昆虫呼吸系统及气门结构

昆虫的呼吸系统，主要指气管系统（图7-27），由外胚层内陷形成的有分支的管状结构。昆虫通过管状的气管系统将氧气直接输送到各组织器官，再经呼吸作用，释放体内化学能，为生命活动提供能量。

图7-27　气管分布模式图

1—体躯横切面；2—侧面透视
（仿Snodgrass）

昆虫的呼吸过程包括外呼吸和内呼吸两部分。外呼吸是指昆虫通过呼吸系统与外界进行的气体交换，即吸入氧气、排出二氧化碳的过程；内呼吸指利用吸入体内的氧气，对体内的能源物质进行氧化分解，产生ATP为昆虫生命活动提供能量。外呼吸是物理过程，内呼吸是化学过程。

气管系统包括在昆虫体内呈现一定排列的管状气管以及分布于各组织细胞间的微气管和气管在虫体两侧的开口-气门。此外，还包括由气管转化成的气囊等组织结构。

1.气管的组织

气管是内胚层内陷形成，其结构与体壁类似，由底膜、管壁细胞和内膜3层组成，其中内膜不具蜡层，但具有螺旋状加厚区域，可以增加气管弹性，便于扩张。在昆虫活体中呈银白色。昆虫蜕皮时，气管内膜也会沿气门脱落。从内膜气管在昆虫体壁两侧的开口，称为气门。从气门开始的一段气管称气门气管，气门气管出现3个分支，即背气管、腹气管和内脏气管。各气管在节间通过纵向的气管相连接，纵向气管根据连接对象分别称为侧纵干、背纵干、腹纵干和内脏纵干。体节两侧的纵干还可以通过横的连锁连接，连接背气管的称背气管连锁，连接腹气管的称腹气管连锁。(www.xing528.com)

昆虫的气管在分支过程中直径逐渐减小，当分到2～5μm时，伸入到掌状的端细胞内，由端细胞伸出的气管形成末端封闭的微气管，微气管是气管系统在组织和细胞间的终端，内壁也有螺旋丝，但是在蜕皮时不会脱落。有些昆虫种类还具有气囊，是由气管膨大形成的囊状构造。能保证气管的通风作用。还可增加昆虫划水或飞行时的浮力。气囊可以调节内脏器官占据的空间，保证内脏的正常运作。

昆虫的气门数目、位置和结构因昆虫种类而异，通常昆虫具有10对气门，中胸和后胸各有1对，腹部第1至第8腹节各有1对。最原始也是最简单的气门是气管在体壁上的开口。多数昆虫气门周围的体壁再次内陷形成气门腔，气管开口于腔内。气门腔内会出现一些特化的结构。具气门腔的气门，气体进出是通过开闭机构来控制的。水生昆虫气门还常具气门腺，可分泌疏水物质，便于呼吸。

2.昆虫的呼吸方式

昆虫的呼吸方式多样，主要有下列几种:体壁呼吸，气管系统退化或不发达的昆虫种类的呼吸方式。气管鳃呼吸，水生昆虫用于摄取水中氧气的一种呼吸方式。气泡和气膜呼吸，水生昆虫直接从空气中摄取氧气的一种呼吸方式；气门和气管呼吸，通过气管系统进行呼吸的一种呼吸方式。寄生昆虫的呼吸，寄生昆虫通过体壁从寄主体内摄入氧，或气门开口于寄主体壁，直接从空气中摄入氧。

昆虫进行呼吸时，气体交换是通过气管的通风作用和气体的扩散作用完成的。扩散作用则是借助于氧气在气管和大气间，以及气管内部不同部位间的压力差来进行。通风作用则是依靠昆虫的运动，如腹部收缩、扩张等行为，使气体在气管系统内进行交换的呼吸形式。

农林业害虫防治中用到的神经毒剂、熏蒸剂等对于昆虫呼吸都有一定影响。有毒气体是伴随气体交换进入昆虫体内的，所以CO2浓度、环境温度等都会影响到药剂效果的发挥。油乳剂则会堵塞气门，造成昆虫窒息。