セミやトンボの幼虫のぬけがらの、背中のわれめに白い糸のようなものがついているのをみたことがあるでしょう。 これが気管のぬけがらです。 この根本をたどってみましょう。 ぬけがらはこわれやすいので、湯にしばらくつけてやわらかくなったら、半分にわって白い糸の根本をたどってみてください。 何本かの糸がたばになって胸や腹のかべにくっついているでしょう。 そこが気門なのです。 気管を顕微鏡で見てみましょう。 こまかいらせん状の糸のようなもの（これをラセン糸 し という）でできた筒になっていることがわかるでしょう。 これはちょうど掃除機の筒のやわらかい部分がつぶれないように細い針金のバネでできているのと同じ原理で、筒の形が保たれているのです。 セミのぬけがらの断面を図にしておきました。 昆虫は脱皮するとき、皮ふでできている部分は全部脱ぎ捨てることがわかります。 気管も皮ふと同じなのです。
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科学网2005年4月5日讯 昆虫为什么经常有规律地中断呼吸好几分钟，一直是困扰生物学者的一大难题。 美国和德国科学家日前对这一问题给出的最新解释，或许能解开这个几十年的谜团。 他们针对昆虫呼吸系统进行的一项新研究指出：昆虫停止呼吸，是为了避免吸入对身体有害的过量氧气。 加州大学欧文分校的生态学及进化生物学教授Timothy Bradley和德国洪堡大学的生理学助理教授Stefan Hetz研究提出，蚱蜢、蛾、飞蛾、蝴蝶、果蝇、甲虫和臭虫等昆虫周期性地关闭呼吸系统，是为了避免吸入过量的氧气，从而使身体组织免受伤害。 他们2月份发表在《自然》杂志的这一结论，向以前的相关理论提出了挑战。 第一种理论认为，这种间断性的呼吸暂停，可以帮助昆虫减少水分流失。 而第二种理论则认为，当昆虫在地下时，这种特别的呼吸方式能帮助它们摆脱呼吸的副产品——二氧化碳。 因为它们这时处于二氧化碳浓度很高但氧气含量很低的环境中，为了寻求更好的空气流通条件，它们不得不选择间隔性的呼吸——虽然这时它们无法吸入足够的氧气，但是能从高浓度的二氧化碳中解脱出来。 避免对身体组织产生毒副作用，似乎具有更加重要的意义。 实验是检验理论最直接也是最有说服力的手段。 为探明昆虫屏气的真相，Timothy Bradley和Stefan Hetz用一只乌桕大蚕蛾的蛹，进行了有针对性的实验研究。 昆虫没有肺，而是用通气孔进行呼吸。 科学家把导管插入到蛾蛹的通气孔中，以测量它排放的二氧化碳量及吸入的氧气含量，并用一种测量呼吸作用的仪器——呼吸计来监测飞蛾的呼吸形态。 结果发现：高氧浓度环境中的昆虫，当它处于飞行等高强度活动状态时，会保持正常的呼吸；但当处于不活跃状态时，为避免吸入过量氧气导致身体组织出现氧化损伤，包括蚱蜢在内的一些昆虫都选择了间歇性停止呼吸的做法。 它们充分减少气体交换频率，使体内的氧含量保持在一个安全的水平上。 这种假设可以解释不同环境下昆虫呼吸模式的转换，而以前的理论都做不到这一点。 事实上，昆虫控制体内氧气含量的活动十分活跃，方式也很特殊：在氧浓度正常的环境中，它们会呼吸一段时间，随后突然释放大量二氧化碳，接着关闭通气孔避免吸入更多的氧气，使体内氧气含量维持在4～5千帕斯卡；在氧浓度较低的环境中，它们长时间打开呼吸系统，关闭通气孔的时间变得很短；在氧浓度较高的环境中，它们则暂时开放通气孔，然后紧紧关闭很长一段时间。 其实这一问题并不让人费解。 因为暴露在活性很强的氧分子中，会使身体组织中的蛋白质、脂类和DNA受损，促使细胞死亡、加快机体衰老。 以人为例，人体向各个组织器官提供氧气，但同时也要避免过量氧气导致的氧化性损伤。 事实上，科学家反复研究了数十年的果蝇，已被证明在高氧环境中会更加短命。 Bradley和Hetz接下来准备建立更加全面的昆虫呼吸模式体系，用其解释所有种类昆虫的呼吸行为。 这项研究不仅有理论价值，更有很好的应用意义。
