Чому комахи маленькі?

Комахи – це маленькі створіння, які здатні наповнити наше життя і красивими фарбами, і зайвими мешканцями в домі, і корисними продуктами.

Це величезний клас тваринного світу, що включає в себе незліченну безліч видів і підвидів (кількість видів комах принаймні в 6 разів більше, ніж інших видів тварин, разом узятих). Але, незважаючи на величезне різноманіття, серед них немає досить великих особин. Наприклад, один з найбільших жуків, дроворуб-титан, сягає не більше 18 сантиметрів в довжину. Чому ж так?

Точної відповіді на це питання ніхто не знає. Є кілька теорій, і ми розглянемо самі правдоподібні з них.

Екзоскелет

Згідно з однією з теорій, вся справа в тому, що комахи дуже крихкі. Якщо збільшити комаха до розмірів, наприклад, людини, то його тендітне тіло не витримає своєї тяжкості. Комахи – це безхребетні. У них немає скелета, і всі органи абияк тримаються на хітиновому екзоскелет, що оперізує все тіло. Для невеликих тварин це дуже зручно: екзоскелет виконує одночасно несучу, захисну і багато інших функцій.

Але якщо ми будемо збільшувати комаха, то чи витримає це екзоскелет? Складно сказати, адже у нас немає експериментальних доказів. Однак ми можемо провести якісь аналогії. Наприклад, з родичами комах – ракоподібними. Найбільші з них досягають трьох метрів в розмаху. І хоча ці тварини мешкають під водою, де вага тіла практично нульовий, вони не ламаються, навіть якщо витягнути їх на сушу, адже їх хітиновий зовнішній скелет досить міцний.

Можна провести аналогії і з черепахами. З хітину можна зробити такий же великий і міцний панцир, як у галапагоських черепах.

До того ж, якщо уявити скелет комахи у вигляді циліндричної трубки відповідної міцності, то при збільшенні розмірів трубки її міцність буде збільшуватися якраз відповідно до збільшення маси тварини. Тому зовнішній хітиновий скелет навряд чи є обмежуючим фактором для росту комах.

Занадто смачні

Існує й інша теорія, згідно з якою комахи не виростають до великих розмірів, тому що в такому випадку вони стають занадто вразливими під час линьки. При зростанні комасі періодично доводиться скидати свій панцир і відрощувати новий, адже він не росте разом з ним. Однак зростання спостерігається у комах тільки в личинкової стадії, в якій скелет і так досить м’який і не володіє добротною захисною функцією.

Кровоносна система

Можливо, комахи обмежені в розмірах через дуже недосконалою кровоносної системи. У них немає судин, а внутрішні органи просто омиваються кров’ю. Якщо збільшити комах в розмірах, то під дією гравітації вся кров буде накопичуватися внизу і кровопостачання окремих органів буде утруднено.

Дихальна теорія

Але, мабуть, найбільш правдоподібною здається дихальна теорія. Справа в тому, що комахи дихають не так, як людина. У них немає легких, а дихають вони через трахеї.

Це такі трубочки, які пронизують все їхнє тіло.

З боків комахи є спеціальні отвори – дихальця. Через них повітря потрапляє в трахеї, які розгалужуються, як дерево, і досягають практично кожної клітинки тіла комахи.

Чимось це нагадує кровоносну систему людини, в якій кисень переноситься потоком крові в капіляри, і тим же потоком несеться непотрібний вуглекислий газ.

Розвинені, великі комахи, наприклад, богомоли, прокачують повітря через трахеї дихальними рухами.

Однак вони не можуть домогтися спрямованого руху повітря в найдрібніших трахеях через капілярного опору, тому туди він проникає тільки за допомогою дифузії (тобто через хаотичного руху молекул повітря) максимум на 1-2 сантиметри. Це як намагатися задути пісок в маленькі отвори: можна дути сильніше, але більше піску через них не пройде.

Ось тут ми і впираємося в обмеження розмірів. Якщо комахи будуть занадто великими, то:

  • по-перше, трахеї будуть дуже довгі, тому повітря буде застоюватися і дихання стане неможливим;
  • по-друге, якщо вже дуже хочеться збільшитися в розмірах і не задихнутися, то доведеться трахеї зробити настільки товстими, що залишиться дуже мало місця для інших органів.

Ця теорія підтверджується експериментами, в яких комах вирощували в умовах підвищеного вмісту кисню. Якщо його вміст в атмосфері більше звичайного, то навіть в більш довгі трахеї він буде надходити в достатній кількості, що робить можливим збільшення розмірів тіла. Саме це і спостерігалося в експериментах.

І цікаво те, що такий експеримент для нас вже давним-давно провела матінка-природа. Комахи – дуже давні тварини, набагато старша за динозаврів, а тим більше ссавців і людей. 300 млн років тому атмосфера складалася з кисню десь на 32%, що в півтора рази більше, ніж зараз.

Тому комахи були більші в розмірах і могли досягати 65 см. в розмаху крил!

Не виключено, що личинки стародавніх комах дихали через шкіру і ніяк не могли цим керувати. Як відомо, кисень – сильний окислювач і його надмірна кількість шкідливо для здоров’я. Щоб цього уникнути, личинки виростали до особливо великих розмірів, при яких весь кисень засвоювався в належній мірі.

Як ми бачимо, дихальна теорія є найбільш продуманою і логічною. До того ж вона підтверджується різними напрямками науки.

Посилання на основну публікацію