Мега-хвърляне: Гигантски членестоноги праисторически
Арахнофобията и ентомофобията означават съответно ирационален, преувеличен страх от паякообразни. насекоми. За много от нас косата на патица става само при мисълта за наличието на паяк, чума или друг многокрак воал в същата стая. Размерът или опасността на страховитото животно може изобщо да не играят важна роля - някои хора се страхуват дори от най-малкия и най-безобиден паяк. Днешните членестоноги обикновено достигат от малки до малки размери, но в древната история на планетата е имало сокове, милипеди или водни кончета, които биха могли да вдъхнат истински страх дори на човек, ненатрапчив към фобията.
Членестоногите представляват най-големият вид или щам животни от вида. Те включват няколко подгрупи, като паякообразни (паякообразни, паяци, акули и техните роднини), ракообразни (раци, раци и др.) И най-успешните членестоноги, насекоми (Insecta). Вкаменелостите на палеогеновите членестоноги показват, че гигантизмът е бил широко разпространен в сухоземните и водните групи. Докато гигантизмът на сухоземните членестоноги в късния палеозой се дължи на по-високото съдържание на кислород в атмосферата, съществуването на гигантски трилобити и морски скорпиони в ордовика и девона предполага, че мащабната еволюционна тенденция е имала по-сложни причини.
Телата на членестоногите са ограничени по размер от тяхната структура и начин на дишане. Външният скелет, състоящ се от кутикула, подсилена с хитин, може да функционира до определен размер само по механични причини. Във вода, където тялото е плаващо и не е изправено пред силното влияние на гравитацията, те могат да достигнат по-големи размери. Следователно най-големите членестоноги, независимо дали са изчезнали или живеят днес, се намират във водната среда.
Първите гиганти
Гигантските членестоноги се появяват в началото на протерозоя, в камбрий. В онези дни малко организми достигат дължина повече от няколко сантиметра, но една група ранни членестоноги нараства до значителни размери през този период. Те бяха аномалокариди (Anomalocarida или Radiodonta), чийто най-известен представител Anomalocaris нарасна до дължина до един метър и беше един от първите най-добри хищници в историята на Земята. Той улови плячката с шарнирните предни крайници с бодли и след това я обработи със зъбни пластини, които оформяха кръгла уста. Оттук и името Radiodonta, обозначаващо "лъчеви зъби".
Aegirocassis benmoulai, описан през 2015 г., е най-старият гигантски морски филтър. В рамките на аномалокаридите той принадлежи на подгрупата Hurdiidae, чиито представители оцеляват до девона.
Но хищният Anomalocaris не беше най-големият аномалокарид. Това заглавие принадлежи на наскоро открития род Aegirocassis от Долния ордовик на Мароко. Aegirocassis е като "кит" сред аномалокаридите. Масивното му тяло, дълго повече от два метра, не беше пригодено за лов на голяма плячка. Съчленените му крайници бяха снабдени с фини четина, за да филтрират планктона от водния стълб. Вероятно по времето, когато е живял, той е бил най-голямото животно на планетата. Аномалокаридите продължават да съществуват в девона, но в ордовика са изтласкани от позицията на най-добрите хищници от морските "скорпиони" Евриптериди.
Най-големият сред трилобитите
Преди да си представим страховитите Евриптериди, трябва да се представим с друга успешна група палеогенови членестоноги - емблематични трилобити (Trilobita или Trilobitomorpha). Бих могъл лесно да напиша цяла поредица статии за трилобитите и пак щях да надраскам повърхността. Тези същества са били изключително многобройни, широко разпространени и разнообразни и с право се считат за една от най-успешните еволюционни линии в животинското царство. Те се появяват в началото на кембрия и в ранния протерозой моретата и океаните преливат с тях. Броят им обаче намалява след девона и само шепа оцелява до края на протерозоя. Съдбата им е окончателно запечатана от масово изчезване в края на Перм.
