導致史前昆蟲的大型身軀變到如今的小型體積的原因有哪些?
#3億年前石炭紀的巨型節肢動物,包括超大的蜉蝣昆蟲、蠍子;吊蘭大小的蜘蛛;還有5英尺長的千足蟲,等等。其中最神奇的應是巨型蜻蜓,它們的翼展可以達到2英尺半(接近1米),是地球上有史以來最大的昆蟲。#
比較主流的說法是因為遠古時期大氣的含氧量比較高,導致各種水體的含氧量也很高。很多昆蟲的水生幼蟲就可以長得非常大。而相關的觀點也有兩種,一是高含氧量的水體可以支持更大體型的昆蟲。另一個是這些蟲子必須長得特別大,不然會被氧氣毒死。一般水生昆蟲通過體表的腮呼吸,沒辦法控制進入體內的氧氣量。體型比較大的話,單位體積內吸收的氧氣就會減少。
當然後來有了鳥以後,大型昆蟲就沒有那麼流行了。大個的要麼被鳥吃了,要麼和鳥競爭被餓死了。十分有意思的問題, 巨大昆蟲體型的峰值出現在晚石炭-二疊紀,翅膀展開可以達到2-3米,隨後就慢慢變小。原因具體是什麼目前沒有定論。主流觀點有兩種:(1) 石炭-二疊三疊氧氣含量高。氧氣分壓下降後昆蟲沒有辦法獲得足夠氧氣來支撐龐大身軀。(2) 鳥類的興旺逼迫昆蟲小型化以躲避捕食。
幾年前 Matthew E. Clapham 和 Jered A. Karr 系統的研究了昆蟲體型和不同因素的相關性。他們找來從石炭紀至今10500個昆蟲翼展長度的數據,用分年齡段取平均值的方式和古氧氣含量還有捕食者(主要是鳥類)的物種豐富度比對,發現了以下幾點:
- 昆蟲歷史的早期(3.2-1.5億年前), 最大昆蟲的大小和氧氣含量高度正相關;說明當時氧氣含量決定昆蟲體積的上限。
- 在1.4億年前左右昆蟲體型和氧氣含量發生了脫耦合:比如說,早白堊紀氧氣含量上升,昆蟲體型卻一路下降。
- 脫耦合發生時早期鳥類的物種數陡增,因此支持鳥類的繁衍導致昆蟲數量下降這個觀點。
- 翼龍的出現比昆蟲體型和氧氣脫耦早了五千多萬年,很難說明翼龍跟昆蟲體型的關係。
所以結論是鳥類才是昆蟲達到現在尺寸的原因。這篇文章發表在美國國家科學院院刊(PNAS)上:Environmental and biotic controls on the evolutionary history of insect body size
白堊紀時,昆蟲體積已經開始逐步小型化了,雖然當時的氧氣含量高於今天,大約為現今的150%,但並不是歷史峰值。大型昆蟲主要存在於3億年前的晚石炭紀至二疊紀。
根據主流說法:在古生代昆蟲體積大,主要由於當時氧氣含量高。根據分析,古代地球在泥盆紀氧氣含量一度達到35%,而現在為21%。
原因可能在於昆蟲的呼吸系統與脊椎動物不同,昆蟲是由氣管系統吸收氧氣,而不是通過血液循環將氧氣輸送到身體各個部位。這種呼吸方式效率很低,只有在氧氣濃度很高的情況下,更長的氣管才能發生作用。而現今的研究也證實,更大的昆蟲,用於呼吸的所佔身體部分也更大。因此這也就是為什麼古生代的昆蟲身體更大。以上所有圖片引自發現1.1億年前蜻蜓化石 曾是大型的食肉動物(組圖)-搜狐滾動當然,也有相反的理論認為,古生代氧氣含量高對昆蟲產生毒性才是昆蟲體積大的原因。氧氣濃度過高,會對昆蟲的幼蟲產生毒性,而為了抵禦這種毒性,昆蟲的體積才會不斷變大。
研究顯示,過高的氧含量會導致過高的氧分壓,而過高的氧分壓對水生昆蟲幼蟲是有害的。相對於陸地,水生昆蟲更容易受到傷害,因為昆蟲水生幼蟲需要依靠身體表面去吸收氧氣,而不是通過氣管去吸收氧氣。而且,身體體積越大,其表面積相對於身體體積會越小。因此為減少氧氣對身體的損害,昆蟲的水生幼蟲會也會進化的很大。
氧含量降低了。白堊紀大氣氧含量遠高於今天。表面積體積比小點沒關係。現在氧含量低了,如果體積再那麼大,就無法確保愛的供氧了。
補充說明:不僅有含氧量,還有氣溫的的原因。白堊紀的氣溫比現在要高,這也能保證體型龐大的昆蟲得以生存,尤其是昆蟲、蛇這樣的非恆溫動物,高溫是必要的。另外:昆蟲運動主要靠液壓系統,可以產生極大的爆發力。但是液壓系統會對身體造成傷害,加上昆蟲內臟沒有內骨骼的支撐,因此即使含氧量和溫度再高,昆蟲的體型也沒有可能變得更大,除非趴著不動。
最頂的那個答案只說是因為大氣氧含量的降低,但為什麼氧含量降低昆蟲體型就不能大呢?關鍵在於,脊椎動物有心臟,有血液循環,血液能夠把氧氣供應輕鬆到身體各處,氧氣含量降低也能夠支持其存活。而昆蟲不是脊椎動物,血液沒有攜氧功能,是沒有這個條件的!
