Почему нашим миром не правят гигантские насекомые

1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (Оцени первым)

titanus11.jpgВ романе Роберта Хайнлайна "Звездные рейнджеры" (а также в фильме "Звездный десант", снятом по его мотивам) человечество борется с гигантскими жуками с другой планеты. Конечно, это фантазии автора, но, тем не менее, почему современные земные насекомые существенно "измельчали" даже в сравнении со своими предками из далеких эпох?

Группа американских исследователей, возглавляемая физиологом Александром Кайзером из Среднезападного университета в Глендейле (штат Аризона), получила новые данные в поддержку теории, согласно которой именно большая концентрация кислорода в земной атмосфере способствовала крупным размерам насекомых палеозойской эры. Работа под названием "No giants today: tracheal oxygen supply to the legs limits beetle size" была представлена на конференции по сравнительной физиологии.

 


Палеозойская эра (палеозой, каменноугольный период) началась примерно 600 миллионов лет назад и длилась она около 300 миллионов лет. Это было время расцвета растительной жизни, ну а кроме растений тогда на нашей планете царили и гигантские насекомые — стрекозы, например, имели размах крыльев в три четверти метра — ястребиный размер! Примерно 10% тех насекомых по нашим нынешним понятиям слыли бы сущими гигантами. Содержание кислорода в воздухе палеозоя было необыкновенно высоким и достигало 35%.

Казалось бы, при чем тут кислород? Насекомые ведь не дышат в том смысле, в каком дышим мы — обогащая в легких кровь кислородом, который затем переносится к органам. Вместо этого жуки и гусеницы пользуются специальными порами (дыхальцами или стигмами), позволяющими им усваивать кислород из атмосферы и возвращать углекислый газ, дыша всем телом. Эти самые поры затем соединяются с внутренними органами специальными воздухоносными трубочками, носящими название трахей.

И, если люди имеют одну трахею, то насекомые обладают целой трахейной (трахеальной) системой, которая помогает им транспортировать не только кислород ко всем внутренним органам, но и производит удаление углекислого газа.

Множество ответвлений трахей расходятся по тельцу, достигают различных жизненно важных узлов и даже скрепляют их между собой.

По мере того, как насекомое растет, трахейные трубочки становятся все более длинными. Кроме того, эти трубочки вынуждены становиться все более широкими или же более многочисленными, чтобы обеспечивать дополнительные потребности в кислороде растущих органов.

Возможно, для ответов на вопросы о жизни обитателей палеозоя правильнее было бы изучать нынешних наследниц тех же гигантских стрекоз, но исследователи ограничились современными жуками, ввиду, возможно, меньшей трудоемкости процесса и, главное, более широкого диапазона вариации размеров этих созданий.

Исследования с помощью рентгеновских лучей проводились над четырьмя разновидностями жуков, размеры которых составляли от 3 миллиметров (Tribolium castaneum) до 3,5 сантиметра (Eleodes obscura).

Выяснилось, что трахеи больших жуков занимают непропорционально большую часть их тела — приблизительно на 20% больше, чем следовало бы из соответствующего увеличения других органов. И это в общем-то логично, ведь трахейная система у больших жуков не только вытягивается длину, чтобы покрывать рост конечностей, но вынуждена еще и компенсировать возрастающие потребности органов жука в кислороде.

Это общий для всего живого эффект — если объем тела возрастает с ростом длины в кубе, то площадь его поверхности — лишь в квадрате.

Непропорциональное увеличение размера трахей достигает в какой-то момент своей критической отметки, и дальше все это расти уже не может — жук не способен стать насквозь дырявым. Особенно критичны в этом смысле места сочленений лапок с брюшком.

Проведя несложные вычисления, исследователи выяснили, что жуки в настоящее время не могут вырастать больше, чем до 15 сантиметров — иначе им будет не хватать кислорода. 15-17 сантиметров — это как раз и есть размер крупнейшего из известных науке жуков — Titanus giganteus — дровосек-титан из Южной Америки.

В палеозойскую эру насекомые имели в принципе схожее строение тела. Но при большей концентрации кислорода, диаметр трахей мог быть меньше, и позволять обеспечивать органы достаточным количеством кислорода.

Статьи на тему:

  • No Related Post
Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий

Вы должны быть авторизованы, чтобы разместить комментарий.

Рейтинг блогов Рейтинг блогов Rambler's Top100 free counters

Large Visitor Map