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Oct. 21 2016

限制昆蟲體形大小的秘密:氧氣

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  • 限制昆蟲體形大小的秘密:氧氣

3億年前氧氣充足的地球大氣層,讓巨型昆蟲得以在遠古大地飛奔、疾走、爬行。針對現代甲蟲研究發現,有些遠古動物因為氧氣濃度變低而無法生存於現在,翼寬達76公分的絕種蜻蜓就是其一。

當今的大氣成分,氧氣占了21%,3億年前則占了35%。研究人員調查不同種甲蟲,發現空氣中氧的比例限制了昆蟲體型的大小。他們斷定,昆蟲體型愈大,就得運用體內超乎尋常比例的部分幫助呼吸。昆蟲不像哺乳動物,可以將空氣經由氣管吸進肺裡,以便將氧氣輸送到全身各處。牠們擁有一套氣管系統,透過體內的氣孔吸進空氣,送到相互連接的網狀管道,將氧氣直接送到身體各部。

擬步甲科麵包蟲(Tenebrio molitor)的 X 光反差。

 

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研究人員用X光檢視昆蟲內在運作的情形,發現身長約3.5公分的擬步甲科偽金針蟲屬甲蟲(Eleodes obscura),其氣管系統占身體的比例,比體型較小(約0.25公分)的擬穀盜蟲(Tribolium castaneum)多了20%。氣管系統必須變得更長才能抵達足肢,且因氧氣的需求隨體型變大而增加,昆蟲便得吸入較多的空氣,也就是說氣管也必須同時變粗。

美國亞歷桑納州立大學的瓊.哈里森(Jon Harrison)教授領導的研究團隊表示,體型增大的可能有其極限,超過了極限,氣管系統會大到無法裝進身體與腳之間的連接口。研究人員計算後發現, 15公分是甲蟲身長的上限。當今最大的甲蟲,南美洲的泰坦大天牛(Titanus giganteus),體長15至17公分,符合了上述的說法。

世上已知最大的甲蟲,巨天牛(©倫敦自然歷史博物館)

另一位研究者,美國中西大學的亞歷山大.凱瑟(Alexander Kaiser)教授表示,3億年前雖然還沒演化出甲蟲,但當時昆蟲的身體結構與甲蟲相同,且因每次吸進的氧氣量較多,當時昆蟲的氣管應該細多了。

 

(本文摘自:《如果人類大滅絕:79個驚天動地的科學發現》

 

DEC. 2020

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