какое насекомое считается потомком меганевры

Гигантские стрекозы «питались» кислородом

В доисторическую эпоху некоторые насекомые были настоящими гигантами. Размах крыльев древней стрекозы меганевры составлял чуть меньше метра. Однако другие обитатели планеты — например, предки тараканов — были немногим крупнее своих современных потомков. Ученые выяснили, почему одни насекомые стали огромными, а другие вовсе к этому не стремились.

Если бы насекомые были разумными существами и смогли бы, в конце концов, построить собственную цивилизацию, у них наверняка появилась бы собственная мифология. И в этих мифах и легендах непременно упоминалась бы (как Золотой век древних греков) стародавняя «Эпоха шестиногих титанов», то есть то время, когда предки современных насекомых достигали гигантских размеров и правили этим миром.

Самое интересное, что, в отличие от античных титанов, сторуких великанов и циклопов, которые, как ни крути, все же являются плодом человеческой фантазии, исполинские насекомые в прошлом действительно существовали. Нынешние стрекозы с полным на то основанием могут считать себя сильно измельчавшими потомками древнего чудовища меганевры, размах крыльев, который был чуть меньше метра. Наибольших своих размеров шестиногие властелины воздуха достигали в карбоновом, или каменноугольном, периоде палеозойской эры, то есть 360-299 миллионов лет назад.

Почему же сейчас на Земле не существует гигантских стрекоз? Почему потомки шестиногих исполинов теперь не превышают размеров куриного яйца (которого достигают всем известные бронзовки-голиафы, южноамериканские жуки-олени и дальневосточные усачи)? Для ответа на этот вопрос следует задуматься над тем, что же не дает насекомым неограниченно расти во всех направлениях.

Вопреки распространенному мнению, это вовсе не жесткий панцирь из хитина: все имеющие его насекомые растут сразу после линьки, когда старый «корсет» уже сброшен, а новая одежка пока еще мягкая и растяжимая. Ограничением, мешающим им постоянно увеличиваться в размерах, является система дыхания этих удивительных существ. Напомню, что «кровь» насекомых — гемолимфа — лишена дыхательных пигментов (вроде нашего ярко-красного гемоглобина) и совсем не участвует в переносе кислорода.

Поэтому их дыхание осуществляется при помощи трахей — ветвящихся трубочек, открывающихся по бокам задней части брюшка и непосредственно соединяющих клетки внутренних органов с воздушной средой. Причем сеть трахей у насекомых настолько густа и разветвлена, что охватывает буквально каждую клеточку организма.

Сама по себе трахея состоит из множества жестких колечек, которые не могут сужаться и расширяться, то есть обеспечивать активный вдох или выдох. Поэтому воздух внутри трахейной трубки в принципе неподвижен, а приток кислорода внутрь тела и отток углекислого газа происходит за счет диффузии — из-за разнице парциальных давлений этих газов на внутреннем и внешнем концах трубки.

Из школьного курса физики мы помним, что газ всегда устремляется из области высокого собственного давления в область низкого (то есть из того места, где его много, туда, где его мало). Именно благодаря этому механизму кислород поступает внутрь трахейной трубки насекомого (внутри тела его меньше, чем снаружи), а углекислый газ выходит из нее (с ним все обстоит наоборот, его снаружи меньше).

Такой механизм подачи кислорода жестко ограничивает длину трахейной трубки, максимальная длина которой (l) достаточно точно вычисляема весьма простыми расчетами. Поэтому максимальный размер тела самого насекомого не может превышать (в сечении) величины 2·l, что при нынешнем уровне содержания кислорода в атмосфере составляет диаметр того самого куриного яйца, о котором уже упоминалось выше. Однако сам факт существования «шестиногих титанов» в каменноугольный период позволяет предположить, что в те далекие времена количество кислорода в атмосфере было гораздо выше, чем мы привыкли сейчас.

Данные полученные в результате исследования пород того времени, полностью подтверждают эту гипотезу. Оказывается, в те доисторические времена кислорода в земной атмосфере было не 21%, а 35%! Неудивительно, что в подобном «кислородном раю» насекомые дорастали до гигантских размеров. Однако откуда же взялся «лишний» О₂ в атмосфере планеты в то далекое время?

