В романе писателя Роберта Хайнлайна (1907-1988) «Звездные рейнджеры» (также в кинофильме «Звездный десант», снятом по его мотивам) с населением земли бьются огромные насекомые из внеземных миров. Казалось бы, все это совершенная фантазия, однако читатель умопомрачительных книжек невольно думает: почему же все те насекомые, которые нас окружают, по своим размерам не превосходят маленьких млекопитающих? Понятно, что насекомые, жившие на Земле около 300 млн. годов назад, достигали циклопических размеров. Почему же они вымерли либо размельчали?
Группа американских исследователей, возглавляемая физиологом Александром Кайзером (Alexander Kaiser) из Среднезападного института в Глендейле (Midwestern University in Glendale, штат Аризона), получила данные, согласно которым насекомые палеозойской эпохи были гораздо крупнее нынешних поэтому, что в земной атмосфере в те периоды было еще больше кислорода.
Палеозойская эпоха (палеозой, каменноугольный период) началась приблизительно 600 миллионов годов назад и продолжалась около 300 миллионов лет. Это было время расцвета растительной жизни, ну а не считая растений тогда на нашей планетке царствовали и огромные насекомые — стрекозы, к примеру, имели размах крыльев в три четверти метра (ястребиный размер). Приблизительно 10% насекомых той эры по нашим сегодняшним понятиям слыли бы гигантами. Содержание кислорода в воздухе палеозоя было необычно высочайшим — достигало 35% против 21% сегодняшней концентрации.
Насекомые не дышат в том смысле, в каком дышим мы — обогащая в собственных легких кислородом кровь, которая переносит его потом к разным органам. Заместо этого жуки и гусеницы пользуются особыми порами (дыхальцами, либо стигмами — stigmata), позволяющими им забирать из атмосферы кислород и возвращать углекислый газ — вроде бы дыша всем телом. Эти самые поры соединяются с внутренними органами особыми воздухоносными трубочками, носящими заглавие «трахея» (trachea).
В том случае люди имеют одну-единственную трахею, то насекомые владеют целой трахейной (трахеальной) системой, которая помогает им транспортировать кислород ко всем внутренним органам, также производит удаление отработанного углекислого газа. Огромное количество ответвлений трахей расползаются по тельцу, добиваются разных актуально принципиальных узлов и даже скрепляют их меж собой. По мере того, как насекомое вырастает, трахейные трубочки становятся все более длинноватыми — поскольку они в любом случае должны достигать периферических тканей, контактирующих с атмосферой. Не считая того, эти трубочки обязаны становиться все более широкими либо же более бесчисленными, чтоб обеспечивать дополнительные потребности в кислороде возрастающих органов. При всем этом насекомое на время может ограничить поток кислорода, просто перекрывая свои «вентили». Вот поэтому подобные сотворения настолько выносливы — они могут какое-то время жить за счет кислорода, который уже скопился в трахеях. Кайзер вспоминает гусеницу, которая свалилась в ведро воды в его лаборатории. Когда это существо было найдено на последующий день, то лаборанты решили, что оно утонуло. Однако стоило вытащить гусеницу из воды, как она благополучно уползла.
Чтоб сопоставить строение трахей у 4 разновидностей жуков, размеры которых варьировались от 3 мм (Tribolium castaneum) до 3,5 см (Eleodes obscura), использовались рентгеновские лучи. Выяснилось, что трахеи огромных жуков занимают диспропорционально огромную часть их тела — примерно на 20% больше, чем следовало бы из соответственного роста других органов. И это разумно, поскольку трахейная система у огромных жуков не только лишь растягивается в длину, чтоб покрывать рост конечностей, однако обязана к тому же восполнить растущие потребности жука в кислороде — повышением поперечника трубочек либо же ростом их числа. Это общий для всего живого эффект: в том случае объем тела растет с ростом длины в кубе, то площадь его поверхности — только в квадрате. Диспропорциональное повышение размера трахей добивается в некий момент собственной критичной отметки, и далее вся эта система расти уже не может — жук не способен стать насквозь дырявым. Отдельно критичны в этом смысле места сочленений лапок с брюшком.
Проведя легкие вычисления, исследователи узнали, что жуки в текущее время не могут вырастать больше, чем до 15 см — по другому им будет не хватать кислорода. 15-17 см — это как раз и есть размер наикрупнейшго из узнаваемых науке жуков — Titanus giganteus — дровосек-титан из Южной Америки. Личинки этого жука употребляются в еду индейцами, в итоге чего популяция подобного жука уже сократилась по отношению к прежним временам в пару раз, так что рекордный рост не очень помогает ему выживать.
В палеозойскую эру насекомые имели в принципе то же самое строение тела, просто концентрация кислорода в атмосфере была выше, поперечник трахей имел возможность быть меньше сегодняшнего, обеспечивая достаточное количество кислорода для огромного насекомого. Как следует, в том случае сейчас долю кислорода в воздухе прирастить до палеозойских величин, людям пришлось бы гонять по собственной квартире полуметровых тараканов, а комар писателей братьев Стругацких оказался бы ужасной реальностью.
В наше время рост насекомых ограничивает конкретно состав атмосферы, хотя в каком-то смысле все они же и на данный момент царствуют на планетке — поскольку это самая бессчетная группа земных созданий, владеющая наибольшим многообразием — понятно около миллиона разных видов насекомых, посреди которых бабочки, жуки, мухи, муравьи и пчелы. Еще около миллиона всех видов насекомых, судя по неким оценкам, остаются неведомыми науке.
Источники и Полезные ссылки:
Полезные ссылки:
Глядеть также: