第二章-昆虫的内部结构和生理

第二节昆虫的内部结构•主讲教师：史洪中副教授•信阳农业高等专科学校•学习目的：掌握昆虫内部结构和生理功能。•学习意义：•获得有关昆虫生命活动和行为习性的基本知识，为害虫防治和益虫利用提供基本理论。•为学好其他相关课程如农业昆虫学、昆虫生态学、植物化学保护和昆虫生理生化等打好基础。第二节昆虫的内部结构第二节昆虫的内部结构•一、昆虫体腔的基本构造与各器官的位置•二、消化系统•三、排泄系统•四、循环系统•五、呼吸系统•六、神经系统•七、内分泌系统•八、生殖系统一、昆虫体腔的基本构造与各器官的位置•1.昆虫体腔的基本构造•1.1血腔和血窦•昆虫没有像高等动物一样的血管，血液充满于整个体腔内，所以昆虫的体腔又叫血腔，所有内部器官都浸浴在血液中。整个体腔由分布于背、腹面的两层薄肌纤维膜分成3个血窦。•腹血窦•围脏窦•背血窦•2.昆虫体腔的各器官的位置二、昆虫的消化系统消化系统digestivesystem消化道（前肠、中肠、后肠）和唾腺.功能:•主要是摄取、运送、消化食物及吸收营养物质•还具有控制水分平衡和排泄作用的特殊功能。1.消化道的基本构造和功能•消化道是1根不对称的管道，纵贯于血腔中央。自前向后分为前肠、中肠和后肠。它的形前肠由口腔开始，经过咽喉、食道、嗉囊和前胃，以伸入中肠前端的贲门瓣与中肠交界。食物进入口腔后与唾腺混合，经咽喉、食道而进入嗉囊，作短暂停留后，再送入前胃。前胃内壁发达而坚韧，多有齿状突起，用来机械地磨碎食物。•中肠紧接于前肠之后，又称胃，是消化食物和吸收养分的主要部分。中肠可分泌多种消化酶，能将食物分解成简单的分子，使食物在中肠消化并被肠壁吸收。许多昆虫中肠的肠壁向外突出，形成大小和数目不等的盲管状物，称为胃盲囊，其功能是增加中肠的分泌和吸收面积。状因昆虫取食方式和取食的种类不同而有很大的差异，但其基本结构是一致的。•后肠是消化道的最后部分，前端以马氏管着生处与中肠分界，后端开口于肛门。后肠通常分为回肠、结肠和直肠。经中肠消化吸收后的食物残渣，经过后肠吸收水分后形成粪便排出体外。不同类型口器昆虫消化道的变化昆虫的消化道因种类不同，在构造上变异很大。常与食性分化相适应.咀嚼式口器昆虫的消化道•粗短，1.3－4倍体长（蝗虫）•多数具有前胃，内有齿状突•中肠分泌围食膜•中肠具有胃盲囊•后肠的直肠特化，有直肠垫吸收式口器昆虫的消化道•细长，10－40倍体长（蝇）•前肠无分化，没有前胃，个别有嗉囊•中肠没有围食膜•中肠特长，一般没有胃盲囊•后肠一般无分化，没有直肠垫•常形成一些特殊构造，如滤室，贮菌器等•咽肌发达，形成食窦唧筒和咽喉唧筒2.消化作用与杀虫剂毒效的关系•各类昆虫因其摄取食物和消化机能不同，肠内的酸碱度也不同。•很多蛾、蝶类幼虫的中肠液PH为8～10，而蝗虫的中肠液PH为5.8～6.9。中肠的酸碱度关系到一些杀虫剂的效果。•一般说，酸性的胃毒剂在碱性的中肠内易分解，溶解度大，发挥的毒效高。如用敌百虫防治鳞翅目害虫比对其他害虫更好，敌百虫可在碱性胃液的作用下，形成毒性更强的敌敌畏。•又如苏云金杆菌使昆虫中毒的主要原因是其产生的伴孢晶体蛋白，在碱性条件下被分解成具杀虫活性的小肽，因而对害虫表现毒性。•因此，要发挥一种杀虫剂的有效毒力，除了解其性能外，还应了解害虫的消化生理。三、昆虫的排泄系统•1.排泄系统的功能•排泄体内新陈代谢所产生的含氮废物，•并具有调节体液中水分和离子平衡的作用。•使昆虫体内保持正常的生理环境。2.昆虫的排泄器官•主要有着生于中、后肠交界处的马氏管。•其他如体壁、消化道壁、脂肪体、围心细•胞等在不同昆虫中也起着不同的排泄作•用。•意大利生理学家Malpighi于1669年在家蚕体内发现，大多数昆虫具有（除弹尾目和蚜虫等无此结构）。