Utvecklingen av insekter från förhistorien och framåt

Goliat skalbaggar och sfinksxmöl skulle beskrivas som stora av nästan alla som lever idag, men vissa förhistoriska insekter skulle dvärga dessa evolutionära ättlingar. Under den Paleozoic era, jorden kramade av jätteinsekter, från sländor med vingpannor uppmätta i fötter, till dagsländor nästan 18 tum bredd.

Medan över en miljon insekt arter lever idag, verkligen jätteinsekter existerar inte längre. Varför levde jätteinsekter under förhistorisk tid, men försvann från jorden med tiden?

Paleozoic-eran inträffade för 542 till 250 miljoner år sedan. Det är uppdelat i sex perioder och de två sista utvecklingen av de största insekterna. Dessa var kända som kolperioden (360 till 300 miljoner år sedan) och Permian-perioden (För 300 till 250 miljoner år sedan).

Atmosfäriskt syre är den enskilt mest begränsande faktorn för insektsstorlek. Under de kolhaltiga och permiska perioderna var koncentrationen av syre i atmosfären betydligt högre än i dag. Förhistoriska insekter andade luft som var 31 till 35 procent syre, jämfört med bara 21 procent syre i luften du andas just nu.

De största insekterna levde under kolperiferiden. Det var tiden för trollsländaren med över två fotvingar och en tusenbein som kunde nå tio meter. När förhållandena förändrades under Permian-perioden minskade buggen i storlek. Ändå hade denna period sin del av jätte kackerlackor och andra insekter som vi säkert skulle klassificera som jättar.

Cellerna i kroppen får syret de behöver för att överleva via ditt cirkulationssystem. Syre transporteras av blodet genom dina artärer och kapillärer till varje cell i kroppen. Hos insekter å andra sidan sker andning genom enkel diffusion genom cellväggarna.

Insekter tar in atmosfäriskt syre genom spirakel, öppningar i nagelbanden genom vilka gaser kommer in och lämnar kroppen. Syremolekyler reser via luftrörssystem. Varje luftrör slutar med en tracheole, där syret löses upp i tracheole-vätskan. O₂ diffunderar sedan in i cellerna.

När syrehalterna var högre - som i den förhistoriska eran för jätteinsekter - detta diffusionsbegränsat andningsorgan skulle kunna tillhandahålla tillräckligt med syre för att möta ett större insekts metaboliska behov. Syre kunde nå celler djupt inne i insektens kropp, även när insekten mätte flera meter lång.

Eftersom atmosfäriskt syre minskade under evolutionär tid kunde dessa innersta celler inte tillföras tillräckligt med syre. Mindre insekter var bättre utrustade för att fungera i en hypoxisk miljö. Och så utvecklades insekter till mindre versioner av sina förhistoriska förfäder.

Den nuvarande rekordhållaren för det största insektet som någonsin levt är en gammal griffenflyg. Meganeuropsis permiana mätte en imponerande 71 cm från vingspets till vingspets, ett 28-tums vingspänn. Denna jätte- ryggradslösa rovdjur bebod det som nu är det centrala USA under Perm-perioden. Fossiler av arten upptäcktes i Elmo, Kansas och Midco, Oklahoma. I vissa referenser kallas det Meganeuropsis americana.

Meganeuropsis permiana är en av de förhistoriska insekterna som kallas jätte trollsländor. David Grimaldi, i sin stora volym Insektenes utveckling, konstaterar att detta är en felaktig anförande. Moderna odonater är endast avlägsna med de jättar som kallas prodonata.

En forntida havsskorpion, Jaekelopterus rhenaniae, växte till 8 fot i längd. Föreställ dig en skorpion större än människan! 2007 upptäckte Markus Poschmann en fossil klo från detta massiva prov i ett tyskt stenbrott. Klorna mätte 46 centimeter, och från denna mätning kunde forskare extrapolera storleken på den förhistoriska eurypteriden (havsskorpionen). Jaekelopterus rhenaniae levde mellan 460 och 255 miljoner år sedan.

En tusentalsliknande varelse känd som en Arthropleura nådde lika imponerande storlekar. Arthropleura uppmätt så långt som 6 fot och 18 tum bred. Medan paleontologer ännu inte hittat en komplett fossil av Arthropluera, spårfossiler som hittas i Nova Scotia, Skottland och USA antyder att det forntida tusenfatet skulle konkurrera med en vuxen människa i storlek.