В геологической истории Земли карбон известен как период, в котором сформировались наземные растения. Именно тогда появились леса из древовидных папоротников, плаунов, хвощей и примитивных голосеменных. Все эти новые сообщества активно снабжали атмосферу драгоценным газом. А вот потребителей О₂ на суше тогда еще было маловато: из крупной фауны встречались только многоножки, пауки, насекомые, да древние «додинозавровые» рептилии (гигантских земноводных, обитавших в то время, сложно считать сухопутными жителями, однако большую часть времени они проводили в воде и дышали, соответственно, «водным» кислородом).

Кроме того, тогда на суше еще не сформировалось «воинство» грибов и бактерий, ответственных за переработку упавшей древесины. Поэтому деревья карбонового периода не гнили после гибели — и, соответственно, драгоценный кислород на процессы разложения не расходовался. («Правда.Ру» уже писала о том, что наибольшее количество кислорода, выделяемого лесом, расходуется именно на процессы гниения древесины).

Вместо этого стволы упавших гигантов медленно каменели, превращаясь в ценный каменный уголь (поэтому-то и период называется каменноугольным — именно тогда образовались почти все известные ныне месторождения этого полезного для человека сырья). Уголь же, как известно, не расходует кислород, пока его не подожжешь (а поджигать-то тогда было некому). Поэтому бесценный газ, вместо того, чтобы разлагать органику, спокойно улетал в атмосферу и накапливался там, давая возможность насекомым, многоножкам и паукам увеличивать свои размеры.

Тем не менее, до сих пор ученым было не совсем понятно, почему далеко не все представители карбоновой энтомофауны были гигантами. Каменноугольные тараканы, например, по размерам не сильно превосходил своих современных потомков. Что бы разрешить эту загадку, группа американских ученых из Аризонского Унивеситета (Темпль, США) под руководством Джона Ван ден Брукса, поставили один любопытный эксперимент. Они решили вырастить стрекоз и тараканов в условиях гипероксии, то есть повышенного содержания кислорода и посмотреть, что мешает последним стать гигантами в подобных условиях.

При проведении эксперимента стрекозы в атмосфере, содержащей 35% кислорода, развивались так же, как и их карбоновые предки — быстро росли и при этом увеличивались в размерах (размах крыльев этих «кислородных гигантов» достигал 50 см., что всего на 20 см. меньше такового у меганевры). А вот тараканы демонстрировали совсем другое «поведение» — росли медленно, куда медленнее, чем в обычных условиях, и в гигантов так и не превратились.

Ученые, желая понять почему увеличение О₂ не вызывает у этих насекомых столь бурного роста, просветили их тела рентгеновскими лучами и увидели, что высокое содержание кислорода привело не только к увеличению длины каждой отдельной трахеи, но и к сильному сокращению общего количества дыхательных трубочек. Ван ден Брукс предположил, что, возможно, почувствовав, что воздуха стало больше, насекомые решили не наращивать размеры тела, а увеличит долю других тканей организма (в основном запасающих) за счет уменьшения общей площади трахейной сети.

Исследователи решили, что возможно тараканам, (как современным, так и карбоновым), поскольку они являются медлительными и неповоротливыми пожирателями гниющих остатков, просто не нужно становиться гигантами: падальщику не зачем контролировать большую территорию, ведь пропитание он сможет найти «под каждым кустом», а та низкокалорийная пища, которую он потребляет, не способна снабжать энергией огромное тело. А вот стрекозы, которые всегда были активными хищниками, очень нуждались в больших размерах — это давало им возможность облететь громадную территорию и добыть больше еды.

Получается, что сам факт большого количества кислорода в атмосфере вовсе не заставлял всех насекомых делаться «шестиногими титанами». Ими становились лишь те, кому это было нужно — в основном активные хищники. Те же, кто питался остатками трупов животных и частями растений, предпочитали увеличивать количество запасающих тканей — если ты не очень-то и подвижен, то лишний запас массы тела не повредит. Или, возможно, тараканы просто боялись сильно увеличиваться в размерах — а вдруг заметит меганевра, и тогда…. В общем, ничего хорошего явно не будет.

