Возрастание содержания кислорода и возникновение гигантских насекомых
Предположение о возрастании содержания кислорода в составе тогдашней атмосферы может быть подкреплено с довольно неожиданной стороны. На школьных олимпиадах по биологии, проводимых биофаком МГУ, есть "золотой фонд" из вопросов, ответов на которые (если по-честному) не знает никто. В их числе есть и такой: "Почему в карбоновом периоде насекомые достигали размеров, максимальных за всю историю класса (например, стрекоза Meganeura с размахом крыльев до 1 м)?" Стандартный ответ ("Потому что в это время еще не существовало конкурентов и хищников - летающих позвоночных, не только птиц и летучих мышей, но и крылатых ящеров") вряд ли можно счесть достаточным: гигантизм насекомых был характерен только для карбона, и существа эти вымерли, когда до появления первых птерозавров оставалось еще примерно сто миллионов (!) лет. Одно из наиболее убедительных объяснений таково. Главным фактором, ограничивающим размер тела насекомого ( самые крупные из них - тропические жуки-голиафы размером чуть больше куриного яйца), считают особенности их дыхательной системы. " Кровь" насекомых (гемолимфа) лишена дыхательных пигментов и не участвует в переносе кислорода; дыхание осуществляется при помощи трахей- ветвящихся трубочек, непосредственно соединяющих клетки внутренних органов с воздушной средой. Воздух внутри трахейной трубки неподвижен; принудительной вентиляции, как в различных типах легочных мешков, там нет, и приток кислорода внутрь тела (так же, как отток углекислого газа) происходит за счет диффузии при разнице парциальных давлений этих газов на внутреннем и внешнем концах трубки. Такой механизм подачи кислорода жестко ограничивает длину трахейной трубки, максимальная протяженность которой (l) достаточно просто вычисляема "из физики"; поэтому максимальный размер тела самого насекомого не может превышать (в сечении) величины 2l, что и составляет ныне то самое "куриное яйцо" размер жука-голиафа.
Поэтому существование в карбоне таких гигантов, как стрекоза меганевра или основная ее добыча - диктионевриды размером с голубя ( рис. 36 ), заставляет предположить, что в те времена парциальное давление кислорода в земной атмосфере было заметно выше, чем ныне - как оно и должно быть при захоронении больших количеств неокисленного углерода. Кстати, видимо, именно это увеличение соотношения О2/СО2 в атмосфере планеты вызвало " обратный парниковый эффект ", приведший к Гондванскому оледенению (как уже однажды случалось в докембрии). Необходимо заметить, что появление крылатых насекомых в конце раннего карбона (намюр) было одним из ключевых событий в истории жизни на суше.
