Seit Jahrzehnten werden die kolossalen Insekten des Karbons – darunter libellenartige Greiffliegen mit Flügelspannweiten von mehr als 60 cm – mit einem höheren Sauerstoffgehalt in der Luft in Verbindung gebracht. Die vorherrschende Theorie besagte, dass diese alten Riesen nur in einer sauerstoffreichen Umgebung existieren könnten. Jüngste in Nature veröffentlichte Forschungsergebnisse stellen diese Annahme jedoch in Frage und argumentieren, dass die Sauerstoffverfügbarkeit nicht der Hauptfaktor für ihre immense Größe sei.
Die Sauerstoffhypothese und Insektenbiologie
Die Idee, dass der Luftsauerstoff die Insektengröße begrenzt, rührt von der Art und Weise her, wie Insekten atmen. Im Gegensatz zu Säugetieren mit Lungen sind Insekten auf ein Trachealsystem angewiesen: ein Netzwerk aus winzigen Röhren, die Sauerstoff direkt an die Zellen liefern. Wissenschaftler gingen davon aus, dass größere Körper mehr Sauerstoff benötigen und die Diffusion durch diese Röhren in der heutigen sauerstoffarmen Atmosphäre ineffizient wäre. Dies deutet darauf hin, dass die höhere Sauerstoffkonzentration im Karbon das Wachstum von Insekten zu außergewöhnlichen Größen ermöglichte.
Neue Erkenntnisse stellen die alte Theorie in Frage
Der Paläontologe Edward Snelling und sein Team von der Universität Pretoria untersuchten mithilfe hochauflösender Mikroskopie die Tracheolardichte in den Flugmuskeln von Insekten. Ihre Analyse ergab, dass Tracheolen nur einen winzigen Bruchteil (1 % oder weniger) des Muskelgewebes einnehmen. Das bedeutet, dass Insekten theoretisch ohne physiologische Einschränkungen viel mehr Sauerstoff liefernde Schläuche aufnehmen könnten.
„Wenn der Luftsauerstoff tatsächlich die Größe der Insekten begrenzen würde, würden wir Hinweise auf eine tracheoläre Kompensation bei größeren Arten sehen“, erklärte Snelling. „Die Realität ist, dass jegliche Anpassungen vernachlässigbar sind.“
Was hat die Insektengröße begrenzt?
Die Ergebnisse der Studie schließen Sauerstoff als beitragenden Faktor nicht aus, schließen ihn aber als alleinigen limitierenden Faktor entschieden aus. Wenn die tracheoläre Diffusion nicht der Flaschenhals ist, müssen andere Einschränkungen im Spiel gewesen sein. Mögliche Erklärungen sind:
- Raubtiere: Das Aufkommen früher Wirbeltiere mit räuberischen Fähigkeiten könnte letztendlich zu einer Einschränkung der Insektengröße geführt haben.
- Exoskelett-Grenzen: Das starre Exoskelett von Insekten unterliegt biomechanischen Einschränkungen; Größere Körper erfordern proportional stärkere Exoskelette, was möglicherweise nicht mehr nachhaltig ist.
- Andere physiologische Faktoren: Der Sauerstofftransport stromaufwärts oder in anderen Körpersystemen könnte immer noch eine Rolle gespielt haben, allerdings nicht innerhalb der Flugmuskulatur selbst.
Das Gesamtbild
Der Wandel im Verständnis hat umfassendere Auswirkungen auf die Paläontologie. Es zeigt, wie Annahmen über antike Umgebungen die Interpretation der Evolutionsgeschichte beeinflussen können. Die Studie „widerlegt“ nicht unbedingt die Sauerstofftheorie, zwingt Wissenschaftler jedoch dazu, alternative oder ergänzende Erklärungen zu erforschen.
Das Rätsel, warum diese Insekten verschwanden, bleibt offen, aber diese Forschung verdeutlicht, dass die Geschichte des Luftsauerstoffs zwar plausibel, aber unvollständig ist.
