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気門または気門は、昆虫、多足類、ベルベットワーム、および多くのクモ類の外骨格にある開口部で、気管に空気が入るようになっています。[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]昆虫の呼吸器系は脊椎動物とは異なります。循環器系は酸素の循環と二酸化炭素の除去において比較的小さな役割しか果たしません。代わりに、昆虫の体内の気管と気嚢が直接ガス交換を可能にし、これらの気管は最終的に気門を介して外部環境に接続されます。
ほとんどの種では、気門は中枢神経系の運動ニューロンによって制御されています。気門は効率的に開閉し、呼吸時の水分損失などの生理的コストを最小限に抑えながら空気を取り込むことができます。昆虫の気門の制御には、化学感覚（二酸化炭素、酸素など）や機械感覚（音、触覚など）といった多くの感覚刺激が影響を及ぼします。飛行などの代謝的に負荷の高い行動中、昆虫は気門の開口部の大きさを動的に調節し、水分を過剰に失うことなく飛行の代謝要求を満たすことができることが示されています。[ 4 ]
さまざまな種において、気門の開閉は、弾性閉鎖や気門を囲む筋肉の収縮、管の屈曲など、さまざまなメカニズムによって制御されます。気門を開くために筋肉が弛緩するものもあれば、閉じるものもあります。 [ 5 ]いくつかの水生昆虫は、気管への水の侵入を防ぐために、同様または別の閉鎖方法を持っています。気門の閉鎖のタイミングと持続時間は、生物の呼吸速度に影響を与える可能性があります。[ 6 ]また、気門は、開口部周辺の空気の大量移動を最小限に抑え、それによって水の損失を最小限に抑えるために、毛で囲まれている場合もあります。
大型昆虫では、代謝要求が高いため、気門の制御はより複雑で、ガス交換を管理する上で重要です。バッタや一部の甲虫などの大型昆虫は、能動的な換気を行い、気門の制御は腹部の動きと連動して機能します。これらの腹部の収縮により、気管系に空気が送り込まれたり排出されたりし、気門は同期して開閉し、酸素の摂取と二酸化炭素の排出を最大化します。この能動的なプロセスにより、これらの昆虫は、特に飛行などの活動が活発な時期に、内部環境をより正確に調節することができます。研究によると、昆虫の中枢神経系の神経回路が二酸化炭素濃度に応じて気門の開口部を調整し、効率的なガス交換を確保し、低酸素症や高炭酸ガス血症を防いでいます。口吻[ 7 ]などの他の身体部位も、さまざまな行動中に昆虫を換気するために伸びたり縮んだりすることがあります。
ほとんどの多足類は昆虫と同様に一対の側方気門を持つ。ムカデ類は例外で、背板の後縁に閉じられない一対の気門を持つ。[ 2 ]
ベルベットワームは、体表面に小さな気門が散在し、分岐していない気管につながっています。体節には最大で75個の気門があります。気門は背側に最も多く存在します。気門は閉じることができないため、ベルベットワームは水分を失いやすく、そのため湿潤な生息地でしか生きることができません。[ 3 ]
すべての昆虫は気門を持っていますが、クモ類は気門を持っているのは一部の種だけです。コガネグモやオオカミグモなどの一部のクモは気門を持っています。祖先的に、クモは気管ではなく書肺を持っていました。しかし、一部のクモは昆虫の気管系とは独立して気管系を進化させ、これには気門の独立した進化も含まれます。しかし、これらのクモは書肺を保持しているため、両方を持っています。[ 8 ] [ 9 ]ザトウムシ、ラクダグモ、リキヌレ科、ダニ、カニムシはすべて気管系で呼吸し、書肺を持っていません。
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