Stephen Jay Gould v knihe „Pandin palec“ opisuje, ako sa menia organizmy v Baltickom mori v závislosti od obsahu voľného kyslíka vo vode. Kde úplne chýba, tam žijú len anaeróbne mikróby. Kde sa už vyskytuje, tam žijú aj prvoky a keď jeho obsah výraznejšie stúpne, objavia sa mnohobunkové živočíchy.
To, že zvýšený obsah kyslíka spôsobuje nárast živočíšnych tiel až na úroveň nazývanú gigantizmus, nie je nová myšlienka. Objavili sa už názory, že zvýšený obsah kyslíka spôsobil vznik obrovských treťohorných cicavcov. Teraz sa ju však pokúsili aplikovať aj na praveký hmyz.
Pred 300 miliónmi rokov, v období karbónu, sa nad vodami vznášali obrovské vážky rodu Meganeura s rozpätím krídel až 75 cm, veľkosťou porovnateľné s malým sokolom. To, že až 10 % vtedajšieho hmyzu sa môže považovať za gigantický, malo byť spôsobené obsahom voľného atmosférického kyslíka 35%. Aspoň to tvrdí fyziológ Alexander Kaiser zo Stredozápadnej univezity (Midwestern university) v Glendale, USA. So svojimi kolegami porovnával 4 druhy chrobákov s veľkosťou približne od 2 mm do 4 cm.
Dôkladne sa pozreli na vzdušnice hmyzu a ich vývoj. Zatiaľ čo my, ľudia, máme jednu „vzdušnicu“ – priedušnicu, ktorá ústi do párových pľúc a kyslík nám po tele roznáša hemoglobín v krvi, hmyz má veľké množstvo bohato rozvetvených vzdušníc, ktoré privádzajú kyslík až k jednotlivým bunkám hmyzieho tela.
Pri presvietená hmyzu RTG-lúčmi bolo viditeľné, že čím väčší bol hmyz, tým viac sa líšilo skutočné množstvo vzdušníc v tele hmyzu od predpokladaného – bolo ich o 20% viac. Z toho vypláva, že čím väčší hmyz, tým bohatší systém vzdušníc potrebuje. Celkom logické...
Vzdušnice však nemôžu rásť neobmedzene, takže podľa výpočtov A. Kaidera a jeho kolegov maximálna možná veľkosť súčasného hmyzu dosahuje 15 cm. Práve toľko meria najväčší známy chrobák, Titanus giganteus z Južnej Ameriky.
Ak atmosféra v dávnej minulosti obsahovala viac kyslíka, vzdušnice mohli byť užšie a ešte stále byť schopné priviesť dostatok kyslíka do tela gigantického hmyzu. To mohlo viesť k vyššej hornej hranici rozmerov hmyzu, uzatvára Kaiser.
Teória je to síce pekná, ale neuškodí posvietiť si na ňu.
Tak predovšetkým, v karbóne na zemi ešte nežili plazy, vtáky ani cicavce, obojživelníky sa ešte len učili pohybovať sa po súši a hmyzu s jeho milióny rokov trvajúcou evolúciou nemohla vo vzduchu konkurovať iná skupina živočíchov. Veď aj cicavce sa začali zväčšovať až potom, ako zmizli obrovské dinosaury. A ako je možné, že súčasný obsah kyslíka je postačujúci pre mohutné cicavce s ich obrovskou spotrebou energie na termoreguláciu?
Objavili sa tiež špekulácie, že známe a obľúbené pterosaury mohli lietať len preto, lebo vzduch mal v druhohorách oveľa vyšší tlak, to znamená, že bol hustejší, vytváral väčší vztlak a krídla lietajúcich živočíchov sa oň mohli počas letu účinnejšie opierať. Okrem toho pri zvýšenom tlaku sa v kvapaline rozpustí viac plynov. To dokazujú nielen sýtené minerálne vody, ale aj kesónová choroba potápačov. Mohol byť gigantizmus karbónskeho hmyzu spôsobený vyšším atmosférickým tlakom? Podľa pomeru rôznych izotopov v sedimentoch síce malo byť v atmosfére naozaj 35% kyslíka, ale teóriu o vyššom tlaku vzduchu by sme nemali zavrhovať.
