炮步甲隶属鞘翅目Coleoptera肉食亚目Adephaga步甲科Carabidae气步甲亚科Brachininae炮步甲属Pheropsophus。该甲虫拥有整个昆虫纲最为独特的防御装置,它能利用体内的化学物质和防御装置,瞬时生成高热具毒的液体并立即喷向攻击者。本文以炮步甲Pheropsophus(Stenaptinus)occipitalis(W.S.MacLeay,1825)为研究对象,研究其形态特征、生物学习性、喷射行为、发声特性,以及防御系统的微结构,以揭示它的生物学奥秘。本学位论文分别从炮步甲的识别及其科学问题聚焦、形态学和生物学、防御腺体的形态、结构和功能、研究结果与分析、问题与展望5方面研究该甲虫奇特的防御组织及其可能的功能作用。研究取得以下初步成果:1.炮步甲生物学特性炮步甲体长14-21mm左右,整体黑色带有黄色斑纹。雄性第7腹板开裂,分为左右两叶,第8腹板伸出;雌性第7腹板具中沟,无第8腹板,产卵瓣外露。自然状态下1年1代,卵经历共三3龄幼虫和蛹的阶段羽化成成虫,成虫和幼虫均无自相残杀现象,具有喜暗、喜潮湿、聚集等行为,野外发生量极大。2.炮步甲防御腺体的着生位置、形态学及其超微形态结构借助光学显微镜观察法、组织切片观察法及扫描电子显微镜观察法,发现该甲虫的防御腺体着生于臀板和第7背板之间的节间膜上。根据腺体构造和形态功能我们将其分为收集组织、储液囊、阀门、反应室、附腺5部分:(1)收集组织由1根收集管主干、12根收集管、无数分泌管和传导管组成;(2)展现储液囊的整体结构,将储液囊划分为储存区域和传输区域;(3)阀门与储液囊联动作用,共同控制化学物质的进入;(4)两性的反应室在大小、长短、融合度、内部微纹等方面存在明显差异;(5)反应室表面有丰富的附腺,主要作用是分泌酶;(6)反应室内部超微结构呈多样性,特定区域有特定微纹,这种微纹在同1个体内有7种之多。3.炮步甲的喷射行为及发声特性炮步甲在喷射时能快速瞄准被刺激的方向,迅速转动腹部,调整喷射的姿势,初始喷射的“炮弹”是气雾状,速度快覆盖面广,保证喷射行为准确有效。单只炮步甲短时喷射次数为5-14次,73%以上首次能喷射8次及以上,且都存在连续喷射现象。喷射殆尽后需要5天才可恢复到原有的喷射水平。炮步甲的喷射是一种脉冲喷射,每次喷射的脉冲数不等,脉冲数在3-15个之间,脉冲间隔时间为18±3ms。