Как и любой Золотой век, эра гигантских насекомых все же закончилась. Произошло это около 290 млн. лет назад, когда количество кислорода на Земле начало сокращаться. К тому времени на суше уже появились «фабрики по перерабатыванию древесины» из микроорганизмов и грибов, поэтому излишков О₂ уже больше не было — все, что создавали растения, уходило на их же переработку, а также на дыхание всех сухопутных существ (которых в конце карбона стало во много раз больше).

С тех пор насекомые никогда не вырастали до размеров «шестиногих титанов». Возможно, оно и к лучшему — вряд ли бы кому-нибудь из нас понравился залетевший в окно комар размером с котенка. Или муха такой же длины.

Читайте также в рубрике «Наука и техника «

Добавьте «Правду.Ру» в свои источники в Яндекс.Новости или News.Google, либо Яндекс.Дзен

Быстрые новости в Telegram-канале Правды.Ру. Не забудьте подписаться, чтоб быть в курсе событий.

Источник

Древние насекомые-гиганты

Мы знаем, что задолго до появления людей на Земле обитали животные громадных размеров. Это не только динозавры, а еще более древние звероящеры, амфибии и даже насекомые. Да, последние тоже были огромными, и нам вряд ли было бы комфортно жить рядом с такими монстрами. А вокруг бродили членистоногие еще более внушительных размеров и устрашающего вида.

Гигантская стрекоза меганевра

Она населяла планету с начала палеозойской эры до начала пермского периода. Вымерла громадная стрекоза приблизительно 250 млн. лет назад. Внешне она была схожа с современными стрекозами, только у нее голова и глаза меньше, а брюхо — более мясистое. Два представителя этого вида: Meganeura monyi и Meganeuropsis permiana считаются самыми крупными летающими насекомыми всех времен, размах их крыльев доходил до 65 см и 1 метра соответственно.

Меганевра была хищником, охотилась в основном на других крупных насекомых — диктионеврид, размер которых сопоставим с современными голубями. Что интересно, личинки меганевры, в отличие от своих современных потомков, не вели водный образ жизни, они развивались на суше и также были хищниками.

Диктионевриды

Диктионеврида — древнее насекомое, жившее на Земле 230 млн. лет назад. Ее ближайшими современными родственниками являются поденки. Размах крыльев гиганта превышал 43 см. Внушительный размер! Поденки и диктионевриды — единственные в своем роде насекомые, они линяют не только в личиночной, но и во взрослой стадии.

Интересны диктионевриды еще и своим необычным ротовым аппаратом, больше похожим на клюв птиц, который, по всей видимости, был предназначен для прокалывания различных шишек и выбирания семечек.

Мазотаир огромный

Класс палеодиктиоптеры существовал 320 млн. лет назад. Эти насекомые достигали громадных размеров. Один из представителей палеодиктиоптеров — мазотаир огромный — был просто гигантских размеров. Размах его крыльев доходил до 55 см. Палеодиктиоптеры уникальны и тем, что имели по три пары крыльев. Питались доисторические букашки нектаром и соком растений.

Доисторическая блоха

Даже блохи имели доисторических гигантских родственников. В центральной части Монголии нашли окаменелости насекомого — pseudopulex jurassicus. Существовал он 165 млн. лет назад в юрском периоде. Питались древние блохи кровью динозавров и птерозавров. Внешне вид напоминал современную блоху, но тело было приплюснутое и покрывалось жесткими щетинками. Размеры составляли от 1,7 до 2,3 см, длина колюще-сосущего хоботка достигла 5 мм! Кроме того, насекомое обладало длинными цепкими коготками и сильным сосательным аппаратом.

Артроплевра

Артроплевра, или гигантская сороконожка, уже относится с членистоногим, причем самым крупным за всю историю планеты. Размеры животного сильно колебались в зависимости от вида — от 30 см до 2,6 м. Обитали артроплевры приблизительно 340-280 млн. лет назад.

Несмотря на свои размеры и хорошую подвижность, которую, к слову, обеспечивали 30 пар ног, артроплевры были вегетарианцами, питались в основном папоротниками и другими споровыми растениями.

Пульмоноскорпион

На суше существовал свой вид гигантских скорпионов. В период от 336 до 326 млн. лет назад по Земле ползали гиганты длиной до 70 см.

