Chương III: GIẢI PHẨU VÀ SINH LÝ CÔN TRÙNG
I. DA CÔN TRÙNG (BỘ XƯƠNG NGOÀI)
Da côn trùng còn được xem là bộ xương ngoài của côn trùng. Bộ xương ngoài
bao bọc cơ thể, mặt trong của bộ xương này lại có những phần lồi giúp cho vách cơ
thể vững chắc, đồng thời là chỗ bám cho các hệ cơ phía trong cơ thể, toàn bộ phần lồi
phía trong được gọi là bộ xương trong. Phần lồi của vách da cơ thể hiện diện nhiều
nơi trong cơ thể, trên đầu, phần lồi thường có các dạng hình chữ H hay chữ X.
Ở phần ngực, bộ xương trong của từng đốt ngực gồm có các bộ phận như vách
phragmata, vách furca và vách bên. Vách phragmata tạo chỗ bám cho các cơ dọc
lưng, vách này thường rất phát triển ở các đốt mang cánh. Vách furca thường có dạng
Y và phần lớn cơ dọc bụng bám vào vách này. Còn các vách bên cũng là chỗ bám cho
nhiều loại cơ khác nhau .
Hình III.1. Bộ xương trong (phần ngực).
a: vách phragmata; b: vách furca; c: vách bên; d: đốt ngực;
e: đường nối antecostal. (Borror và ctv., 1981)
II. HỆ CƠ CÔN TRÙNG
Hệ cơ côn trùng rất phức tạp gồm từ vài trăm tới vài ngàn tế bào cơ, ở sâu non
bộ
Cánh vẩy, số lượng cơ lên đến 2.000-4.000 cơ, trong lúc ở người chỉ có 400-
500 cơ. Không giống với các loài động vật có xương sống có cùng một lúc hai loại cơ
là cơ vân và cơ trơn. Hầu hết côn trùng đều có cấu tạo cơ vân (cấu tạo bởi nhiều thớ
50
sợi dọc, có tính đàn hồi cao) ngay cả đối với những cơ nằm xung quanh ống tiêu hóa
và quanh tim.
Căn cứ vào vị trí phân bố và chức năng, có thể chia thành hai nhóm cơ hay bắp thịt.
Cơ vách : là nhóm cơ vận động, một đầu bám vào vách trong của da cơ thể,đầu
kia gắn vào bộ phận vận động như chân, cánh, hàm, râu đầu, lông đuôi, v.v…. hoặc cả
hai phía gắn vào vách trong của da như các bắp thịt ở ngực và bụng.
Cơ nội tạng: là nhóm cơ thuộc các bộ máy bên trong và màng ngăn cơ thể. So
với cơ vách, cơ nội tạng chiếm tỷ lệ ít hơn nhiều, phân bố dưới dạng các sợi cơ riêng
lẽ hoặc xếp thành mạng.
Hệ cơ nằm chung quanh ống tiêu hóa, tim và ống đẻ trứng đã tạo ra những nhu
động giúp cho các bộ phận này hoạt động, ví dụ như giúp tim co bóp, di chuyển máu
vào mạch máu lưng hoặc giúp thức ăn di chuyển trong ống tiêu hóa và trứng hoặc tinh
trùng di chuyển trong ống sinh dục. Hệ cơ giúp cho các bộ phận phụ cử động thường
được sắp xếp theo từng đốt, thường là từng đôi đối xứng. Thường mỗi đốt của mỗi chi
phụ đều có hệ cơ riêng.
Hệ cơ côn trùng nói chung khá mạnh, rất nhiều loài côn trùng có thể đẩy một
trọng lượng gấp 20 lần trọng lượng cơ thể và đối với một số loài côn trùng có khả
năng nhảy, côn trùng có thể nhảy một khoảng cách dài gấp nhiều lần chiều dài của cơ
thể. Hệ cơ côn trùng có thể co dãn rất nhanh, đựơc biểu lộ qua nhịp đập của cánh,
nhịp đập vài trăm lần/giây rất phổ biến ở côn trùng, điều này cho thấy hệ cơ có tác
động rất lớn trong quá trình hoạt động sinh lý của côn trùng.
