El Carbonífero superior era una época de humedad abundante y temperaturas cálidas en la mayoría de las masas terrestres. Existe cierta controversia acerca de cómo los insectos de este periodo pudieron alcanzar proporciones tan descomunales. La forma en que el oxígeno se difunde por el cuerpo del insecto a través de su sistema respiratorio traqueal, fija un límite superior al tamaño corporal, el cual parecen haber sobrepasado los insectos prehistóricos. Esta hipótesis fue descartada por otros científicos, pero ha encontrado aprobación más recientemente tras posteriores estudios sobre la relación entre el gigantismo y la disponibilidad de oxígeno. Si esta teoría es correcta, estos insectos gigantes habrían sido vulnerables a la disminución de los niveles de oxígeno y ciertamente no podrían sobrevivir en la atmósfera actual.
Sin embargo, investigaciones más recientes indican que los insectos realmente respiran, con rápidos ciclos de compresión y expansión traqueal. Si esto es cierto, entonces no hay necesidad de postular la presencia de una atmósfera con una alta presión parcial de oxígeno.
Casos como las grandes Meganeuridae con envergadura de alas que rivalizan con los de Meganeura durante el Pérmico , cuando el contenido de oxígeno de la atmósfera ya era mucho menor que en el Carbonífero, presenta un problema a las explicaciones relacionadas con oxígeno en el caso de las libélulas gigantes. Sin embargo, a pesar del hecho de que las meganeuridaes tenían las mayores alas conocidas, sus cuerpos no eran muy grandes, por lo tanto, no eran verdaderos insectos gigantes. Otras teorías propuestas para explicar el gran tamaño de meganeuras en comparación con sus parientes vivos tenemos: Bechly (2004), sugirieron que la falta de depredadores vertebrados aéreos permitió que los insectos evolucionaran a tamaños máximos durante el Carbonífero y el Pérmico, quizás acelerada por una evolucionista carrera armamentista en el aumento del tamaño corporal entre los Palaeodictyoptera que se alimentan de plantas y los Protodonata como sus depredadores. Otra teoría sugiere que los insectos que se han desarrollado en el agua antes de ser terrestre en su fase adultos se hicieron más grandes como una manera de protegerse contra los altos niveles de oxígeno.
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