Nem a légköri oxigén mennyisége miatt nincsenek ma óriásrovarok

A fóbiások számára a karbon valódi rémálom lehetett: 70 centis szárnyfesztávolságú szitakötők vadásztak a hasonlóképpen hatalmas zsákmányaikra, az avarban két méteres ezerlábúak, a talajon fél méteres skorpiók másztak. A hatalmas méreteket az eddigi elképzeléseink szerint az tette lehetővé, hogy ekkor a bolygónk légkörében sokkal több oxigén volt mint ma.

Jelenleg 21 százalék az oxigéntartalma atmoszféránknak, a karbon időszakban 35 százalék körül volt. Néhány éve arizonai kutatók laborkísérletekben magas oxigéntartalmú levegővel neveltek ma élő szitakötőket – és azok 15 százalékkal nagyobbra nőttek. Más rovarok azonban lassabb fejlődéssel válaszoltak a megemelt oxigénszintre.

A rovarok légzése egészen másképp működik, mint a mienk. Míg nálunk a tüdő és a szív együttes munkája kell ahhoz, hogy a légköri oxigén a vérkeringés központi rendszere segítségével a sejtekhez eljusson. Ezzel szemben az ízeltlábúak úgynevezett tracheák révén szállítják és veszik fel az oxigént. Ezek igen finom, elágazó kis kitincsövecskék, amelyek közvetlenül a test külsején lévő nyílások sokaságából indulnak ki, és a testük szivattyúzó mozgása szippantja be a levegőt.

Egy rovar légzőcsövecskéi (tracheái)

Forrás: Wikimedia Commons

E csövecskék közvetlenül az izmokhoz vezetnek, a levegő itt aztán beszivárog, átdiffundál a sejtekbe, ahol felhasználják az anyagcsere-folyamatok. Ez azt is jeleneti, hogy itt nincs központi keringés, ami lehetővé tenné, hogy a legtávolabbi sejthez is könnyedén jusson elég oxigén. Viszont a magasabb oxigénszint mellett – úgy vélték – a hatékonyabb diffúzióval nagyobb testet is el lehetett látni oxigénnel. Emiatt is gondolták egészen eddig a szakemberek, hogy a rovarok méretének az oxigénszint szabhat határt.

Korábban úgy gondolták, hogy a rovaroknál az oxigén csak kis távolságokon tud hatékonyan eljutni a sejtekhez, ezért minél nagyobb az állat, annál sűrűbb légcsövecske-hálózatra lenne szüksége. Ha valóban az oxigénellátás szabná meg a testméret felső határát, akkor azt várnánk, hogy a nagyobb rovaroknál e csövek aránya jelentősen megnő – egyszerűen azért, mert több oxigént kell eljuttatni a nagyobb testhez. Ebből az következett, hogy egy ponton túl már nem férhet el elég ilyen csövecske a testben, és végül ez szabja meg a maximális méretet.

Azonban egy dél-afrikai vezetésű nemzetközi csoport nemrégiben egészen új elképzeléssel állt elő: úgy találták, hogy a magas oxigénszint és a rovarok óriási mérete puszta véletlen egybeesés lehetett. A Nature folyóiratban közzé tett eredményeik szerint a rovarok légzőrendszerének mérete nem követi a rovarok méretét. A kutatók 44 rovarfaj – egészen aprótól egészen nagyig – légzőrendszerének csövecskéit vizsgálták meg.

Mikroszkóp és elektronmikroszkóp segítségével felmérték, hogy voltaképp mekkora helyet foglal el a légzőcsövecskék rendszere az állat testében. Összesen több mint 1300 mikroszkópos felvételt elemeztek e céllal.

Arra jutottak, hogy ha egy rovar mérete tízezerszer nagyobb is, mint apró rokonáé, a légcsövecskék akkor is csak 1,8-szer több helyet foglalnak el, vagyis bőven volna még hely a testében továbbiaknak a hatékonyabb légzésért. Még a legnagyobb termetű rovarok esetében is alig a test 1 százalékát teszik ki a légzőcsövecskék!

A kutatók szerint jóval komplexebb oka lehetett annak, hogy nem nőnek már óriássá a rovarok. Ilyen például a repülés közben keletkező hő leadása, a test külső vázának teherbírása, vagy az, hogy mennyi energiát tud az állat rövid idő alatt mozgósítani.

Emellett az élőlények közötti kölcsönhatások – például ragadozók megjelenése vagy a más állatokkal való versengés – is szerepet játszhattak. A karbon időszakban például még nem voltak olyan igen hatékony repülő ragadozók, mint ma a madarak vagy a denevérek, így egy nagyon fontos korláttal kevesebb volt.