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Question croissante d'insectes géants


À l'époque des dinosaures, il y a 100 à 200 millions d'années, il y avait des insectes géants mesurant 1 mètre de long. Un exemple est ici. L'une des théories pour lesquelles ils pourraient grandir aussi gros est que le niveau d'oxygène était beaucoup plus élevé qu'aujourd'hui. Maintenant, nous avons environ 20% d'oxygène dans l'air et cette fois-là, il y en avait 30 ou 40.

La question:

Si je fais un réservoir/aquarium avec 40% d'oxygène et tout l'équipement pour rendre cette concentration en oxygène constante. J'y ai mis des insectes modernes, des libellules, des vers, des limaces, etc. Vont-ils devenir beaucoup plus gros que la normale à partir des 1-2 générations, ou j'aurai besoin d'avoir 100 ou 1000 générations avant qu'ils soient plus gros ?


cela ressemble à une expérience amusante! Mais malheureusement, vous avez raison, la différence de taille est façonnée par la génétique ainsi que par une condition environnementale qui peut être difficile à cerner.

Pour la génétique, il faudrait en effet des millions d'années (ou au moins 100 000 ans) pour que l'adaptation génétique se déclenche pour créer ce changement.

Quant aux conditions environnementales, une autre source de gigantisme est d'être sur une île. Au fur et à mesure que le petit nombre d'espèces s'agrandit pour remplir toutes les niches du réservoir, elles peuvent devenir plus grandes simplement parce que l'environnement le permet sans prédateurs.

Le réservoir devrait être énorme pour obtenir ces niches, je pense. Cet article décrit un archipel d'îles et montre que vous avez tendance à obtenir plus facilement des animaux plus petits avec des îles plus petites, et que les espèces plus grandes ont besoin d'îles plus grandes. Grand voici des millions de mètres carrés.

Ces deux processus prennent plusieurs générations. Ce n'est pas mon domaine, mais cet article a étudié 200 générations de plantes et n'a montré que des changements de migration et de durée de vie. Les adaptations de taille qui accompagnent l'évolution des rôles écologiques pourraient nécessiter des milliers de générations. Il faudrait se figer pour voir les limaces géantes. Je suis sûr qu'il y a une meilleure réponse là-bas, mais c'est ce que j'ai trouvé jusqu'à présent.


Aperçu des plus gros bugs qui aient jamais vécu

Les coléoptères Goliath et les papillons sphinx seraient décrits comme étant de grande taille par à peu près tous ceux qui vivent aujourd'hui, mais certains insectes préhistoriques éclipseraient ces descendants évolutifs. Au cours de l'ère paléozoïque, la Terre regorgeait d'insectes géants, des libellules avec une envergure mesurée en pieds, aux éphémères de près de 18 pouces de largeur.

Alors que plus d'un million d'espèces d'insectes vivent aujourd'hui, les insectes vraiment géants n'existent plus. Pourquoi les insectes géants vivaient-ils à l'époque préhistorique, mais ont-ils disparu de la Terre au fil du temps ?


Pour comprendre comment se déroule la mue, il est utile de connaître les trois couches de l'exosquelette de l'insecte. La couche la plus externe s'appelle la cuticule. La cuticule protège l'insecte contre les blessures physiques et la perte d'eau, tout en assurant la rigidité des muscles. C'est cette couche la plus externe qui se détache lors d'une mue.

Sous la cuticule se trouve l'épiderme. Il est responsable de la sécrétion d'une nouvelle cuticule lorsqu'il est temps de se débarrasser de l'ancienne.

Sous l'épiderme se trouve la membrane basale. Cette membrane est ce qui sépare le corps principal de l'insecte de son exosquelette.


Représentation graphique

Tracez DEUX LIGNES sur la grille ci-dessous. Endroit temps sur l'axe X et longueur sur l'axe Y.

Une analyse

1. Quel type d'eau a fait croître l'objet plus rapidement ? Comment le savez-vous avec certitude ?

2. Quelle unité métrique a été utilisée dans votre mesure ?

3. Examine ce graphique de vers à mesure qu'ils grandissent. Supposons que la longueur est mesurée en centimètres.

A) Quel ver avait le taux de croissance le plus rapide ? ______ Quel ver avait un constant taux de croissance? ______

B) Quelle était la taille du ver A au jour 15 ? _____ Quelle était la taille du ver B le même jour ? _____

C) Quelle était la taille des deux vers au jour 25 ? _______

4. Le taux de croissance peut être mesuré en calculant la PENTE d'une ligne sur un graphique. Pour calculer la pente, vous devez choisir deux points sur la ligne. utilisons VER B pour calculer une pente (m).

