У доісторичну епоху деякі комахи були справжніми гігантами. Розмах крил древньої бабки меганеври становив трохи менше метра. Однак інші мешканці планети - наприклад, предки тарганів - були трохи більші за своїх сучасних нащадків. Вчені з'ясували, чому одні комахи стали величезними, а інші зовсім до цього не прагнули. 
Фото: AP
Якби комахи були розумними істотами і змогли б, врешті-решт, побудувати власну цивілізацію, у них напевно з'явилася б власна міфологія. І в цих міфах і легендах неодмінно згадувалася б (як Золотий вік древніх греків) старожитня "Епоха шестиногих титанів", тобто той час, коли предки сучасних комах досягали гігантських розмірів і правили цим світом.
Найцікавіше, що, на відміну від античних титанів, сторуких велетнів і циклопів, які, як не крути, все ж є плодом людської фантазії, велетенські комахи в минулому дійсно існували. Нинішні бабки з повним на те підставою можуть вважати себе сильно здрібнілими нащадками стародавнього чудовиська меганеври, розмах крил, який був трохи менше метра. Найбільших своїх розмірів шестиногие володарі повітря досягали в карбоновому, або кам'яновугільному, періоді палеозойської ери, тобто 360-299 мільйонів років тому.
Читайте також: Комахи в бурштині зрушили континент
Чому ж зараз на Землі не існує гігантських бабок? Чому нащадки шестиногих велетнів тепер не перевищують розмірів курячого яйця (якого досягають всім відомі бронзовки-голіафи, американські жуки-олені і далекосхідні усачи)? Для відповіді на це питання слід задуматися над тим, що ж не дає комахою необмежено зростати у всіх напрямках.
Всупереч поширеній думці, це зовсім не жорсткий панцир з хітину: всі, хто має його комахи ростуть відразу після линьки, коли старий "корсет" вже скинутий, а нова одяг поки що м'яка і розтяжна. Обмеженням, що заважає їм постійно збільшуватися в розмірах, є система дихання цих дивовижних істот. Нагадаю, що "кров" комах - Гемолімфа - позбавлена дихальних пігментів (на кшталт нашого яскраво-червоного гемоглобіну) і зовсім не бере участі в перенесенні кисню.
Тому їхнє дихання здійснюється за допомогою трахей - розгалужених трубочок, що відкриваються з боків задньої частини черевця і безпосередньо з'єднують клітини внутрішніх органів з повітряним середовищем. Причому мережу трахей у комах настільки густа і розгалужена, що охоплює буквально кожну клітинку організму.
Фото: AP
Сама по собі трахея складається з безлічі жорстких кілець, які не можуть звужуватися і розширюватися, тобто забезпечувати активний вдих або видих. Тому повітря всередині трахейной трубки в принципі нерухомий, а приплив кисню всередину тіла і відтік вуглекислого газу відбувається за рахунок дифузії - через різниці парціальних тисків цих газів на внутрішньому і зовнішньому кінцях трубки.
Зі шкільного курсу фізики ми пам'ятаємо, що газ завжди спрямовується з області високого власного тиску в область низького (тобто з того місця, де його багато, туди, де його мало). Саме завдяки цьому механізму кисень надходить всередину трахейной трубки комахи (всередині тіла його менше, ніж зовні), а вуглекислий газ виходить з неї (з ним все навпаки, його зовні менше).
Такий механізм подачі кисню жорстко обмежує довжину трахейной трубки, максимальна довжина якої (l) досить точно обраховуються вельми простими розрахунками. Тому максимальний розмір тіла самої комахи не може перевищувати (в перетині) величини 2 · l, що при нинішньому рівні вмісту кисню в атмосфері становить діаметр того самого курячого яйця, про який вже згадувалося вище. Однак сам факт існування "шестиногих титанів" в кам'яновугільний період дозволяє припустити, що в ті далекі часи кількість кисню в атмосфері було набагато вище, ніж ми звикли зараз.
Дані отримані в результаті дослідження порід того часу, повністю підтверджують цю гіпотезу. Виявляється, в ті доісторичні часи кисню в земній атмосфері було не 21%, а 35%! Не дивно, що в подібному "кисневому раю" комахи доростали до гігантських розмірів. Однак звідки ж взявся "зайвий" О2 в атмосфері планети в той далекий час?
В геологічній історії Землі карбон відомий як період, в якому сформувалися наземні рослини. Саме тоді з'явилися ліси з деревовидних папоротей, плаунів, хвощів і примітивних голонасінних. Всі ці нові спільноти активно постачали атмосферу дорогоцінним газом. А ось споживачів О2 на суші тоді ще було замало: з великої фауни зустрічалися тільки багатоніжки, павуки, комахи, і старі "додінозавровие" рептилії (гігантських земноводних, що мешкали в той час, складно вважати сухопутними жителями, проте більшу частину часу вони проводили в воді і дихали, відповідно, "водним" киснем).