III. HỆ TIÊU HÓA VÀ VẤN ĐỀ DINH DƯỠNG Ở CÔN TRÙNG
1. Cấu tạo
Côn trùng có thể ăn nhiều loài thức ăn khác nhau vì vậy hệ tiêu hóa của côn
trùng cũng có rất nhiều biến đổi nhưng nói chung hệ tiêu hóa của côn trùng đơn giản
thường là một ống, ống này có thể uốn cong thành vòng và kéo dài từ miệng tới hậu
môn. Gồm ba phần: ruột trước, ruột giữa và ruột sau. Giữa mỗi phần thường có các
van hiện diện hoặc có sự hiện diện của các cơ vòng khoanh để điều hòa sự di chuyển
thức ăn từ vùng này sang vùng khác trong ruột.
a - Tuyến môi dưới
Phần lớn côn trùng đều có một đôi tuyến nằm ở phía dưới phần trước ống tiêu
hóa. Những ống phát xuất từ đôi tuyến này kéo dài về phía trước và hợp thành một
ống chung ở phần đầu mở ra ở gần phía dưới của môi dưới hoặc lưỡi. Đôi tuyến này
được gọi là tuyến nước bọt. Ở bộ Cánh vẩy, tuyến này còn tiết ra chất tơ để làm kén.
51
b - Ruột trước
Gồm có yết hầu, thực quản, diều và dạ dày trước. Phía trong ruột trước có cấu
tạo một màng intime có nhiều lông ngắn và dạ dày trước là một túi cơ, vách cơ dầy,
có nhiều gờ cutin cứng làm nhiệm vụ nghiền nát thức ăn, phía ngoài màng intime là
một lớp tế bào thượng bì, và phía ngoài lớp thượng bì là một lớp cơ dọc, phía ngoài có
cơ vòng. Phần trước của ruột trước có sự hiện diện của các cơ trương. Các cơ này
thường phát triển ở vùng yết hầu và ở những loài côn trùng hút, yết hầu được sử dụng
như một ống bơm hút.
c- Ruột giữa
Thường là một ống dài, đều, thường mang các túi thừa ở phần trước. Ruột giữa
không có màng biểu bì. Thay vào đó lớp tế bào thượng bì sẽ tiết ra một lớp màng
mỏng có cấu tạo chitin và protein để bảo vệ cho vách phía trong ruột không bị thức ăn
làm thương tổn. Lớp màng này cho phép sự trao đổi các enzyme tiêu hóa và cho phép
các sản phẩm đã được tiêu hóa thấm qua để cơ thể hấp thụ. Màng thượng bì ở ruột
giữa dầy hơn các phần khác của ống tiêu hóa. Phía ngoài lớp màng này là một lớp cơ
tương tự như ruột trước nhưng mỏng hơn.
d - Ruột sau
Thường chia làm hai phần: ruột và trực tràng. Ống Malpighi nằm giữa ruột
trước và ruột sau. Vách ruột sau có cấu trúc tương tự vách ruột trước nhưng lớp tế bào
biểu bì mỏng hơn và có thể thấm nước.
Hình III.2. Cấu tạo bộ máy tiêu hóa. a : ruột trước; b: ruột giữa; c: ruột sau; d:
miệng; e: thực quản; f: diều (túi chứa thức ăn); g: dạ dày cơ; h: túi thừa;
i: ống malpighi ; j: hậu môn
(Borror và ctv., 1981)
52
2. Quá trình tiêu hóa
Là quá trình biến đổi hoá học khiến cho thức ăn có thể hấp thụ được bởi cơ thể.
Quá trình này có thể được thực hiện trước khi thức ăn được hấp thụ vào ống tiêu hóa.
