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《西北农林科技大学》 2001年
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昆虫呼吸系统中“肺”的研究

李萍  
【摘要】:一般认为大多数昆虫体内没有运输氧的血细胞存在,昆虫呼吸主要是靠遍布全身的气管系统来完成,O2靠扩散作用由分布于昆虫身体两侧的气门处进入,经气管、微气管的运输而直接给组织供氧。然而,近年来加拿大昆虫学家Locke(1998)提出鳞翅目幼虫中有一个适应血细胞进行气体交换的“肺”结构,它位于昆虫腹部第8节气门与臀腔中的气管处,这是昆虫生理学方面的一个新内容。这篇论文以Locke的研究为依据,运用电镜及其它化学方法,以棉大卷叶螟与粘虫为代表进一步研究了“肺”的结构与功能特点,并对“肺”在鳞翅目及昆虫纲中的普遍性、进化关系进行初步探讨,结果表明: 1.棉大卷叶螟及粘虫幼虫“肺”的结构与功能特点是:①“肺”存在于腹部第8节及臀腔的气管处,该节气门比其它各节气门大且靠近背中线。气管分支细短而丰富,形成气管簇,呈灌木丛状(其它各节气管则呈粗树干状分布),它不是直接给组织供氧,而是悬浮在血液中,与心肌相连接,随着心肌的收缩而不断运动;②气管簇的内膜及底膜都比其它各节的薄,且管壁内膜具有更多的适合运动的垫状表皮,底膜还有小孔结构,这有利于气体的通透;③向体内注射蓝色的亚甲基蓝标记血液发现,血液流动方向是经该气管簇后而流回心脏;④正常情况下,气管簇处有各种各样的血细胞聚集,当缺氧胁迫时有大量的血细胞从组织中释放出来,通过变形而紧贴气管簇,有利于气体的交换;⑤给体内注射无色的亚甲基蓝发现气管簇比其它各节更易变蓝,说明该处具有更高的获氧能力。以上特点表明该气管簇具有与血腔接触面积大、管壁薄、有血细胞参与、获氧力高等特点,因而具有肺的功能。 2.对鳞翅目19科43种幼虫研究表明,“肺”结构在鳞翅目中具有普遍性,且随着进化由低等到高等的发展,“肺”结构表现出由不太清晰到清晰,再到十分清晰的进化过程。 3.对直翅目、螳螂目、半翅目、同翅目、鞘翅目、双翅目、膜翅目7个目的18种若(幼)虫的研究表明,膜翅目叶蜂科中具有“肺”功能,而其它各目、科均无。 4.“肺”结构由鳞翅目到膜翅目具有由低等到高等的进化趋势。 5.如果“肺”功能扩大到换气性气管,那么,膜翅目中的蜜蜂科、双翅目中的蝇科幼虫及半翅目、鞘翅目等中存在换气性气管部分,也应具有“肺”功能。 由以上研究结果可得出以下结论: ⑴ 鳞翅目幼虫第8节及臀腔的气管具有“肺”特点及功能; ⑵ 鳞翅目、膜翅目叶蜂科“肺”具有普遍性及进化过程; ⑶“肺”功能如进一步扩展,在其它各目中也应存在; 昆虫纲“肺”结构和功能的研究是对Locke研究的大力支持和补充,是昆虫基础生理方面的一个新突破和重要进展。
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:Q965

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