Фото: AP
Крім того, тоді на суші ще не сформувалося "воїнство" грибів і бактерій, відповідальних за переробку впала деревини. Тому дерева карбонового періоду не гнили після загибелі - і, відповідно, дорогоцінний кисень на процеси розпаду невідомі витрачався. ( "Правда.Ру" вже писала про те, що найбільша кількість кисню, що виділяється лісом, витрачається саме на процеси гниття деревини).
Читайте також: "Легкі планети" знаходяться в океані
Замість цього стовбури повалених гігантів повільно кам'яніли, перетворюючись на цінний кам'яне вугілля (тому-то і період називається кам'яновугільним - саме тоді утворилися майже всі відомі нині родовища цього корисного для людини сировини). Вугілля ж, як відомо, не витрачає кисень, поки його не підпалиш (а підпалювати-то тоді не було кому). Тому безцінний газ, замість того, щоб розкладати органіку, спокійно летів в атмосферу і накопичувався там, даючи можливість комахою, Багатоніжка і павукам збільшувати свої розміри.
Тим не менш, до цих пір вченим було не зовсім зрозуміло, чому далеко не всі представники карбонової ентомофауни були гігантами. Кам'яновугільні таргани, наприклад, за розмірами не сильно перевершував своїх сучасних нащадків. Що б вирішити цю загадку, група американських вчених з університету Арізони УНІВЕСИТЕТ (Темпль, США) під керівництвом Джона Ван ден Брукса, поставили один цікавий експеримент. Вони вирішили виростити бабок і тарганів в умовах гіпероксії, тобто підвищеного вмісту кисню і подивитися, що заважає останнім стати гігантами в подібних умовах.
При проведенні експерименту бабки в атмосфері, що містить 35% кисню, розвивалися так само, як і їх карбонові предки - швидко росли і при цьому збільшувалися в розмірах (розмах крил цих "кисневих гігантів" досягав 50 см., Що всього на 20 см. Менше такого у меганеври). А ось таргани демонстрували зовсім інше "поведінку" - росли повільно, куди повільніше, ніж в звичайних умовах, і в гігантів так і не перетворилися.
Вчені, бажаючи зрозуміти чому збільшення О2 не викликає у цих комах настільки бурхливого зростання, просвітили їх тіла рентгенівськими променями і побачили, що високий вміст кисню привело не тільки до збільшення довжини кожної окремої трахеї, а й до сильного скорочення загальної кількості дихальних трубочок. Ван ден Брукс припустив, що, можливо, відчувши, що повітря стало більше, комахи вирішили не нарощувати розміри тіла, а збільшить частку інших тканин організму (в основному запасають) за рахунок зменшення загальної площі трахейной мережі.
Дослідники вирішили, що можливо тарганам, (як сучасним, так і карбоновим), оскільки вони є повільними і неповороткими пожирателями гниючих залишків, просто не потрібно ставати гігантами: падальщиков не навіщо контролювати більшу територію, адже прожиток він зможе знайти "під кожним кущем", а та низькокалорійна їжа, яку він споживає, не здатна забезпечувати енергією величезне тіло. А ось бабки, які завжди були активними хижаками, дуже потребували великих розмірах - це давало їм можливість облетіти величезну територію і добути більше їжі.
Читайте також: Бактерії отруїли Землю ... киснем
Виходить, що сам факт великої кількості кисню в атмосфері зовсім не змушував усіх комах робитися "шестиногими титанами". Ними ставали лише ті, кому це було потрібно - в основному активні хижаки. Ті ж, хто харчувався залишками трупів тварин і частинами рослин, вважали за краще збільшувати кількість запасающих тканин - якщо ти не дуже-то і рухливий, то зайвий запас маси тіла не зашкодить. Або, можливо, таргани просто боялися сильно збільшуватися в розмірах - а раптом помітить меганевра, і тоді .... Загалом, нічого хорошого явно не буде.
Як і будь-який Золоте століття, ера гігантських комах все ж закінчилася. Сталося це близько 290 млн. Років тому, коли кількість кисню на Землі почало скорочуватися. На той час на суші вже з'явилися "фабрики по перероблення деревини" з мікроорганізмів і грибів, тому надлишків О2 вже більше не було - все, що створювали рослини, йшло на їх же переробку, а також на дихання всіх сухопутних істот (яких в кінці карбону стало в багато разів більше).
З тих пір комахи ніколи не виростали до розмірів "шестиногих титанів". Можливо, воно й на краще - навряд чи б кому-небудь з нас сподобався залетів у вікно комар розміром з кошеня. Або муха такої ж довжини.
Читайте також в рубриці " Наука і техніка "
Чому нащадки шестиногих велетнів тепер не перевищують розмірів курячого яйця (якого досягають всім відомі бронзовки-голіафи, американські жуки-олені і далекосхідні усачи)?Однак звідки ж взявся "зайвий" О2 в атмосфері планети в той далекий час?