Ракоскорпионы

Ракоскорпионы, или эвриптериды (Eurypterida), несмотря на название, лишь весьма отдаленные родственники современных скорпионов. Они входят в особый отряд типа членистоногих, куда из ныне существующих животных относятся только мечехвосты. Ракоскорпионы в изобилии плавали в морях и пресных водоемах палеозойской эры. Древнейшие их представители имеют возраст около 467 млн. лет. Некоторые из них достигали в длину более 2 м, но большинство было не длиннее 20 см. Среди них были как хищные виды, так и те, кто питался органическими остатками на дне.

Представители рода слимония были крупными пресноводными хищниками, охотившимися на рыб. Находка, сделанная на юге Шотландии, помогла понять, как охотились эти животные. Ракоскорпион окаменел 430 млн. с изогнутым хвостом, что позволило увидеть, как его хвостовой шип был приспособлен для пронзания добычи, которую удерживают небольшие передние ноги. В отличие от настоящих скорпионов, ракоскорпион размахивал своим хвостом не сверху вниз и вперед через спину, а из стороны в сторону, нанося жертве удары.

Аномалокарис

Это членистоногое — один из самых крупных организмов кембрийского периода. Считается, что длина тела его могла достигать 60 см. При этом у него были ещё и самые развитые глаза среди всех видов того периода. Отличное зрение ему обеспечивали 16 тысяч гексагональных линз в двух фасеточных глазах. Для сравнения, у современной мухи около 4 тысяч линз в глазах.

Огромные насекомые и членистоногие исчезли 150 млн. лет назад. Ученые выдвинули несколько гипотез, почему они вымерли. Некоторые считают, что причиной гигантизма доисторического мира был кислород. Его концентрация в атмосфере в те времена была высокая, и это сказалось на росте всех живых организмов. Со временем уровень кислорода упал, что привело к вымиранию или уменьшению размера мега-насекомых.

Второе мнение связано с птицами. Возможно, насекомые проиграли в борьбе пернатым за властвование в небе. Ведь именно тогда начали появляться более сильные и быстрые птицы.

Источник

Меганевра: доисторическая стрекоза-гигант размером с орла – ужас для врагов

Предлагаем вам, наши читатели, перенестись вместе с нами на 300 млн. лет назад, в Палеозийскую эру. Она таит в себе много загадок. Часть из них уже разгадана с помощью современных раскопок. А часть так и канет в небытие.

Сегодня мы покажем вам одно насекомое. Не удивляйтесь, это всего лишь стрекоза. Многие из вас выдохнули, вспоминая летающих на дачном участке или на природе у озер малышек. Но не забывайте, вы вернулись на много веков назад, когда стрекоза была совсем другой и называлась меганеврой.

На первый взгляд, ничего особенного. То же продолговатое тело, те же прозрачные крылышки. Да, только их размер сильно отличается от того, с чем мы сталкиваемся сегодня. Размах ее крыльев мог достигать 65 сантиметров. Не насекомое, а целый ястреб! Вряд ли вам захотелось рассмотреть малышку поближе или, тем более, посадить себе на ручку.

Правда, меганевра не была лидером среди крылатых собратьев-гигантов. Конкуренцию в габаритах ей составляла другая особь – меганевропсис Пермиана. Вместе они представляют собой самых крупных насекомых, когда-либо обитавших на нашей планете.

В наш век стрекозы нередко становятся легкой добычей членистоногих тварей. Но тогда они держали этих особей в жутком страхе, частенько выбирая их в качестве основного блюда на обед. Но самым любимым лакомством были для гигантов примитивные растительноядные насекомые – диктионевриды. Они, к слову сказать, были не намного меньше своих врагов, размах крыльев порой достигал 45 сантиметров!

Когда в 1880 году были обнаружены первые свидетельства существования гигантских стрекоз, французские ученые, раскопавшие находку, пришли в ужас. Когда ошеломление немного улеглось, возник логичный вопрос. Почему особи вымерли?

Ответить на него помогло знание строения тела летающего гиганта. Дело в том, что дышит стрекоза – внимание – поверхностью всего тела, по которому ветвится система трахей. У них нет носика, через который бы внутрь поступал кислород. Чем больше его в воздухе – тем масштабнее могло быть и тело насекомого. Раньше содержание кислорода составляло 35%, а сегодня – на 15% меньше. Меганевра просто не выжила бы в современных условиях и погибла от удушья. Но мы, честно сказать, не расстроены.

