內膜比前腸的薄，易被水分和無機鹽滲透；肌肉的層次排列同中腸的相似。第18頁,共52頁，2024年2月25日，星期天組成

在后腸的前端與中腸的交界處，著生有開口進入腸腔的馬氏管，在馬氏管開口的前方，常有突入腸腔內的幽門瓣。幽門瓣有控制中腸內消化殘渣進入回腸的功能，當幽門瓣關閉時，僅有馬氏管的排泄物進入后腸。后腸一般分為回腸、結腸和直腸3個部分。第19頁,共52頁，2024年2月25日，星期天

在回腸與直腸的交界處，有一圈由扮狀物形成的直腸瓣，以調節(jié)殘渣進入直腸。許多昆蟲的直腸常特化成卵圓形或有長形的墊狀內壁或圓錐狀突起，稱直腸墊。墊上的內膜特別薄，主要功能是吸回殘渣中的水分和無機鹽類。第20頁,共52頁，2024年2月25日，星期天后腸的功能（1）排殘（排遺），并參與排泄作用。（2）吸收功能?？梢曰厥諝堅械乃盃I養(yǎng)物質?？梢曰厥沾x水。

第21頁,共52頁，2024年2月25日，星期天2.唾腺由外胚層內陷形成的一類多細胞腺體，開口于口腔中。按開口的位置，可以區(qū)分為上顎腺、下顎腺和下唇腺3類。以下唇腺最常見。

鱗翅目和葉蜂等的幼蟲，下唇腺轉變成絲腺，上顎腺則代替唾腺的作用。昆蟲唾腺的主要功能是分泌唾液。第22頁,共52頁，2024年2月25日，星期天潤滑口器。溶解食物和分泌消化酶。昆蟲分泌消化酶的種類與食物有關，肉食性昆蟲的唾液中含有蛋白酶和脂肪酶；取食花粉的只有蔗糖酶；取食種子的含有脂肪酶；吸血昆蟲的唾液中則含有阻止血液凝固的抗凝劑。不同的昆蟲有特殊的功能，例如：蚜蟲，傳毒。蚊子，抗血素（吸血時使血不凝固）。胡蜂，加固劑。有些昆蟲的唾液里含有外激素。唾液的主要功能：第23頁,共52頁，2024年2月25日，星期天3.昆蟲消化道的變異取食固體食物的昆蟲取食液體食物的昆蟲1.形態(tài)：短而粗細而長2.前腸：咽喉不發(fā)達發(fā)達，唧筒

食道不發(fā)達發(fā)達

嗉囊發(fā)達沒有

前胃很發(fā)達，突起變成刺沒有3．中腸：短的直筒細而長

圍食膜發(fā)達無

胃盲囊有無，中腸特化為濾室（同翅目昆蟲）;中腸的前后端和后腸的前端包埋在一個結締組織組成的膜內。4．后腸：直腸墊發(fā)達無第24頁,共52頁，2024年2月25日，星期天4.消化與吸收

昆蟲的食物范圍非常廣泛，從腐爛的有機質、尸體、動植物組織以及她們的汁液和花蜜，一直到一般認為很難消化的毛發(fā)和蠟質等，昆蟲對食物的適應性，表現(xiàn)在消化道的形態(tài)結構、對食物的消化能力和營養(yǎng)利用3方面。第25頁,共52頁，2024年2月25日，星期天4.1昆蟲的消化作用

腸外消化

昆蟲的消化作用分為腸外消化和腸內消化兩種方式。

昆蟲在取食前先將唾液或消化液注入寄主體內，當寄主組織溶解后，再吸回腸內的過程，稱為腸外消化。腸外消化常見于具刺吸式口器和肉食性的昆蟲中。第26頁,共52頁，2024年2月25日，星期天

吸食植物汁液的昆蟲，依靠唾液中的多種酶類，進行腸外消化。如植食性半翅目昆蟲，唾液中含有低聚糖酶，能夠使初步消化食物中的低聚糖，然后吸入腸內做進一步消化。吮吸韌皮部汁液的昆蟲，唾液中含有糖酶；取食葉肉和種子的含有蛋白酶和酯酶。

捕食性的昆蟲，如龍虱幼蟲沒有唾液，依靠消化液中的酶類進行腸外消化，它通過上顎將消化液注射到獵物體內，短時間內獵物的組織即被消化，再由口針進行吸取。進行類似消化方式的還見于蟻蛉、草蛉、食蚜蠅、熒甲、步甲和虎甲等類昆蟲的幼蟲。第27頁,共52頁，2024年2月25日，星期天