個人瞎猜氧氣含量高應該只是一個因素。
氧氣再高,沒有充足的營養也是不可能長太大的。氧氣含量之所以高,是和植物充沛離不開的。大量的植物才能支撐更多的素食生物,而肉食類豐盛又是以素食類繁榮為基礎的。吃下去的東西,容易消化才能吸收。而石炭紀是蕨類大範圍佔領陸地的年代。
主要是裸蕨,石松,節蕨,種子蕨。主要成煤植物是除以上植物外的,科達類,木賊類。隨著陸生植物增加,食物增多,氧氣增加,昆蟲類也隨之登陸,繁茂的植物為昆蟲提供了可能長大的充分條件。而此時,以昆蟲為食的動物卻還沒有大規模登陸,大部分還在水生和兩棲類過渡。
氧氣充沛,昆蟲類呼吸能力增強,食物充沛,食物豐富,所有這些環境因素相互作用才導致昆蟲的繁盛。從三皇五帝開始,天地元氣逐漸減少。妖族已經無法再修鍊。只能退出歷史舞台。從此,人族興起。
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樓上說的都對,就是氧氣含量問題,可是,每次不管我從那個地方看到這個說法,我腦海里的「氧氣含量減少」這幾個字,就會被自動替換成「天地元氣減少」借用下洪七對戰歐陽鋒的台詞:
洪七公:對不起!對不起!真的很對不起!剛才你站的位置實在太帥了!我情不自禁的就踹了你一腳,我好久沒踹的這麼爽了!你別生氣!我不會再踹你了!來!我們再來過嘛!
題主你的問題實在太帥了,我的手指就自動動了起來,這個答案就自動冒出來了。哈哈。
送上經典段子 洪七公大戰歐陽鋒 5:12秒
消消氣,哈哈。題主別生氣,權當亂入了。實在太爽了恐龍大哥都滅絕了,咱還是低調點吧。。
氧氣 植物BBC紀錄片植物之歌(第一集)36分鐘左右有講到~
附:植物之歌(第一集)在線收看
2012年記錄片《BBC:植物之歌》720p.BD中英雙字幕迅雷下載下載地址我本是三千萬年前的一隻甲蟲,其實我早就死了啊,但是不知為何意識保留到今日,所以說呢,閑著也是閑著我給你講講我的故事好伐我所生活的年代啊,抬頭望低頭看全都是各種各樣的蕨類植物,綠的褐的,那作為一隻甲蟲我整天也就吃吃喝喝了,也會有一些奇奇怪怪的其他生物想吃掉我,那就跑路咯,其實我呢也是一隻有思想的甲蟲,我真的曾經想過要寫本書記錄下所有想要吃我的生物,然後傳閱甲蟲家族,不過真的好難啊因為我記不住他們長什麼樣,而且語言又不通也不好開口問啊,關鍵是後來我真的開口問了,結果被吃掉了好悲傷的其實我也沒有什麼特別的故事所以最開始說要講給你聽也只是說說的,我被吃掉其實是因為貪吃沒發現有東西要吃我啊23333啊,關於你的問題呢,我不知道怎麼回答好啊,因為我當時沒有覺得自己很大啊,那些蕨類才是真的巨型吧。
脊椎動物登陸並繁盛以後佔據了原來屬於昆蟲的生態位?
雖然知道標準答案是含氧量問題,但是還是有些疑惑:
含氧量是保證大體型動物的必要條件,但還不是充分條件吧。首先,地心引力也是限制動物體型的重要條件,以現在的地心引力,如果把昆蟲們放大幾十倍,估計爬起來都費盡,別說飛了。同理,類似梁龍這樣的大型陸生恐龍,怎麼保證他走得動,不被自己壓垮的呀。這個問題在《藏地密碼》小說裡頭提到過,在香巴拉裡面存在著巨大的遠古昆蟲等其它巨型生物,就是因為含氧量較高導致的。
人是地球存在的意義,一切都是為了人。那些大型動物如恐龍是給巨人準備的。後來巨人被淘汰了,那些大型動物也都淘汰了。
體型大的優點:不易被其他動物攻擊;便於捕獵等
體型小的優點:食物需求量小(可以在食物緊缺的條件下堅持很長時間,且物種數量可以很大);繁殖能力強(有更多變異機會,因此適應能力強)個人感覺:體型大的有利於個體生存率的提高,體型小的有利於種群的延續(參考虎與貓)PS:關於巨型昆蟲應該是有化石證據的推薦閱讀:
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