Около 300 млн лет назад над болотами, из которых мы сегодня добываем уголь, проносились стрекозы с размахом крыльев что твой ястреб.

Сегодня таких гигантов не встретишь. Во-первых, уровень кислорода в атмосфере намного ниже. Во-вторых, как показало новое исследование, свою роль сыграла эволюция птиц, сделавшая пернатых прекрасными охотниками на насекомых.


Крыло Stephanotypus schneideri, жившего 300 млн лет назад, в сравнении с крылом Epiaeschna lucida (слева вверху), которому всего 12 млн (изображение авторов работы).

Как и все остальные многоклеточные животные, насекомые делают ставку на кислород. Но система обмена веществ насекомых, в отличие от созданий, обладающих лёгкими, получает доступ к воздуху через отверстия в экзоскелете. Кислород распространяется затем по тканям благодаря густой сети специальных трубок. Чем длиннее трубки, тем менее эффективна диффузия кислорода, поэтому атмосферная концентрация газа накладывает ограничение на размеры тела, особенно у летающих насекомых.

Новый анализ окаменелостей выявил ещё один фактор этого ограничения — наличие хищников. Мэтью Клэфэм и Джеред Карр из Калифорнийского университета в Санта-Крус (США) изучили более 10 500 ископаемых образцов летающих насекомых, которые жили в течение 320 млн лет с интервалами в 10 млн лет. Исследователи сравнивали длину крыла, которая, предположительно, коррелирует с размерами тела.

Выяснилось, что за первые 170 млн лет эволюции летающих насекомых длина крыла росла и сокращалась в ногу с изменениями средней концентрации кислорода. Затем, примерно 140–130 млн лет назад, длина крыла уменьшилась, хотя уровень кислорода начал расти. Наверное, не случайно, ведь это первый интервал после возникновения археоптерикса и других ранних птиц. Многие из них, вероятно, охотились на летающих насекомых. И хотя эти ранние птицы были, скорее всего, неуклюжими летунами, само их появление отразилось на эволюции насекомых, ведь чем больше насекомое, тем хуже оно маневрирует. Действительно, группа крупных насекомых, которые, вероятно, планировали, а не летали (родственники сегодняшних стрекоз), исчезла из окаменелостей вскоре после того, как появились птицы.

Со временем пернатые стали более способными летунами, и в результате 90–60 млн лет назад поголовье насекомых резко сократилось. Следует отметить, что уже к концу мелового периода (65 млн лет назад) птицы выглядели очень современно.

Цифры говорят сами за себя. В последние 100 млн лет концентрация кислорода в воздухе находилась в районе 21%, и крупнейшие насекомые этого периода имели крылья 6–7 см длиной. А в конце триаса (210–220 млн лет назад), когда уровень кислорода был аналогичен сегодняшнему, один из видов, тесно связанных с нынешними кузнечиками, мог похвастаться крыльями длиной 15–18 см.

Правда, как указывают комментаторы, исследователи не учли ещё один фактор — углекислый газ. Когда его много, растения становятся менее съедобными, что, конечно, накладывает отпечаток на рост насекомых.

Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Подготовлено по материалам ScienceNOW.