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科学网2005年4月5日讯 昆虫为什么经常有规律地中断呼吸好几分钟，一直是困扰生物学者的一大难题。 美国和德国科学家日前对这一问题给出的最新解释，或许能解开这个几十年的谜团。 他们针对昆虫呼吸系统进行的一项新研究指出：昆虫停止呼吸，是为了避免吸入对身体有害的过量氧气。 加州大学欧文分校的生态学及进化生物学教授Timothy Bradley和德国洪堡大学的生理学助理教授Stefan Hetz研究提出，蚱蜢、蛾、飞蛾、蝴蝶、果蝇、甲虫和臭虫等昆虫周期性地关闭呼吸系统，是为了避免吸入过量的氧气，从而使身体组织免受伤害。 他们2月份发表在《自然》杂志的这一结论，向以前的相关理论提出了挑战。 第一种理论认为，这种间断性的呼吸暂停，可以帮助昆虫减少水分流失。 而第二种理论则认为，当昆虫在地下时，这种特别的呼吸方式能帮助它们摆脱呼吸的副产品——二氧化碳。 因为它们这时处于二氧化碳浓度很高但氧气含量很低的环境中，为了寻求更好的空气流通条件，它们不得不选择间隔性的呼吸——虽然这时它们无法吸入足够的氧气，但是能从高浓度的二氧化碳中解脱出来。 避免对身体组织产生毒副作用，似乎具有更加重要的意义。 实验是检验理论最直接也是最有说服力的手段。 为探明昆虫屏气的真相，Timothy Bradley和Stefan Hetz用一只乌桕大蚕蛾的蛹，进行了有针对性的实验研究。 昆虫没有肺，而是用通气孔进行呼吸。 科学家把导管插入到蛾蛹的通气孔中，以测量它排放的二氧化碳量及吸入的氧气含量，并用一种测量呼吸作用的仪器——呼吸计来监测飞蛾的呼吸形态。 结果发现：高氧浓度环境中的昆虫，当它处于飞行等高强度活动状态时，会保持正常的呼吸；但当处于不活跃状态时，为避免吸入过量氧气导致身体组织出现氧化损伤，包括蚱蜢在内的一些昆虫都选择了间歇性停止呼吸的做法。 它们充分减少气体交换频率，使体内的氧含量保持在一个安全的水平上。 这种假设可以解释不同环境下昆虫呼吸模式的转换，而以前的理论都做不到这一点。 事实上，昆虫控制体内氧气含量的活动十分活跃，方式也很特殊：在氧浓度正常的环境中，它们会呼吸一段时间，随后突然释放大量二氧化碳，接着关闭通气孔避免吸入更多的氧气，使体内氧气含量维持在4～5千帕斯卡；在氧浓度较低的环境中，它们长时间打开呼吸系统，关闭通气孔的时间变得很短；在氧浓度较高的环境中，它们则暂时开放通气孔，然后紧紧关闭很长一段时间。 其实这一问题并不让人费解。 因为暴露在活性很强的氧分子中，会使身体组织中的蛋白质、脂类和DNA受损，促使细胞死亡、加快机体衰老。 以人为例，人体向各个组织器官提供氧气，但同时也要避免过量氧气导致的氧化性损伤。 事实上，科学家反复研究了数十年的果蝇，已被证明在高氧环境中会更加短命。 Bradley和Hetz接下来准备建立更加全面的昆虫呼吸模式体系，用其解释所有种类昆虫的呼吸行为。 这项研究不仅有理论价值，更有很好的应用意义。
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