腸外消化還有一些特殊例子，如鱗翅目成蟲羽化時，由口腔分泌強堿性的消化液，這種消化液能軟化絲繭；綠蠅和麗蠅幼蟲的排泄物中含有蛋白酶，能使所要取食的肉類部分消化，供其食用。第28頁,共52頁，2024年2月25日，星期天

腸內消化

昆蟲消化食物主要發(fā)生在中腸內，在某些昆蟲中，腸道內的共生菌也參與部分消化作用。（1）糖類

昆蟲一般不能吸收食物中的多糖和雙糖，只有分解為單糖才能被吸收利用。食物中的雙糖主要有麥芽糖、海藻糖和蔗糖。由α-葡萄糖苷酶和β-葡萄糖苷酶分解。淀粉和纖維素可在多種酶的作用下逐漸分解為單糖。第29頁,共52頁，2024年2月25日，星期天（2）蛋白質

昆蟲將蛋白質消化成為蛋白肽和多肽后，才能被腸壁細胞吸收。在細胞內肽酶的作用下，還能進一步水解成氨基酸。消化蛋白質依靠唾液與消化液中的肽鏈內切酶，這些酶與哺乳動物的胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶極為相似，通常稱為類胰蛋白酶，它的結構中所含的—S—S鍵較少。第30頁,共52頁，2024年2月25日，星期天

（3）脂類

昆蟲對脂類的消化吸收，由于脂類組分比較復雜，因此方式多樣。甾醇類不經(jīng)消化就能吸收，甘油三酯需要經(jīng)過酶的作用，分解成為較小分子的甘油單酯和游離脂肪酸，才能被吸收。在昆蟲消化道內，還含有裂解長鏈脂肪酸甘油酯和短鏈脂肪甘油酯的兩種酯酶，以及消化磷酸酯的磷酸酯酶。第31頁,共52頁，2024年2月25日，星期天

消化脂類的一個特殊例子是一種蠟螟幼蟲，它能消化含脂、脂肪酸和烴類的蜂蠟。很多昆蟲體內，共生菌對食物內的酯和脂肪酸的消化具有重要意義。第32頁,共52頁，2024年2月25日，星期天4.2影響消化酶活性的因素

對150多種（12個目）昆蟲中腸消化液進行分析，多數(shù)昆蟲的消化液PH值=6-8，較穩(wěn)定。胃毒劑被中腸吸收，不能被中腸解毒、離解。蘇云金桿菌的毒蛋白的釋放一定要在堿性條件下，鱗翅目幼蟲的消化液PH值就是8，所以效果較好。昆蟲消化酶活性受腸道PH值和氧化還原電位的影響。第33頁,共52頁，2024年2月25日，星期天4.3營養(yǎng)物質的吸收

昆蟲對營養(yǎng)物質是的吸收主要發(fā)生在中腸前部和胃盲囊中，也有在直腸部分，有主動吸收和被動吸收兩種，隨著吸收作用的進行，營養(yǎng)物質通過腸壁細胞進入血淋巴中。第34頁,共52頁，2024年2月25日，星期天糖類物質的吸收

當雙糖和多糖水解成葡萄糖后，葡萄糖按濃度梯度從腸腔向血腔擴散，并迅速進入中腸周圍的脂肪體，轉化為海藻糖，從而降低血液中的葡萄糖濃度。此外，昆蟲還能通過吸收腸腔內水分來提高腸腔內葡萄糖的濃度，或將血液中的葡萄糖轉化為蔗糖或糖元，以保證葡萄糖從腸腔到血腔的濃度梯度，促進葡萄糖向血腔的擴散。但在蜜蜂等少數(shù)昆蟲中，葡萄糖在血液中濃度很高，從消化道進入血腔與主動運輸有關。第35頁,共52頁，2024年2月25日，星期天蛋白質和氨基酸的吸收

蛋白質通常先被消化成分子量較小的肽，再被中腸細胞吸收，進而在細胞內分解成氨基酸，有的則在腸腔內直接分解成氨基酸后再吸收。氨基酸的吸收與中腸水的吸收有關，一般認為從高濃度的腸腔向低濃度的血腔中擴散。第36頁,共52頁，2024年2月25日，星期天脂類的吸收

食物中的脂類，大多是甘油三酯，在腸腔內被水解成游離脂肪酸、甘油二酯和甘油單酯。甘油二酯通過腸壁細胞進入血腔，并以甘油三酯形式貯存在脂肪體內，當需要的時候，又能以甘油二酯、甘油三酯、酯和甾醇等形式從脂肪體中釋入血腔中。膽甾醇類化合物，一般不需改變形式，就能被昆蟲的中腸直接吸收，植食性昆蟲能將植物甾醇轉化為膽甾醇后再吸收。脂類的吸收和控制機制與糖類的相似。第37頁,共52頁，2024年2月25日，星期天4.4腸液流動循環(huán)理論Berridge（1969）提出營養(yǎng)物質和排泄物質的液流循環(huán)理論，包括：

