Te weinig zuurstof voor reuzeninsecten

quote:

Waarom banjeren er geen reuzenmieren of gigantische kevers in onze achtertuinen rond? Röntgenfoto’s van kevers laten zien dat zuurstofgebrek insecten dwingt klein te blijven.

Insecten kunnen heel erg veel stoere dingen. Mieren torsen met gemak een last van zeventien keer hun eigen gewicht. Bovendien is een mierensamenleving erg strak georganiseerd. Als ze nou een beetje groter worden, kunnen ze makkelijk de wereld overheersen. Toch zal dit niet snel gebeuren. Zo groot kan een insect namelijk helemaal niet worden.

Lang geleden banjerden er wel reuzeninsecten en andere gigantische geleedpotigen op de aardbol rond, zoals duizendpoten van een meter en libellen met een spanwijdte van zeventig centimeter. Dat is al wel weer zo'n driehonderd miljoen jaar geleden en bovendien waren in die tijd, het Carboon en vroege Permtijdperk, veel dieren enkele slagen groter dan ze nu zijn. De gangbare gedachte is dat dat kon, omdat de hoeveelheid zuurstof in de lucht veel groter was dan nu. Toen was de zuurstofconcentratie ongeveer anderhalf keer zo groot als nu. Op het moment dat de hoeveelheid zuurstof in de lucht weer afnam, werden de insecten weer kleiner van formaat, is het idee.

De theorie dat de hoeveelheid zuurstof die op dit moment in de lucht zit niet voldoende is om insecten reusachtige proporties te laten aannemen, bestaat al lang. Maar nog niemand had er onderzoek naar gedaan en bewezen dat het ook echt zo werkt. Onderzoeker Alexander Kaiser en zijn collega's van de Midwestern Univeristeit in Glendale en zijn collega's brachten hier verandering in door te kijken naar het ademhalingssysteem van vier keversoorten van verschillende grootte.

Het zit namelijk als volgt. Hoeveel zuurstof een dier kan opnemen hangt af van de lichaamsonderdelen waarmee hij dat doet. Zoogdieren gebruiken longen, vissen hebben kieuwen en insecten gebruiken ademhalingsbuisjes, de tracheeën, die de zuurstof overal in het insectenlijf afleveren. De oppervlakte van deze onderdelen is van belang maar ook de afstand die de lucht moet afleggen voordat hij zijn bestemming bereikt. Bij grote insecten is die weg groter en zijn er langere ademhalingsbuisjes nodig.

De onderzoekers vroegen zich af of de regel, hoe groter, hoe meer buisjes, opging. Daartoe legden ze 44 meelkevers van vier verschillende soorten, variërend van 3,2 tot 33 millimeter, onder het röntgenapparaat. Zo konden ze foto's maken van de ademhalingsbuisjes van de insecten. En ja hoor, de grotere insecten bleken ook grotere ademhalingssystemen aan te leggen, schrijft Kaiser in het wetenschappelijke tijdschrift Proceedings of the National Academy of Science.

Maar kevers kunnen niet ongelimiteerd door blijven bouwen aan hun buizenstelsel. Het exoskelet, de harde beschermlaag waarmee een insect omhuld is, groeit namelijk niet zonder meer mee, waardoor er helemaal geen plek is voor zoveel ademhalingsbuizen. Bovendien moeten de buizen ook dikker zijn om voldoende zuurstof aan te kunnen voeren. Omdat grotere kevers relatief meer plek in hun lichaam reserveren voor ademhalingsbuizen raken andere organen in het gedrang. Vooral bij de kop en de poten, waar zeker zuurstof naar toe moet, is weinig ruimte voor extra uitbouwingen ten behoeve van de ademhaling. Het exoskelet zet dus een rem op de groei.

Maar als er meer zuurstof aanwezig is, hoeven de ademhalingssystemen ook niet meer zo uitgebreid te zijn en volstaan dunnere ademhalingsbuizen. Zuurstof zat immers. Zo konden de insecten in vroeger tijden rustig groter groeien zonder dat ze belemmerd werden door zuurstofgebrek. Tenminste, totdat er weer iets anders hun groei belemmert. Maar dat zit er dus nu niet meer in. Voordat de insecten de wereld kunnen overnemen zal er eerst wat meer zuurstof voorhanden moeten zijn.