Thức ăn khi đi vào miệng được nhai nghiền nhỏ (ở một số loài, động tác này còn
được thực hiện ở dạ dày trước) sau đó thức ăn sẽ tiếp tục chịu tác động của các
enzyme tiêu hóa khi đi vào miệng hoặc trước khi thức ăn được đưa vào miệng, thức
ăn chịu tác động của men amylase trong nước bọt sau đó thức ăn được đưa vào ruột
trước, và tại đây thức ăn có thể được tiếp tục nghiền nhỏ ở dạ dày trước.
Hầu như toàn bộ sự tiêu hóa được tiến hành ở ruột giữa, biểu mô ruột giữa tiết
ra hầu hết các enzyme tiêu hóa cần thiết cho sự tiêu hóa. Enzyme tiêu hóa biến đổi
theo từng loài côn trùng và từng loài thức ăn, ví dụ như các loài ngài tấn công quần
áo, tóc (keratine) thì ruột giữa tiết ra những enzyme rất chuyên biệt để tiêu hóa những
loài thức ăn này. Côn trùng ăn tạp, sản sinh nhiều enzyme như lipase, carbohydrase và
protease. Đối với các côn trùng hút máu, enzyme chủ yếu là protease. Sau khi thức ăn
đã được tiêu hóa và đa số được hấp thụ, chất thải được đưa vào ruột sau để thải ra
ngoài. Nước có thể được hấp thụ tại ruột giữa và ở ruột sau, đặc biệt là ở những côn
trùng trong kho vựa hoặc những loài côn trùng sống trong những điều kiện khô hạn,
nước trong trường hợp này đã được giữ lại và sử dụng lại. Chỉ một số ít loài sản sinh
enzyme tiêu hóa cellulose, một số loài khác có thể tiêu hóa cellulose nhờ tập đoàn vi
sinh vật hiện diện trong ống tiêu hóa, vi sinh vật này thường là những vi khuẩn có thể
tiêu hóa cellulose. Những loài vi sinh vật này hiện diện nhiều trong các loài mối và
những loài cánh cứng đục gỗ.
Côn trùng có thể tấn công trên nhiều loại thức ăn khác nhau từ thực vật, động
vật, xác chết, phân,... trong một số trường hợp máu hay dịch cây trồng cũng có thể
cung cấp toàn bộ thức ăn cho chúng. Ở nhóm nhai gậm, thức ăn được nghiền nhỏ sau
khi được đưa vào ống tiêu hóa. Ở nhóm chích hút, yết hầu hoạt động như một ống
bơm thức ăn, đưa dịch thức ăn từ vòi hút vào yết hầu và sau đó thức ăn di chuyển
trong ống thức ăn nhờ các nhu động.
Nói chung nước bọt côn trùng chứa chủ yếu amylase, nhưng ở các loài ong
nước bọt chứa enzyme invertase, ở những loài côn trùng hút máu như muỗi, nước bọt
thường không chứa enzyme tiêu hóa nhưng chứa một chất ngăn cản máu đông.
Phần lớn thức ăn chịu tác động của enzyme sau khi được đưa vào miệng nhưng
ở một số loài, một phần thức ăn đã được phân giải trước khi đưa vào miệng, loài rầy
mềm tiết enzyme amylase vào mô của cây trồng trước khi hấp thụ dịch cây trồng, bọ
xít trước khi tấn công trên hạt khô cũng phân giải thức ăn trước khi hấp thụ thức ăn.
Côn trùng tấn công thức ăn ở dạng lỏng như máu, dịch cây trồng thường trang bị một
số cơ quan để trích một số lượng nước từ thức ăn trước khi thức ăn chịu tác động của
các enzyme, ở bộ Cánh đều (Homoptera), tác động chiết xuất nước được thực hiện từ
bộ phận lọc hiện diện trong cơ thể.
3. Dinh dưỡng và thức ăn (nhu cầu dinh dưỡng ở côn trùng)
Côn trùng cũng có những nhu cầu dinh dưỡng tương tự con người, gồm 10
acide amine (arginine, histidine, isoleusine, leusine, lysine, methionine, phenyl-
alamine, threonine, tryptophane và valine) và một số sinh tố B, sterol (như cholesterol
và stigmasterol), một vài chất đi từ acide nucleic, và nhiều chất khoáng.
