Kukaiņu evolūcija, sākot no aizvēstures

Goliāta vaboles un sfinksa kodes varētu raksturot kā lielu gandrīz ikvienu, kas šodien dzīvo, bet daži aizvēsturiski kukaiņi šos evolūcijas pēcnācējus nomelnotu. Paleozoikas laikmetā, Zeme bija savienota ar milzu kukaiņiem, sākot no plkst spāres ar spārnu platumu, ko mēra pēdās, līdz maijpuķes gandrīz 18 collas platumā.

Kaut arī vairāk nekā miljons kukainis sugas dzīvo šodien, patiesi milzu kukaiņi vairs nepastāv. Kāpēc milzu kukaiņi dzīvoja aizvēsturiskos laikos, bet laika gaitā pazuda no Zemes?

Paleozoikas laikmets notika pirms 542 līdz 250 miljoniem gadu. Tas ir sadalīts sešos laika periodos, un pēdējos divos attīstījās lielākie kukaiņi. Tie bija pazīstami kā oglekļa periods (Pirms 360 līdz 300 miljoniem gadu) un Permas periods (Pirms 300 līdz 250 miljoniem gadu).

Atmosfēras skābeklis ir vienīgais visvairāk ierobežojošais kukaiņu lielums. Oglekļa un Permas periodos skābekļa koncentrācija atmosfērā bija ievērojami augstāka nekā šobrīd. Aizvēsturiskie kukaiņi elpoja gaisu, kas bija no 31 līdz 35 procentiem skābekļa, salīdzinot ar tikai 21 procentu skābekļa daudzumu gaisā, kuru jūs šobrīd elpojat.

Lielākie kukaiņi dzīvoja oglekļa periodā. Tas bija spāres laiks ar vairāk nekā divu pēdu spārnu platumu un milipedu, kas varēja sasniegt desmit pēdas. Tā kā apstākļi mainījās Permijas periodā, kļūdu skaits samazinājās. Tomēr šajā periodā bija sava daļa milzu prusaku un citu kukaiņu, kurus mēs noteikti klasificētu kā milžus.

Jūsu ķermeņa šūnas saņem skābekli, kas viņiem nepieciešams, lai izdzīvotu, izmantojot jūsu asinsrites sistēmu. Skābekli asinis caur jūsu artērijām un kapilāriem ved uz katru ķermeņa šūnu. Savukārt kukaiņiem elpošana notiek ar vienkāršu difūziju caur šūnu sienām.

Kukaiņi atmosfēras skābekli uzņem caur spirālēm, kutikulas atverēm, caur kurām gāzes nonāk ķermenī un iziet no tā. Skābekļa molekulas pārvietojas pa trahejas sistēma. Katra trahejas caurule beidzas ar traheolu, kur skābeklis izšķīst trahejas šķidrumā. O₂ tad izkliedējas šūnās.

Kad skābekļa līmenis bija augstāks - tāpat kā milzu kukaiņu aizvēsturiskajā laikmetā -, tas notika difūzijas ierobežota elpošanas sistēma varētu piegādāt pietiekamu daudzumu skābekļa, lai apmierinātu lielāka kukaiņa metabolisma vajadzības. Skābeklis varētu sasniegt šūnas dziļi kukaiņa ķermenī, pat ja kukainis bija vairāku pēdu garš.

Tā kā atmosfēras skābeklis evolūcijas laikā samazinājās, šīs iekšējās šūnas nevarēja pienācīgi piegādāt ar skābekli. Mazāki kukaiņi bija labāk aprīkoti darbībai hipoksiskā vidē. Un tā, kukaiņi pārtapa mazākās viņu aizvēsturisko senču versijās.

Pašreizējais lielāko kukaiņu, kas jebkad dzīvojis, reģistrators ir senais grifenfels. Meganeuropsis permiana mēra iespaidīgu 71 cm no spārna gala līdz spārna galam, pilnu 28 collu spārnu laidumu. Šis milzu bezmugurkaulnieku plēsējs apdzīvoja to, kas Permas periodā tagad ir centrālais ASV. Sugas fosilijas tika atklātas Elmo, Kanzasā un Midco, Oklahomā. Dažās atsaucēs to sauc Meganeuropsis americana.

Meganeuropsis permiana ir viens no aizvēsturiskajiem kukaiņiem, ko dēvē par milzu spāres. Deivids Grimaldi savā dūšīgajā sējumā Kukaiņu evolūcija, atzīmē, ka tas ir nepareizs. Mūsdienu odonāti ir tikai attālināti saistīti ar milžiem, kas pazīstami kā prodonata.

Senais jūras skorpions, Jaekelopterus rhenaniae, pieauga līdz 8 pēdām. Iedomājieties skorpionu, kas lielāks par cilvēku! 2007. gadā Markus Poschmann Vācijas karjerā no šī masīvā parauga atrada pārakmeņojušos spīli. Spīles izmērs bija 46 centimetri, un no šī mērījuma zinātnieki spēja ekstrapolēt aizvēsturiskā eurypterid (jūras skorpiona) lielumu. Jaekelopterus rhenaniae dzīvoja no 460 līdz 255 miljoniem gadu atpakaļ.

Milipēdiem līdzīga būtne, kas pazīstama kā Artropleura sasniedza tikpat iespaidīgus izmērus. Artropleura mēra tik ilgi, cik 6 pēdas un 18 collas plata. Kamēr paleontologi vēl nav atraduši pilnīgu fosiliju Arthropluera, fosilijas, kas atrastas Nova Scotia, Skotijā un ASV, liek domāt, ka senā milipede konkurētu ar pieauguša cilvēka lielumu.