Повечето трилобити бяха дълги само няколко инча, но имаше случаи на гигантизъм в тази мега успешна група. Титлата цар на трилобитите принадлежи на вида Isotelus rex. Лице, открито в канадската провинция Манитоба, държи рекорда за най-големия трилобит, известен от пълен вкаменелост. Вкамененото му тяло измерва почтените 72 сантиметра. Ogyginus forteyi от Португалия достигна почти същия размер. Изолираната находка на пигидия (край на тялото) на трилобит от вида Hungioides bohemicus, също от Португалия, предполага дори значително по-големи размери. Този образец може да измерва до 90 сантиметра през целия си живот.
Морски скорпиони
Евриптеридите, популярно наричани морски скорпиони, не са били истински птерозаври, но заедно с паякообразните принадлежат към голяма група членестоноги, наречени Челицерата. Те бяха сред първите животни, които отидоха на сушата, но никога не я колонизираха за постоянно и останаха предимно морски създания. Краката им често се трансформират в плувни формации, а хелицерите им образуват дълги „нокти“, идеални за залавяне на плячката. Краят на корема образува т.нар телсън, който може да бъде удължен като гребло или насочен в трън.
Сравнение на размера на най-големите известни евриптериди в сравнение с хората.
Морските скорпиони са съществували от ордовика до перма. Няма съмнение, че те също са ловували ранни гръбначни животни, включително нашите рибни предци. Много от тях надвишават дължината от един метър, а някои форми дори измерват повече от два метра, което ги прави най-големите месоядни членестоноги за всички времена. Евриптеридите са били забележимо големи в ранните етапи на своята еволюционна история. Ордовикската група Megalograptidae е представена от Pentecopterus от Северна Америка с дължина до 170 см (изображение на perex) - една от първите наистина големи евриптериди.
Гигантски форми се срещат и в групата Carcinosomatidae, чийто най-голям вид - Silurian Carcinosoma punctatum от Северна Америка и Великобритания - надвишава два метра дължина. Рекордите за размер сред морските скорпиони обаче се държат от представители на групата Pterygotidae. Много успешният род Pterygotus плува в моретата на света от късния силур до горния девон. Най-големият вид от този род е с размери от 160 до 180 сантиметра. Още по-голям беше видът Acutiramus bohemicus от Чешката република, който нарасна до повече от два метра. Jaekelopterus rhananiae от ранния девон на Германия достига максимален размер на тялото. Този клон нарасна до дължина от около 2,5 метра и само неговият вкаменен "нокът", т.е. краят на хеликерата, измерваше невероятните 46 сантиметра. Следователно Jaekelopterus може да се счита за най-големият членестоноги от всички.
Учените обясняват циганизма на Евриптеридите като резултат от натиска върху селекцията, който ги е накарал да станат по-големи и по-опасни хищници. С нарастването на плячката им се увеличават и морските скорпиони. Като цяло, еволюционните линии на животните се увеличават с течение на времето. Този принцип, известен като правило на Коуп, обаче не е универсален. Но златната ера на гигантските морски скорпиони завърши с началото на състезанието. Разнообразието и размерът на тялото на евриптеридите намаляват, когато на сцената се появяват първите големи месоядни гръбначни риби от групата Placodermi.
Гигантски локви
Истинските скорпиони или фиданки представляват подмножество паякообразни с много древен план на тялото. Те са се появили във вкаменелостите от Силур преди повече от 430 милиона години и оттогава са се променили малко. Най-старите хриле вероятно са обитавали водната среда и са дишали хрилете, те са се преместили на сушата по-късно. Полуводният до водния начин на живот вероятно е воден от най-големите сокове за всички времена, Brontoscorpio anglicus и Prearcturus gigas от девона, които са нараснали до дължина до един метър. Трябва да се добави обаче, че палеобиологията на ранните акули все още е противоречива и не е напълно сигурно дали силурските и девонските форми са били водни, полуводни или сухоземни.
Освен размерите си, внушителният Пулмоноскорпий не се различава съществено от съвременната щука.
От несъмнените сухоземни форми, Pulmonoscorpius kirktonensis от карбона на Шотландия държи рекорда за 70 сантиметра. Именно в горния карбон и долния Перм наземните членестоноги са достигнали максималните си размери. Гигантизмът на членестоноги вероятно е бил свързан с високото съдържание на атмосферен кислород, чието ниво се е повишило до 30%.