Ďalej treba brať do úvahy fakty o vývoji hmyzu. Dospelý hmyz už prakticky vôbec nerastie. Je málo pravdepodobné, že by z najády dlhej 4 cm vyliezla vážka dlhá 40 cm a s rozpätím krídel 75 cm. To znamená, že už najády karbónskych vážok museli merať aspoň tých 30 - 35 cm. Ako vieme, najády nedýchajú vzdušnicami, ale žiabrami. Žeby zvýšený obsah kyslíka v atmosfére pôsobil aj pod vodnou hladinou? Alebo žeby sa maximálna možná veľkosť dospelého hmyzu spätne premietla do maximálnej veľkosti lariev, nýmf a najád? V tejto súvislosti v prospech Kaiserovej teórie hovorí fakt, že dnešné vodné kôrovce, veľkosťou porovnateľné s najádou Meganeury, ako sú raky, homáre a langusty, dávajú prednosť pohyblivej vode, bohatej na kyslík.
Taktiež veľkosť chrobákov je priamo úmerná veľkosti ich lariev. A pritom mnohé, práve tie najväčšie súčasné druhy hmyzu, ako sú tesáriky a roháče, sa vyvíjajú v dreve, v chodbičkách s obmedzeným vetraním, kde sa môže hromadiť CO2 a môže klesať obsah kyslíka. Na druhej strane – larvy hmyzu žijúce v dreve neoplývajú atletickými schopnosťami a nepotrebujú veľa kyslíka.
Ako sa teória Alexandra Kaisera vysporiada s týmito faktami?
Možno by stálo za to urobiť príslušný pokus – do vzduchotesnej komory uzatvoriť kolóniu hmyzu s krátkym generačným cyklom a so všetkým, čo potrebuje pre život a pomocou techniky udržiavať obsah kyslíka 35%. Prípadne to vyskúšať aj s hmyzom, ktorý je blízko príbuzný s karbónskymi „obludami“. Možno by sa naozaj ukázalo, že maximálna veľkosť hmyzu nie je geneticky zabetónovaná na veky večné a získali by sme pekné výstavné „obludy“...
Pre zaujímavosť – jeden takýto pokus s cicavcom sa už uskutočnil. Istý chlapík spával v kyslíkovom stane, aby si uchoval zdravie a predĺžil život a tak ho to omladilo, až sa začal hrávať s malými chlapcami.
Vraj nejaký Májkl Džéksn...
Zdroj: Live Science, Wikipedia
Užaslí vědci se stali svědky největšího známého sežrání v oceánu
Autor: Stanislav Mihulka (30.10.2024)
Psi stokrát jinak
Autor: Pavel Houser (02.12.2023)
Australský Plot proti dingům velmi rychle ovlivnil evoluci klokanů
Autor: Stanislav Mihulka (10.06.2023)
Vyhynutí parních lokomotiv popírá evoluční předsudky
Autor: Stanislav Mihulka (29.03.2023)
Nezastavitelná evoluce: Invazní vetřelci v Austrálii se mění na nové druhy
Autor: Stanislav Mihulka (09.02.2023)
Diskuze:
obr
Ocean,2006-10-25 11:11:31
Kurnik, to myslíš dospělého? Ulovený nebo vychovaný pomocí juvenoidů? Odkaz?
33 cm?