2.1马氏管的命名2.2马氏管的数目和排泄面积•原始数目：6条•最少：2条（蚧类）•最多：250条（成虫期的沙漠蝗）始终以偶数出现•半翅目及双翅目昆虫多为4根•鳞翅目多为6根•蜂类可达150根功能:•保证消化系统吸收的营养物质、无机盐和水分输送至各组织；•内分泌腺体分泌的激素传送到作用部位；•昆虫的循环系统是1条位于体腔背面，纵贯于背血窦中的背血管。•自组织中携带出代谢物，并输送到其他组织或排泄器官。四、循环系统背血管(DorsalVessel)•大动脉--通常是一条简单的直管，没有翼肌和膈膜相连，其主要作用是引导血液向前流动•心脏由系列膨大的心室组成，心室之间或心室后部两侧有1对心门。心室数目因昆虫种类而异，一般8～12个。心室是血液进入心脏的地方，最后三个心室末端封闭。在各心室外面均有成对的扇形翼肌与体壁相连1.循环器官的构造及功能血液循环:昆虫的血液由于心脏有节奏的搏动，以及背膈与腹膈的波动和辅搏动器的作用，而在背血管和血腔中作定向循环流动心脏的搏动和血液循环•昆虫血液的颜色:除摇蚊幼虫为红色外，其他都为无色，或黄色、绿色、蓝色及淡琥珀色。•血液的组成:由血浆和悬浮在血浆中的血细胞组成。2.昆虫的血液•储存和输送水、养料和代谢废物•机械作用：血压产生的机械作用协助孵化、脱皮、羽化，某些昆虫的口器和新羽化成虫翅的伸展。•止血作用：有些昆虫因机械作用或天敌造成身体局部受伤后，血液可在伤口处形成凝血块，以防止血液外流和异物侵入。•免疫作用：昆虫的免疫机制主要是血细胞的吞噬、成瘤和包被作用以及血浆的凝集和溶菌作用等。•代谢功能：参与结缔组织的形成、表皮的形成和鞣化、组织解离和物质分解、合成多种酶等代谢功能。3.昆虫的血液功能五、呼吸系统1．基本构造与呼吸作用2．呼吸作用与杀虫剂使用的关系1.基本构造与呼吸作用•气门（spiracle）：气管在身体两侧的开口•气管(trachea)（主气管、支气管）•气囊(airsacs)：气管的膨大部分•微气管：气管分支末端位于组织的部分1.1气管系统的组成1.2气管的分布和排列1.3气门（一）气门的分布类型1.多气门型1）全气门式：(Holopneustic)具有10对有效气门，即在中、后胸上各1对，腹部8对。如蝗虫2）周气门式：(Peripneustic)：具有9对有效气门，即中胸1对，腹部有8对。如鳞翅目幼虫3）半气门式：(Hemipneustic)：具有8对有效气门，即中胸1对，腹部7对。如蕈蚊科幼虫2.寡气门型1）两端气门式：(Amphipneustic)：具有2对有效气门，即前胸1对，第8腹节上1对。如蝇科幼虫2）后气门式：：(Metapneustic)具有1对有效气门，位于腹部最一节上。如蚊科幼虫3)前气门式：(Propneustic)有1对有效门，位于前上.如蚊科的蛹3.无气门型(Apneustic)无有效气门或虽有气门但已封闭。如摇蚊科幼虫和部分内寄生的幼虫昆虫1.3气门1.4昆虫的呼吸作用•昆虫的呼吸主要是靠空气的扩散作用和虫体有节奏的扩张和收缩引起的通风作用，帮助完成的。氧气由气门进入主气管，再进入支气管、微气管，最后到达组织、细胞和血液内。呼吸作用所产生的二氧化碳再循着微气管、支气管、主气管至气门排出.2.1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氢化物等,导致呼吸代谢率降低而死亡。提高熏蒸剂作用效果的途径：提高环境温度或二氧化碳的浓度，使昆虫呼吸加强2.2油乳剂和黏着展布剂的作用油乳剂易进入气门黏着展布剂可堵塞气门2.呼吸作用与杀虫剂使用的关系六、昆虫的神经系统•昆虫的一切生命活动都受神经的支配。昆虫通过神经的感觉作用，接受外界环境条件的刺激，再通过神经的调节与支配，使各个器官形成一个统一体，做出与外界条件相适应的反应活动。1.