日本蚱消化系統的形態觀察與取食分析

曹成全　陳申芝　林忠燁

摘要：解剖了日本蚱（Tetrix japonica）的消化系統，并對其取食習性進行了分析。結果表明，日本蚱消化道分為前腸、中腸、后腸，前腸最短，由食道、明顯膨大的嗉囊和前胃構成；中腸長度居中，前端有6條較粗短的胃盲囊圍繞在嗉囊周圍；后腸最長，分回腸、結腸、直腸三部分。馬氏管發達，約為70～100根。食物殘渣多分布在中腸、后腸，多為綠色或黃綠色絨狀植物纖維，伴有少量沙土粒。日本蚱為植食性，主食幼嫩草本植物、苔蘚等，有時會進食沙土粒。

關鍵詞：日本蚱（Tetrix japonica）；消化道；馬氏管；取食分析

中圖分類號：S433 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）15-3662-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.15.019

Abstract： Digestive system of Tetrix japonica was anatomied and its feeding features was analysed. The results showed that digestive tract of T. japonica was divided into three parts： foregut， midgut and hindgut. Foregut， consisting of esophagus，obviously intumescent jabatby and cardia， was the shortest. Midgut was in the middle in length and six thick and short Gastric caecas around the jabatby were in the midguts front. Hindgut was the longest and consisted of three parts： ileum， colon and rectum. Malpighian tubes developed which were about 70～100 in number. Most of food particles， green or yellow-green filiform plant fiber with some small grains of sand and soil， were in the midgut and hindgut. T. japonica was a kind of plant-feeding insect feeding young herbage， moss and sometimes some small grains of sand and soil.

key words： Tetrix japonica； digestive tract； malpighian tube； feeding analysis

蚱總科（Tetrigoidea）昆蟲多數種類喜歡生活在潮濕的環境當中，并且多喜食在陰濕環境中分布較多的苔蘚、地衣等低等植物，為植食性至雜食性的昆蟲[1，2]。當前，對直翅目昆蟲的消化系統解剖和取食習性的研究很多，但多集中在除蚱總科外的直翅目的其他類群[3-14]，對蚱總科昆蟲消化系統的解剖及其取食習性的研究很少[15]。

日本蚱（Tetrix japonica Bolivar）隸屬蚱總科（Tetrigoidea）蚱科（Tetrigidae）蚱屬（Tetrix Latreille），是常見的種類，在我國主要分布在廣西、云南、四川、貴州、陜西等地[1，2，16]。本研究通過消化道的解剖，結合野外觀察和實驗室模擬生境養殖，對日本蚱的消化系統的形態結構及取食習性進行了初步的研究和分析。

1 材料與方法

1.1 材料

從峨眉山伏虎寺（海拔約550 m）附近的日本蚱群聚地隨機采集雌雄成蟲各30只以上，帶回實驗室養殖備用。

1.2 方法

用昆蟲針將活體日本蚱成蟲腹面朝上固定于蠟盤上，用解剖剪上挑著從下生殖板處沿著腹板向前剪至頭部，將解剖開的蟲體打開，滴適量的生理鹽水，在解剖鏡下用昆蟲針和鑷子剔除周圍臟器和組織，剖出完整的消化道，觀察各部分構造，并用硫酸紙繪圖。在解剖鏡下用坐標紙測量消化道的總長度以及各部分的長度，并計算出各部分的平均長度和它們占消化道總長的比例。各部分的分界點如下：以食道作為前腸的起始部位，胃盲囊為前腸和中腸的分界線，馬氏管的著生部位是中腸與后腸的分界線。將消化道浸泡在濃度為95%的乙醇內24 h以上，使纏繞在消化道表面的馬氏管離散開，在解剖鏡下觀察其形態、分布，測量其長度，統計其數量。

用上述方法解剖活體日本蚱成蟲，分離出完整的消化道，立即浸于0.9%的生理鹽水中備檢，分別將前腸、中腸、后腸解剖開，用精密pH試紙分別測量腸道內部和消化道外部溶液的酸堿度。在解剖鏡下，觀察其消化道內食物殘渣，對其沒有完全磨碎、消化的食物進行鑒別，再結合在野外和實驗室養殖時觀察到的結果，對其取食習性進行分析。