Med över en miljon insektsarter på jorden skulle titeln "Största levande insekt" vara en extraordinär prestation för alla fel. Innan vi kan tilldela ett sådant utmärkelsen till ett enda insekt måste vi dock bestämma hur vi mäter värdighet.

Vad gör ett fel stort? Är det stora bulk som definierar en varelse som stor? Eller något vi mäter med en linjal eller måttband, bestämt av centimeter? I själva verket, vilket insekt som vinner titeln beror på hur du mäter ett insekt och vem du frågar.

Mät ett insekt från huvudets främre del till buksspetsen och du kan bestämma dess kroppslängd. Det kan vara ett sätt att välja det största levande insektet. Om det är dina kriterier, krönades din nyaste världsmästare 2008, när entomologer upptäckte en ny stickinsektart i Borneo. Chans megastick, Phobaeticus kedja, mäter hela 14 tum från huvud till buk, och hela 22 tum om du sträcker måttbandet för att inkludera dess utsträckta ben. Pinninsekter dominerar konkurrensen i den längsta insektskategorin. Före upptäckten av Chans megastick, en annan promenad, Pharnacia serratipes, innehöll titeln.

För många insekter sprider dess vingar mycket bredare än storleken på kroppen. Skulle vingpan vara ett bra mått på insekts storlek? I så fall letar du efter en mästare bland Lepidoptera. Av alla levande insekter har fjärilar och mal de största vingspannorna. Drottningen Alexandras fågelving, Ornithoptera alexandrae, fick först titeln världens största fjäril 1906, och på över ett sekel har ingen större fjäril upptäckts. Denna sällsynta art, som bara lever i ett litet område på Papua Nya Guinea, kan mäta över 25 cm från vingspets till vingspets. Även om det är imponerande, skulle en mal innehålla den största levande insekttitel om vingspann var de enda kriterierna. Den vita häxmattan, Thysania agrippina, sträcker ut alla andra Lepidoptera med ett vingespänn på upp till 28 cm (eller 11 tum).

Om du letar efter ett skrymmande fel för att smörja som det största levande insektet, se till Coleoptera. Bland skalbaggar, hittar du flera arter med en kroppsmassa som är saker av science fiction-filmer. Jätte scarabs är kända för sin imponerande storlek, och bland denna grupp förblir fyra arter inlåsta i tävlingen om största: Goliathus goliatus, Goliathus regius, Megasoma actaeon, och Megasoma elephas. En ensam cerambycid, den riktigt namngivna Titanus giganteus, är lika massiv. Enligt Book of Insect Records, som har undersökts och sammanställts av University of Florida, finns det inget trovärt sätt att bryta bandet mellan dessa fem arter för titeln på bulkyest bug.

Slutligen finns det ett sista sätt att tänka på värdighet när det gäller insekter - vikt. Vi kan sätta insekter i skala, en efter en, och bestämma vilka som är störst med gram ensam. I så fall finns det en tydlig vinnare. Jätten weta, Deinacrida heteracantha, kommer från Nya Zeeland. En person av denna art vägde in till 71 gram, men det är viktigt att notera att den kvinnliga provet hade en full belastning av ägg vid den tiden hon gick på skalan.

Så vilka av dessa insekter ska kallas den största levande insekten? Det beror på hur du definierar stort.

• Dudley, Robert. (1998). Atmosfäriskt syre, jättepaleozoiska insekter och utvecklingen av flygmotorns prestanda. Journal of Experimental Biology 201, 1043–1050.
• Dudley, Robert. (2000). Djurfluggens evolutionära fysiologi: Paleobiologiska och nuvarande perspektiv. Årlig översyn av fysiologi, 62, 135–55.
• Insektenes utveckling, av David Grimaldi.
• Sues, Hans-Dieter (2011, 15 januari). Största landboende "Bug" genom tiderna. National Geographic News Watch. Hämtad 22 mars 2011.
• University of Bristol (2007, 21 november). Giant Fossil Sea Scorpion Bigger Than Man. Science. Hämtad 22 mars 2011, från Science.