Колосальні стрекози колись літали у небі Землі. Нові дослідження руйнують шкільну теорію про причини їхнього вимирання

(MENAFN- The Conversation) Перші комахи піднялися в небо приблизно 350 мільйонів років тому — десь на 200 мільйонів років раніше, ніж птахи вперше змахнули крилами.

Наприкінці карбонового періоду, 300 мільйонів років тому, деякі літаючі комахи стали гігантськими. Величезні комахи, схожі на бабок, яких називали грифінфлай (griffinflies), мали розмах крил 70 см — у п’ять разів більший, ніж у найбільших сучасних бабок.

Ці гігантські комахи жили в час, коли атмосфера Землі містила більше кисню, ніж сьогодні: приблизно 30% проти сучасних 21%.

Оскільки великі літаючі комахи жили в епоху високого вмісту кисню, науковці припустили, що їм потрібні були ці високі зовнішні рівні кисню, щоб забезпечувати швидке «спалювання» енергії під час польоту.

У новому дослідженні, опублікованому сьогодні в Nature, ми вивчали м’язи десятків сучасних літаючих комах і зробили несподіване відкриття: немає причин, щоб грифінфлай не міг вижити в атмосфері сьогоднішнього дня.

Структура дихальної системи комах під час польоту

Польоту потрібно більше енергії, ніж бігу чи плаванню, бо птахоподібний/літаючий, що тріпоче крилами, має постійно працювати проти гравітації, щоб залишатися в повітрі.

Отже, польотні м’язи використовують багато кисню, і швидкість споживання кисню зростає приблизно пропорційно масі літаючої комахи. Найвища швидкість споживання кисню на грам серед будь-яких відомих тканин спостерігається у літаючої бджоли.

Кисень надходить до польотних м’язів комах через «трахеальну систему» — деревоподібну систему розгалужених повітряносних трубочок, які ведуть до найменших відгалужень, що називаються «трахеолами» (tracheoles), де кисень переходить у тканини м’язів.

Кожна трахеола — це тупиковий відрізок, тобто кисень, доставлений до м’яза, рухається переважно шляхом дифузії. Спершу він дифундує через повітря всередині кожної трахеоли, а потім — через саму м’язову тканину.

Стара гіпотеза

У сучасних комах рівні кисню поблизу мітохондрій, які споживають кисень і забезпечують роботу м’яза для польоту, є дуже близькими до нуля. Це означає, що структура трахеальної системи була лише достатньою, щоб забезпечити необхідну кількість кисню.

Більша за розмірами комаха потребувала б більшого надходження кисню, що означало б більшу рушійну силу для дифузії, а це, у свою чергу, означало б більше кисню в атмосфері Землі.

Ідея, що структура і функція трахеальної системи комах обмежують розмір тіла, панувала протягом останніх 30 років і представлена в навчальних підручниках.

Наш інтерес до цієї теорії виник 15 років тому, коли ми розглядали тонкі зрізи польотних м’язів коників. Трахеоли, що з’являлися між і всередині волокон м’яза, траплялися рідко й займали лише приблизно 1% площі — на відміну від мітохондрій, які займали близько 20%.

Нові докази

Спочатку ми думали, що все, що комасі потрібно для збільшення доставки кисню, — це збільшити кількість трахеол. Адже саме там кисень подається до мітохондрій.

Щоб переконатися, що коник не є винятком, і щоб належним чином зрозуміти вплив розміру тіла, ми виміряли 44 види літаючих комах різної маси тіла та різних метаболічних показників. Проєкт вимагав п’ять років і 1 320 трансмісійних електронних мікрофотографій.

Але результати були по суті ті самі: трахеоли займали лише близько 1% площі поперечного перерізу польотних м’язів незалежно від розміру тіла. Натомість кровонаповнені капіляри в польотній та серцевій тканинах деяких птахів і ссавців займають приблизно 10% площі.

Це показує, що існує достатній запас можливостей збільшувати кількість і об’єм трахеол, не послаблюючи м’яз. Отже, структура трахеальної системи не є важливим обмеженням для розміру тіла.

Докази з розвитку комах показують, що в умовах нижчих рівнів кисню комахи можуть нарощувати більше трахеол у польотних м’язах, і вони передають цю ознаку своїм нащадкам. Висновок такий: розмір тіла літаючих комах ніколи не обмежувався структурою або функцією їхніх трахеальних систем.

Немає фізіологічної причини, чому комахи розміру грифінфлай не могли б літати в атмосфері сьогоднішнього дня. І все ж їх сьогодні не існує.

Ймовірнішим є те, що простіші причини в тому, що види більших тварин більш схильні до вимирання, ніж менші — і 300 мільйонів років тому в грифінфлай не було хижаків-птахів чи хижаків-ссавців, за якими потрібно було б остерігатися.

MENAFN25032026000199003603ID1110907650