昆虫如何呼吸
刘北利 译
任何生物都必须靠呼吸来维持生命.呼吸就是吸入空气以得到氧气,然后呼出不同成分的气体.我们呼出的气体中已无氧气.而增加了二氧化碳和水分.
被吸入的氧气用以“燃烧”一些食品供身体之需.废弃之物,包括水分与二氧化碳,被身体排除,其中一部分就是被呼出的.
海蜇以及其他许多虫子的呼吸方式也许是最为简单的.它们没有呼吸器官.氧气溶解在它们所生活的水中通过皮肤渗入,溶解了二氧化碳渗出.它们的“呼吸”就是这样.
蚯蚓比较复杂一些,它特殊的体液,也就是血液,把氧气从皮肤带入,又把二氧化碳带出.青蛙有时也是这样,把皮肤作为呼吸器官.但是它的肺可供身体需要大量氧气时使用.
对于昆虫,呼吸的方式极其奇特有趣.如果我们仔细观察一只昆虫的腹部,就是肚子,我们会看到大量的小开口,叫气门.每一个气门都是一个导管的入口.这个导管和人呼吸的气管功能是一样的.所以昆虫和我们呼吸的方式相同,只是昆虫的肚子里有数百个气管来导入空气.对于昆虫这么小的生物,这些管道并不占多少空间.但是你能设想人类的呼吸系统也如同昆虫的呼吸系统吗?那其他的器官就几乎没有地方了!
还有,呼吸的频率(也就是空气吸入的频度)取决于生物的体积.身体越庞大的动物,呼吸就越慢.一只大象一分钟呼吸大约10次,而一只老鼠一分钟呼吸大约200次!
第二节 昆虫的其它呼吸方式
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昆虫的主要呼吸方式是气门气管的开闭式呼吸,但随着某些昆虫生活习性的改变,其呼吸系统的构造及呼吸方式也发生了相应的改变,这些特殊的呼吸方式大致可以归纳为下列几种.
一、体壁呼吸
有些昆虫没有气管系统,或气管系统很不完善,气体的交换是经由体壁直接进行的,这种呼吸方式特称为体壁呼吸.如弹尾目昆虫中的绝大多数种类都无气管系统；很多寄生性昆虫的幼虫,体内虽有气管网但无气门,整个体躯浸浴在寄主的体液或组织液中,一般多以柔软的体壁摄取溶解在寄主血液中的氧；某些水生昆虫,体内虽具有完整的气管系统,但在体壁上常无特殊的呼吸机构,可利用体壁吸取溶于水中的氧气.
二、气管鳃和直肠鳃呼吸
气管鳃(trachealgill)是一些水生昆虫如蜉蝣目、绩翅目和蜻蜓目的稚虫,以及毛翅目的幼虫,体壁向外突出形成的叶片状或丝状构造,鳃内密布气管的分支,溶于水中的氧气和虫体内的二氧化碳,可通过气管分支与水之间的鳃壁进行交换.蜻蜓稚虫的气管鳃突出在消化道后端的直肠内,因而又特称为直肠鳃(rectalgill),可自进出于直肠腔内的水中吸取氧气.这些昆虫虽然具有呼吸效率较高的气管鳃,但体壁呼吸仍占有重要地位.在冬季,当水中含氧量较高、虫体活动减弱的情况下,单靠体壁呼吸即足以维持生命；而至夏季,水中含氧较少,虫体的活动性又较强时,就必须依靠气管鳃吸取溶解在水中的氧了.
三、物理性鳃呼吸
某些没有特殊呼吸器官的水生昆虫,不能直接利用水中的氧气,而是以气泡或气膜利用大气中的氧气,这种特殊的呼吸方式,称为“物理性鳃呼吸”.如龙虱和仰泳蝽等的体躯腹面,有一层直立的疏水性毛,当虫体潜入水中时,在毛间可携带一层气膜或气泡,从而可满足其在水中生活数小时甚至数十小时,再到水面上来换气.在有些情况下,气泡不仅具有昆虫潜入水中时携带氧气的功能,它的供氧机制,还可使溶解在水中的氧气源源不断地渗入到气泡中去,以维持气泡的体积,与虫体内进行气体交换.因此这类昆虫可以更长时间甚至终生不到水面上换气.
四、内寄生昆虫的特殊呼吸方式
内寄生昆虫除以体壁进行呼吸外,某些种类还常具有特殊的呼吸器官和呼吸方式.如很多寄生蝇幼虫钻入寄主体壁后,因寄主皮细胞层受到刺激而向体内扩展,使体壁向内形成一囊状构造(表皮质围鞘),包住钻入的幼虫,虫体后端的气门对着寄主体壁上的蛀孔,与大气相通.膜翅目小蜂科的某些种类,在卵的一端具有长的柄突,卵产于寄主体内后卵柄露于体外,幼虫在寄主体内孵化后,将身体末端伸入到卵壳内,以虫体后端的气门通过卵柄与外界进行气体交换.