Въглероден мегамод
Що се отнася до сухоземните членестоноги, нищо не може да се сравни с карбоновия бръмбар (Diplopoda) от вида Arthropleura armata. С дължина почти 2,5 метра, той е бил най-големият сухоземен членестоноги, съществувал някога. Как е възможно такъв голям многоцветен да е съществувал във въглерод, когато днешните достигат максимум 30 сантиметра? Тайната се крие в специфичната дихателна система, която се размножава (т.е. групата, която включва стоножки и стоножки) и общи насекоми.
Насекомите, полиподите и някои други сухоземни членестоноги дишат през система от тръби - трахея, които доставят кислород през малки дупки в тялото (стигми) на принципа на дифузия директно в тъканите. Тази система е много ефективна, но значително ограничава размерите на тялото. Колкото по-големи са членестоногите, толкова по-голям е обемът на телесните му тъкани, чиято ефективна оксигенация е изцяло зависима от размера на повърхността на малките дихателни пътища. Тъй като обемът нараства с куб, а повърхността само с секунда, телата на насекомите и полиподите могат да бъдат само с размер, който им осигурява адекватно съотношение на обема на вътрешните тъкани към повърхността на трахеалните тръби.
С настоящия състав на атмосферата, чието съдържание на кислород достига ниво от 21%, сухоземните членестоноги достигат относително малки размери. Ако обаче съдържанието на кислород се увеличи, възможно е това ограничение да не се прилага. Въз основа на геохимичните данни знаем, че съдържанието на кислород във въглерода и пермеята е драстично по-високо - достигайки ниво до 35%. Има обаче един проблем - гигантското множество на Arthropleur може да няма писти. Въпреки многото запазени вкаменелости, никога не сме открили следа от трахеалната система. Има възможност Arthropleur да не диша през дихателните пътища, а директно чрез дифузията на цялата телесна повърхност, тъй като очевидно не е бил покрит с твърда хитинизирана броня.
Поради размера си, Arthropleur, висок повече от два метра, едва се е притеснявал от хищничество от ранните четириноги. Въпреки височината и заплашителния си вид, той беше мирен вегетарианец, който яде мъртъв растителен материал.
Титани от насекоми на земята.
Високото съдържание на кислород обаче може да не е единствената или дори основната причина палеозойските членестоноги да са нараснали до огромни размери. Някои учени смятат, че големият размер може да е бил свързан с отсъствието на големи хищни сухоземни гръбначни животни. Въпреки че големите покритосеменни растения (ранните четириноги, подобни на земноводните) вече са съществували във въглерод, повечето от тях са живели предимно във вода. По този начин могат да съществуват гигантски сухоземни членестоноги поради ниската конкуренция и липсата на хищничество от гръбначните животни.
Насекомите са най-богатата и успешна група членестоноги. В карбона и долния перм много видове насекоми са достигнали забележителни размери. Примитивните безкрили форми като вилицата Testajapyx thomasi и Ramsdelepidion schusteri бяха пет до десет пъти по-големи от сегашните миниатюрни форми. Но ние бихме намерили наистина голямо насекомо в едно по-напреднало, крилато насекомо.
. и във въздуха
Крилата несъмнено са най-важната иновация в еволюцията на насекомите. Те дадоха възможност на своите носители да търсят по-ефективно храна или партньор, да избягат от хищници или, в случай на неблагоприятни условия, бързо да се преместят в по-подходящо местообитание. Насекомите са първата група животни, развила способността да летят активно, стотици милиони години преди птерозаврите, птиците и прилепите. За разлика от крилата на гръбначните животни, които са трансформирани предни крайници, крилата на насекомите са възникнали като кутикули на кутикулата.
Меганеура е един от емблематичните представители на фауната на въглищните блати и нейните модели често се срещат в научните музеи.