George,2006-10-25 21:33:26
Tak to by me take zajimal odkaz, kdyz uz tak se jako maximalni delka uvadi cca 22 cm, beznejsi cisla jsou zpravidla 160 - 170 mm. Jina vec je co se predpoklada, ale zatim jsem neslysel ze by nekdo ve volne prirode chytil takto velkeho Titana...
ako dycha larva
Ocean,2006-10-24 17:55:02
„Nevie niekto ako dycha larva Drosofily?“
Larvy cyklorafních much vystrkují nad hladinu (zde ovocné kaše) zadeček se dvěma otvory do systému vzdušnic. Dost dlouho vydrží pod hladinou v kvasící šťávě.
krátkověkost x velikost
Ocean,2006-10-24 17:47:02
„do vzduchotesnej komory uzatvoriť kolóniu hmyzu s krátkym generačným cyklom“
Krátký cyklus mají mrňata jako octomilka. Obři jako herkules, i když se dají chovat, jsou na tenhle pokus nevhodní, protože se vyvíjejí několik let. Spíše by šel provést opačný pokus – jak moc sníženou hladinu kyslíku snesou různě velcí hmyzové.
pokus
Martin,2006-10-24 18:58:33
Ten pokus som tam uviedol len ako taký malý fórik, ale ak by sa niekto chytil a založil by ho, nebol by som proti :) Ale musím upozorniť, že by musel použiť kolóniu z geneticky nepríbuzných alebo len vzdialene príbuzných jedincov, aby bola zabezpečená genetická heterogenita a aby prípadný selekčný tlak mal z čoho vyberať. Inak by pokus nemal zmysel.
Pokusy s nízkym tlakom sa, myslím, robili, a to v súvislosti s možnosťou adaptácie pozemských organizmov na podmienky Marsu. Ak si po dlhých rokoch dobre spomínam, použili sa obyčajné muchy a nemali ÚDAJNE problémy ani pri stotinovom tlaku. (???????????????????????????????)
termoregulace je snadná
Ocean,2006-10-24 17:42:49
„A ako je možné, že súčasný obsah kyslíka je postačujúci pre mohutné cicavce s ich obrovskou spotrebou energie na termoreguláciu?“
Čím větší savec, tím relativně snazší je termoregulace a nižší metabolizmus. On to udýchá, pokud ho nohy udrží. Slonu ležícímu na hrudi se dýchá blbě. Velrybě ve vodě se dýchá snadněji, jak je nadnášená. Takže u savců jde spíše o strašnou hmotnost. A pak o to, aby ten kyslík rozvedla krev po těle. Velcí savci mají ohromný krevní tlak a to může mít své limity. A větší obsah kyslíku v atmosféře jim pomůže méně než velkým hmyzům.
Jasné,
Martin,2006-10-24 18:52:32
o tom predsa vieme. Vieme aj to, že slon terénnu prekážku radšej obíde, ako by ju mal preliezať, a to aj vtedy, keď ide o veľmi malé prevýšenie. A behá len málokedy. Na druhej strane, veľa energie spotrebuje mozog, o ľudskom sa tvrdí, že až 20 - 23% celkového príjmu energie. A to je dosť.
byla jako proutek!
Ocean,2006-10-24 17:36:46
„podľa výpočtov A. Kaidera a jeho kolegov maximálna možná veľkosť súčasného hmyzu dosahuje 15 cm. Práve toľko meria najväčší známy chrobák, Titanus giganteus z Južnej Ameriky.“
Titanus měří až 22 cm, ale to nevadí, protože je poměrně protáhlý a placatý, což zásobování kyslíkem trochu usnadňuje. Herkules měří až 19 cm a je přitom široce válcovitý, ale taky to neva, protože velkou část jeho délky tvoří tenký roh. Meganeura by dneska také možná přežila, protože byla sice dlouhá, ale tenká. Takže by jí stačily jen trochu rozšířené vzdušnice. Alespoň na obyčejný život. Na létání už by to mohlo být málo. Takže bych byl rád, kdyby se to s tím vyšším obsahem kyslíku potvrdilo.
Máme podobné myšlienky.
