昆蟲生物學(下)
第7章 昆蟲的循環系統 循環系統是生物學的一個基本面，促進細胞與其環境之間的物質交換。這種交換對於細胞吸收營養、消除代謝廢物以及與荷爾蒙相互作用至關重要。這些物質需要溶解在水中才能通過細胞膜，這強調了細胞浸沒在水介質中的必要性。在單細胞生物中，透過簡單的擴散或跨細胞膜的主動運輸來有效管理與環境的物質交換。這些過程在此類生物體中的有效性很大程度上歸因於它們的小尺寸，相對於體積而言，它們提供了較大的表面積，確保了充足的物質交換空間。 然而，在大型多細胞動物（包括人類和其他脊椎動物）中，情況變得更加複雜。在這些生物體中，僅擴散不足以進行有效的物質交換。例如，從消化道吸收的營養素無法僅透過體腔擴散到達四肢，例如手指或腳趾。為了克服這個限制，脊椎動物進化出了包含心臟、血管和血液的封閉循環系統。該系統確保全身細胞沐浴在營養物質中，並確定保物質有效地往返於細胞之間。 相較之下，昆蟲儘管是多細胞的，但由於其體型相對較小，主要依靠擴散進行代謝交換。它們複雜的氣管系統直接將氧氣輸送到細胞，減少了循環系統在氧氣運輸中的作用。與脊椎動物不同，血液對於氧氣運輸至關重要，而昆蟲血淋巴主要充當化學製劑的運輸介質。它的職責包括沐浴細胞，促進物質轉移，作為水和代謝物質的儲存庫，提供細胞和體液防禦，對於軟體昆蟲，提供蛻皮和保持體形所需的靜水壓力。此外，血淋巴在熱調節、保護細胞免於凍結、阻止某些所含物質的捕食以及保留代謝熱量以在較冷的環境中進行活動方面發揮著重要作用。昆蟲循環系統的這種多方面作用凸顯了不同生物體為滿足其生理需求而開發的多種機制。 7.1 昆蟲循環系統的結構 昆蟲的循環系統與脊椎動物的循環系統不同，其特徵是被稱為血腫的體腔，充滿了一系列相互連接的竇。該系統的核心位於背血管內，這是一根專門的管子，從腹部後端到頭部橫貫昆蟲的身體。此血管不是連續的，而是分成心臟和主動脈，起源於發育過程中胚胎中胚層的成心細胞。 心臟部分主要位於腹部，由一系列腔室組成，這些腔室配備有調節血淋巴流動的成對側向開口。這些流入孔在心臟舒張期起單向瓣膜的作用，允許血淋巴從心包竇進入，同時防止收縮期回流。外口的排列和存在因昆蟲目而異，有助於血淋巴的定向流動。防止心室內逆流的內部瓣膜很少見，但某些孔口的設計就說明了這一點。肌肉包裹著心臟，有助於心臟的收縮和血淋巴的向前泵送。 心臟的結構由...