Насекомые были первыми из наземных существ, покоривших небо. Это произошло в те древние времена, когда наши предки рыбы еще только только делали первые попытки выйти из воды на сушу. А когда в периоде 345-280 млн. лет назад позвоночные эволюционировали в земноводных, насекомые уже были полноправными обладателями воздуха - они достигли размеров ранее невиданных в насекомом мире. И с течением времени, гигантские насекомые, царившие в небе почти полторы сотни миллионов лет вымерли. Каковы причины существования гигантских насекомых прошлого, и почему современные шестиногие, в размерах, так сильно уступают древним?
Раннее уже рассказывали про гигантских стрекоз прошлого, размах крыльев у крупнейшей из которых - Меганевры Мони достигал 70 см. Эти гигантские хищники вскрывали своими крыльями воздух над тропическими лесами кам, выглядывая опрометчивую жертву. Сегодня они известны только по тем немногочисленными оттисками крыльев и тел, которые известны из угольных шахт по всему миру. Однако, всегда остается вопрос: почему древние бабочки и некоторые другие насекомые достигали гигантских размеров?
Ученые уже давно старались ответить на него, и длительные исследования дали свой результат. Оказалось, что основным лимитом для насекомых является доступность кислорода - чем больше его концентрация в атмосфере, тем больше размер животного. Зависимость между объемом тела и концентрацией кислорода в среде доказан благодаря многим физиологическим экспериментам, которые показали, что метаболизм насекомых ускоряется при повышенном содержании кислорода . Однако, это наблюдается не во всех таксонах, а также в пределах одной семьи могут существовать достаточно радикальные вариации.
Насекомые, способные к активному полету намного более чувствительны к концентрации кислорода, чем их нелетающие родственники. Это объясняется тем, что мышцы, отвечающие за активный полет потребляют большие объемы энергии, которая содержится в химических связях энергетических молекул АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты), а для ее синтеза требуется кислород.
В то же время у насекомых, в отличие от большинства других животных, за транспорт кислорода к органу отвеает не кровь-гемолимфа, а система сверхтонких трубочек-трахей, которые и объединяют внешнюю среду с каждой отдельной клеткой. Воздух с кислородом по трахее движется пассивно, в основном в результате движения различных групп мускулов, например, конечностей или крыльев. Соответственно, если концентрация кислорода в среде низкая, то клетки тела насекомого испытывают гипоксию - его недостаток, и размеры тела из поколения в поколение уменьшаются. И наоборот: при повышенном содержании молекул кислорода в воздухе - им обеспечивается большее количество клеток, что в эволюционной перспективе ведет к увеличению их числа, а соответственно и размеров животного.
Сегодня концентрация кислорода в земной атмосфере составляет около 21% (не забывайте, что наша атмосфера азотная), однако, в
истории нашей планеты этот уровень очень резко колебался. Впервые, кислород, в свободной молекулярной форме и относительно больших количествах, появился около 25000000000 лет назад, однако, в то время еще ни растений, ни животных не существовало - они эволюционировали позже. С тех пор содержание кислорода в атмосфере неуклонно росло, достигнув своего максимума к концу периода за 300 миллионов лет до наших дней. Тогда его уровень был 33-34%, спровоцировав появление гигантских насекомых.
Фото: digitalatlasofancientlife.org
Падение уровня содержания кислорода произошло около 250-255 миллионов лет до наших дней, когда Земля встретилась с астероидом, в результате чего произошло масштабное за всю историю вымирание - пермское. Тогда его доля составляла чуть меньше современного, однако, в течение триаса и юры (250-150 млн. лет назад) произошло
дальнейшее падение - до 15%! И только в меловом периоде (130-65 млн. лет назад), с диверсификацией цветковых растений, содержание кислорода "поползло" вверх, достигнув современного.
Вместе с колебанием уровня кислорода в атмосфере изменялись и размеры насекомых - от экстремально гигантских в пермском периоде, к полностью посредственным в юрском. Но, если тренд изменения размеров тела насекомых к юрскому периоду совпадал с трендом изменения концентрации кислорода, то в меловом периоде они не согласуются - содержание кислорода увеличилось, насекомые уменьшились.
Оказывается, что причиной этого стало появление птиц - пернатых динозавров, которые завоевали воздушное пространство, просто не дав возможности насекомым вновь пережить эру гигантизма.
Однако, и это еще не предел - после мелового вымирания, когда с лица Земли исчезли все нелетающие динозавры, в кайнозойскую эру, размеры тела насекомых еще больше уменьшились. Ученые считают, что причиной этого является возникновение и эволюция летучих мышей - летающих млекопитающих, которые в большинстве случаев питаются именно насекомыми.
Хотя так исторически сложилось, что гигантские насекомые остались в далеком прошлом, однако, и сейчас есть их гигантские родственники. В частности - это бабочка Парусник-Птахокрыл Александры, размах крыльев которой достигает 29 см! Длинным насекомым является призрак Фобетикус Чана - 36 см! Наибольший жук - Усач-титан гигантский длиной 17-18 см! Рядом с этими гигантами вымершие бабки были
настоящими монстрами.