По какой причине насекомые будут увеличиваться в размерах в течение длительного эволюционного периода?

Прежде чем задаваться вопросом, почему насекомые вырастают больше, лучше спросить, почему что-либо становится больше или меньше. Отличный ответ на это можно найти здесь .

Теперь из этой ссылки можно узнать, что насекомые выигрывают от того, что они маленькие, потому что это так полезно для них - буквально каждый ответ в этом списке применим (полагаю, за исключением зимней спячки и атлетизма).

Итак, мы можем посмотреть на пищевую сеть и спросить себя, какова роль насекомых. Итак, насекомые, такие как муравьи и им подобные, поедают других насекомых, растения, сражаются с другими муравьями и поедают мертвечину (так что они падальщики и часть процесса разложения). Если мы остановимся только на муравьях, то увидим, что муравьи во многих отношениях являются хищниками №1 на планете. Они не охотятся на слонов, но как вид (или группа видов) они убивают больше организмов, чем почти любой другой вид с точки зрения разнообразия и чистой численности (за исключением, может быть, людей). В качестве добычи насекомые поедаются существами крупнее их самих, такими как птицы, ящерицы, змеи, муравьеды (которых, похоже, интересуют только муравьи) и другие.

Так почему же муравьи или любые насекомые становятся больше? Это может быть связано с сочетанием нескольких различных причин:

1. Отсутствие/устранение хищников : Одна из причин, по которой насекомые могут расти больше, заключается в том, что ничто не хочет их убивать. Теперь увеличение размера обычно считается хорошей вещью, потому что вы можете отразить более крупную добычу, но быть слишком маленьким, чтобы видеть/прицеливаться, также довольно полезно. Это то, чем сейчас является большинство насекомых, но если бы никто не ел насекомых, вполне вероятно, что за миллионы лет насекомые выросли бы довольно большими (посмотрите на древних стрекоз). Это не означает, что ВСЕ насекомые будут - скорее всего, будет несколько более мелких насекомых, на которых будут охотиться более крупные насекомые. Это уже происходит сейчас, но теперь в вашем мире самые большие насекомые больше, чем когда-либо.

2. Снижение репродуктивных показателей: Я не знаю, чем это могло быть вызвано, но легче родить миллион детей, когда все дети маленькие. Насекомые обычно имеют много яиц, и хотя не все яйца выживают и вылупляются, их достаточно. Если скорость размножения некоторых видов насекомых резко и достаточно значительно снизится, это может быстро привести к вымиранию этих видов, поскольку они будут «перерождены» конкурирующими видами. Предполагая, что это снижение рождаемости происходит постепенно, хорошим способом обойти связанные с этим проблемы было бы увеличение размеров указанных видов. Мы надеемся, что это также увеличит успешное рождение данного детеныша насекомого. Если у вас есть миллион детей, и только 10% выживают, это все еще 100 тысяч детей, так что ваш вид, вероятно, будет в порядке. Если у вас всего 5 детей, то 10% выживают, это уже повод для беспокойства. Что может привести к снижению рождаемости? Если бы какой-то вид насекомых был Брюсом Ли среди видов насекомых и имел невероятно высокий уровень смертности на особь, у этого вида, вероятно, не было бы причин перерождать другие виды. Это может быть причиной того, что насекомые также становятся больше.

3. Изобилие еды : средние размеры человека в каждой стране увеличились по мере того, как еда стала более доступной. Как это связано с насекомыми? Многие насекомые травоядны. Если бы по какой-то причине произошло внезапное увеличение растительности, что позволило бы получить более чем достаточно пищи для насекомых, вполне вероятно, что некоторые виды увеличились бы в размерах. Это также может означать, что хищники этих насекомых также могут увеличиваться в размерах, чтобы эффективно сражаться с этими крупными, разорванными вегетарианцами, или уменьшаться, чтобы иметь возможность эффективно атаковать более крупную добычу.