Активният полет е изключително взискателна дейност от енергийна гледна точка. Още по-изненадващо е зашеметяващите размери на някои карбонови и пермски форми на летящи насекоми. Поради високото съдържание на кислород в атмосферата и отсъствието на летящи гръбначни, палеозойските крилати насекоми успяха да растат до значителни размери. Например, примитивен роднина на рода Ephemeroptera от вида Bojophlebia prokopi от въглерода в Чешката република е имал размах на крилата от 45 сантиметра. Крилата на днешните компании достигат максимален обхват от 6 сантиметра. Още по-големи размери са постигнали някои представители на изчезналата група тревопасни насекоми Palaeodictyoptera. Най-големият член на групата Mazothairos enormis беше наистина огромен, крилата му бяха измерени в диапазона от 55 сантиметра.
Най-високите въздушни хищници на карбоновите и ранните пермски гори са ранните роднини на днешните водни кончета (Odonata), понякога наричани Meganisoptera или Protodonata. Видове като китайската Shenzhousia qilianshanensis или европейската Bohemiatupus elegans достигат в диапазона от 50-55 сантиметра. С течение на времето десничарите стават все по-големи. Известният късновъглероден Meganeura monyi с размах на крилата 63 сантиметра отдавна се счита за най-големия от десните, докато не е детрониран от пермския Meganeuropsis permiana, чийто обхват надвишава 70 сантиметра. Водните ларви на тези видове също трябва да са впечатляващи - въпреки че не открихме изкопаеми изпарения, в случая на рода Meganeuropsis те трябваше да достигнат дължина от около 45 сантиметра!
След срутването на въглищните гори и бързото намаляване на атмосферното съдържание на кислород в дясната перм и други гигантски насекоми, те изчезват. Летящите форми на насекоми никога не са достигнали размерите на своите карбоново-пермски предшественици. Сред най-големите мезолитни форми са били представители на изчезналата група Titanoptera от триаса на Азия и Австралия. Титаноптераните бяха свързани с днешното оборудване (Orthoptera, понита и скакалци) и крилата им бяха измерени в диапазона до 40 сантиметра. Структурата на телата им предполага, че те са били хищници и биха могли да издават звуци (стридулати), подобни на днешните скакалци и катерици.
Титанопратените като Gigatitan vulgaris (на снимката) са имали предни крайници, подобни на предни крайници, които са уловили плячка.
Успяхме да ви донесем тази статия благодарение на поддръжката на Patreone. Символичен принос също ще ни помогне да публикуваме повече качествени статии.
Ресурси
Braddy, S. J., Poschmann, M., & Tetlie, O. E. (2007). Гигантски нокът разкрива най-големия членестоног. Писма по биология, 4 (1), 106-109.
Бригс, Д. Е. Г. (1987). Скорпионите отвеждат до водата. Природа, 326 (6114), 645.
Грималди, Д. (2009). Фосилни записи. В Енциклопедия на насекомите (стр. 396-403). Академична преса.
Grimaldi, D., Engel, M. S., & Engel, M. S. (2005). Еволюция на насекомите. Cambridge University Press.
Gutiérrez-Marco, J. C., Sá, A. A., García-Bellido, D. C., Rábano, I., & Valério, M. (2009). Гигантски трилобити и трилобитни клъстери от ордовика на Португалия. Геология, 37 (5), 443-446.
Lamsdell, J. C., & Braddy, S. J. (2009). Правилото на Коуп и теорията на Ромер: модели на разнообразие и гигантизъм при евриптеридите и палеозойските гръбначни животни. Писма по биология, 6 (2), 265-269.
McGhee Jr, G. R. (2018). Карбонови гиганти и масово изчезване: Късният свят на ледниковия период от палеозоя. Columbia University Press.
Van Roy, P., Daley, A. C., & Briggs, D. E. (2015). Хомология на аномалокаридидния крайник на ствола, разкрита от гигантски филтър-фидер със сдвоени клапи. Природа, 522 (7554), 77.
https://blog.nationalgeographic.org/2011/01/15/largest-land-dwelling-bug-of-all-time/
Снимки: Патрик Линч (perex), Nobu Tamura, Slate Weasel, Тим Бертелинк, The Wookies, Apocryltaros