Quelle est la pente de la ligne de WORM B (montrer le travail ci-dessus) ? _____________

5. Une fois que vous avez calculé la pente (m), vous pouvez créer une équation qui peut être utilisée pour PRÉDIRE les modèles de croissance. L'équation d'une ligne est

y = mx + b

m = la pente (vous avez calculé en #4)
b = le point où la ligne croise l'axe Y, dans le cas de notre ver, b = 22

Écrivez l'équation complète en insérant les nombres pour m et pour b : __________________________________

6. Maintenant que vous avez l'ÉQUATION, vous pouvez l'utiliser pour calculer la taille de votre ver au JOUR 30.

Afficher les calculs et répondre :

7. Le même nombre peut également être estimé en prolongeant la LIGNE jusqu'au jour 30 et en utilisant le graphique. Afficher sur le graphique du ver ci-dessus où la ligne du ver b serait au jour 30 (en supposant que sa croissance reste constante).

8. Quelle sera la taille de votre ver au jour 500 (en supposant un taux de croissance constant) ?

Montrez vos calculs et répondez :

Est-ce un chiffre réaliste ? Pourquoi ou pourquoi pas?

/>Ce travail est sous licence Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.


Question croissante des insectes géants - Biologie

Il fut un temps où les insectes géants régnaient sur le ciel et cela correspondait à des niveaux élevés d'oxygène.

Après l'évolution des oiseaux, il y a environ 150 millions d'années, les insectes sont devenus plus petits - malgré l'augmentation des niveaux d'oxygène. Ce qui donne?

Les insectes ont atteint leur plus grande taille il y a environ 300 millions d'années à la fin du Carbonifère et au début du Permien. C'était le règne des griffons prédateurs, des insectes géants ressemblant à des libellules avec une envergure allant jusqu'à 28 pouces - effrayant. La théorie dominante a attribué leur grande taille aux concentrations élevées d'oxygène dans l'atmosphère (plus de 30%, contre 21% aujourd'hui), qui ont permis aux insectes géants d'obtenir suffisamment d'oxygène à travers les minuscules tubes respiratoires que les insectes utilisent à la place des poumons.

La nouvelle étude examine de près la relation entre la taille des insectes et les niveaux d'oxygène préhistoriques. Ils ont compilé un grand ensemble de données de longueurs d'ailes à partir d'enregistrements publiés d'insectes fossiles, puis ont analysé la taille des insectes par rapport aux niveaux d'oxygène sur des centaines de millions d'années d'évolution des insectes.


Aile d'insecte fossilisée de Stephanotypus schneideri d'il y a environ 300 millions d'années, lorsque les insectes ont atteint leur plus grande taille. Il mesure près de huit pouces de long. Les plus grandes espèces de l'époque étaient encore plus grosses, avec des ailes de 30 centimètres de long. A titre de comparaison, l'encart montre l'aile de la plus grande libellule des 65 derniers millions d'années. Photo de Wolfgang Zessin.

"La taille maximale des insectes suit étonnamment bien l'oxygène lorsqu'il monte et descend pendant environ 200 millions d'années", a déclaré Matthew Clapham, professeur adjoint de sciences de la Terre et des planètes à l'U.C. Santa Cruz. "Puis vers la fin du Jurassique et le début du Crétacé, il y a environ 150 millions d'années, tout d'un coup l'oxygène augmente mais la taille des insectes diminue. Et cela coïncide de manière vraiment frappante avec l'évolution des oiseaux."

Avec les oiseaux prédateurs sur l'aile, le besoin de maniabilité est devenu une force motrice dans l'évolution des insectes volants, favorisant une plus petite taille de corps.

Les résultats sont basés sur une analyse assez simple, mais ils disent que l'obtention des données a été une tâche laborieuse. Jered Karr, un U.C. Étudiant diplômé de Santa Cruz, a compilé l'ensemble de données de plus de 10 500 longueurs d'ailes d'insectes fossiles à partir d'un examen approfondi des publications sur les insectes fossiles. Pour les concentrations d'oxygène dans l'atmosphère au fil du temps, les chercheurs se sont appuyés sur le modèle "Geocarbsulf" largement utilisé développé par le géologue de Yale, Robert Berner. Ils ont également répété l'analyse en utilisant un modèle différent et ont obtenu des résultats similaires.