試驗結果用“平均數±標準差（x±s）”表示，采用SPSS 11.0軟件進行統計分析處理，P<0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 日本蚱的生境

日本蚱喜生活在菜園生態環境中，菜園中多為一些十字花科（Cruciferae）、旋花科（Convolvulaceae）、蝶形花科（Papilionaceae）等四川常見的一年生草本作物，并夾雜有一些低矮常見的雙子葉草本植物以及苔蘚等，一般無高大植被。

2.2 日本蚱消化道的結構

如圖1所示，日本蚱的消化道是一條從口至肛門并貫穿于整個體腔的管道，消化道外氣管密布，管壁較薄，呈半透明膜質。雌、雄成蟲的消化道在結構上基本相同，僅在長度上有所不同。

1）前腸：包括食道、嗉囊和前胃三個部分。食道是一段前接咽部后連嗉囊的細管，在整個消化道中最細且短，長度約為前腸的1/4；嗉囊是緊接在食道后明顯膨大成球狀的部位，其后連前胃，長度約為前腸的1/2；前胃（砂囊）是前腸的最末端，后緊接中腸，比嗉囊細小，較短，約為前腸的1/4，通常被外圍的胃盲囊遮蓋。

2）中腸：由前腸末端至馬氏管著生處為止的管狀，并且中腸前端腸壁向外凸起，形成了6個粗短的圍繞在前腸周圍的半透明膜質囊瓣狀結構，即胃盲囊，較粗的一端著生于前腸與后腸的分界線上，稍細的一端游離，朝向頭端延伸至食道末端，中腸前端始于在胃盲囊基部，是消化道最粗的部分，中后段較粗，近似圓管且管道外有較淺的環形褶皺。

3）后腸：消化道最后端的部分，由中腸末端相連、馬氏管著生處開始，由回腸、結腸和直腸三個部分構成，是消化道中最長的部位，前端粗細與中腸近似，越往后端越細。回腸是占后腸比例最大的部位，也是最粗的部位，近似漏斗狀；結腸是消化道除食道外最細的部分，較短，其后緊接直腸；直腸較結腸粗，但比回腸細，最末端開口于肛門，通常結腸開始出現較明顯的彎曲。

2.3 日本蚱消化道各部分的長度及所占比例

日本蚱雌蟲的消化道全長（9.33±0.05） mm，后腸、中腸、前腸長度分別為（4.29±0.05）、（3.05±0.04）、（1.99±0.06） mm，占消化道總長度的比例分別為45.98%、32.69%、21.33%，胃盲囊長度為（1.48±0.04） mm；日本蚱雄蟲的消化道全長（8.65±0.45） mm，后腸、中腸、前腸長度分別為（3.96±0.05）、（2.84±0.03）、（1.85±0.05） mm，占消化道總長度的比例分別為46.10%、32.64%、21.26%，胃盲囊長度為（1.39±0.06） mm。日本蚱雌、雄蟲消化道各部分的長度由長至短依次均為后腸>中腸>前腸，雌蟲消化道總長與各部分長度均長于雄蟲，但雌、雄蟲消化道各部分長度所占消化道總長度的比例差距不大。

2.4 日本蚱馬氏管的形態觀察及數量統計

在解剖鏡下觀察到日本蚱的馬氏管呈白色，為細如毛發的管狀物，一端著生于中腸末端，另一端的一部分呈游離狀態，另一部分則連接于后腸末端（直腸部位），圍繞在消化道外圍或曲折分散在體腔中（圖1）。通常數根馬氏管著生處會緊挨在一起成為一叢，幾叢馬氏管圍繞在中腸與后腸的分界線上。

日本蚱雌、雄蟲的馬氏管長度幾乎等長，均為（8.12±0.05） mm；雌、雄蟲的馬氏管每叢馬氏管的根數均為（7±2）根，但雌蟲馬氏管叢數為（12±2），雄蟲馬氏管叢數則為（9±2），因此，雌蟲的馬氏管總根數（99±13）根多于雄蟲（71±11）根。

