昆虫没有肺，靠什么呼吸

本文来自微信公众号：SF 中文 （ID：kexuejiaodian），作者：SF

人是用肺呼吸，鱼是用鳃呼吸，那么昆虫用什么呼吸？答案是气管系统。昆虫这种呼吸系统看似普通，却有着出乎意料的地方。

文 | 陈强

昆虫是地球上数量最多、种类最多的动物，但它们却没有肺。相反，它们有一个由气管构成的内部管道系统，来进行呼吸。空气可以通过位于昆虫外骨骼上的气门，来进出身体内部，这些气门通常位于昆虫的腹部和侧面。空气进入后，通过类似树状的不断分支的气管网络，就可传到身体各个地方了。位于末端的微气管有着潮湿的表面，能让氧气更容易地扩散到细胞里，而二氧化碳也能从细胞扩散到微气管中。

一些昆虫可以主动呼吸

过去的科学家曾认为，昆虫的这种呼吸方式是被动、缓慢的，因为这需要依靠空气自身在气管内的扩散。但在 2003 年，科学家们发现，一些昆虫，包括甲虫、蟋蟀、蚂蚁、蝴蝶、蟑螂和蜻蜓等，还能借助头部和胸部的气管压缩和扩张，来进行主动呼吸。

并不是所有被研究的昆虫都可以进行这种主动呼吸，但在那些会进行主动呼吸的昆虫中，气管压缩和扩张的模式在个体内部和物种之间是不同的。

研究最为详细的三种物种（钻木甲虫、家蟋蟀和木蚁）中，借助气管压缩和扩张机制，它们每秒在主气管中交换空气的效率高达 50%。这类似于一个人做适度运动时的空气交换效率。

科学家们还认为，昆虫头部和胸部的主动气管呼吸，可能在昆虫陆地运动和飞行的进化中发挥了重要作用，并且它们是进化出更复杂的脑部和感觉系统的先决条件。

为什么一些昆虫会憋气？

自然界中，有些昆虫会时不时地把自己的气门闭合上，来屏住呼吸，有时长达数小时甚至数天。科学家曾认为，它们暂停呼吸也许是为了限制水分的流失，或者是为了适应充满大量二氧化碳的环境，但没有确凿的证据支持这两种观点。

在 2005 年，科学家发现真正的原因并不是之前所认为的。研究表明，虽然氧气对昆虫至关重要，但过多的氧气会损害它们的身体组织。所以，昆虫需要通过控制气门的开合，来避免吸入过多的氧气。昆虫的气门何时需要打开或闭合，是在不吸入过多氧气的情况下，根据它们要呼出多少二氧化碳而决定的。

参考文献：

• https://www.sciencedaily.com/releases/2003/01/030124075220.htm

• https://www.livescience.com/123-insects-hold-breath-days-air-kill.html