Martin,2006-10-24 18:49:20
Tiež si myslím, že by prežila. Čím štíhlejší hmyz, tým kratšie vzdušnice mu stačia. A pri dlhodobom plynulom poklese obsahu kyslíka by sa mohli vyselektovať jedince s širšími vzdušnicami, navyše chránenými nejakým "ochlpením" proti vniknutiu parazitov. Okrem toho, veľkosťou by sa Meganeura dala porovnať s dnešnými vtákmi, ako sú pustovky, holuby, ďatle, sojky, straky, ale tiež s kaloňmi, netopiermi, poletuškami. A ako vieme, pre ne nepredstavuje krítky kĺzavý let, plachtenie, ani najmenší problém. Je málo pravdepodobné, že Meganeura kmitala krídlami s takou frekvenciou ako dnešné vážky. Vzhľadom na veľkosť sa dá predpokladať, že dokonca mohla pár metrov preplachtiť, a to je veľmi úsporný spôsob pohybu, pokiaľ ide o náročnosť na energiu.
Titanus
George,2006-10-24 21:29:23
Predevsim ale Titanus neni v zadnem pripade chrobak, v teto souvislosti je pouziti inkriminovaneho vyrazu bohuzel ponekud zavadejici...
chrobák
Martin,2006-10-24 22:21:00
"Chrobák" v slovenčine znamená to, čo v češtine "brouk", je to všeobecný výraz pre príslušníkov radu Coleoptera. Rod, ktorý sa v češtine nazýva "chrobák", má slovenský názov "lajniak", podľa spôsobu života.
Chrobak II
George,2006-10-25 21:28:47
To jsem si uvedomil take, nicmene nechapu proc nepouzit vas ekvivalent pro tesarika, prave kdyz vim ze takto to muze byt dosti zavadejici... sice nevim zda nejaky mate, ale tipoval bych ze nejspis ano.
chrobák tesárik
Martin,2006-10-26 08:27:55
Slovenský ekvivalent pre hmyz s českým názvom "tesařík" je "tesárik", pričom "t" pred "e" sa vyslovuje ako "ť", čiže "ťesárik" :) Pre zaujímavosť ešte doplním, že vaša "štěnice" je u nás "ploštica" (platí to aj pre špionážnu plošticu) a vaša "ploštice" je u nás "bzdocha" (lebo smrdí). Jazyková bariéra tu síce je, našťastie veľmi malá a dá sa ľahko prekonať :)
Hmmmm
richard,2006-10-24 15:08:14
No, geneticky zabetonovaná velikost, genetika nic nebetonuje, panžto to vždy může sejmout mutace:))
Jinak skvělý článek
Experiment
Andy,2006-10-24 10:28:59
Bolo by zaujimave pozriet sa na x generacii Drosofil v riadenej atmosfere.
Nevie niekto ako dycha larva Drosofily??? Dik
drosofily
martin o.,2006-10-24 12:06:49
Nojo, ale drosofily jsou mrnave i ve srovnani s velkou casti dnesniho hmyzu. Takze asi zrovna velikost techhle musek obsahem kysliku v atmosfere limitovana nebude?
selekčný tlak
Martin,2006-10-24 08:32:40
Pán kolega, to nie je argument, to je len taká špekulatívna úvaha :)
Podľa mňa sa veľkosť lariev môže premietnuť do veľkosti dospelého hmyzu, už z dôvodu časovej následnosti, ale takisto sa môže premietnuť veľkosť dospelého hmyzu do lariev - podľa toho, na ktoré vývinové štádium účinnejšie pôsobí príslušný selekčný tlak (taký silný, aby pôsobil, ale nie taký silný, aby vyhubil) a vyselektuje gény pre určitú veľkosť.
