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1、第二章第二章 昆虫的内部器官和功能昆虫的内部器官和功能一、体腔和内部器官的位置v体腔和内部器官 的位置v昆虫体壁所包成的腔，称为体腔(coelomic cavity)。由于体腔 内充满血液所以这种体腔又叫血腔(haemocoele)。昆虫所有的内部器官 都浸浴在血腔内。v昆虫的体腔由肌纤维和结缔组织所形成的膈膜纵向分割成2个或3个小腔，称为血窦。大多数昆虫只在背血管下面有一层膈膜，称为背膈(dorsal diaphragm)，将体腔分为上方的背血窦 和下方的围脏窦。由于作用的背血管位于背血窦内，所以背血窦又称围心窦。v在有些昆虫中，如直翅目蝗科、鳞翅目和双翅目的成虫等，在腹部腹板两侧之间还有1
2、层膈膜，称为腹膈，其下方称为腹血窦。因为腹血窦内包含了腹神经索，所以又称围神经窦。背膈和腹膈都有孔隙，故血窦 之间彼此相通，血液可从孔隙在体腔内徨。v昆虫各内脏器官在体腔内的位置是：消化系统呈管状，纵贯于体腔的中央部分；消化道上方是背血管，它是血液的动力；神经系统除脑外，位于消化道之下方；气管系统位于消化道上的两侧及背面和腹面的内脏器官之间；生殖系统卵巢或睾丸位于腹部消化道的背面，侧输卵管和中输卵管或输精管和射精管则位于消化道的腹面；排泄器官（马氏管）着生于消化道中、后肠之间。v体壁肌和内脏肌分别附着于体下方和内脏的表面；脂肪体主要包围在内脏周围；各种内分泌腺体位于内部器官相应部位。由此可见，
3、昆虫内部器官的位置有别于脊椎动物，因为脊椎动物的器官（心脏）是位于腹面，而神经系统（脊髓）则位于背面。二、消化系统v昆虫的消化道是1根很不对称的管道，前端开口于口前的基部，后端终止于体躯的末节。根据其发生来源和功能的不同，消化道分为前肠、中肠和后肠3部分。v1前肠(Foregut)前肠从口开始，经由咽喉、食道、嗉囊，终止于前胃，而以伸入中肠前端的贲门瓣与中肠分界。前肠是由胚胎时期的外胚层内陷而成的，因此其组织结构与体壁很相似，由内向外依次他为内膜(Intima)、肠壁细胞层(epithelium)、底膜(basement)、纵肌(longitudinal muscles)、环肌(cirular
4、 muscles)和围膜(peritoneal membrane)6层。v（1）咽喉(Pharynx)：是前肠的最前端的部分。在咀嚼式口器昆虫中，咽喉是吞食食物的通道；而在吸收式口器的昆虫中，咽喉形成咽喉唧筒，起摄食作用。v（2）食道（Oesophagus)：位于咽喉之后的狭长的管道，它是食物的通道。v（3）嗉囊(Crop)：是食道后端膨大部分，其形状各类昆虫很少一致。咦囊的主要功能是暂时贮存食物。v有些昆虫具有部分消化作用，如直翅目昆虫取食时，食物与唾液一同进入前肠，中肠分泌的消化液也倒流入前肠。在这种情况下，咦囊即成为进行食物部分 消化的场所。在蜜蜂中，花蜜和唾腺分泌的酶在嗉囊中混合，并转
5、变成蜂蜜，故有“蜜胃”之称。很多昆虫在脱皮过程中，嗉 囊可吸收空气而使虫体膨胀以帮助脱皮，而某些不取食的鳞翅目成虫，嗉 囊又成为帮助羽化的器官。v（4）前胃(Proventriculus)：前胃是前肠的最后区域，也是消化道中最特化的部位。v 前胃的形状 变异很大，在取食固体的昆虫中常很发达。它的主要功能是磨碎食物。v（5）贲门瓣(Cardiac valve)位于前胃的后端，是由前肠末端的肠壁向中肠前端内陷而成的一圈环形内褶。主要功能是：使食物可以从前肠直接输入到中肠的肠腔，而不与胃盲囊接触；阻止中肠内食物倒流入前肠。v2中肠(midgut)中肠又称为胃，一般是一条前后粗细相似的管状构造。但有些
