Les libellules géantes ont autrefois parcouru le ciel de la Terre. De nouvelles recherches bouleversent la théorie enseignée sur la pourquoi elles ont disparu

(MENAFN- The Conversation) Les insectes ont d’abord pris leur envol il y a environ 350 millions d’années, soit quelque 200 millions d’années avant que les oiseaux ne battent pour la première fois des ailes.

À la fin du Carbonifère, il y a 300 millions d’années, certains insectes volants étaient devenus gigantesques. D’immenses insectes ressemblant à des libellules, appelés griffinflies, avaient des envergures de 70 cm – cinq fois plus grandes que celles des plus grandes libellules modernes.

Ces insectes géants vivaient à une époque où l’atmosphère terrestre contenait plus d’oxygène qu’aujourd’hui : environ 30 %, contre 21 % à l’époque moderne.

Parce que les grands insectes volants vivaient à une époque de niveaux d’oxygène élevés, des scientifiques ont proposé qu’ils avaient besoin de ces niveaux externes élevés pour alimenter la combustion rapide de l’énergie pendant le vol.

Dans une nouvelle recherche publiée aujourd’hui dans Nature, nous avons étudié les muscles de dizaines d’insectes volants modernes et fait une découverte surprenante : il n’y a aucune raison pour que la griffinfly ne puisse pas survivre dans l’atmosphère d’aujourd’hui.

La structure du système respiratoire des insectes pendant le vol

Le vol demande plus d’énergie que la course ou la nage, parce qu’un animal volant battant des ailes doit constamment lutter contre la gravité pour rester dans les airs.

Par conséquent, les muscles du vol utilisent beaucoup d’oxygène, et le rythme de consommation d’oxygène augmente à peu près proportionnellement au poids de l’animal. Le taux le plus élevé de consommation d’oxygène par gramme de tout tissu connu se rencontre chez une abeille volante.

L’oxygène est fourni aux muscles du vol des insectes via le « système trachéen », un système arborescent de tubes remplis d’air qui mène vers les plus petites ramifications, appelées « trachéoles », où l’oxygène pénètre dans le tissu musculaire.

Chaque trachéole est une impasse, ce qui signifie que l’oxygène acheminé vers le muscle se déplace principalement par diffusion. D’abord, il diffuse à travers l’air à l’intérieur de chaque trachéole, puis à travers le tissu musculaire lui-même.

L’ancienne hypothèse

Chez les insectes modernes, les niveaux d’oxygène à proximité des mitochondries consommatrices d’oxygène qui alimentent le muscle du vol sont très proches de zéro. Cela implique que la structure du système trachéen était juste suffisante pour fournir une quantité d’oxygène adéquate.

Un insecte plus grand aurait besoin d’une plus grande quantité d’oxygène, ce qui signifierait une force motrice plus importante pour la diffusion, laquelle impliquerait davantage d’oxygène dans l’atmosphère terrestre.

L’idée selon laquelle la structure et la fonction du système trachéen des insectes limitent la taille corporelle a prévalu pendant les 30 dernières années et apparaît dans des manuels scolaires.

Notre intérêt pour cette théorie est né il y a 15 ans, lorsque nous avons examiné de fines tranches du muscle de vol des criquets. Les trachéoles apparaissant entre et au sein des fibres musculaires étaient rares et ne représentaient qu’environ 1 % de la surface, contre les mitochondries qui occupaient environ 20 %.

Nouvelles preuves

Au départ, nous pensions que tout ce qu’un insecte devait faire pour augmenter son apport en oxygène était d’augmenter le nombre de trachéoles. Après tout, c’est là que l’oxygène est fourni aux mitochondries.

Pour être sûr que le criquet n’était pas une exception et pour comprendre correctement l’effet de la taille corporelle, nous avons mesuré 44 espèces d’insectes volants de masses corporelles et de taux métaboliques différents. Le projet a nécessité cinq ans et 1 320 micrographies électroniques en transmission.

Mais les résultats étaient essentiellement les mêmes : les trachéoles n’occupaient qu’environ 1 % de la surface en coupe transversale des muscles du vol, quelle que soit la taille du corps. En revanche, les capillaires remplis de sang dans les tissus de vol et cardiaque de certains oiseaux et mammifères occupent environ 10 % de la surface.

Cela montre qu’il existe largement la possibilité d’augmenter le nombre et le volume de trachéoles sans affaiblir le muscle. Donc, la structure du système trachéen n’est pas une contrainte importante sur la taille corporelle.

Des données provenant d’insectes en développement montrent que les insectes peuvent produire davantage de trachéoles dans le muscle du vol à des niveaux d’oxygène plus faibles, et qu’ils transmettent cette caractéristique à leur descendance. La conclusion est que la taille corporelle des insectes volants n’a jamais été limitée par la structure ou la fonction de leurs systèmes trachéens.

Il n’y a aucune raison physiologique pour que des insectes de la taille des griffinflies ne puissent pas voler dans l’atmosphère d’aujourd’hui. Et pourtant, ils n’existent pas aujourd’hui.

Les raisons les plus simples pourraient être que les espèces animales plus grandes sont plus sujettes à l’extinction que les plus petites – et il y a 300 millions d’années, la griffinfly n’avait pas de prédateurs oiseaux ou mammifères à craindre.

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