科普书摘 | 探索昆虫神秘的体内世界

Purefact 2016-07-27

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大脑、心脏是非常重要的身体构造，对于任何生物来说都是不可或缺的，缺失的代价就是死亡。其实昆虫也是一样的，但它们的大脑、心脏与我们人类是有很大区别的。比如蟑螂在没有头部的情况下还可以活2-3天，这是为什么呢？接下来BOBO 就带领大家来探索昆虫神秘的体内世界。

昆虫有没有脑？

昆虫有脑，但是很小，而且构造简单。人类的大脑约是体重的五十分之一，昆虫的脑重量虽依种类而有很大的差异，但大致只有体重的四百分之一至二百分之一。由于昆虫的脑在食道的上方，在昆虫学上常以“食道上神经节”来称呼它。

对脊椎动物而言，脑是一切感觉、神经系统的中枢，因此有“脑死可代表死亡”的说法，但昆虫的神经系统与脊椎动物大为不同，以脑为起点，从此延伸出两对较粗的神经索，神经索在每一个体节上有个由神经细胞会聚而成的神经节，从此分出许多司管该体节知觉运动的末梢神经。在头部的脑和每个体节神经节之间，有类似中央政府与地方政府般的联系，生活上的大原则由脑决定，但之后发生的事由各体节的神经节自行应变。这一种神经系统叫做“分散脑”或“并列脑”。

捉一只蟑螂把它的头砍掉，让无头的蟑螂伸脚到通电的食盐水中，它会把脚缩回去，经过半个小时的反复电击后，它不再把脚伸到食盐水中。这表示它虽然已经没有脑，但胸部的神经节还能发出躲避电击的指令。不过它因为没有头，不能取食，两三天后就会饿死。

昆虫有没有心脏？

昆虫有相当于人的心脏的器官。我们的心脏呈块状，分成左、右心房和心室四个部分，并具备动、静脉的出入口。昆虫的心脏则是一条管子，位于体腔上方靠近背部，因此又称为“背血管”。

背血管侧面具有数个让血液（体液）进入的开口，从这里及背血管后端开口进入的血液，随着背管旁肌肉的搏动往前流动，从背血管前方开口流进体腔，再由侧面或体腔后端流回背血管。

虽然血液的流速依温度及昆虫的种类而异，同一种昆虫又依生长期而异，但流速大约是每分钟3厘米。换句话说，昆虫的循环系统里没有血管，体腔里随时充满血液，看起来像是严重的内出血，这种血液不在血管而直接流动于体腔的循环系统，叫做“开管式循环系统”。至今如我们人类血液流动在血管里的循环系统，叫做“闭管式循环系统”。

由于背血管是管状体，位于腹部后半端，较粗，并有数对搏动背血管用的肌肉，因此有些人特别把这部分叫做心脏，而把前半部分较细、没有搏动背血管旁肌肉的部分叫做动脉。

昆虫如何呼吸？

我们从鼻子吸进空气，在肺脏把氧气交给血液中的红细胞，并以呼气排出从红细胞得到的二氧化碳，此时只以两个鼻孔为空气的出入口，就能完成氧气和二氧化碳的交换，可说是高效率的呼吸方法。身体娇小的昆虫虽然没有肺，但有一套很特别的气管呼吸系统。

昆虫的祖先最早生活在水中，以类似鳃的器官呼吸，至4亿多年前开始登陆，为了适应陆地上的生活，它们发展了气管呼吸系统。用放大镜观察一只昆虫，在它的每一体节侧面可以发现一个黑点，那就是气管的开口——气门，相当于我们的鼻孔。气管从气门向体内延伸，经过数次的分支，最后变成直径0.2微米的毛细气管。昆虫利用气管系统把氧气直接送到身体各个部位，将二氧化碳排出体外。

我们在河流、池塘看到的一些水栖昆虫，多半也都利用气管呼吸，如蚊子的幼虫（孑孓）或田鳖、蝎蝽等，在腹部末端都具有一只管，可以伸出水面吸取空气，之后再把空气送到腹部的气管系统。

蜻蜓、蜉蝣的稚虫则以气管鳃、直肠鳃呼吸，它们的形状有点像鱼类、螃蟹的鳃，但里面没有血管，而是气管。

龙虱有时会让腹端浮出水面，将取得的空气放在翅膀下，潜水时再利用腹部的气门取得翅膀下的空气而呼吸。至今所知的水栖昆虫大约只有4000至5000种，和整个昆虫界将近200万种的多数相比，它们称得上是少数中的少数。