6、昆虫（如半翅目、同翅目、鞘翅目）的中肠又常分为34个分段。前端与食道或前胃相连，很多昆虫的中肠前端肠壁 向外突出，形成26个囊状的胃盲囊，但亦有着生在中肠后端的分段上。胃盲囊的功能是增加中肠的分泌 和吸收面积，而半翅目昆虫的胃盲囊可作为细菌繁殖的场所。v吸收式口器昆虫的中肠一般细而长，某些种类昆虫（如同翅目）的中肠弯曲地盘在体腔内，其前后两端和后肠的前端部分紧密地束缚在一起，包裹一层结缔组织围鞘而形成滤室。滤室的作用是能将食物中不需要的或过多的游离氨基酸、糖分和水分等直接经后肠排出体外。v 中肠是食物进行消化作用和吸收营养的主要部位，它是由胚胎时期内胚层的中肠韧演变而成的。中肠在组织上也分成6
7、层，只是肌肉层的排列与前肠不同，环肌排列在纵肌之内面，中肠无中内膜而以围膜代之，故意由内向外的层次为围食膜(Peritrophic membrane)、肠壁细胞层、底膜、环肌、纵肌及围膜。v围食膜由肠壁细胞分泌，组分为蛋白质和几丁质，主要功能是包围食物，保护中肠肠壁细胞，骒营养物质、酶具有渗透性。v3后肠（hindgut）是消化道的最后一段，前端以马氏管着生处与中肠分界，后端开口于体节末端，常分成回肠(ileum)、结肠(colon)、直肠(rectum)3个部分。后肠前端内面常特化成幽门瓣，幽门瓣的开启，可使中肠内消化后的残渣进入回肠，而幽门瓣关闭时，则只有马氏管的排泄物进入后肠。在回肠和结
8、肠的交界处，常有1圈瓣状物形成的直肠，以调节残渣进入直肠。大部分 昆虫直肠前半部肠壁特化成直肠垫，以增加直肠吸收面积。所以后肠的主要功能 是吸收食物和尿中的水分及无机盐类，并排出食物残渣和代谢废物，以调节血淋巴渗透压和酸碱度等。v4、食物 的消化 和吸收 v昆虫的食物种类很多，包括活的或死的植物组织、植物汁液、木质纤维、真菌、动物及其它昆虫的组织、血液等。这些食物常以一些碎片或悬浮汗液进入消化道内，但均不能为细胞直接吸收，必须经过消化作用，使大分子降解或水解成小分子，并成为溶液状态，才能透过中肠的肠壁细胞而与其食物种类相适应的。一种昆虫所具有的消化酶种类愈多，它可利用的食物也就愈多。这些酶 除
9、唾液中含水量有少量之外，几乎所有的消化 酶都有是由中肠分泌的。三、排泄器官v昆虫排泄器官的主要功能是排除体内新陈代谢产生的2和氮素废物等，以调节体液中无机盐和水分的平衡，保持血液一定的渗透压和化学成分，使各种器官能进行正常的生理活动。排泄器官排除的多种物质，包括2、水、含水量氮素的废物和无机盐类的结晶等，总称为排泄物v与高等动物不同，昆虫排泄的含氮废物主要是尿酸及其盐类，尿酸比尿素含氢少，更适于保持体内水分，而且游离的尿酸和尿酸盐几乎不溶液于水、秘以排泄时不需要伴随水分，这对于昆虫保留体内水分是非常有利的。v昆虫 的排泄器官和组织包括体壁、患得患失系统、马氏管、脂肪体及围心细胞等。其中马氏管为