Источник

Меганевра изучаем меню гигантского насекомого древности

Гигантские насекомые каменноугольного периода. Вроде бы простой вопрос: а что они ели.

Один из самых удивительных периодов в истории нашей Земли – каменноугольный, или, по-другому, карбон. Начался он 350 миллионов лет назад и длился целых 50 миллионов лет. В это время Землю покрывали бескрайние джунгли – именно тогда растения научились «производить» древесину и стали деревьями.

Одновременно в атмосфере накапливалось огромное количество кислорода – намного больше, чем в наше время. Большое количество кислорода позволяло существовать насекомым невероятных размеров. Самым известным из них является метровой величины стрекоза меганевра. Её очень любят изображать на картинках и показывать в научно-популярных телепередачах.

Правда, в телепередачах меганевру показывают как-то неинтересно – ну летает она себе и летает. Так, пустяки, подумаешь, стрекоза размером с половину школьной парты. Однако зададим себе простенький (казалось бы) вопрос – а что эта самая меганевра ела? Чем она питалась?

Кулинарная математика

Мышцы насекомых намного сильнее и быстрее, чем мышцы четвероногих животных или рыб. Если бы у человека были такие же мышцы, как у муравья, он мог бы бегать со скоростью 60 километров в час и поднимать руками грузовую «Газель» весом в 2 тонны.Но за всё в этом мире приходится платить – в частности, для работы таких могучих мышц требуется огромное количество «топлива», то есть еды. За день травоядная саранча съедает столько же растительности, сколько весит сама! Хищные стрекозы съедают за день около 30% от собственного веса!

Только попробуйте представить себе пятиклассницу Наташу, которая в сутки съедает 35 килограммов капусты или 10 килограммов мяса (для сравнения: взрослый лев съедает 7 кг мяса в день)! Ничего себе аппетит, правда?

У современной крупной стрекозы размах крыльев – 10 сантиметров, а вес – 1,5 грамма. Если мы увеличим её размеры в 10 раз (и получим меганевру), то весить это чудовище будет уже 1,5 кило! И если аппетиты у меганевры были такие же, как у современных стрекоз (а почему должно быть иначе?), то в сутки ей нужно 0,5 килограмма мяса! Как здоровому мужчине!

А теперь представьте: такая стрекоза откладывает 250–300 яиц. Значит, чтобы прокормиться хотя бы месяц, потомству одной такой стрекозы понадобится как минимум стадо коров! Ведь в карбоне нет ни птиц, ни насекомоядных млекопитающих, ни жаб – некому есть стрекоз и ограничивать их численность!

Учёные утверждают, что меганевры питались другими гигантскими насекомыми – палеодиктиоптерами. Хорошо, а палеодиктиоптеры чем питались? Если думаете, что травой и листьями, то ошибаетесь. У растений карбона (папоротников и семенных папоротников) листва была тонкая и малопитательная.

Можно предположить, что палеодиктиоптеры ели пыльцу растений или высасывали их соки – пусть так, но сколько же пыльцы нужно в сутки килограммовой палеодиктиоптере? Подсчитаем на пальцах.

Предположим, палеодиктиоптера съедает в сутки собственный вес, как современная саранча, – то есть ровно килограмм. Возьмём растение – скажем, цветущую кукурузу. Высотой оно 2,5 метра, выше взрослого мужчины. С одного такого растения можно собрать всего-навсего. 4 грамма пыльцы!

С гектара кукурузы можно собрать около 150 килограммов пыльцы – этого 10 палеодиктио-птерам хватит всего лишь на 2 недели! Так что предположение о полной растительноядности этих насекомых упирается в математику. Скорее всего, палеодиктиоптеры были, подобно современным сверчкам, всеядными – то есть питались всем, что попадалось, так сказать, «под руку», точнее, под челюсти.

В том числе и другими насекомыми или мелкими позвоночными.А ведь меганевры и палеодиктиоптеры – далеко не единственные гигантские членистоногие каменноугольного периода! В тогдашних лесах бегали и чудовищных размеров мигаломорфные пауки с туловищем размером в полметра, и огромные хищные тараканы, и колоссальные многоножки, скажем, знаменитая двухметровая артроплевра.