Я думаю, что вам придется объединить несколько причин, чтобы вызвать долгосрочный рост размеров с эволюционной точки зрения. Вы можете бросить катастрофу здесь и там тоже. В целях исследования найдите каменноугольный период (болотистая часть нашей истории — весь наш уголь поступает отсюда) и ранний девонский период (когда впервые появились насекомые). Не будем забывать, что у обоих этих периодов были очень разные атмосферы - только 21% нашего воздуха составляет кислород, в отличие от 30-35% тогда . Кроме того, в зависимости от того, насколько вы их ненавидите, рассмотрите возможность уничтожения птиц. Они также были большой причиной, по которой насекомые стали меньше.

Надеюсь, это поможет!

Прежде всего, имейте в виду, что без резких изменений в составе атмосферы насекомые не вырастут намного больше, чем сегодня, потому что наличие кислорода практически ограничивает их размер.

Помимо этого, очевидной причиной роста насекомого является то, что ему приходится сталкиваться с более крупными врагами. Скажем, оса охотится на мух. Если некоторые мухи случайно окажутся крупнее, их будет труднее поймать у осы. Следовательно, их гены будут легче передаваться следующему поколению, делая его больше.

Скорее всего, это приведет к гонке вооружений, в которой обе стороны попытаются превзойти друг друга.

Если бы больший размер давал насекомому большую доступность пищи, это создало бы эволюционное давление, благоприятствующее более крупным насекомым. Это давление будет наиболее ощутимым во времена нехватки продовольствия, возможно, засухи или наводнения.

Крупный размер также может сделать его благоприятным с точки зрения способности насекомого защищать себя или свою территорию.

Эволюция довольно проста: если есть что-то, что увеличивает шансы экземпляра с этой чертой выжить и передать свою генетику, это создает эволюционное давление, которое благоприятствует этой черте. Черт возьми, их увеличение может быть просто потому, что насекомое очень избирательно во время спаривания и предпочитает более крупных партнеров. Мы видим это у павлинов: у большого красочного хвоста нет никаких преимуществ, кроме того, что он является предпочтительной чертой для спаривания.

В других ответах уже есть много хороших деталей, но я чувствую, что никто на самом деле не ответил здесь на настоящий вопрос: по какой причине насекомые увеличиваются в размерах в течение длительного периода эволюции?

Как указывали другие, если атмосфера станет более насыщенной кислородом, они могут стать размером с футбольный мяч. Дело в том, что у насекомых пассивная дыхательная система. Вместо сердца и легких они поглощают O2 через свой экзоскелет, и он распространяется по всему телу. Чем крупнее жук, тем труднее получить кислород там, где он нужен. Это основная причина, по которой они не могут конкурировать с другими животными по размеру и почему они эволюционировали до таких крайностей с точки зрения размножения и быстрых жизненных циклов, чтобы их виды могли выжить, несмотря на сильное истощение от хищничества со стороны более крупных животных.

Чтобы увеличить насыщение O2 в атмосфере, вам нужен механизм секвестрации соединений углерода с низким содержанием кислорода. В нашей собственной мировой истории это произошло в каменноугольный период с появлением целлюлозы. Имея химическую формулу (C6H10O5)n, целлюлоза имеет более низкое отношение кислорода к углероду/водороду, чем CO2 и H2O, которые растения потребляют для ее производства. Когда растения впервые выделили целлюлозу, это было большим эволюционным преимуществом, но еще не было разрушителей, которые могли бы метаболизировать ее, превращая обратно в CO2 и H2O, так что вся целлюлоза, произведенная растениями, просто была похоронена, лишая экосистему этих молекул и сбрасывая их. тонн неустранимых отходов O2 в атмосферу в течение миллионов лет, пока другие организмы, наконец, не выяснили, как переваривать этот материал.

Как только кислород становится более распространенным, все другие эволюционные факторы уже существуют, чтобы насекомые лучше развивались при больших размерах, где они могли бы лучше конкурировать с птицами, рептилиями и млекопитающими.