53
Côn trùng không có khả năng tổng hợp acide amine và sterols vì vậy phải lấy
trong thức ăn. Phần lớn côn trùng đòi hỏi những vitamine B như thiamin, riboflavin,
pyridoxine và acide nicotine, trong một số trường hợp thì những vitamine chủ yếu
đựơc cung cấp bởi vi sinh vật sống cộng sinh. Chất khoáng cần thiết bao gồm
calcium, potassium, phospho, sắt, đồng, cobalt và nhiều loài khác. Khối lượng và chất
lượng thức ăn có tác động rất lớn đến sự phát triển và sinh sản của côn trùng.
Nhu cầu đối với nước của côn trùng khác nhau tùy theo loài, mặc dù lượng
nước và muối chứa đựng trong máu gần như giống nhau ở các loài côn trùng. Loài
côn trùng ăn lá có thức ăn chứa một khối lượng nước lớn vì vậy sự mất nước ở cơ thể
cũng cao. Những loài côn trùng sống trong kho vựa, do thức ăn chứa rất ít nước nên
hầu hết các lượng nước đều được giữ lại ở trực tràng, chỉ có lượng muối thừa là được
thải ra ngoài. Một số loài côn trùng có thể hấp thu ẩm độ không khí bên ngoài khi ẩm
độ không khí cao.
4. Thể mở
Thường hiện diện dưới dạng một nhóm tế bào trong cơ thể, vị trí thay đổi tùy
loài côn trùng. Thể mở là nơi dự trữ thức ăn, rất phát triển ở ấu trùng tuổi cuối.
IV. HỆ TUẦN HOÀN
1. Chức năng
Nhiệm vụ chính của máu là chuyên chở những chất dinh dưỡng, chất thải và
những chất tương tự. Máu chỉ giữ vai trò phụ trong việc di chuyển O2 và CO2. Máu
cũng giữ nhiệm vụ cân bằng máu và nước trong cơ thể và giữ nhiệm vụ cơ học như
tạo cho cánh duỗi thẳng ra, sau lần lột xác cuối, cũng như trong những lúc lột xác lớn
lên. Ngoài ra máu cũng giữ vai trò bảo vệ cơ thể nhờ các thực khuẩn thể hoặc miễn
dịch thể. Thực khuẩn nuốt các vi khuẩn ở ngoài lọt vào, tạo thành những bao cách ly
vi khuẩn với cơ thể. Miễn dịch được thấy trong trường hợp những đợt dịch xảy ra liên
tiếp, máu của côn trùng tạo ra các kháng thể chống lại các tác nhân gây bệnh bên
ngoài lọt vào. Máu còn là cơ quan dự trữ, dự trữ nước, thể mở và glucose.
2. Cấu tạo
Hệ thống tuần hoàn của côn trùng là một hệ tuần hoàn hở. Máu tràn ngập khắp
xoang cơ thể, giữa khoảng trống của các cơ quan, chỉ có một phần nhỏ của máu lưu
thông trong mạch duy nhất đó là một ống nằm sát dưới vách lưng, trên ống tiêu hóa
và kéo dài xuyên qua phần ngực và bụng. Mạch lưng chia làm hai phần: phần phía sau
bao gồm các phòng tim gọi là chuỗi tim và phần trước là động mạch, phía dưới mạch
lưng là vách xoang, ít nhiều ngăn cách phần xung quanh tim với phần còn lại của cơ
thể.
Các phòng tim mang tính phân đốt, có van ngăn cách nhau và hướng về phía
trước. Mỗi phòng tim có hai lỗ tim ở hai bên, xuyên qua các lỗ tim này mà máu đi vào
tim. Số lượng tim thay đổi tùy theo loài côn trùng, trong một số trường hợp côn trùng
chỉ có một đôi tim.
54