(1)中腸細胞的分泌循環(huán)

(2)胃盲囊的吸收循環(huán)

(3)直腸墊的吸收循環(huán)

(4)馬氏管的排泄循環(huán)第38頁,共52頁，2024年2月25日，星期天4.5營養(yǎng)物質的利用

食物通過消化作用后，一部分變成可吸收的養(yǎng)分；另一部分則不能吸收而排出體外，可消化吸收的部分與消耗食物的比值，稱消化系數(shù)。昆蟲取食不同的食物，其消化系數(shù)不同，消化系數(shù)大的營養(yǎng)價值高，但食物的營養(yǎng)價值還應以食物的轉化率來衡量。一般認為，蟲體轉化食物為體軀物質及能量的效率取決于食物中營養(yǎng)物質的含量的比率，如果一種食物中缺乏某些營養(yǎng)物質，則將浪費更多養(yǎng)料，造成轉化率的降低。第39頁,共52頁，2024年2月25日，星期天（消耗食物干質量-排泄物干質量）消耗食物干質量Χ100%消化系數(shù)=昆蟲增加的體重（干質量）消耗的食物質量（干質量）Χ100%食物轉化率=第40頁,共52頁，2024年2月25日，星期天5.昆蟲的營養(yǎng)生理

昆蟲的營養(yǎng)與它的取食習性、體內消化酶系的特點以及自身生物合成能力有關，此外，許多昆蟲還與微生物如原生動物、細菌、真菌等建立共生關系，這對昆蟲消化特殊食物，供應維生素進行中間代謝有重要意義。第41頁,共52頁，2024年2月25日，星期天昆蟲的營養(yǎng)需要一類是用來建造身體和能量來源的多種有機物與無機物；另一類是用來調節(jié)生理功能的輔助物質或附加物質，一般說來沒有營養(yǎng)價值；第3類是決定某些昆蟲選擇食物或刺激取食的激食要素。對昆蟲生長發(fā)育和生命活動比較重要的營養(yǎng)物質有蛋白質、糖類、脂類、甾醇、維生素、無機鹽和水。

昆蟲所需的營養(yǎng)物質，按其生理作用與功能，可分為3類：第42頁,共52頁，2024年2月25日，星期天人工飼料

人工飼料指昆蟲所取食的不是天然飼料食物。人工飼料的成分是根據(jù)不同昆蟲生長發(fā)育所需營養(yǎng)物質配合而成。包括糖類、脂肪、維生素、無機鹽、填充劑及防腐劑構成。隨著昆蟲生理、昆蟲毒理、昆蟲病理、輻射不育、化學不育、天敵釋放等害蟲防治新技術的研究與實施，需要供應億萬頭生理標準相同的試蟲，這就促使了人工飼料的迅速發(fā)展，人工飼料現(xiàn)已成為昆蟲研究及害蟲防治新技術的基本技術之一。第43頁,共52頁，2024年2月25日，星期天6.擇食過程及其影響因子

昆蟲在形態(tài)、生理、生態(tài)和行為方面的特化，大多與搜集和利用食物有關，它包括一系列的行為程序，如定向、趨性以及對食物的辨認和取食等。第44頁,共52頁，2024年2月25日，星期天6.1擇食過程

對某些昆蟲來說幼蟲孵化時就很容易發(fā)現(xiàn)食物，因為她們的親代在產(chǎn)卵時就選擇了富有食物的場所。許多植食性昆蟲的雌蟲，把卵產(chǎn)在幼蟲的飼料作物上；腐生和寄生昆蟲常常把卵產(chǎn)在腐屑或合適的寄主體內；某些土棲和社會性昆蟲則把卵產(chǎn)在他們“采集”的個體上，使幼蟲獲得豐盛的食物和隱蔽的場所。但對于大多數(shù)昆蟲來說仍需借助視覺、嗅覺和味覺來尋找食物。第45頁,共52頁，2024年2月25日，星期天（1）視覺判斷蝶類、蜂類以及蚜蟲和粉虱對寄主的顏色都有明顯的反應。多食性的溫室白粉虱常常根據(jù)葉片顏色，聚集到寄主上；舌蠅和虻除對寄主的氣味和釋放的二氧化碳有反應外，還被寄主的形狀和移動的形象所吸引；在許多捕食性昆蟲中，能靠視覺窺測和捕捉獵物，準確判定她們的距離和位置，甚至能瞄準正在移動或下行的對象，如蜻蜓捕捉飛行中的蚊子，完全依靠視覺判斷，而且命中率很高。

視覺在昆蟲的擇食過程中，幫助他們識別食物的顏色和形狀，以