v tom pokusu by bylo též třeba
CC,2006-10-24 08:27:53
zaručit nějakou evoluční výhodu pro větší kusy
a tím pádem by se to muselo porovnat s experimentem obdobným, se stejnou výhodou avšak normálním množstvím kyslíku
mně ovšem příjde jednoduší zatím věřit výpočtům parametrů vzdušnic - ani uvedené argumenty mně nevyvedli z názoru, že je celkem rozumná (což pravda obvykle znamená, že je špatně a že se lepší teorie dočkáme ještě za živa)
Ja Kaiserovu teóriu nespochybňujem,
Martin,2006-10-24 08:51:32
na to, aby ju niekto mohol spochybniť, by musel priniesť inú, lepšiu. Ale je príliš jednouché tvrdiť, že ak B nasleduje po A, tak A spôsobuje B.
Na Oslovi vyšiel v novembri 2005 článok o kyslíku a veľkosti cicavcov, č.1545. Tam S.Mihulka kritizuje príliš zjednodušené myslenie niektorých ľudí: "Stačí si třeba uvědomit, jak je dnešní věda přespříliš posedlá změnami hladin různých chemických prvků a sloučenin v historii naší planety. Důvod je zcela nasnadě, módní hysterie kolem globálního oteplování prosakuje všude, kam to jen trochu jde." A na konci: "Evoluce jednotlivých linií organismů se striktně neřídí abiotickými faktory do nejmenších detailů, pouze při své bezcílné pouti historií rámcově dodržuje mantinely nastavené fyzikou. Proto je ostatně dobré brát s nadhledem i zmíněnou studii jako takovou. Přináší zajímavý pohled na souhru evoluci savců a geologického vývoje planety, ale důraz na roli kyslíku je nejspíš až příliš módní."
Podľa Kaisera ide jednoducho o to, že pri dnešnom obsahu kyslíka v atmoške by sa Meganeura zadusila pri astmatickom záchvate, lebo kapacita jej vzdušníc by nestíhala zásobovať telo kyslíkom. Myslím si, že vznik gigantizmu vždy nepotrebuje evolučnú výhodu, niekedy mu možno postačí, keď ho nič nezlikviduje a preto sa udrží.
Možno by bolo vhodné preskúmať vzdušnice fosílneho hmyzu, ak sa dajú vypátrať, alebo aspoň veľkosť ich ústia na povrch tela. To by mohlo mať značnú vypovedaciu hodnotu.
Dnešný obsah kyslíka postačuje pre krtka, ktorý navyše žije pod zemou, postačuje pre myši, ale aj pre slony, vráskavce, žirafy, aj pre nás.
evolučná výhoda?
Martin,2006-10-24 09:10:03
Veľkosť tela predátora je evolučnou výhodou len vtedy, keď sa spolu s ním vyskytuje dostatočne veľká korisť. Keby lev lovil myši, asi by si dlho nepožil. Alebo by musel nájsť spôsob, ako ich uloviť naraz niekoľko stoviek, ale tak, aby sa mu nerozutekali. Meganuera asi nelovila hmyz veľkosti octovej mušky. Môže to byť podobý prípad ako veľkosť tela bylinožravých a dravých dinoaurov - koristi a predátora.
velikost larev
noi,2006-10-24 01:28:01
"...Je málo pravdepodobné, že by z najády dlhej 4 cm vyliezla vážka dlhá 40 cm a s rozpätím krídel 75 cm. To znamená, že už najády karbónskych vážok museli merať aspoň tých 30 - 35 cm. Ako vieme, najády nedýchajú vzdušnicami, ale žiabrami. Žeby zvýšený obsah kyslíka v atmosfére pôsobil aj pod vodnou hladinou? Alebo žeby sa maximálna možná veľkosť dospelého hmyzu spätne premietla do maximálnej veľkosti lariev, nýmf a najád?"
Tak tento argument mi prijde ponekud zcestny - jiste, ze se velikost dospeleho hmyzu mohla prenest na velikost larev potomku - tomu se rika evoluce.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
