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. 

Budowa wewnętrzna ważek

Przedstawiam opis budowy narządów wewnętrznych ważek pochodzący sprzed ponad stu lat. Zawiera on kilka szczegółowych i ciekawych informacji, których dotąd nie znalazłam we współczesnych źródłach. Ze względu na pewną pewną archaiczność języka uzupełniłam zastosowane określenia o ich współczesne odpowiedniki oraz użyłam bardziej zrozumiałej stylistyki.

Ważki, jako owady, mają chitynowy szkielet zewnętrzny. Szkielet ten składa się z pierścieni [segmentów], płatków i przyrostków zrastających się ze sobą, albo w szwach i listewkach, albo w rozluźnionych przegubach na błonach.
Rozgałęzione po całym ciele mięśnie wprawiają w ruch odpowiednie części tego szkieletu.
Ciało ważek składa się z trzech głównych części: głowy, tułowia i odwłoka, i z przytwierdzonych do tych części odnóży, skrzydeł i rozmaitych przyrostków.
Narządy układu nerwowego, pokarmowego i rozrodczego w zasadzie są u wszystkich ważek wykształcone jednakowo.

Czy owady migrujące śpią?

Owady są bezkręgowcami zmiennocieplnymi o niskim współczynniku masy do powierzchni ciała. Mają duże zapotrzebowanie na energię oraz szybką przemianę materii. W normalnych warunkach życia zmuszone są więc do częstego pobierania pokarmu. Z uwagi na to, że stanowią dość łatwy łup dla drapieżników, sen większości z nich prawdopodobnie jest krótkotrwały, ale za to częsty.
Opisanym przykładem jest robotnica mrówki ognistej (Solenopsis invicta) zasypiająca ok. 253 razy w ciągu doby.
Przeliczyłam z jaką (średnią) częstotliwością owa mrówka zapada w sen:

24 godziny x 60 minut x 60 sekund  =  86.400 sekund (tyle liczy doba)
86.400 sekund : 253 zasypiań  =  ok. 341,5 sekund, czyli co 5,69 minut.
Zatem w "cyklu" trwającym 5,69 minut mrówka jest aktywna przez około 275,5 sekund (4,59 minut), a pozostałe 66 sekund przesypia.

Mrówki ogniste (ogniowe) żyją pod ziemią i dla nich pora dnia nie ma znaczenia (prawdopodobnie jest to związane ze stałą temperaturą). Natomiast inne owady wykazujące się aktywnością dzienną są uzależnione od zmiennej (w ciągu doby) temperatury, wilgotności czy dostępu do pokarmu.
   Opisy badań na muszkach owocówkach nie do końca są dla mnie jednoznaczne: była mowa o dwugodzinnym śnie w ciągu dnia (czy doby??). Przyjmuję jednak, że badacze mieli na myśli sen (odpoczynek) w ciągu dnia, natomiast w nocy, z uwagi na obniżoną temperaturę otoczenia, występuje unieruchomienie owadów będące co najwyżej "mieszanką" kilkugodzinnej hibernacji i snu.

A co, jeśli owady nie śpią?

Skoro wiadomo już (mniej więcej) czym jest sen i jakie jest jego znaczenie, chcę dowiedzieć się jakie są skutki i efekty niedoboru snu. Choć informacje (zaczerpnięte z Wikipedii) dotyczą przede wszystkim snu człowieka, to jednak spodziewam się, że pewne objawy dotyczyć będą także zwierząt, w tym i owadów. Z pewnością widywałam już śpiące owady (znieruchomiałe, dziwnie niepłochliwe, które pozwalały podejść się bardzo blisko), ale czy widziałam owada niewyspanego? Jeśli nawet, to po czym można byłoby to rozpoznać?

Skutki niedoboru snu (w skrócie i ze wskazaniem tych objawów, które możliwe są także u owadów)

• spowolnienie reakcji, 
• zaburzenia w przetwarzaniu informacji
• utrudnione skupienie uwagi 
• upośledzenie aktywności układu immunologicznego

Pozostałe skutki braku snu (zaburzenia nastroju, spadek motywacji, przecenianie swoich umiejętności i podwyższona skłonność do podejmowania ryzyka, spadek zdolności twórczego myślenia i umiejętności podejmowania złożonych decyzji) jakie występują u człowieka, w przypadku owadów prawdopodobnie można pominąć.

Czy owady śpią? Rodzaje snu

Wydało mi się nieco dziwne (i tym bardziej warte zbadania), iż na pytanie "czy owady śpią?" otrzymuję wyniki (odpowiedzi?) dotyczące głównie sposobów przetrwania... zimy przez różne gatunki owadów. Od razu zaznaczam, że akurat nie ta kwestia mnie interesuje, gdyż chodzi mi o "prawdziwy" sen, bądź jakąś formę stanu spoczynku owadów w ciągu doby, wynikającą z potrzeby fizjologicznej.
Najwięcej wiadomo na temat snu człowieka. Zaglądam do Wikipedii, oto pierwszy z wybranych  akapitów:

Sen – stan czynnościowy ośrodkowego układu nerwowego, cyklicznie pojawiający się i przemijający w rytmie okołodobowym, podczas którego następuje zniesienie świadomości i bezruch. Fizjologiczny sen charakteryzuje się pełną odwracalnością pod wpływem czynników zewnętrznych (w przeciwieństwie do śpiączki).
Przeciwieństwem stanu snu jest stan czuwania.
Granica pomiędzy tymi stanami jest płynna u zwierząt niższych (np. u żółwi).

Zatem, zakładając analogię, jeśli mowa o śnie (spaniu) owadów - w jego trakcie owad w ciągu doby "traci" świadomość i nieruchomieje. Po upływie odpowiedniego czasu owad wraca do pełnej aktywności (stanu czuwania). Stawonogi, a więc i owady, zaliczane są do zwierząt niższych, zatem przyjmuję, że granica pomiędzy stanem snu i czuwania jest u nich płynna.