300 млн лет назад небом правили хищные стрекозы размером с нашу чайку. Каким образом эти и другие насекомые могли приобрести такие габариты?
Наиболее распространённая гипотеза гласит: древние насекомые выиграли от избытка кислорода в атмосфере. Однако новое исследование предполагает, что дело немного в другом: насекомые росли, чтобы избежать кислородного отравления.
Каменноугольный период (изображение Ned M. Seidler, National Geographic).
«Мы считаем, дело не только в том, что кислород влияет на взрослых, но и в том, что кислород имеет большее влияние на личинок, — поясняет соавтор исследования Уилко Верберк из Плимутского университета (Великобритания). — Именно личиночная перспектива может привести к лучшему пониманию того, почему эти животные существовали и, может быть, почему они исчезли».
Гигантские стрекозы и огромные тараканы были распространены в каменноугольный период, который начался примерно 369 млн лет назад, а закончился — 299 млн лет назад. Появление огромных низменных лесистых болот привело к увеличению содержания атмосферного кислорода примерно на 30%. В итоге его было почти на 50% больше, чем сейчас.
Согласно предыдущим теориям о гигантизме среди насекомых, эта богатая кислородом среда позволила взрослым особям расти, прекрасно удовлетворяя свои потребности в энергии. В отличие от коллег, г-н Верберк и Дэвид Билтон посвятили своё время изучению того, как различные уровни кислорода влияют на личинок веснянок, которые, как и стрекозы, живут в воде, прежде чем стать взрослыми и сухопутными. Более высокие концентрации кислорода в воздухе, разумеется, напрямую отражаются на насыщенности этим газом воды.
Выяснилось, что несовершеннолетние веснянки более чувствительны к колебаниям кислорода, чем взрослые особи, живущие на суше.
Это может быть вызвано тем, что личинки насекомых обычно поглощают кислород непосредственно через кожу, поэтому они мало или вообще не контролируют количество газа. А вот взрослые особи могут регулировать потребление кислорода, открывая и закрывая специальные клапаны, которые называются дыхальцами.
Хотя кислород имеет решающее значение для жизни, в больших количествах это яд. Например, у людей появляются проблемы со зрением, затрудняется дыхание, возникают тошнота и судороги. Вполне вероятно, что личинки многих древних насекомых, пассивно поглощавшие кислород из воды, страдали точно так же.
Один из способов снизить риск кислородного отравления — расти, ведь тогда отношение площади поверхности к объёму тела уменьшается.
Новая теория позволяет объяснить, почему гигантские насекомые продолжали существовать даже после начала уменьшения атмосферной концентрации кислорода. Низкий уровень кислорода не фатален. Единственная неприятность — снижение производительности насекомых, ибо, не получая привычной дозы, они становились вялыми. Это позволило другим видам вытеснить гигантов.