10、昆虫 的主要排泄 器官。v1.马氏管的构造及其排泄机能v 马氏管来源于外胚层，着生于中肠的交界处，基端通入消化道内，是浸浴在血液中的长形盲管。其数目因种而异，一般化为条，少则条（如蚧类），多达多条（直翅目昆虫）。v 各种昆虫的马氏管数目虽有很大差异，但它们的总排泄面积差异不大，并不影响其排泄效能。因为马氏管数目多的管子比较短，数目少的则比较长。vA、马氏管的功能v 马氏管的主要功能是：排泄代谢废物；有些昆虫的马氏管能分泌丝用以结茧，如草蛉幼虫；有的能分泌石灰质颗粒，用以构成卵壳或作隧道覆盖物，如竹节虫、天牛等；还有部分昆虫的马氏管分泌泡沫及粘液，用以保护虫体，减少水分散失或不受天敌为害，如沫蝉
11、若虫等。vB、其它排泄器官v脂肪体 昆虫脂肪体为不规则的团状、疏松带状或叶状组织。组成脂肪体的细胞积聚着尿酸结晶的尿盐细胞，具有排泄作用。v围心细胞 围心细胞分布在背血管两侧，能吸收 血液中和叶绿素、胶体颗 粒大分子物质，也有积贮排泄 的作用。四、循环系统v昆虫的循环系统和其它节肢动物一样，属于开放式，即血液在体腔内各器官 和组织间自由运行。昆虫的主要循环器官是1根位于消化 道背面，纵贯于背血窦中的背血管，在很多昆虫体内和附肢的基部还有辅搏动器官，以驱使血液进入附肢的尖端。v1、背血管的构造v 背血管由肌纤维和结缔组织所组成。可以分为动脉和心脏2部分。vA、动脉 动脉是背血管的前端的部分。前端
12、开口于头腔，后端与第1心室相连，是引导血液向前流动的管道。vB、心脏 v是背血管生段连续膨大部分。大多位于腹腔，有的则延伸到胸腔内。每个膨大的部分即为1个心室。心室的数目因种而异，一般为4个，多则11个（如蜚蠊）。第个心室皆有1对心门，位于心室的中部或末端，孔口垂直或华侨，它是血液进入心脏的开口。心门的内缘向内折入，形成心门瓣，当心室收缩时心室后的心门瓣将心门掩闭，使血液向心脏箭端流动，而不至于从心门流回体腔。昆虫的心脏病常驻以放射状、扇形的横纹翼肌联接和固定在附近的组织上。v2、血液循环途径v 当心脏扩张时，背血管的血液经由心门进入心脏；当心室由后向前依次收缩时，将血液不断推向前进，通过动脉
13、压入头部。因此，在虫体前端的血液压力较高，驱使血液在体腔内由前向后流动。v 存在有触角辅搏动器的昆虫，部分血液压入触角内进行循环，血液注入胸部血腔时，一部分 进入腹血窦，流经胸足后再流回血腔内。v 在有翅昆虫中，也由于翅基的辅搏动器的作用，使血液在翅脉壁与翅脉形成的翅脉腔之间流动。v血液从翅的前缘进入，再由于 翅的后缘的辅搏动器的作用，使血液经后缘流回血腔。昆虫体内的内脏里面 动及身体的活动，有助于血液在体内的运行。v3、昆虫的血液及其功能v昆虫的血液又叫血淋巴，主要由血浆和血细胞组成。昆虫血液以血浆为主，在血液中流动的血细胞的数量很少，一般只占血液总量的5%左右，各种昆虫体内的血液量因种类、
14、虫戍 生理状态不 而有很大的差异，一般软体幼虫含量较高。昆虫的血细胞是悬浮在血浆内或附着在组织表面的各种形状细胞，常见的血细胞有原血细胞、浆细胞、颗粒细胞、色囊血细胞、脂血细胞、球形血细胞、类绛色细胞等7个类型。血液的主要功能是：贮存与运送养料、酶、激素以及代谢废物；吞噬、愈伤、调节体内水分含量；传递压力以助卵化、脱皮、羽化、展翅及气管系统的通风作用等。由于绝大部分昆虫血液中不存在红血球与血红蛋白，所以血液循环不携带 氧气，与呼吸作用没有关系。五、呼吸系统v昆虫的呼吸系统主要由许多具有弹性的气门和气管系统组成。由气门开口于体两侧，进行气体交换。由于各种昆虫生活习性和生活环境的不同，其呼吸器官和
