De ce nu mai vedem libelule gigantice în zilele noastre: O ipoteză populară este infirmată

Acum trei sute de milioane de ani, cerul erei paleozoicului târziu era dominat de insecte gigantice. Meganeuropsis permiana, un insectar prădător asemănător libelulelor contemporane, se lăuda cu o anvergură a aripilor de peste 70 de centimetri și o greutate de aproximativ 100 de grame. Biologii, studiind aceste creaturi colosale, s-au întrebat de ce insectele de astăzi nu mai ating aceste dimensiuni. Acum treizeci de ani, ei au propus o teorie cunoscută sub numele de “ipoteza constrângerii oxigenului”.

Pentru decenii, s-a crezut că libelulele de mărimea unui șoim necesită un aer bogat în oxigen pentru a supraviețui, deoarece sistemele lor respiratorii sunt mai puțin eficiente decât cele ale mamiferelor, păsărilor sau reptilelor. Pe măsură ce nivelurile de oxigen din atmosferă au scăzut, nu mai exista suficient oxigen pentru a susține insectele gigant. “Este o explicație simplă, elegantă,” a spus Edward Snelling, profesor de științe veterinare la Universitatea din Pretoria. “Dar este greșită.”

Spre deosebire de mamifere, insectele nu au un cuplu centralizat de plămâni și un sistem circulator închis care să transporte sângele bogat în oxigen către țesuturile lor. “Ele respiră prin tuburi internalizate numite sistem traheal,” a explicat Snelling.

Aerul intră în corpul insectei prin orificii specializate pe exoscheletul lor numite spiracule. De acolo, acesta călătorește prin tuburi mai mari, traheele, care se ramifică treptat în tuburi microscopice cu capăt înfundat, cunoscute sub numele de traheole. Aceste traheole sunt înglobate adânc în țesuturile insectei, iar mitocondriile din celulele învecinate se grupează lângă ele.

Insectele pot pompa activ aer în și din traheele mai mari flexându-și corpul, dar această pompare activă se oprește la capătul liniei, în traheolele minuscule. Aici, livrarea oxigenului se bazează pe difuzia pasivă pentru a traversa ultima barieră în țesut.

Problema cu difuzia este că este notoriu de lentă. Ipoteza constrângerii oxigenului argumenta că, cu cât insecta crește mai mare, cu atât oxigenul trebuie să călătorească mai departe pentru a ajunge la țesuturile cele mai adânci.

“Pe măsură ce insectele devin mai mari, provocarea difuziei devine mai mare,” a spus Snelling.

Pentru a preveni sufocarea mușchilor, o insectă mai mare ar avea nevoie de traheole semnificativ mai largi sau mult mai numeroase pentru a menține aprovizionarea cu oxigen, ceea ce implica existența unui punct de cotitură structural. Dacă o insectă devine prea mare, volumul de tuburi respiratorii necesare pentru a furniza oxigen mușchilor săi ar ocupa prea mult spațiu fizic. Traheolele ar înghesui chiar fibrele musculare pe care încercau să le alimenteze, lăsând insecta cu o performanță de zbor grav afectată.

Era târzie a paleozoicului a fost o perioadă de hiperoxie, cu niveluri ale oxigenului atmosferic atingând un vârf de aproximativ 30%, comparativ cu 21% cât respirăm astăzi. Hiperoxia ar fi trebuit să permită insectelor să depășească limitările sistemului lor respirator și să crească mai mari.

Dar recent, Snelling și echipa sa de cercetători au testat această idee, așa cum descriu într-un studiu recent publicat în Nature. Rezultatele lor î

Sursa: Ars Technica

Știință&Tehnică

Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România