Существование гигантских стрекоз с размахом. Стрекоза – насекомое с «реактивными» способностями. Особенности и среда обитания стрекозы

Считается, что древние насекомые были огромного размера потому, что в земной атмосфере тогда было больше кислорода. Отчасти это так.

Но ещё одна немаловажная причина их гигантизма - это отсутствие конкуренции среди позвоночных. Миллионы лет назад, задолго до появления первых динозавров, членистоногие были главными хищниками на планете.

Гигантский морской скорпион

Это существо существовало в промежутке между 460 и 255 млн лет назад. Только недавно учёным удалось найти его окаменелый коготь, что позволило представить каких размеров в действительности достигал этот монстр. Оказалось, что он был почти на полметра больше, чем предполагалось ранее. В длину этот морской скорпион был около 2 метров.

Меганевра

Меганервы - это отдельный вид стрекозоподобных насекомых, которые жили в каменноугольном периоде примерно 303-298 млн лет назад. На сегодняшний день они считаются крупнейшими насекомыми из всех, когда-либо существовавших на Земле. Размах крыльев этих стрекоз мог достигать 75 см. Они были хищниками и охотились на других насекомых - диктионеврид, которые размером были со среднего голубя.

Гигантские блохи

Да, в Юрском периоде существовали и свои гигантские блохи. Жили они на динозаврах и птерозаврах, ими и питались. Ну и, как водится, размером были куда крупнее современных своих собратьев. Одна такая блоха юрского периода могла достигать 2,3 см. Это, конечно, не так впечатляет, как двухметровый морской скорпион. Но тем не менее.

Пульмоноскорпион

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

Аномалокарис

Это членистоногое - один из самых крупных организмов кембрийского периода. Считается, что длина тела Аномалокариса 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.

Галлюцигении

Очень странное создание. Отчасти именно поэтому оно так и называется, потому как похоже на галюцинацию. Скорее всего именно галлюцигении были предками современных тихоходок и членистоногих. Внешне похожи на червяка с двумя рядами ходульных ножек и спинными шипами. У них была вытянутая голова с простыми глазками. А длина теле доходила лишь до 3 см.

Артроплевра

Нереально огромная двупарноногая многоножка. Эти монстры обитали на Земле с позднего карбонового до раннего пермского периода примрено от 314 до 290 млн лет назад. Это самые крупные из известных сухопутных беспозвоночных. У артроплевры было 30 пар ног и плоское тело длиной до 2,6 метров. До сих пор, правда, остаётся загадкой чем питались эти сороконожки. Учёные так и не могут решить этот вопрос, потому как ни на одной из найденных окаменелостей не сохранился рот.

Хищный оскал челюстей, глаза как два блюдца и ноги, усеянные шипами - перед нами реконструкция гигантской каменноугольной стрекозы . В размахе крыльев она достигала 32 см, но это далеко не предел. Отряд Protodonata , к которому относится этот вид, включал в себе и в два раза более крупных существ.

Спор о причинах гигантизма этих насекомых ведется до сих пор: одни ученые объясняют его повышенным содержанием кислорода в атмосфере, другие - отсутствием угрозы со стороны летающих насекомоядных позвоночных (первые такие позвоночные, птерозавры , появились только в триасе). В любом случае, гигантские стрекозы давно стали одними из самых известных вымерших животных, уступая по популярности разве что динозаврам.

По своему максимальному размеру стрекозы Protodonata (альтернативное название отряда - Meganisoptera) удерживали лидирующие позиции первые 50 млн лет эволюции крылатых насекомых, с середины каменноугольного периода и до середины перми . К отдельному отряду этих гигантов относят потому, что в их крыльях нет целого ряда признаков, какие имеются у всех современных стрекоз (отряд Odonata). В частности, у протострекоз (в дальнейшем я буду называть их так) отсутствует птеростигма - непрозрачный участок у вершины крыла; нет у них также узелка - сильно утолщенной короткой жилки посередине крыла. У современных стрекоз узелок играет роль шарнира, позволяя крылу скручиваться вдоль продольной оси. Это помогает стрекозам совершать резкие виражи и маневрировать. Отсутствие узелка, по-видимому, обрекало протострекоз на жизнь на открытых пространствах - да с такими габаритами в густых зарослях особенно и не полетаешь. Продольные жилки у протострекоз были приближены к переднему краю крыла, тем самым сообщая ему дополнительную прочность, необходимую для удерживания в воздухе таких гигантов.

Конечности усеяны длинными щетинками - в согнутом виде они образовывали своеобразную корзинку, с помощью которой происходил захват добычи на лету (так поступают и современные стрекозы). А добычей протострекоз могли быть, в числе прочего, растительноядные «шестикрылые» палеодиктиоптеры , тоже достигавшие очень существенных размеров - 36–37 см в размахе крыльев и даже больше. Современные стрекозы, как известно, избегают хватать крупных насекомых, так что у жертв протострекоз, чтобы выйти из-под удара, был стимул к укрупнению. Собственно, в числе прочего гигантизм палеозойских насекомых мог подстегиваться эволюционной гонкой между хищниками и жертвами: протострекозам, чтобы не остаться голодными, ничего не оставалось, кроме как укрупняться вслед за добычей.