15、呼吸方式也发生了相应的改变。昆虫的呼吸方式为体壁呼吸，气泡和气膜 呼吸及气管鳃呼吸。但大多数昆虫是靠气管系统呼吸。v1、气管系统的构造和分布v气管系统是由外胚层内陷形成的，因此它的组织结构和理化性质与体壁基本下相同，只是层次的内外相反，即由底膜、管壁细胞和内膜组成。气管内膜下没有蜡层和护蜡层。内膜以局部加厚形成螺丝，它能增加气的弹性，以利于气管的扩张。气管有主干和分支,由粗到细,愈分愈细,最后分成许多微气管,着生在组织间或细胞内。v2、气门的构造及形式v 昆虫的气门是体壁内陷的开口。气管在体壁上的开口称气门。v常见有下例5种形式；v.全气门式 胸部二对,腹部八对,例蝗虫v.两端气门式:只有胸部
16、有一对和腹部末节有一对气门,如双翅目蝇类的幼虫。v.前气站式:只有胸部有一对气门开放.。如蚊虫的蛹。v.后气门式：只有腹部最后王码电脑公司软件中心对气门开放。v.无气门式:只有全部封闭或完全没有气门。蜂类幼虫。六、神经系统和感觉器官v昆虫的神经系统来源于外胚层，它联系着体表面和体内各种感觉器官和反应器。感觉器官接受内外刺激而产生冲动，由神经系统将冲动传递到肌肉、腺体等反应器官，从而起收缩和分泌活动，以适应环境的变化和要求。v1、神经系统的构造和类型v 昆虫的神经系统是由许多神经细胞扩其发出的神经所组成。每个神经细胞及其分支称神经原。神经细胞分出的主支为轴状突，轴状突再分出的支为侧支。轴状突及其
17、侧支的顶端发生的树状细支，称湍丛。在细胞四周发生的小树状公支，称为树状支。v按细胞外突着生的形式，神经原可分为单极神经原（只有一个轴突状和侧支）、双极神经原（除轴状突外，细胞体另一端还具有1个端突）和多极神经原（除轴状突外，还有树状突）。v 按神经原的作用，可分为感觉神经原、运动神经原和联络神经原。v 昆虫的神经系统可分为中枢神经系统，交感神经系统和周缘神经系统3部分。vA、中枢神经系统 v 中枢神经系统包括脑和腹神经索。及由前脑、中脑、后脑组成其上有神经通到眼、触角、上唇和额。脑不仅为头部的感觉中心，也是神经系统中最主要的联系中心。v腹神经索包括头内的咽下神经节及以后各体节的一系列神经节和神
18、经索。咽下神经节发出的神经通至上颚、下颚、下唇、舌、唾管和颈部肌肉等处，其主要作用是控制和协调口器的动作。因此它是口器附肢的神经中心。体神经节最多可见11对，即胸部3对，腹部8对。胸部3对分别v发出神经通至胸早间和翅，是控制运动的神经中心。腹部8对神经位于18腹节，最后一个神经节系由810体节愈合成的复合神经节。腹神经节成为各体节的神经中心。vB、交感受神经系统。v 交感受神经系统。包括口道神经索、中神经和腹部最后一个复合神经节。主要功能司内脏器官的活动vC、周缘神经系统 v 包括除去脑和神经节以外的所有感觉神经纤v维和运动神经纤维形成的网络结构。一般位于体壁下。它们 接受环境刺激，并传入中枢
19、神经系统，再把中枢神经系统发出的指令传到运动器官，使运动器官对环境刺激做出相应的反应。v2、昆虫的感觉器官v 昆虫对环境条件刺激的反应，必须依靠身体的感觉器接收外界的刺激，通过神经与反应器联系，然后才能 作出适当的反应。昆虫的感觉器主要分为4 类：v感触器 感受外界环境和体内机械刺激的感受器，称为感受触器。v听觉器 昆虫感受声波刺激的感受器，称为听觉器。v感化器 昆虫感受化学物质刺激的感受器，称为感化器。味觉器和嗅器均为这一类型感受器。v视觉器 昆虫能够感受光波刺激的感受 器，称为视觉器。七、内分泌系统v昆虫体内的各种内分泌活动，直接受到神经系统的支配的调节，也间接受神经控制下某些组织器官所分
