На протяжении десятилетий колоссальные насекомые каменноугольного периода — включая стрекозоподобных грифонфлис с размахом крыльев более полуметра — связывали с более высоким уровнем кислорода в атмосфере. Преобладающая теория предполагала, что эти древние гиганты могли существовать только в кислородно-насыщенной среде. Однако недавнее исследование, опубликованное в журнале Nature, бросает вызов этому предположению, утверждая, что доступность кислорода не была основным фактором, определяющим их огромные размеры.
Гипотеза о Кислороде и Биология Насекомых
Идея о том, что атмосферный кислород ограничивал размер насекомых, проистекала из того, как насекомые дышат. В отличие от млекопитающих с легкими, насекомые полагаются на трахейную систему: сеть крошечных трубок, которые доставляют кислород непосредственно к клеткам. Ученые рассуждали, что для больших тел требуется больше кислорода, и диффузия через эти трубки стала бы неэффективной в современной атмосфере с низким содержанием кислорода. Это подразумевало, что более высокая концентрация кислорода в каменноугольном периоде позволяла насекомым вырастать до необычайных размеров.
Новые Данные Бросают Вызов Старой Теории
Палеонтолог Эдвард Снеллинг и его команда из Университета Претории использовали высокоразрешенную микроскопию для изучения плотности трахей в летных мышцах насекомых. Их анализ показал, что трахеи занимают лишь ничтожную часть (1% или меньше) мышечной ткани. Это означает, что насекомые теоретически могли бы разместить гораздо больше кислород-доставляющих трубок без физиологических ограничений.
«Если бы атмосферный кислород действительно ограничивал размер насекомых, мы бы увидели доказательства трахейной компенсации у более крупных видов», — объяснил Снеллинг. «На самом деле любые корректировки незначительны».
Что На Самом Деле Ограничивало Размер Насекомых?
Выводы исследования не исключают кислород как способствующий фактор, но они окончательно исключают его как единственный ограничивающий фактор. Если диффузия через трахеи не является узким местом, то должны были действовать другие ограничения. Возможные объяснения включают:
- Хищничество: Появление ранних позвоночных с хищническими способностями могло в конечном итоге ограничить размер насекомых.
- Пределы Экзоскелета: Жесткий экзоскелет насекомых имеет биомеханические ограничения; более крупные тела требуют пропорционально более прочных экзоскелетов, которые могут стать неустойчивыми.
- Другие Физиологические Факторы: Транспорт кислорода выше по течению или в других системах организма все же мог играть роль, хотя и не в самих летных мышцах.
Общая Картина
Этот сдвиг в понимании имеет более широкие последствия для палеонтологии. Он подчеркивает, как предположения об древних средах могут влиять на интерпретацию эволюционной истории. Исследование не обязательно «опровергает» теорию о кислороде, но оно заставляет ученых изучать альтернативные или дополнительные объяснения.
Загадка исчезновения этих насекомых остается открытой, но это исследование проясняет, что история об атмосферном кислороде, хотя и правдоподобна, неполна.
