Uit het verre verleden zijn reuzeninsecten bekend die je de schrik om het lijf zouden jagen, mocht je ze nu tegenkomen. Wat te denken van een libelle met een spanwijdte van 70 cm? Het zuurstofgehalte in de atmosfeer blijkt een cruciale rol te spelen bij de grootte van insecten.
Op het congres van de Geological Society of America begin deze maand, bleek opnieuw hoe geologische problemen kunnen worden opgelost door bestudering van het heden (‘the present is our key to the past’). Een mooi voorbeeld is het ontstaan van uitzonderlijk grote soorten (gigantisme) in bepaalde diergroepen in het geologisch verleden.
Dit gold onder andere voor bepaalde groepen insecten die op het einde van het Paleozoïcum leefden. Voorbeelden zijn de Protodonata en de Paleodictyoptera (taxa die tot de libelles behoren) die spanwijdtes tot 70 cm konden bereiken. Echter, in andere groepen insecten, zoals de Blattodea (kakkerlakken), komt in diezelfde periode geen gigantisme voor. Dat maakt een verklaring van het gigantisme niet eenvoudig. Eén van de bestaande hypotheses is dat gigantisme gekoppeld is aan een hoog zuurstofgehalte in de atmosfeer. Bewijzen hiervoor zijn er echter niet.
Zuurstof
Een onderzoeksteam heeft de relatie tussen zuurstofgehalte en het ontstaan van gigantisme op een simpele maar elegante manier onderzocht: exemplaren uit diverse groepen insecten (kakkerlakken, libelles, sprinkhanen, meelwormen, kevers, etc.) liet men opgroeien in ruimtes met uiteenlopende zuurstofgehaltes.
De resultaten bevestigen de rol die het zuurstofgehalte speelt, althans bij bepaalde groepen. Zo werden 75 libelles grootgebracht bij een atmosferisch zuurstofgehalte van 12% (het laagste uit de afgelopen 560 miljoen jaar), 75 bij 21% (het huidige niveau) en 75 bij 31% (het hoogste niveau uit de afgelopen 560 miljoen jaar). Daarbij bleken libelles bij het hoge zuurstofgehalte niet alleen sneller volwassen te worden, maar de volwassen exemplaren waren ook groter dan normaal; bij het laagste zuurstofgehalte was dat juist omgekeerd.
Dat gold echter niet voor bijvoorbeeld kakkerlakken; die ontwikkelden zich bij een hoog zuurstofgehalte juist tweemaal zo langzaam dan ‘normaal’, terwijl het zuurstofgehalte nauwelijks invloed had op hun lichaamsgrootte. Voor de meeste groepen insecten werd echter een patroon gevonden zoals bij de libelles, zij het minder uitgesproken: tien van de twaalf onderzochte insectensoorten werden weliswaar minder groot dan normaal bij een laag zuurstofgehalte, bij een verhoogd zuurstofgehalte werden ze lang niet allemaal groter.
Ademhaling
De oorzaak van deze verschillen is ook duidelijk geworden: die ligt aan de ademhaling. Bij insecten vindt die niet plaats via longen, maar via tracheeën, buisjes waardoor de zuurstofhoudende buitenlucht direct door het hele lichaam wordt verspreid. De reactie van het stelsel van tracheeën van kakkerlakken op het zuurstofgehalte werd nagegaan met behulp van een röntgen-synchrotron. Daarbij bleek dat bij toename van het zuurstofgehalte de tracheeën kleiner werden. De lichaamsgrootte nam echter niet toe. Als gevolg daarvan konden de kakkerlakken meer energie investeren in andere vitale processen dan ademhaling, bijvoorbeeld het vergaren van voedsel en reproductie.
Volgens de onderzoekers kunnen de bevindingen mogelijk worden gebruikt om aan de hand van het tracheeënstesel van goed gepreserveerde fossielen (bijvoorbeeld kakkerlakken in barnsteen) een idee te krijgen van het atmosferisch zuurstofgehalte in het verleden.
Zie ook:
- Zuurstofrijke supercontinenten (Kennislinknieuws)
- Bouwplan insecten ontstond maar één keer (Kennislinknieuws)
- Meer zuurstof in vurig verleden (Kennislinknieuws)
- Vulkanen vertraagden stijging zuurstofconcentratie (Kennislinknieuws)
- Jojo-effect zuurstofconcentratie op vroege aarde (Kennislinknieuws van NGV Geonieuws)