Предельные размеры насекомых ограничивались не только концентрацией кислорода, но и появлением хищников – птиц и летучих мышей.
Два исследователя из Калифорнийского университета опубликовали в Proceedings of the National Academy of Sciences статью, в которой описали факторы, ограничивавшие размеры насекомых на протяжении их эволюционной истории.
Известно, что самых крупных размеров насекомые достигали в карбоне и нижней перми, когда размах крыльев некоторых стрекоз составлял 60-70 сантиметров. Ученые связывают это с повышенным содержанием кислорода в атмосфере, которое пришлось на ту эпоху. При более низкой концентрации кислорода его диффузия по трахеям насекомых становится менее активной и уже не может обеспечить потребности мышц и внутренних органов, поэтому размер тела насекомых со снижением концентрации О2 также уменьшается.
Чтобы уточнить зависимость размеров насекомых от содержания кислорода, ученые разбили весь период их существования, начиная со среднего карбона (около 320 миллионов лет назад), на отрезки по 10 миллионов лет. Для каждого из таких отрезков вычислялся максимальный размер найденных крыльев, причем в число самых крупных насекомых, как правило, входили стрекозы и ортоптеры (родичи кузнечиков). Всего ученые проанализировали более 10500 ископаемых насекомых.
Ученые подчеркивают, что они сосредоточились именно на среднем размере самых крупных крыльев, а не на среднем размере насекомых вообще, потому что его нельзя сравнивать из-за неполноты геологической летописи. Мелкие насекомые существовали всегда, но их не всегда находят палеонтологи, поэтому выборка для разных эпох получилась бы несопоставимой. «Даже в Перми, когда существовали насекомые-гиганты, было множество насекомых с крыльями длиной в пару миллиметров», -- пояснил Мэттью Клафэм, один из авторов статьи.
Палеонтологи выяснили, что до нижнего мела (в интервале 140-130 миллионов лет назад) максимальный размер летающих насекомых был хорошо связан с колебаниями концентрации кислорода в атмосфере, однако затем эта связь стала более неочевидной. Так, в нижнем мелу содержание кислорода росло, а размер насекомых всё равно падал. Ученые объясняют это появлением первых птиц, в результате чего насекомые уже не могли увеличивать свои размеры.
Дело в том, что с увеличением размаха крыльев понижается маневренность, и насекомые становятся легкой добычей. Однако, как отмечают ученые, в позднем триасе, когда появились птерозавры, на размерах насекомых это не сказалось. По-видимому, эти летающие рептилии в силу своей низкой маневренности, в отличие от птиц, еще не представляли серьезной угрозы для насекомых.
Во второй раз размер насекомых сильно разошелся с содержанием кислорода в интервале 90-60 миллионов лет (средний мел - палеоцен). Как предполагают палеонтологи, это было связано с появлением летучих мышей, также активно питающихся насекомыми. Впрочем, дело может быть и в пробелах геологической летописи, которые пришлись как раз на этот период.
Исследователи отмечают, что колебания максимальных размеров наземных насекомых, таких, как жуки и тараканы, подчиняются другим закономерностям, так как они сталкиваются с другими видами хищников.
