В прошлом на Земле обитали насекомые впечатляющих размеров, в частности, грифоны — древние родственники современных стрекоз с размахом крыльев до 70 сантиметров. На протяжении долгого времени ученые считали, что основной причиной уменьшения размеров насекомых был пониженный уровень кислорода в атмосфере. Однако новое исследование ставит под сомнение эту гипотезу.
Об этом сообщает Finway
От гигантских грифонов до современных стрекоз
Около 300 миллионов лет назад Землю населяли насекомые, значительно превышающие по размерам современных представителей этого класса. Грифоны — вымершие родственники стрекоз — поражали не только своими габаритами, но и способностью к полету при значительной массе тела. Ученые долгое время объясняли это тем, что в те времена уровень кислорода в атмосфере был примерно на 45% выше, чем сегодня. Благодаря этому у насекомых, которые не имеют легких, а дышат с помощью системы трахей, появилась возможность обеспечивать большие объемы кислорода для огромного тела.
Считалось, что снижение содержания кислорода сделало невозможным существование таких гигантов, и это привело к эволюции к меньшим размерам. Анатомически большие тела требуют больше кислорода, однако площадь поверхности, через которую он поглощается, не увеличивается так же быстро, как объем тела. Поэтому при достижении критического размера насекомое не может получать достаточное количество кислорода для поддержания жизнедеятельности. Однако новые исследования заставляют пересмотреть эту концепцию.
Современные исследования и переосмысление гипотез
Группа ученых исследовала трахеи 44 видов насекомых из десяти отрядов, среди которых масса крупнейших превышала массу самых маленьких в 10 000 раз. Выяснилось, что трахеи занимают всего от 0,47% до 0,83% мышечной ткани, независимо от размеров насекомых. Даже у гигантских ископаемых насекомых, например, Meganeuropsis permiana весом около 100 граммов, доля трахей составляла лишь около 1% мышц.
«Более половины времени с момента появления насекомых размер крупнейших представителей в палеонтологической летописи примерно соответствовал содержанию кислорода. Однако около 135 миллионов лет назад эта связь была нарушена — атмосфера в меловом периоде была не такой богатой кислородом, как в каменноугольном, но ее уровень был выше, чем сегодня, и намного выше, чем в юрском периоде. К сожалению, летающие насекомые не смогли в полной мере восстановить свои прежние размеры, что, по мнению авторов нового исследования, вероятно, объясняется появлением конкуренции со стороны летающих насекомых и хищников — птиц и птерозавров».
Исследователи пришли к выводу, что уменьшение размеров насекомых нельзя объяснить только ограничением кислородом. Анатомическое строение позволяло бы им адаптироваться к пониженному уровню кислорода путем увеличения количества трахей. Появление новых конкурентов и хищников, в частности птиц и птерозавров, а также изменения в экзоскелете современных насекомых, вероятно, стали главными факторами, ограничившими их дальнейший рост.
Изменения в атмосфере, а также биологические и экологические факторы, такие как конкуренция и эволюция экзоскелета, играют значительную роль в определении размеров современных насекомых. Исследование, опубликованное в журнале Nature, открывает новые возможности для изучения эволюционных процессов древней жизни на нашей планете.
- Грифоны — древние родственники стрекоз, которые имели размах крыльев до 70 см, обитали на Земле примерно 300 миллионов лет назад.
- Изменения в размерах насекомых больше связаны с конкуренцией и эволюцией хищников, а не только с уровнем кислорода в атмосфере.
- Особенности строения экзоскелета современных насекомых также могут влиять на их максимальные размеры.