用压力和氧气测量以及X射线视频和断层扫描评估飞的单向通风的功能

科学领域:

• 昆虫生理学 昆虫生理学
• 呼吸系统 呼吸系统
• 生物力学 生物力学

背景情况:

• 形在飞行过程中表现出单向的空气流,空气进入前螺旋体并退出后螺旋体.
• 之前的研究证实了这一点,在分裂室实验中使用二氧化碳排放和气管压力.

研究的目的:

• 为了研究飞行螺旋的空气系统的功能机制.
• 阐明胸腔气囊和相关肌肉在通风中的作用.

主要方法:

• 在飞行过程中测量了气管压力和气囊中氧气 (PO2) 的部分压力.
• 使用光电池监测翅膀跳动频率.
• 用微电极记录腹肌活动.
• 在飞行过程中利用了Acherontia atropos的连续X射线成像.

主要成果:

• 纵向飞行肌肉和腹部提升肌肉的同步收缩在中胸气囊中产生了正压脉冲.
• 状气囊在飞行开始时显示PO2 (18-20 kPa) 和压力增加 (35-50 Pa) 的升高.
• 甲胸气囊显示上升到10kPa,然后下降到5±1kPa PO2,表明单向空气流,并作为一个合规体积.
• X射线成像证实了周期性膜运动和心胸外气囊体积变化,收缩的飞行肌肉充当吸气.

结论:

• 中隔膜和相关肌肉,以及胸后气囊,形成了一个有效的空气系统,用于形动物的单向通风.
• 飞行肌肉在运动和通风中起着双重作用,通过胸部气囊驱动空气流.
• 这种机制确保在高代谢需求期间有效地为飞行肌肉提供氧气.