К сожалению, крупные протострекозы чаще всего сохраняются лишь в виде фрагментов крыльев, детали строения тела у них удается изучить очень редко. Например, в том же угольном бассейне Комментри (Франция), откуда происходит , была найдена в два раза более крупная стрекоза, Meganeura monyi (размах крыльев - до 70 см). Но от нее уцелел лишь неполный отпечаток четырех крыльев, а также несколько крыловых фрагментов.

Это же относится и к протострекозе Meganeuropsis permiana , которая считается самым крупным летающим насекомым в истории Земли. Она была найдена в местечке Эльмо (США) в отложениях ранней перми. Длина наиболее крупного сохранившегося фрагмента ее крыла - всего 14 см. Тем не менее автор находки, палеоэнтомолог Фрэнк Карпентер , в 1939 году вычислил , что в размахе крыльев стрекоза могла достигать 710 мм, и с тех пор эта цифра вошла во все учебники и хрестоматии. А в 1947 году Карпентеру посчастливилось найти в Эльмо почти полное переднее крыло другой гигантской протострекозы, получившей название Meganeuropsis americana . Длина сохранившейся части крыла - 26 см, а длина целого крыла оценивается в 30 см. Это самое крупное крыло ископаемого насекомого, дошедшее до нас в виде цельного отпечатка. Для сравнения, размах крыльев самой крупной современной стрекозы Megaloprepus caerulatus составляет всего 19 см (см. картинку дня Самая большая стрекоза).

К отряду Protodonata относились не только гиганты, но и виды средних размеров, не крупнее современных стрекоз. Собственно, именно такими формами эта группа была представлена в верхней половине перми, когда она измельчала , а ее разнообразие упало. К началу мезозоя протострекозы полностью исчезли. Но, разумеется, внимание публики приковано именно к протострекозам-гигантам. Еще в 1958 году одна из них появилась в кадрах черно-белого американского ужастика «Monster on the Campus» , чтобы стать причиной смерти одного из героев. А не так давно в английском шахтерском городке Болсовер (Bolsover) стрекозам-гигантам поставили памятник. Дело в том, что в одной из шахт близ Болсовера в конце 1970-х годов была найдена протострекоза Tupus diluculum , достигавшая в размахе крыльев почти 50 см. Впрочем, и от нее уцелел только 23-сантиметровый фрагмент одного крыла.

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" О 2 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 О 2 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 О 2 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.

Современные насекомые не могут похвастаться большими размерами, а само слово «насекомое» и его производные являются синонимами чего-то маленького и беззащитного. Но так было далеко не всегда, ведь в прошлые геологические эпохи на нашей планете обитали настолько огромные насекомые, что их даже трудно себе представить.

Меганевры являются самыми крупными насекомыми, которые когда-либо жили на нашей планете. Внешне они очень напоминали современных стрекоз с размахом крыльев до 65-100 сантиметров. Гигантские насекомые из рода меганевр достигли своего расцвета около 300 миллионов лет назад во времена каменноугольного периода, хотя появились на планете они еще в начале палеозоя. Для карбона вообще характерно наличие большого количества крупных насекомых, которые процветали в условиях теплого и влажного климата. В ту далекую эпоху на Земле царствовали амфибии и крупные насекомые, а примитивные рептилии - предки гигантских динозавров, только-только сформировались как отдельный класс животных.

Впервые ископаемые останки меганевр были найдены на территории Франции в 1880 году. По мнению палеонтологов, меганевры, как взрослые особи, так и их личинки, были хищниками и питались другими более мелкими насекомыми. Но почему именно в каменноугольном периоде процветали гигантские стрекозы и многоножки, а в последующие эпохи отмечается их вымирание и появление родственных видов, но более скромных по размерам?

Ученым удалось выяснить, что размеры тела насекомых, дышащих при помощи трахей, связаны с уровнем содержания кислорода в атмосфере. Во времена каменноугольного периода на планете возникли условия, благодаря которым образовалось большое количество залежей каменного угля, сформированных из растительных остатков. Эти огромные объемы биомассы были выведены из процессов разложения, для которых, соответственно, не требовалось кислорода, находящегося в атмосферном воздухе. В результате снижения затрат на окисление в атмосфере наблюдалось более высокое содержание кислорода по сравнению с предыдущими периодами.

Эта особенность, по мнению ряда специалистов, и могла послужить причиной того, что в карбоне обитали очень крупные насекомые, использовавшие при дыхании трахеи, в числе которых были и меганевры. Далее на Земле наблюдался еще один период с повышенным содержанием кислорода, к тому моменту в воздухе уже появились птицы, которые и не позволили развиться летающим насекомым до таких гигантских размеров.

Несмотря на то, что современные насекомые сильно уменьшились в размерах, а самые крупные из них легко поместятся на ладони, представителей этого класса по-прежнему можно назвать самыми процветающими на планете. На сегодняшний день науке известно более 1 миллиона видов насекомых, но, по мнению специалистов, их намного больше - от 2 до 6 миллионов, а энтомологи просто не в состоянии всех описать и изучить.