Что ограничивает насекомых в размерах и почему нет тараканов размером с собаку например или комаров размером с голубя?

7055
3
0
21 сентября
14:18
сентябрь
2015

Лет так 300 млн. назад на Земле действительно обитали большие насекомые: стрекозы размером с чайку, муравьи калибра колибри, пауки с тарелку (пауки не насекомые, но в общую картину вписываются). Ключевым фактором для этого было высокое содержание кислорода в атмосфере, раза так в полтора больше, чем сейчас. Дыхательная система насекомых строится на пронизывающих тело трахеях, воздух поступает в них пассивно. При большей концентрации кислорода крупному насекомому есть чем "надышаться". Вероятно даже, что так насекомому и жить было в ту пору легче - чрезмерное количество кислорода может быть и вредно для клеток. Со временем кислорода убавилось, гигантов вытеснили карлики.

Но одним кислородом дело не ограничивается. В животном мире много любителей перекусить насекомыми, и со временем стало ясно, что мелким быть выгоднее. Дюймовую муху поймать легче, чем мелкую заразу, что носится по моему кабинету. Особенно в период линьки - ведь чем насекомое больше, тем дольше она длится.

Ещё один вопрос - это хитиновый экзоскелет. Нам, позвоночным, в этом плане удобнее, можно быть довольно большими и при этом относительно лёгкими. Хитиновый панцирь, это, по сути, латы, удерживающие всю мягкую внутреннюю начинку и защищающие её от внешних воздействий. Вы примеряли латы? Они толстые и тяжёлые. Среди древних насекомых все "лёгкие" - стрекозки, мухи, тараканы, муравьи. Если же пытаться вырастить гигантского жука, то его хитиновый панцирь был бы слишком толст и тяжёл, вряд ли он выжил бы в нашей гравитации.

Так что таракан размером с собаку маловероятен. По крайней мере, на этой планете.

82
6
сентябрь
2015

Основная причина ограничения по размеру (в районе 6-8 см толщины брюшка) - трахейный тип дыхания насекомых.

У сухопутных и вторичноводных членистоногих (подтип трахейнодышащие) дыхательная система представлена системой хитиновых трахей, соединяющие непосредственно внешнюю среду с подавляющим большинством клеток тела (куда не достают множественно ветвящиеся трахеи, достает диффузия , что, надо отметить, недалеко - до 1 мм, однако эффективным диффузный газообмен будет в пределах 0,2-0,5 мм).

Весь газообмен идет именно за счет трахей. Вдох/выдох (вентиляция) осуществляется за счет работы клапанов или, в случае приличных размеров брюшка, за счет дыхательных движений (сократительных движений мышц брюшка).

Больше объем тела - больше клеток - больше трахей - больше энергозатрат на дыхательные движения

Больше трахей - больше клеток - больше потребность в вентиляции - больше трахей

В итоге имеем несколько крайне энергетически невыгодных замкнутых кругов идиоадаптаций.

Проблему, казалось бы, можно решить за счет повышения концентрации кислорода в окружающей среде (или за счет ароморфоза, но это - совершенно другая история), но даже в таком случае имеется предел размеров, обусловленный именно несовершенством трахейного типа дыхания.

27
0
сентябрь
2015

Добавлю к вышесказанному, что согласно современным представлениям учёных-эволюционистов, появление колониальных насекомых, образующих гигантские колонии-суперорганизмы, в которых отдельные насекомые имеют больше сходства с клетками одного животного, нежели с членами одной стаи - это как раз "ответ" эволюции, упёршейся в ограничение максимальных размеров отдельного насекомого, на необходимость дальнейшего увеличения размеров. Именно этим можно объяснить, почему колониальность в истории насекомых независимо возникала дважды - сначала у термитов (не надо путать их с муравьями, они родственники тараканов), а затем, много позже, у хищных ос (от которых впоследствии в ходе эволюции ответвились пчёлы и муравьи). (По материалам книги Кирилла Еськова, "История Земли и жизни на ней")

15
0
Если вы знаете ответ на этот вопрос и можете аргументированно его обосновать, не стесняйтесь высказаться
Ответить самому
Выбрать эксперта