Teoria kresu prehistorycznych gigantów cz.1

Celem badań naukowców opisanych w artykule, który przytaczam, jest wyjaśnienie przyczyn wyginięcia gigantycznych owadów w zamierzchłej przeszłości.

Wyniki badań grupy naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz opublikowane 4 czerwca 2012 r. wskazują na to, że zmniejszenie rozmiarów owadów zostało spowodowane pojawieniem się w powietrzu ptaków, które zaczęły na nie polować. Gigantyczne owady wymarły, inne przetrwały ewoluując do coraz mniejszych rozmiarów lub dzięki temu, że zawsze były niewielkie - jako lepiej dostosowane do zwrotnego, zwinnego lotu ratującego życie. 
   Olbrzymie owady królowały w powietrzu w czasach kiedy atmosfera Ziemi była znacznie bardziej bogata w tlen. Około 150 milionów lat temu (pod koniec jury i w kredzie), gdy pojawiły się ptaki, owady stały się mniejsze, mimo iż poziom tlenu znowu zaczął się podnosić. 
Największe rozmiary owady osiągnęły ok. 300 mln lat temu (późny karbon i [być może] wczesny perm). W tym czasie w powietrzu panowały gigantyczne drapieżne praważki osiągające rozpiętość skrzydeł 70 cm. Pewna teoria próbująca wyjaśnić powód osiągania przez owady [ale też i inne organizmy!] olbrzymich rozmiarów głosi, że to wysokie stężenie tlenu w ówczesnej atmosferze (ponad 30%, obecnie 21%) pozwoliło m. in. owadom pozyskiwać jego duże ilości na potrzeby metabolizmu, mimo, że nie posiadały płuc, a jedynie tchawki - całkiem wydajne zresztą, bo pozwalające na bezpośrednie dostarczenie tlenu do każdej komórki ciała z pominięciem układu krążenia. Ten sposób oddychania zapewnia wysoką wydajność wymiany gazowej, niezbędną do lotu. 

W czasie badań dokładnie przyjrzano się relacjom pomiędzy rozmiarami prehistorycznych owadów a stężeniami tlenu w atmosferze na przestrzeni milionów lat. Na podstawie opublikowanych ewidencji owadów kopalnych opracowano ogromny zbiór danych (ponad 10,5 tysiąca sfosylizowanych owadzich skrzydeł), a następnie przeanalizowano wielkość owadów w odniesieniu do zawartości tlenu w ciągu setek milionów lat ich ewolucji. Naukowcy doszli do wniosku, że przez pierwsze 150 mln lat ewolucji maksymalna rozpiętość skrzydeł owadów uskrzydlonych idealnie odzwierciedlała zawartość tlenu w atmosferze. Kiedy stężenie tlenu szczytowało w permie, owady były największe. Późniejszy spadek stężenia tlenu spowodował zmniejszenie rozmiarów owadów. 
Korelacja między stężeniem tlenu w atmosferze a gabarytami owadów zniknęła jednak około 150 mln lat temu. Mimo, że zawartość tlenu w atmosferze ponownie zaczęła rosnąć, owady nie stały się większe. Wręcz przeciwnie - zmalały. Naukowcy przypuszczają, że z to powodu pojawienia się ptaków, siłą napędową ewolucji owadów latających stała się potrzeba większej zwinności i manewrowości lotu, która faworyzowała mniejsze rozmiary ciała. 
    Naukowcy zastrzegają jednak, że luka licząca 20 milionów lat [kiedy dokładnie?] w zapisie kopalnym owadów sprawia, że trudno dokładniej stwierdzić kiedy doszło do zmiany wielkości owadów, a spadek zawartości tlenu w tym samym czasie dodatkowo komplikuje analizę. 
Kolejna luka w zapisach kopalnych dotycząca rozmiaru owadów wystąpiła stosunkowo niedawno - pod koniec okresu kredowego (od 90 do 65 milionów lat temu). I w tym przypadku brak skamieniałości sprawia, że trudno prześledzić spadek wielkości owadów w tym okresie, do czego mogło się przyczynić kilka czynników. Należą do nich: dalsza specjalizacja ptaków, ewolucja nietoperzy czy masowe wymieranie gatunków pod koniec kredy.
"Przypuszczam, że zmniejszenie rozmiarów owadów było związane z rosnącą specjalizacją ptaków" - powiedział prowadzący badania Matthew Clapham. "Pierwsze ptaki nie latały zbyt dobrze. Jednak pod koniec kredy, ptaki przypominały już te współczesne." Clapham podkreślił, że badania koncentrowały się na zmianach maksymalnej wielkości owadów w czasie. Natomiast średnia wielkość owadów byłaby znacznie trudniejsza do określenia ze względu na niepełny zapis kopalny, choćby z tego powodu, że ślady po małych owadach mogły się nie zapisać, a z pewnością trudniej je znaleźć i odkryć niż w przypadku dużych owadów. Małe owady o rozpiętości skrzydeł rzędu kilku milimetrów istniały zawsze, także w permie kiedy to występowały owady gigantyczne. 
Badania były wspierane przez National Science Foundation i UC Santa Cruz. 