基本构造•昆虫的神经系统（nervoussystem）分为中枢神经系统、周缘神经系统和交感神经系统3部分。中枢神经系统包括脑和纵贯腹血窦的腹神经索，两者由围咽神经节索相连。交感神经系统是中枢神经系统通向内脏的神经系统。周缘神经系统是中枢神经系统通向表皮下连接各感觉器官的神经系统。三者各有其独特的机能，却又协调统一，支配一切生命活动。1.基本构造神经细胞（神经元neurone）构成神经系统的基本单位结构:神经细胞体,轴突,树状突,端丛,神经围膜,侧支树状突端丛侧支端丛轴状突神经细胞体神经细胞的类型和功能•形态：单极、双极、多极神经原•功能：感觉、运动、联络神经原2.传导机制•神经活动的特点在于兴奋和传导。传导引起兴奋，兴奋后又自行抑制、动息协调。神经反应最基本的过程是反射弧。当感受器受到刺激，产生兴奋，经感觉神经纤维传至中枢神经，使中枢神经产生冲动，再经运动神经纤维传至反应器（肌肉或腺体等）作出反应。2.传导机制3.杀虫剂对神经系统的作用•上述神经传导过程中，若胆碱酯酶失去活性，则乙酰胆碱必将有增无减，传导不断进行，导致昆虫兴奋过度，消耗大量能量，抽搐痉挛死亡。常用的有机磷杀虫剂和氨基甲酸酯类杀虫剂等均为神经毒剂，它们进入虫体都是扰乱神经机能而使昆虫中毒死亡的。如有机磷杀虫剂中的磷原子具有强电子吸引力，能与胆碱酯酶结合成不可逆反应的磷化胆碱酯酶，酶即丧失活性。氨基甲酸酯类杀虫剂和高浓度的烟碱和毒扁豆碱都能抑制昆虫的神经传导作用。七、内分泌系统•1.内激素及其对生长发育的影响••2.外激素及其生理功能•3.昆虫激素的应用1.内激素及其对生长发育的影响脑激素前胸腺咽侧体调控蜕皮激素保幼激素•脑神经分泌细胞和脑激素•前胸腺和蜕皮激素•咽侧体和保幼激素•心侧体及其激素2.外激素及其生理功能一、种内信息素性信息素、示踪信息素、报警信息素、群集信息素二、种间信息素利它素(有利于接受者):蚜虫和蚂蚁利己素(有利于释放者):瓢虫,草蛉等种内信息素的种类•性信息素（sexpheromone）由雌虫或雄虫分泌,吸引异性个体前来交尾.•报警信息素(alarmpheromone)蚂蚁释放激素,其他个体前来防卫受到攻击时蚜虫从腹管中排出激素,其他个体逃生•群集信息素(aggregationpheromone)小蠹虫,谷斑皮蠹•示踪信息素(trailpheromone)。如工蜂腹部第七节背面奈氏腺；白蚁的第五腹节腹面的腹腺均可分泌此激素.四、昆虫激素的应用•昆虫激素类似物(昆虫生长调节剂IGR)的应用•保幼激素和蜕皮激素类似物喷施到害虫体上，会使害虫提早蜕皮或推迟蜕皮，或蜕皮后不能正常化蛹和羽化。•昆虫的性外激素可用于害虫发生时期、发生量等的预测。将性外激素与黏胶、农药、灯光等配合，直接诱杀害虫，也可以在田间释放性外激素，致使雄虫或雌虫无法觅得异性个体，从而干扰正常的交配行为。其他信息素其他信息素•白蚁的追踪信息素与杀虫剂的混合使用八、生殖系统•昆虫的生殖系统是产生卵子或精子、进行交配、繁殖种族的器官。所以它们的结构和生理功能，就在于增殖生殖细胞，使它们在一定时期内达到成熟阶段，经过交配、受精后产出体外。生殖系统位于消化道的背侧方，生殖孔多开口于腹部末端。1.雌性生殖器官1对卵巢2根侧输卵管1根中输卵管1个受精囊1对附腺个生殖腔卵巢的基本构造1.卵巢管的数目2.卵巢管的结构（1）端丝（2）卵巢管本部（3）卵巢管柄卵巢管本部：生殖区生长区成熟区2.雄性生殖器官及功能精巢:由精巢小管组成输精管贮精囊射精管附腺3.昆虫的交配和受精3.1交配雌雄两性成虫交合的过程即称交配3.2受精受精是指精子与卵子的结合过程。3.3产卵雌虫接受精子后，一般不久即开始排卵。由于卵巢管内的卵是依次成熟的，因此，雌虫一生往往要排卵好几次，但并不一定要进行多次交配。成熟的卵脱离卵巢管后被排入生殖腔，然后产出体外，这个过程就叫产卵。再见！