20、泌的活性物质的支配和调节。这一活性物质，称为激素。产生和分泌 激素的组织和器官，称为内分泌器官。内分泌器官分泌的激素直接进入血液，随着血液循环抵达作用部位，从而协助昆虫个体的各种生理 功能。由于虫体内分泌器官分泌的不同激素，起着不同的作用，它们彼此之间有一定的关系，共同组成一个内分泌系统。昆虫的内分泌系统包括脑神经分泌细胞群、咽下神经节、心侧体、咽侧体、日新月异胸腺、绛色细胞、脂肪体及某些体神经节等。v1、主要内分泌 器官 及其所分泌的内激素与功能vA、脑神经分泌细胞群 脑神经分泌细胞群是由昆虫前脑内背面的大型神经细胞所组成，常排列成2组包含数个分泌细胞，2组分泌细胞的轴突组成1组神经，并与心
21、侧体和咽侧体相连。v 脑神经分泌细胞群的主要分泌物是脑激素，脑激素的主要功能是；激发和活化前胸腺分泌脱皮激素，控制昆虫幼期的脱皮作用，v 因而脑激素又叫“促前胸腺激素”；脑激素还可影响 和调节昆虫许多内部器官的生理作用。vB、心侧体 位于前胸后方及背血管前端的两侧或止方，是1对光亮的乳白色的小球体，并有神经分别与脑、咽侧体和后头神经节相连。v心侧体的功能：具有贮藏脑神经分泌球体和混合其它神经分泌物的作用；能产生一种心侧体激素，影响心脏搏动率以及消化道的蠕动；产生高血糖激素、脂激素，刺激脂肪体释放海藻糖，激发磷酸化酶的活性 促进脂肪合成与分解；还有利尿，抗尿和控制水分代谢的作用等vC、咽侧体 位
22、于咽喉两侧，紧靠心侧体，并各有一神经与心侧体相连。大多数昆虫的咽侧体是1对卵圆形或球形的结构。v 咽侧体受脑激素的刺激，可分泌保幼激素。v 保幼激素的主要功能是：抑制成虫器官芽的生长和分化，从而使虫体保持功期形态；保幼激素与一定的脱皮激素共同作用，可引起幼虫脱皮；血液中保幼激素有刺激前胸腺的作用，即在昆虫幼戎保幼激素存在的条件下，前胸腺不会退化；能促进代谢活动及控制幼虫和蛹的滞育等生理作用；保幼激素对成虫卵细胞的发育及昆虫的多型现象等生命活动起作用，因此，保幼激素又称促性腺激素。vD、前胸腺 一般位于头部和前胸之间，是1对透明、带状的细胞群体。v前胸腺受脑激素刺激后可分泌脱皮激素（前胸腺激素）
23、。脱皮激素的主要作用是激发昆虫 脱皮过程：幼期在脱皮激素和保幼激素 共同作用下，发生幼期的脱皮；在脱皮激素的单独作用下，发生幼期进入蛹或成虫期的变态脱皮。此外，脱皮激素还具有激发体壁 细胞中各种酶 系和活性，激发蛋白质基质和酶 系的合成及提高细胞呼吸代谢的作用等。v2、昆虫的外激素v昆虫的外激素又称为信息激素，是由昆虫体表特化的腺体分泌到体外，能影响同种其它个体的行为、发育和生死等的一种化学物质。昆虫的主要外激素有：性外激素、抑制激素、集结外激素、标迹外激素和告警外激素等。vA性外激素 是成虫在性成熟时由腺体分泌于体外，用以引诱同种异性个体，进行交尾活动或其它 生理疚的一类挥发性化学物质。蛾类
24、性外激素的分泌腺常在第8、9腹节的节间膜背面，而蝶类和甲虫等则多位于翅、后足或腹部末端。在鳞翅目昆虫中，蛾类的性外激素通常是由雌性分泌，而蝶类则多是由雄性所分泌。vB性抑制外激素 某些昆虫分泌的一种能抑制性器官发育的激素，如蜂、蚁等昆虫。vC、足迹外激素 足迹外激素是由社会性昆虫氛深情厚谊必要时排出体外，可遗留在它们经过的地方，作为指示路线的信号物质。如白蚁足迹外激素是由工蚁的杜氏腺所分泌。蚂蚁、蜂类昆虫也能分泌这类外激素。vD、报警外激素 大多数社会性昆虫和某些聚集性昆虫在受惊扰时，能释放出一些招引其他个体来保卫种群的物质，叫报警外激素。报警外激素通常由上颚 腺、杜氏腺等腺体产生，其腺体往往