Po przeczytaniu tego artykułu nasunęło mi się kilka uwag.

W prehistorii wśród wówczas istniejących grup organizmów fauny i flory byli giganci, średni i mali. Wszyscy lub niemal wszyscy giganci, w tym praważki i praptaki.
Zawartość tlenu, klimat, temperatura, grawitacja, promieniowanie, warunki geologiczne, przełomowe katastrofy, wielkie wymierania i wiele innych czynników, o których nie mam(y) pojęcia, złożyły się na to, że wpierw mogły powstać, wyewoluować(?) gatunki gigantyczne, równolegle do tych mniejszych i całkiem małych. Możliwe, że był to sprzyjający klimat i znacznie większa zawartość tlenu w atmosferze. Sądzę, że zaistniał cały zespół wielu różnych czynników, których nie jesteśmy w stanie odtworzyć i wziąć pod uwagę. Przyczynił się on do zagłady zarówno wielkich gadów (spośród których wyewoluowały ptaki), jak i olbrzymich owadów, w tym gigantycznych praważek.

    Wg Wikipedii "Archaeopteryx powszechnie uznawany jest za „pierwszego ptaka” (miał ledwie 45 cm długości). Wszystkie odkryte dotąd skamieniałości archeopteryksów pochodzą z okresu 150,8–145,5 mln lat temu (tyton, późna jura). Przypuszczalnie potrafił on aktywnie latać, jednak nie jest to pewne".
W tym czasie ważki osiągnęły już rozmiary podobne do współcześnie żyjących (cały czas jest to gdybanie na podstawie odnalezionych skamieniałości!). Zatem czy Archaeopteryx i jego przodkowie rzeczywiście byli królami przestworzy trzebiącymi na potęgę fruwające od co najmniej 200 milionów lat przed nimi praważki i inne owady? I to do tego stopnia, że wszystkie wielkie owady wyginęły? 
Ile jest znanych przypadków, by jeden rodzaj zwierząt (tu: "pierwsze" ptaki) doprowadził do wyginięcia innych gatunków (i to wielu)? Chciałabym to wiedzieć.

Choć przytoczony artykuł dostarcza pewnej wiedzy o tym, co mogło się wydarzyć, to jednak pozostaje teorią pełną luk. Analiza treści i porównanie zamieszczonych w artykule informacji np. o zmianach stężenia tlenu w atmosferze na przestrzeni dziejów z innymi źródłami, prowadzi do wniosku, że próby opisywania zmian na Ziemi przy jednoczesnym posługiwaniu się jednostkami czasu liczonymi w milionach, dziesiątkach i setkach milionów lat - jakby były to to dni, miesiące czy lata, z jednej strony jest śmieszne, a z drugiej ilustruje brak zdolności człowieka (ludzkości) do wyobrażenia, zwizualizowania tak ogromnych przedziałów czasowych.
Jak można wyobrazić sobie i zrozumieć co działo się na Ziemi 300 milionów lat temu? Jak można objąć umysłem choćby jeden milion lat, pamiętając o tym, że początki (dotąd niejasne) człowieka sięgają (zaledwie i aż) 200 tysięcy lat?
"Około 12 tysięcy lat temu dochodzi do udomowienia psa, 10 tysięcy lat temu zaczyna się rozwijać rolnictwo i hodowla zwierząt, a 8 tysięcy lat temu powstają pierwsze miasta, dając początek wielkim cywilizacjom, a tym samym kończąc prehistoryczny etap rozwoju ludzkości. Pierwsi przedstawiciele gatunku Homo sapiens pojawili się około dwustu tysięcy lat temu w epoce paleolitu.

Kolejną sprawą, której postanowiłam się przyjrzeć jest owo stężenie tlenu w atmosferze, którego zmiany, zdaniem naukowców, przyczyniły się do zmniejszenia rozmiarów owadów. By nie rozwlekać tej notatki ponad miarę, omówię ów temat w drugiej części.



źródła i linki:

Reign of the giant insects ended with the evolution of birds    4.06.2012
Skarlały przez ptaki     6.06.2012
Uczeni są coraz bliżej wyhodowania gigantycznych insektów     brak daty publikacji, prawdopodobnie  2011 r.
Początki historii gatunku ludzkiego

obrazek przedstawiający prehistoryczną ważkę pochodzi z Wikimedia Commons
 
13 633