Capung Raksasa Pernah Menghuni Langit Bumi. Penelitian Baru Mengubah Teori Buku Teks tentang Mengapa Mereka Punah

(MENAFN- The Conversation) Serangga pertama kali terbang ke angkasa sekitar 350 juta tahun lalu, kira-kira 200 juta tahun sebelum burung pertama kali mengepakkan sayapnya.

Menjelang akhir periode Karbonifer, 300 juta tahun lalu, beberapa serangga terbang telah menjadi sangat raksasa. Serangga besar seperti capung yang disebut griffinflies memiliki rentang sayap 70 cm – lima kali lebih besar daripada capung modern terbesar.

Serangga raksasa ini hidup pada masa ketika atmosfer Bumi mengandung lebih banyak oksigen daripada saat ini: sekitar 30%, dibandingkan dengan 21% pada zaman modern.

Karena serangga terbang berukuran besar hidup pada masa kadar oksigen yang tinggi, para ilmuwan telah mengusulkan bahwa mereka membutuhkan kadar oksigen eksternal yang tinggi ini untuk menggerakkan pembakaran energi yang cepat selama terbang.

Dalam penelitian baru yang diterbitkan hari ini di Nature, kami mempelajari otot-otot puluhan serangga terbang modern dan menemukan sesuatu yang mengejutkan: tidak ada alasan griffinflies tidak dapat bertahan di atmosfer saat ini.

Struktur sistem pernapasan penerbangan serangga

Terbang membutuhkan energi lebih besar daripada berlari atau berenang, karena seekor penyerang yang mengepak harus terus-menerus bekerja melawan gravitasi agar tetap berada di udara.

Akibatnya, otot-otot penerbangan menggunakan banyak oksigen, dan laju konsumsi oksigen meningkat kira-kira sebanding dengan bobot hewan yang terbang. Laju tertinggi konsumsi oksigen per gram oleh jaringan apa pun yang diketahui terdapat pada lebah terbang.

Oksigen disuplai ke otot-otot penerbangan serangga melalui “sistem trakea”, sebuah sistem percabangan seperti pohon yang berisi udara, yang menuju ke cabang-cabang paling kecil, yang disebut “trakeola”, tempat oksigen berpindah ke jaringan otot.

Setiap trakeola adalah buntu, yang berarti oksigen yang disalurkan ke otot terutama bergerak melalui difusi. Pertama, ia berdifusi melalui udara di dalam setiap trakeola, lalu melalui jaringan otot itu sendiri.

Hipotesis lama

Pada serangga modern, kadar oksigen di dekat mitokondria pengonsumsi oksigen yang menggerakkan otot penerbangan sangat dekat dengan nol. Ini menyiratkan bahwa struktur sistem trakea hanya cukup untuk menyediakan oksigen yang memadai.

Serangga yang lebih besar akan membutuhkan pasokan oksigen yang lebih besar, yang berarti gaya pendorong difusi yang lebih besar, dan pada gilirannya berarti lebih banyak oksigen di atmosfer Bumi.

Gagasan bahwa struktur dan fungsi sistem trakea serangga membatasi ukuran tubuh telah berlaku selama 30 tahun terakhir dan muncul dalam buku pelajaran pendidikan.

Ketertarikan kami pada teori ini muncul 15 tahun lalu, ketika kami mengamati irisan tipis otot penerbangan belalang. Trakeola yang tampak di antara dan di dalam serat-serat otot jumlahnya sedikit dan hanya mengambil sekitar 1% dari luas area, dibandingkan dengan mitokondria yang menempati sekitar 20%.

Bukti baru

Awalnya kami mengira bahwa semua yang perlu dilakukan seekor serangga untuk meningkatkan pengiriman oksigennya adalah menambah jumlah trakeola. Lagi pula, di sinilah oksigen disuplai ke mitokondria.

Untuk memastikan belalang tidak bersifat pengecualian dan agar memahami dengan tepat pengaruh ukuran tubuh, kami mengukur 44 spesies serangga terbang dengan massa tubuh dan laju metabolisme yang berbeda. Proyek ini membutuhkan lima tahun dan 1.320 mikrograf elektron transmisi.

Namun hasilnya pada dasarnya sama: trakeola hanya menempati sekitar 1% dari luas penampang melintang otot penerbangan terlepas dari ukuran tubuh. Sebagai perbandingan, kapiler yang berisi darah pada jaringan penerbangan dan jantung beberapa burung serta mamalia menempati sekitar 10% dari area.

Ini menunjukkan bahwa masih ada ruang yang cukup untuk meningkatkan jumlah dan volume trakeola tanpa melemahkan otot. Jadi, struktur sistem trakea bukanlah batasan penting pada ukuran tubuh.

Bukti dari serangga yang sedang berkembang menunjukkan bahwa serangga dapat menumbuhkan lebih banyak trakeola pada otot penerbangan dalam kadar oksigen yang lebih rendah, dan mereka menurunkan sifat ini kepada keturunannya. Kesimpulannya adalah ukuran tubuh serangga terbang tidak pernah dibatasi oleh struktur atau fungsi sistem trakea mereka.

Tidak ada alasan fisiologis mengapa serangga dengan ukuran seperti griffinflies tidak dapat terbang di atmosfer saat ini. Dan, namun, mereka tidak ada di zaman sekarang.

Alasan yang lebih sederhana mungkin bahwa spesies hewan yang lebih besar lebih rentan terhadap kepunahan dibandingkan yang lebih kecil – dan 300 juta tahun lalu, griffinflies tidak memiliki predator burung atau mamalia yang perlu diwaspadai.

MENAFN25032026000199003603ID1110907650