Ar daudz vairāk nekā miljonu kukaiņu sugu uz Zemes nosaukums "Lielākais dzīvais kukainis" būtu ārkārtējs sasniegums jebkurai kukaiņai. Tomēr, pirms mēs varam piešķirt šādu balvu vienam kukainim, mums ir jānosaka, kā mēs mēra cieņu.

Kas padara kļūdu par lielu? Vai būtne ir liela kā lielais vairums? Vai arī kaut ko mēs izmērām ar lineālu vai mērlenti, ko nosaka centimetri? Patiesību sakot, kurš kukainis iegūst titulu, ir atkarīgs no tā, kā jūs mēra kukaini un no kā jūs jautājat.

Izmēra kukaiņu no galvas priekšpuses līdz vēdera galam, un jūs varat noteikt tā ķermeņa garumu. Tas varētu būt viens no veidiem, kā izvēlēties lielāko dzīvo kukaini. Ja tas ir jūsu kritērijs, tad jūsu jaunākais pasaules čempions tika kronēts 2008. gadā, kad entomologi Borneo atklāja jaunu nūju kukaiņu sugu. Čana megastiks, Phobaeticus ķēde, mēra pilnas 14 collas no galvas līdz vēderam un pilnas 22 collas, ja izstiepjat mērlenti, lai iekļautu tās pagarinātās kājas. Stick kukaiņi dominē konkurencē garāko kukaiņu kategorijā. Pirms Čana megastika, vēl viena spieķa, atklāšanas Pharnacia serratipes, turēja titulu.

Daudziem kukaiņiem tās spārni izplatījās daudz plašāk nekā ķermeņa izmēri. Vai spārnu platums būtu labs kukaiņu izmērs? Ja tā, jūs meklējat čempionu starp Lepidoptera. No visiem dzīvajiem kukaiņiem vislielākie spārnu laidieni ir tauriņiem un kodes. Karalienes Aleksandras putnu būšana, Ornithoptera alexandrae, pirmo reizi ieguva pasaules lielākā tauriņa titulu 1906. gadā, un vairāk nekā gadsimta laikā nav atklāts lielāks tauriņš. Šī retā suga, kas dzīvo tikai nelielā Papua-Jaungvinejas apgabalā, var izmērīt vairāk nekā 25 cm no spārna gala līdz spārna galam. Lai arī tas ir iespaidīgi, kode turētu lielāko dzīvo kukaiņu titulu, ja vienīgais kritērijs būtu spārnu laidums. Baltā raganu kode, Thysania agrippina, izstiepj jebkuru citu Lepidoptera ar spārnu laidumu līdz 28 cm (vai 11 collām).

Ja jūs meklējat apjomīgu kļūdu, kuru svaidīt kā lielāko dzīvo kukaini, meklējiet Coleoptera. Starp vaboles, jūs atradīsit vairākas sugas ar ķermeņa masu, kas ir zinātniskās fantastikas filmu lietas. Milzu skarabi ir pazīstami ar savu iespaidīgo lielumu, un šajā grupā četras sugas joprojām ir nonākušas strupceļā konkurencē par lielāko: Goliathus goliatus, Goliathus regius, Megasoma actaeon, un Megasomas ziloņi. Vientuļš kerambicīds, trāpīgi nosaukts Titanus giganteus, ir tikpat masīvs. Saskaņā ar Kukaiņu ierakstu grāmatu, kuru izpētījusi un apkopojusi Floridas Universitāte, nav ticamu veidu, kā pārtraukt saikni starp šīm piecām sugām, lai iegūtu lielāko kukaiņu.

Visbeidzot, ir vēl viens pēdējais veids, kā domāt par cieņu, runājot par kukaiņiem - svars. Mēs varētu ievietot kukaiņus skalā pa vienam un noteikt, kurš ir lielākais tikai pēc gramiem. Tādā gadījumā ir skaidrs uzvarētājs. Milzu weta, Deinacrida heteracantha, no Jaunzēlandes. Šīs sugas indivīds svēra 71 gramu, lai gan ir svarīgi atzīmēt, ka sievietes paraugs nēsāja pilnu olu kravu brīdī, kad viņa uzkāpa uz skalas.

Tātad, kuru no šiem kukaiņiem vajadzētu saukt par lielāko dzīvo kukaini? Tas viss ir atkarīgs no tā, kā jūs definējat lielo.

• Dūdlijs, Roberts. (1998). Atmosfēras skābeklis, milzu paleozoiskie kukaiņi un gaisa kustību motoru evolūcija. Žurnāls Experimental Biology 201, 1043–1050.
• Dūdlijs, Roberts. (2000). Dzīvnieku lidojuma evolūcijas fizioloģija: paleobioloģiskās un pašreizējās perspektīvas. Gada pārskats par fizioloģiju, 62, 135–55.
• Kukaiņu evolūcija, Dāvids Grimaldi.
• Sues, Hans-Dieter (2011, 15. janvāris). Visu laiku lielākā sauszemes apdzīvojamā "Bug". National Geographic News Watch. Iegūts 2011. gada 22. martā.
• Bristoles universitāte (2007, 21. novembris). Milzu fosilijas jūras skorpions lielāks nekā cilvēks. ScienceDaily. Saņemts 2011. gada 22. martā no plkst ScienceDaily.