把現(xiàn)存的蜻蜓物種放到氧氣含量更高的空間里面培養(yǎng)一段時間,蜻蜓的體型確實會變大,但一般只能變大15%左右,想要達(dá)到2億年前的巨脈蜻蜓那樣的體型可能性還是非常低的。
首先我們需要清楚,現(xiàn)存的蜻蜓和2億年前的巨型蜻蜓之間的體型差距到底有多大?
在2-3億年前,地球上出現(xiàn)了有史以來體型最大的蜻蜓——巨脈蜻蜓。從外觀上看,巨脈蜻蜓很像現(xiàn)存蜻蜓的加大版,雙翅展開能達(dá)到65~75公分那么長,是地球上曾出現(xiàn)過的最大飛翔類昆蟲。雖然體型龐大,但是巨脈蜻蜓并不是很重,估計重量在34~240克的范圍內(nèi)。
▲▲巨脈蜻蜓的模式圖及其與人類體型的對比
巨脈蜻蜓的化石首次被發(fā)現(xiàn)是在1880年。隨后在1979年,英國的德比郡又發(fā)現(xiàn)了另外一個保存更加完整的巨脈蜻蜓化石標(biāo)本,目前被安放在巴黎的自然歷史國家博物館。
▲巨脈蜻蜓的完整化石
主流觀點認(rèn)為,石炭紀(jì)時期的昆蟲之所以能長這么大,最重要一個影響因素就是氧氣的含量和大氣的密度。
一般來說,體型越大的物種表面積與體積的比值越低,對氧氣的消耗量越大,通過氣管擴散氧氣的方式會限制史前昆蟲的體型——但史前大氣中的氧氣含量高達(dá)30%~35%,巨型昆蟲很有可能因此突破了這種限制。
與巨脈蜻蜓同一時期的昆蟲體型也很大,比如遠(yuǎn)古蜈蚣蟲能長到2.6米那么長,生活在2億多年前的廣翅深海蝎體長也能達(dá)到2.4米,性情非常兇猛,在當(dāng)時是非常狠的頂級掠食者。
說完了已經(jīng)消失的史前巨型昆蟲,再說說現(xiàn)存昆蟲里面的“佼佼者”。
地球上現(xiàn)存最大的昆蟲有不同的類群,最大的甲蟲是生活在南美洲亞馬遜熱帶雨林的泰坦甲蟲,成年的泰坦甲蟲體長可達(dá)16.7公分,如果算上觸角的話能估計有21公分。泰坦甲蟲有堅硬的外骨骼和強壯的下顎,咬合力相當(dāng)驚人。
▲▲泰坦甲蟲
世界現(xiàn)存最長的昆蟲是竹節(jié)蟲,最大的能長到62.4公分(全長)。竹節(jié)蟲的生存策略是偽裝,通常棲息在樹枝或竹林里,不仔細(xì)觀察的話很難發(fā)現(xiàn),對人類沒有威脅。
▲▲竹節(jié)蟲
而現(xiàn)存最大的蜻蜓名為蛇蜻蜓,翼展超過20公分,主要分布在南非、美洲以及亞洲。蛇蜻蜓雖然長著以一對頗具威脅性的大鱷,但實際上對人類并沒有威脅,主要還是以蚊蟲為食。
▲▲蛇蜻蜓
由此可見,遠(yuǎn)古的巨型昆蟲和現(xiàn)存的昆蟲之間至少相差一個量級。雖然科學(xué)實驗表明,在高氧環(huán)境下現(xiàn)存昆蟲的體型確實能增大,但一般只增大15%左右,想要達(dá)到史前昆蟲那樣的體型還是有相當(dāng)大的難度的。
科學(xué)試驗:高氧環(huán)境下培養(yǎng)出的巨型蜻蜓
2010年11月1日,美國地質(zhì)協(xié)會的研究人員在科羅拉多州丹佛市上的年會上指出——生物學(xué)家通過模擬3億年前的地球氧氣狀況,在實驗室中從頭至尾培養(yǎng)昆蟲,結(jié)果成功培育出了比正常蜻蜓大15%的巨型蜻蜓。
為了探索氧氣含量對昆蟲體型的影響,研究人員在三個不同的氧氣濃度下培養(yǎng)了11種昆蟲,其中就包括甲蟲、蟑螂、蜻蜓。
研究人員發(fā)現(xiàn),并不是所有昆蟲的體型都會隨著氧氣含量的升高而變大。在高氧環(huán)境下,蜻蜓和甲蟲的生長速度更快,體型也更大,而蟑螂的生長速度卻變慢,并且體型上基本沒有變化。在氧氣濃度低的情況下,有兩種昆蟲的生長沒有出現(xiàn)異常,其余所有昆蟲的體型都比常規(guī)體型更小。
這里再順便說一句,飼養(yǎng)蜻蜓的整個過程其實并不是想象中的那么容易。眾所周知,蜻蜓在幼蟲期是在水下生活的,會攝食蠕蟲、甲殼類等各種水生昆蟲,等體型更大一些的時候,還會攝食孔雀魚等小型魚類。
▲▲蜻蜓幼蟲——水蠆成功捕食了一小魚
在整個實驗過程中,225只蜻蜓被分別飼養(yǎng)在三個棲息環(huán)境下,即每個生境中有75只蜻蜓。在將近半年的時間里,研究人員每天都要用大量的蠕蟲和孔雀魚來喂養(yǎng)這些“胃口奇大”的蜻蜓。
當(dāng)這些蜻蜓變成成蟲后,研究人員測量了它們的呼吸管的體積,結(jié)果發(fā)現(xiàn)——高濃度的氧氣環(huán)境會降低氣管的體積,低濃度的氧氣環(huán)境則會使氣管的體積增大。研究人員認(rèn)為,器官的體積大小可能與史前蜻蜓的體型有著密切的關(guān)系。
▲▲微觀視角下蜻蜓的氣管
這項研究還有另外一個重要作用——那些被封存在琥珀中的遠(yuǎn)古昆蟲,其氣管體積很有可能就反映了當(dāng)時大氣的氧氣含量。通過這些數(shù)據(jù)可以建立新的數(shù)學(xué)模型,用于評估不同地質(zhì)年代條件下大氣中的氧氣含量,這一點顯然具有非凡的意義。
總結(jié)
科學(xué)實驗已經(jīng)證明,較高的氧氣環(huán)境確實會使昆蟲的體積增大,但并不是無限度的增大,最終還要受到昆蟲自身氣管體積、食物條件、環(huán)境要素等多方面的限制。
在自然狀態(tài)下,動物的體型會受多種條件的影響,氧氣含量只是其中一個方面。比如,城市化會讓動物的體型越來越小,全球氣溫升高會導(dǎo)致老鼠的體型越來越小,生活在寒冷條件下的鹿鼠身體會變長,體型也會變大。
不管怎樣動物的體型怎么變化,有一點可以確定——動物們體型變化的最終目的都是為了更好地適應(yīng)環(huán)境、更好地生存下去。