2.5 日本蚱消化道內的食物殘渣觀察

解剖觀察發現，日本蚱雌、雄蟲前腸、中腸、后腸內均可能有食物殘渣存在，但存在數量有所不同，其中前腸存留的最少，多存在于中腸的中后段與后腸的回腸中，同時發現食物殘渣較少或沒有的地方為褐色半透明的液體。殘渣主要為綠色、黃綠色或枯黃色的絨狀植物纖維，并經常伴有少許沙粒和土粒。其中前腸的食道內一般不會有食物殘渣，而嗉囊作為前腸中容積最大的結構，經常可以清晰地發現少許沙粒、土粒和絨狀的食物殘渣存留其中；中腸前段食物殘渣較少，但有大量的絨狀植物纖維和少量包裹在其中的沙粒存在于中腸中后段；還有較多呈深褐色的糜狀食物殘渣存在于后腸腸內，相比于前腸、中腸的食物殘渣來說較干燥，此處已不易區分沙粒、土粒、絨狀物（三者已混合在一起），用解剖針輕輕分開殘渣，可以發現包裹其中的沙粒和相對于嗉囊中明顯變小的絨狀物。用精密pH試紙快速測剛解剖后的日本蚱的體液和腸內溶液，測出的pH約為（6.4±0.1），呈弱酸性。

3 小結與討論

結合生境特點和消化系統結構，確定昆蟲的取食特性，對于生物多樣性和物種進化的研究均具有重要意義，同時也可作為直翅目指示功能的重要依據，因為不同土壤-植被會有不同的直翅目類群分布，它們對不同生境具備精妙的生理生態學適應的功能結構與行為特點[17，18]；同時還可為此種直翅目昆蟲生活史的研究提供基礎資料。

前腸短而細的食道和不明顯的前胃，表明日本蚱的前腸吸收能力較弱，主要功能為消化、磨碎食物；中腸則較粗，雖然不是最長，但中腸有褶皺和較為發達的胃盲囊，不僅可以儲存更多的食物，也增大了中腸的消化吸收的面積，促使對食物營養的充分吸收，并且使中腸的消化和吸收能力大大增強；最長的是后腸，有分工明確的三個部分，其中混合均勻且相對較干燥的食物殘渣說明后腸吸收的能力較強，保障了對食物營養的充分利用；日本蚱消化道內液體呈弱酸性，與已有的報道酸性環境中的食物更易消化、營養更易吸收[5]的觀點相吻合。

作為在昆蟲所有排泄作用中占據主體位置的結構，日本蚱的馬氏管很發達，數量多且長，部分馬氏管的頂端與直腸粘連在一起，形成馬氏管到后腸的排泄循環系統。此結構與鱗翅目、部分廣腰亞目、鞘翅目的部分幼蟲的隱腎有點相似，可在糞便排出前對其進行滲透壓和水分、離子平衡調節[19，20]，這也解釋了為什么后腸的食物殘渣要比前腸、中腸內的干燥一些。另外，雌、雄蟲的馬氏管數量的顯著差異可能是由于雌蟲需要積累大量脂肪、蛋白質等以供產卵需要而造成了雌性個體攝食量大、代謝旺盛，從而排泄功能也相應增強[9]。

通過對日本蚱的野外和實驗室觀察以及食物殘渣的分析可知，日本蚱為植食性昆蟲，主要以聚居地的草本植物的幼嫩葉片為食，其次是苔蘚等低矮植物，缺少新鮮食物時還會取食干枯植物。在觀察日本蚱糞便時，發現其中除了部分絨狀植物纖維外，還有少部分土壤成分，偶爾會有沙粒存在；在解剖消化道時也發現了消化道內存在少許沙粒和土壤（主要存在于前腸的嗉囊與后腸當中，少量分布在中腸），說明日本蚱會在攝食的同時攝入部分沙粒、土粒，這些物質可能會有協助磨碎和消化食物的作用。

與大優角蚱相比，大優角蚱消化道中最長的部位為中腸，而日本蚱最長部位為后腸，且日本蚱的馬氏管比大優角蚱多20～30根。若對蚱總科昆蟲的消化道進行系統深入地研究和比較，或許能發現消化道在分類學上的價值。

致謝：感謝樂山師范學院生命科學學院2010級學生劉婭蘋對本研究的重要貢獻！

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