25、与保卫器官联系在一起，如上颚、螫刺等。蚜虫的报警外激素则由腹管分泌。vE、聚集外激素 钻蛀活树的某些甲虫，为了形成强大的种群压力，以突破寄主的抵抗，常能分泌一种诱引其他个体的复杂的聚集信息素。聚集信息素是一些化合物的混合物。其中有的是幅度甲虫合成的而有的则是寄主树所产生的。v3、昆虫激素的应用v 近几年来，对昆虫激素的研究日益深入而广泛，有些激素已在生产实践中开始应用，如施用微量的保幼激素养蚕，可适当处长幼虫期，增进食桑量，使虫体生理机制，出现幼虫至蛹，或蛹到成虫的中间型 的畸形虫体，而保幼激素 拮抗物（早熟素）能使提前变态和成虫丧失生死功能。若施用过量的脱皮激素，也同样使虫体畸而死。v 性外
26、激素及其类似物可应用于害虫测报与防治，它不仅准确可靠，而且设备简单，能够指导适时防治。利用性外激素迷向法使田间弥漫人工合成的性诱剂，可使害虫无法准确地找到配偶，从而干扰害虫正常交配而降低其发生数量，达到控制害虫为害的目的。外激素在植物检疫上也有应用价值，在港口和海岸设置诱捕器能正确鉴别是否有检疫性害虫侵入。；另外，可将性诱剂与粘胶、农药、化学绝育剂、灯光等配合使用，心诱杀害虫。八、生殖系统v生殖系统是种的繁衍器官，它的主要功能是繁衍后代，延续种族。一般位于消化道两面侧或背面。雄性生殖系统则开口在第九腹节腹板上或其后方。雌性生殖系统开口第八或第九腹节腹板后方。vA、雌性内生殖器官有1对卵巢、1对
27、侧输卵管、受精囊、生殖腔（或阴道）、附腺等。卵巢由若干条卵巢组成，数量不等。一般为48条，多达2400条以上（如白蚁）。每一卵巢管端部有一端丝，所有的端丝集合为1悬带或系带，附着在体壁、背膈等到处，用以固定卵巢的位置。卵巢管是产生卵子的地方。v卵按其发育的先后、依次排列在卵巢管内，愈在下面的愈大，也愈接近成熟。侧输卵管与卵巢相接，相接处通常膨大成卵巢萼，以便贮放即将产出的卵粒。两侧输卵管汇合成1条中输卵管。中输卵管通至生殖腔（或阴道），其后端开口是雌性生殖孔。生殖腔是雌性生殖器交尾的地方，故又称交尾囊。生殖腔背面附有1 个受精囊，用以贮藏精子。受精囊上着生有特殊的腺体，它的分泌物有保持精子生活
28、力的作用。生殖腔上还有着生1对附腺，其功能是分泌是胶质，使虫卵粘着于物体上或相互粘着成卵块，还可以形成卵块的卵鞘。昆虫的交尾孔一般开口在第八腹节，很多鳞翅目昆虫第九腹节还有仅作产卵的产卵孔。vB、雄性内生殖器官的基本构造v雄性内生殖器官有1 对睾丸（或精巢）、1对输精管、贮精囊、射精管、阳茎和生殖附腺。睾丸由许多睾妨丸管组成，数目因种而异。睾丸管是精子形成在地方。输丸管与睾丸相通。输精管基部常膨大形成贮精囊，贮精囊是暂时贮存精子的地方，当精子成熟时，就通过输精管进入贮精囊。射精管开口于阳茎的端部。雄性附腺大多开口于输精管与射精管相边接的地方，一般均1对，其分泌液浸浴精子，或形成包藏精子的精球（或精珠）。vC、交尾、授精和受精v昆虫的交配又称为交尾，它是雌、雄两性成虫交合的过程。大多数昆虫羽化后性器官已成熟，即可交尾。但不少昆虫在成虫羽化后，性器官尚未发育成熟，需要继续取食，获得补充营养，待性器官成熟后才能交尾。昆虫在交尾时，雄虫把精子射入雌虫生殖腔内，并贮存在受精囊中，这个过程叫做授精。授精后雌虫不久开始排卵，当成熟的卵经过受精囊时，精子就从受精囊中释放出来，与排出的卵相结合，这个过程称为受精。