地球上昆虫大小对比（如果地球上氧气含量突然增加一倍）

氧气是地球生命赖以存活的重要气体，尽管它只占大气中空气的21%，却在方方面面影响着这颗星球。

它是众多有氧呼吸生物的主要原料，是物质燃烧必不可少的助燃剂，没有氧气地球也不会有现在的生机。

在习惯了地球上不同比例的气体组成的大气后，我们很容易想象到如果氧气消失或减少后的严重后果。

那如果地球上的氧气不是减少而是增加一倍，那样的话会发生什么呢？巨型昆虫还会再次出现吗？

图注：巨脉蜻蜓化石

巨型远古昆虫

体型巨大的昆虫似乎只在影视作品中亮相，它们中的绝大多数都是人们想象的小昆虫变异后的结果。

不过，这种看似充满科幻意味的场景却的确在地球上发生过，只是年代久远，较少为人熟知。

从发现的化石来分析，大约在3亿年前地球上就已经出现了巨大的物种，它们不是恐龙而是节肢动物。

​这些巨大的节肢动物包括一些蜉蝣昆虫、蝎子以及千足虫等，而其中最有名的是巨脉蜻蜓和节胸蜈蚣。

巨脉蜻蜓又名大尾蜻蜓或巨尾蜻蜓，生活在3亿年前的石炭纪，外形看起来与现在的蜻蜓基本一样。

从完整的化石标本来看，巨脉蜻蜓的翼展可达70厘米，体长虽没有明确数据，但估计接近半米。

它们是已知的地球上曾出现过的最大的飞行昆虫，以其他的昆虫和小型两栖动物为食，几乎与现在的肉食性鸟类相当。

图注：节胸蜈蚣化石

​节胸蜈蚣，或者叫做远古蜈蚣虫，生活于3.4亿年前至2.9亿年前的石炭纪晚期，是已知的陆地上最大的无脊椎动物。

它们的体长范围在30厘米到2.3米之间，宽度至少有50厘米，这跟现在的蜈蚣完全不在一个量级。

由于缺少口部的化石，我们并不能确定它们的食性，但它们很有可能是吃草的，因为一些肠道化石中有蕨类孢子的残骸。

图注：巨型节胸蜈蚣

​为什么能长那么大？

从上面我们的设问中你也可以猜到，这些远古昆虫之所以长那么大是与氧气含量有关的，这也基本是科学界的共识。

3亿年前的地球大气成分与现在并无大异，但其中的氧气含量却比现在高，大约在31%~35%之间。

主流的观点认为，正是高含量的氧气让这些节肢动物发展出了巨大体型，另外也有天敌较少的原因。

这里要说一下，昆虫并不像我们那样呼吸，它们的呼吸场所是气门，气门连接着主气管，主气管上又有通往各组织的支气管。

图注：昆虫的气门

​相比之下，我们的气管只延伸到肺部，之后得通过血液将氧气运输到各组织并运出二氧化碳。

随着昆虫的成长，气管导管到达中心组织的时间会变长，气管也会变得更多且更宽，以满足身体的氧气需求。

主流的观点认为是吸入了更多的氧气导致了它们的巨大体型，但也有科学家认为它们是为了避免氧气中毒才长这么大的。

因为它们的幼虫并不能像成虫那样通过关闭气门来控制氧气的摄入量，通常是直接通过皮肤吸收氧气。

当它们发展成为体积更大的幼虫时，相对表面积就会变小，吸入的氧气百分比自然就比之前低了。

​巨型昆虫还会出现吗？

如果地球上的氧气突增，巨型昆虫还会出现吗？参照3亿年前的例子这个问题的答案是肯定的，不过，有更确切的实验可以回答这个问题。

科学家做过这样的实验，在含氧量不同的装置中分别饲养蟑螂、蜻蜓、蚱蜢等12种昆虫，然后观察它们的形态变化。

他们发现，有10种昆虫在低氧环境在体积会变小，而在高氧环境中它们的反应各不相同，其中蜻蜓和蟑螂尤其瞩目。

低氧环境发育下的蜻蜓体型比正常的蜻蜓小20%，高氧环境下则比正常蜻蜓大15%，这种明显的体型变化跟巨脉蜻蜓遥遥呼应。

图注：蜻蜓在含氧量增加的情况下变大

​而蟑螂在高氧环境下体型并没有发生变化，但这并不意味着它们完全对高氧环境没有做出任何反应。

在利用高分辨率X射线图像观察了蟑螂后，科学家发现它们的气管明显变小了，这说明它们感知到了氧气的富裕，于是将更多的营养去发展其他的器官了。

较小的气管仍能满足蟑螂的氧气需求，但同时也限制了它们的生长，包括生长速度和最终大小。

从中我们也可以看出，有些昆虫会随氧气的增多变得更大，有些则不会，而前者往往是在亿万年前有过变大的先例的。

​最后

包括昆虫在内的节肢动物的体型之所以能随氧气变化而变化的关键在于它们的呼吸方式，这也是其他动物不能效仿的原因之一。

之后巨型昆虫的灭绝很可能是因为氧气含量减少，另外，鸟类的出现也让它们难以再“无法无天”。

如果现在出现巨型昆虫的话，鸟类可能不太好对付它们，因为鸟类已经远不如祖先那么大，那么强了。

不过，昆虫们照样难以无限扩张，因为相比当初，眼下的地球有一种全新的更强大的物种——人类。

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