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2020-01-01隱身昆蟲體內的血流脈動—開放式循環系統
601 期
Author 作者
張園、呂昀恆／臺大昆蟲學系昆蟲病理實驗室；吳岳隆／臺大昆蟲學系副教授、昆蟲病理實驗室主持人。
循環系統（circulatory system）在生物體內扮演非常重要的角色，生物可以藉由循環系統的幫助在細胞間運送養分、氧氣、二氧化碳及清除廢物。除此之外，循環系統在維持體溫的恆定、抵禦病原菌攻擊及調節生物體內pH值等都相當重要。
循環系統主要分為開放式循環系統和閉鎖式循環系統，一般所熟知的哺乳動物屬於閉鎖式循環系統，也就是血液僅在封閉的血管內流動，主要是藉由心臟及血管使血液可以在全身循環流動，將物質運輸到所需的組織。而昆蟲則屬於開放式循環系統，也就是血管的末端開放，使得血淋巴可流出血管外直接接觸細胞及組織，僅依靠簡單的背血管及心臟結構的收縮作為血淋巴流動的媒介。由於昆蟲擁有特別的開放式循環系統，使得組織得以直接接觸到血淋巴，讓物質的交換速度較快，再加上昆蟲的體型較小，利用此方式也可以幫助昆蟲在環境中的生存更具競爭力。
循環系統的結構
昆蟲的開放式循環系統是由隔膜（diaphragm）、背血管（dorsal vessel）及血淋巴（hemolymph）組成。昆蟲的體內具有隔膜生長在昆蟲的背部及腹部，這兩片隔膜在體內隔成三個區域，靠近背部的空間稱為圍心竇 （pericardial sinus），具有背血管；中間區域稱為內臟竇（visceral sinus），具有昆蟲的消化道；而靠近腹部的區域則稱為圍神經竇（perineural sinus），含有昆蟲的神經系統。
而在昆蟲的系統中，血液稱為血淋巴（hemolymph），存在於昆蟲體軀內且直接浸泡在昆蟲的組織。血淋巴主要占昆蟲體內5~40％，成分包含血漿（plasma）及血球（hemocytes）。血漿內主要含有許多代謝酵素、免疫作用相關的免疫蛋白及溶菌酶等蛋白質，另外還有作為滲透壓平衡所需的無機鹽類、碳水化合物及脂質等複雜的成分組成。而血球部分則包含了原生質細胞 （plamatocytes）、顆粒細胞 （granulocytes）及原血細胞（prohemocytes），主要作為昆蟲啟動免疫防禦時的重要細胞。
昆蟲的背血管貫穿整個體軀，靠近胸部的區域具有扁平的肌肉，稱為翼狀肌（alary muscle），位於背血管的四周，可以支撐背血管及幫助心臟搏動。背血管屬於管狀結構，主要分為兩大部分，位於頭部的動脈（aorta）及延伸至胸部及腹部的心臟。動脈區域的管徑較小，作為血淋巴流出的地方；而心臟具有多對心管縫（ostia），體內的血淋巴可藉由背血管側邊的心管縫流入背血管中。……【更多內容請閱讀科學月刊第601期】