300 млн лет назад Земля выглядела иначе: континенты образовали Пангею, экваториальные районы которой покрывали обширные угольно‑болотные леса. Из‑за высокого уровня кислорода в атмосфере часто возникали лесные пожары. В водах кипела жизнь — там водилась рыба, а на суше обитали земноводные, рептилии, ползающие членистоногие и гигантские тараканы. В небе же господствовали огромные летающие насекомые, например, похожие на поденок (с размахом крыльев 45 см) и на стрекоз (с размахом крыльев 70 см). Окаменелые отпечатки этих «грифонов» нашли почти столетие назад в мелкозернистых осадочных породах в Канзасе.
Международное исследование опровергло теорию о том, что гигантские насекомые, похожие на стрекоз, могли существовать только 300 млн лет назад, когда уровень кислорода в атмосфере был примерно на 45% выше, чем сегодня.
В 1980‑х геохимики разработали методику реконструкции газового состава древних атмосфер и выяснили, что тогда действительно был период высокого содержания кислорода. В 1995 году в публикации в журнале Nature ученые связали это с появлением гигантских насекомых: из‑за особенностей трахеальной системы им требовалась повышенная концентрация кислорода для работы летательных мышц. Ранее считалось, что такие насекомые не смогли бы выжить в современных условиях из‑за низкого уровня кислорода.
В исследовании, опубликованном в Nature, ученые выяснили, что трахеолы в летательных мышцах насекомых занимают всего 1% или меньше пространства, в том числе у гигантских насекомых возрастом свыше 300 млн лет. Это значит, что уровень кислорода в атмосфере не ограничивает размер насекомых: они могут добавлять трахеолы без существенных затрат места.
Ученые отмечают, что трахеолы занимают гораздо меньше места, чем капилляры в сердечной мышце птиц и млекопитающих, — значит, у эволюции был потенциал увеличить их число, если бы кислород действительно лимитировал размеры.
Хотя некоторые ученые считают, что поток кислорода все же может влиять на размер тела, новые данные опровергают роль диффузии в трахеолах как ограничивающего фактора. Вероятно, на размеры насекомых влияли другие причины, например, хищничество позвоночных или ограничения, связанные с экзоскелетом.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, как эволюция разнообразила виды: открытия в «древе жизни».
