Teoria kresu prehistorycznych gigantów cz.2

Kontynuując rozważania na temat powodów zmniejszenia rozmiarów owadów (podobno pod wpływem pojawienia się zagrożenia w postaci ptaków), opisanych w przytoczonym w części pierwszej artykule, przechodzę do sprawy stężenia tlenu w atmosferze, które, zdaniem części naukowców, wcześniej przyczyniło się do osiągnięcia gigantycznych rozmiarów przez owady.

Poniżej załączam wykres zaczerpnięty z Wikipedii, przedstawiający stężenie tlenu w atmosferze ziemskiej na przestrzeni ostatniego (bagatela) miliarda lat. Czerwoną przerywaną linią zaznaczono obecny poziom stężenia tlenu w powietrzu.
Zaznaczyłam na nim dwie "daty" - 300 i 150 milionów lat temu, na które powołują się naukowcy badający korelację między wielkością owadów a stężeniem tlenu.
Mniej więcej w tym okresie, czyli na przestrzeni 150 mln lat, początkowo gigantyczne owady osiągnęły rozmiary podobne współczesnym.

Jak widać na poniższym diagramie, 300 mln lat temu stężenie tlenu wynosiło ponad 30% i jeszcze przez pewien czas (jakieś 25 mln lat) rosło do ok. 35%. Następnie, mniej więcej od połowy permu aż do początków triasu, stężenie tlenu spadało z ok. 35 do 15 % . Ów spadek trwał kolejne ok. 25 mln lat. W okresie triasu i jury, a więc niespełna 100 milionów lat, stężenie tlenu wzrosło z ok. 15% do ponad 23, a może i 26%.

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. 

Sto tysięcy pokoleń?

Wiedza o budowie, wyglądzie i rozmiarach prehistorycznych owadów oparta jest głównie na wynikach badań paleontologicznych i geologicznych. Odnaleziono tysiące skamieniałości owadów i dzięki temu mamy o nich jako takie pojęcie. Niestety, na wiele pytań dotyczących praważek czy innych owadów dotąd nie ma i pewnie nie znajdziemy w pełni wiarygodnych odpowiedzi.

Oto steszczenie artykułu, który przystępnie omawia wyniki badań naukowych dotyczących ewolucyjnej zmiany rozmiarów ssaków po wymarciu dinozaurów (ok. 65 milionów lat temu). Ciekawe, czy były możliwe (i czy rzeczywiście miały miejsce) analogiczne zmiany rozmiarów innych organizmów, w tym owadów?  W każdym razie artykuł wydał mi się interesujący i zainspirował do poszukiwań pewnych informacji.

Badania naukowców wykazały, że potrzeba aż 24 milionów pokoleń, by zwierzę wielkości myszy zwiększyło swe rozmiary do wielkości słonia. Stwierdzono też (było to zaskakujące), że ssaki morskie (np. wieloryby) analogicznej zmiany rozmiarów dokonały dwukrotnie szybciej. Zaznaczyć należy, że jako jednostkę pomiaru wzięto nie lata, lecz pokolenia - chodziło o to, by możliwie miarodajne porównać gatunki zwierząt o różnej długości życia. Na tym, zresztą, polegała wyjątkowość tych badań, ponieważ większość dotychczasowych koncentrowała się na mikroewolucji, drobnych zmianach zachodzących w obrębie gatunku.

Skrzydła owadów - teorie pochodzenia

Aves (ptaki), Chiroptera (nietoperze) i Insecta (owady) - co łączy te trzy odmienne grupy zwierząt? Oczywiście zdolność do aktywnego (z pewnymi wyjątkami) lotu, ewentualnie lotu ślizgowego. O ile u nietoperzy i ptaków skrzydła stanowią organy homologiczne, o tyle narządy te są analogiczne względem tych występujących u owadów. Skrzydła ptaków czy nietoperzy są zmodyfikowanymi kończynami przednimi (mięśnie, kości, morfologia, anatomia itd.). 
A czym są skrzydła owadów?  Niestety, ich pochodzenie nie zostało do końca wyjaśnione, choć powstało kilka hipotetycznych teorii ewolucjonizmu w aspekcie uzyskania zdolności lotu przez owady - jedyne latające bezkręgowce.
Po dziś dzień nie sformułowano jednej teorii, która pogodziłaby wszystkich uczonych zajmujących się ewolucją skrzydeł owadów. Stąd też mnogość i liczne odgałęzienia tych teorii, obarczonych mniej lub bardziej słusznymi błędami i niedociągnięciami. 
Natomiast wszyscy teoretycy szukają odpowiedzi na 5 pytań (wg Gillotta), czyli:

1.  Jaki był charakter połączeń prekursorów skrzydeł:- stawowy czy sztywny - zrośnięty?
2.  W którym miejscu ciała po raz pierwszy pojawiły się skrzydła i ile ich było początkowo?
3.  Do czego służyły pierwotnie proskrzydła?
4.  Jakie czynniki środowiska doprowadziły do powstania takiej postaci skrzydeł jako tworów nośnych?
5.  Jakie środowiska zasiedlały owady pierwotnie uskrzydlone, przodkowie dzisiejszych Pterygota?

Owady uskrzydlone (Pterygota) – owady skrzydlate lub wtórnie bezskrzydłe o odwłoku pozbawionym odnóży krocznych (typowych czy zmodyfikowanych). Owady uskrzydlone to najliczniejszy takson zwierzęcy, obejmujący około 1 milion gatunków. Zamieszkują środowiska lądowe wszystkich kontynentów, a także środowisko słodkowodne i (rzadziej) morskie, przy czym przystosowanie do życia w wodzie jest wtórne. (źródło)

Pośród teorii pochodzenia owadzich skrzydeł na szczególną uwagę zasługują dwie, cieszące się największą liczbą zwolenników - teoria paranotalna i skrzelotchawkowa.