Маленькие размеры дают насекомым много преимуществ по сравнению с более крупными существами, такими как:

1) Меньше затрат энергии и больше силы/скорости: насекомые могут выдерживать во много раз больший вес, чем их собственный, потому что они маленькие. Если вы просто увеличите их, это преимущество легко потеряется. То же самое и с летающими насекомыми.

2) меньшая потребность в пище: они расходуют меньше энергии, поскольку они такие маленькие и, следовательно, требуют меньше пищи.

3) Невосприимчивость к внешним факторам: Если на вас обрушится здание или вы столкнетесь с камнепадом, муравей вашего размера, скорее всего, погибнет, обычные крошечные муравьи не погибнут, так как пролезут в щели. Помните, что маленькие предметы могут попасть в большие места, а не наоборот.

4) Силы природы: При размерах насекомых силы природы ведут себя совсем иначе. Поверхностное натяжение побеждает гравитацию, а также сопротивление воздуха. Попробуйте бросить слона из Бурдж-Халифа и муравья, и вы все поймете. То же самое касается отсутствия импульса, что делает сохранение импульса намного менее опасным. Если вы будете совершать те же воздушные маневры, что и муха (соответственно масштабированные), то G убьет вас.

Итак, чтобы эволюция заставила жуков расти большими, вам нужна среда, которая сводит на нет все эти преимущества маленького размера. Много еды и отсутствие хищников — вот очевидные ответы. Низкая гравитация и жидкая среда с более высокой плотностью также могут выполнять то же самое.

Большой размер дает много преимуществ*, поэтому большой размер развивался так много раз. Настоящая причина, по которой насекомые сегодня невелики, заключается в том, что они не могут стать такими большими без радикального изменения своей анатомии, в частности их дыхательного механизма, размер которого очень ограничен. При больших размерах дыхательное/ трахеальное дыхание просто не может обменивать много кислорода, потому что это в значительной степени пассивная система, основанная на диффузии. Таким образом, насекомые желаемого размера не могут появиться, если содержание кислорода в воздухе не будет намного выше. В прошлом, когда он был выше, вы получали огромных насекомых.

Еще одна вещь, которую вы можете сделать, это создать у них какую-то форму легкого, например, бранхиостегальное легкое кокосовых крабов (которые произошли от жабр), это будет не так правдоподобно, потому что это большое изменение, но это, по крайней мере, сделает их возможными. .

* в том числе, лучшая защита, лучшее нападение, лучшая метаболическая эффективность, лучшая тепловая эффективность, лучшая способность хранить ресурсы и т. Д.

Как ответил Л. Датч, критическим компонентом является больше атмосферного кислорода. Насекомые дышат через серию отверстий в их экзоскелетах, называемых «дыхальцами». Из-за закона квадрата в кубе «дыхальца» не могут собрать достаточно кислорода для выживания насекомого размером с футбольный мяч. Он наверняка получит кислород, но это будет неэффективно для продолжения биологических функций ... и CO2 также не может быть эффективно освобожден ... и все, что выбрасывается из тела, обычно вызывает проблемы со здоровьем, если ему позволяют. оставаться.

Тем не менее, был момент, когда насекомые размером с футбольный мяч не только существовали, но и считались ничтожными по сравнению со средними размерами насекомых того времени. Самым крупным известным насекомым был Meganeuropsis permiana, который жил 280-290 миллионов лет назад и имел длину 28 дюймов и ширину 17 дюймов. Это также период времени, когда земная атмосфера была на «пике кислорода» с концентрацией кислорода в воздухе 30% (сегодня кислород в атмосфере составляет 20%).

Это не только причина появления больших жуков, но и то, почему другие животные, такие как динозавры, были крупнее современных животных. Теоретически любое существо, развивающееся в этих условиях, также со временем станет значительно больше. Тем не менее, это создаст некоторые проблемы для людей, особенно потому, что мы полагаемся на огонь для многих наших инструментов и приготовления пищи ... эпохи пикового содержания кислорода страдали от частых и разрушительных лесных пожаров, которые сделали бы те, что у нас есть. сегодня выглядят ручными по сравнению.