Размер гигантской артоплевры в сравнении с человекомЭлементарные расчёты показывают, что все эти животные не могли быть чисто растительноядными и, скорее всего, поедали друг друга. Вообще, членистоногие едят всё, что только позволяет размер. Современная гигантская сколопендра с удовольствием может полакомиться и птичкой, и лягушкой, и ящерицей – а теперь представьте себе сколопендру размером с автомобиль и задайтесь вопросом, что же она ела.

Что такое пищевая пирамида?

Существует такая наука – экология. Многие думают, что экология – это что-то про загрязнение окружающей среды и охрану природы. Однако на самом деле экология изучает взаимодействие разных животных и растений между собой и окружающей средой. С точки зрения экологии животные и растения образуют биоценоз, или стабильное биологическое сообщество, в котором у каждого животного и растения есть своя роль. Травоядные поедают растения, а хищные питаются травоядными, верно? Возьмём для примера старинную загадку про волка, козу и капусту.

Могут ли волк (один), коза (одна) и капуста (кочан) составить полноценное биологическое сообщество? Нет. Потому что сперва коза съест капусту. Потом волк съест козу. А потом волк умрёт с голоду – кушать-то ему больше нечего! Значит, нужно, чтобы коз было много. Скажем, штук десять. Но тогда и капусты нам тогда потребуется не один кочан. Математические расчёты показывают, что для устойчивого существования должна соблюдаться пропорция один к десяти: на одного волка – 10 коз, а на каждую козу – 10 кочанов капусты (или других съедобных растений).

«Пищевая пирамида» Проиллюстрировать её можно в виде пирамиды. В самом низу пирамиды у нас будет капуста (или другие растения), причём очень много. Выше располагаются козы, которые эту капусту едят. А ещё выше – волк, хищник, точнее – сверххищник. Сверххищниками учёные называют таких животных, которые находятся «на вершине» пищевой цепи.

Вернёмся к нашим стрекозам

Давайте внимательно подумаем: что у нас располагается в самом-самом низу пищевой пирамиды? Растения? А вот и не угадали! Растения не растут на пустом месте – им нужны вода и питательные вещества, которые содержатся в почве. Если в почве нет питательных веществ, она называется истощённой. Сколько ни закапывай в такую почву семена, расти они не будут – им попросту «нечего кушать»! Это раз.

Дерево – суперхищник?

Вероятно, в те далёкие времена основным источником питательных веществ для почвы (то есть суши) служило море, Мировой океан. В самом низу тогдашней пищевой пирамиды были водоросли, которыми питались рыбы. Древние земноводные, предки современных лягушек и саламандр, питались рыбой – а потом, выползая на сушу, в свою очередь становились жертвами гигантских насекомых, пауков и многоножек (вот что ела меганевра).

Останки амфибий и насекомых перерабатывались бактериями и грибами – и служили источником питательных веществ для деревьев. Таким образом, пищевая пирамида каменноугольного периода была как бы «вывернута наизнанку» – потому что деревья были «потре​**телями высшего порядка», они располагались на самой верхушке пищевой цепи! Да и с насекомыми всё было «с точностью до наоборот»: это в наше время лягушки и жабы едят мух и комаров, а 350 миллионов лет назад насекомые были сверх-хищниками – то есть насекомые ели лягушек и жаб!

. Сегодня такое тоже встречается. Но нечасто. И в самом деле – что тогдашние земноводные, на суше неуклюжие и неповоротливые, ничем не защищённые, покрытые тонкой кожей, могли противопоставить проворным и прожорливым гигантским членистоногим, вооружённым острыми, как бритва, челюстями? Ничего.

Массовый перенос питательных веществ из океана на сушу завершился. Количество кислорода в атмосфере уменьшилось. А неповоротливые земноводные эволюционировали впресмыкающихся – быстрых, активных, защищённых прочной чешуёй. Гигантским многоножкам, насекомым и паукам стало нечем дышать – хуже того, им стало нечего есть! И уникальные биосообщества каменноугольного периода с насекомыми в качестве сверххищников исчезли навсегда.

Источник