L'étude a fourni un faible soutien pour un effet sur la taille des insectes des ptérosaures, les reptiles volants qui ont évolué à la fin du Trias il y a environ 230 millions d'années. Il y avait des insectes plus gros au Trias qu'au Jurassique, après l'apparition des ptérosaures. Mais un écart de 20 millions d'années dans les archives fossiles d'insectes rend difficile de dire quand la taille des insectes a changé, et une baisse des niveaux d'oxygène à peu près au même moment complique encore l'analyse.

Une autre transition de la taille des insectes s'est produite plus récemment à la fin du Crétacé, il y a entre 90 et 65 millions d'années. Encore une fois, une pénurie de fossiles rend difficile le suivi de la diminution de la taille des insectes au cours de cette période, et plusieurs facteurs pourraient en être responsables. Ceux-ci incluent la spécialisation continue des oiseaux, l'évolution des chauves-souris et une extinction massive à la fin du Crétacé.

"Je soupçonne que cela vient de la spécialisation continue des oiseaux", a déclaré Clapham. "Les lève-tôt n'étaient pas très doués pour voler. Mais à la fin du Crétacé, les oiseaux ressemblaient beaucoup aux oiseaux modernes."

Clapham a souligné que l'étude s'est concentrée sur les changements de la taille maximale des insectes au fil du temps. La taille moyenne des insectes serait beaucoup plus difficile à déterminer en raison des biais dans les archives fossiles, car les insectes plus gros sont plus susceptibles d'être préservés et découverts.

« Il y a toujours eu de petits insectes, dit-il. "Même au Permien, lorsque vous aviez ces insectes géants, il y en avait beaucoup avec des ailes de quelques millimètres de long. C'est toujours une combinaison de facteurs écologiques et environnementaux qui détermine la taille du corps, et il existe de nombreuses raisons écologiques pour lesquelles les insectes sont petits. "

Publié dans Actes de l'Académie nationale des sciences (PNAS).


Quelle peut être la taille des bugs ?

Les insectes d'aujourd'hui sont minuscules par rapport à la période carbonifère, probablement en raison de la façon dont les insectes respirent et de la façon dont ce système ne parvient pas à tenir à grande échelle.

La respiration des insectes repose sur une série de petits tubes, ou trachées, répartis dans tout leur corps. La plupart des insectes ne "respirent" même pas exactement, mais laissent plutôt l'oxygène se diffuser passivement dans leur système respiratoire. Lorsqu'un insecte devient trop gros, ces trachées ne peuvent pas collecter suffisamment d'oxygène pour soutenir leur corps.


Cette chenille de skipper brésilienne transparente montre le système trachéal. Les stigmates en forme de points sont les valves à la surface qui laissent entrer l'oxygène dans la trachée. (Photo: Jim Cordoba, Enio Cano via askentomologists.com)

Il y a environ 300 millions d'années, cependant, la Terre était saturée d'oxygène. L'atmosphère d'aujourd'hui contient 21 % d'oxygène, tandis que la période carbonifère avait une atmosphère contenant 35 % d'oxygène. Avec cette surabondance, les systèmes respiratoires des insectes pourraient supporter des corps plus gros que ce que nous pensons être typique. Être gros est généralement une bonne chose : les gros animaux ont tout pour gagner dans un combat, peuvent stocker plus d'énergie lorsque les ressources sont rares et conserver la chaleur plus efficacement.

Pour les insectes, il fallait plus d'oxygène dans l'air pour que cela se produise. L'oxygène supplémentaire n'est pas apparu soudainement, cependant ce changement dans l'atmosphère peut être attribué à l'arrivée des premiers arbres sur la planète.


Physiologie végétale : questions et réponses

Rép. Le mouvement naturel des molécules d'un soluté des régions de concentration plus élevée vers les régions de concentration plus faible est appelé diffusion.

Q. 2. Expliquez le phénomène de l'osmose.

Rép. Le processus de mouvement de l'eau à travers la membrane semi-perméable d'une solution hypotonique à une solution hypertonique est appelé osmose.

Q. 3. Faites la différence entre les termes hypotonique et hypertonique.

Rép. Hypotonique signifie moins concentré alors que hypertonique signifie plus concentré.

Q. 4. Qu'entendez-vous par membrane semi-perméable ?

Rép. Une membrane, qui laisse passer certaines substances, mais pas les autres, est appelée membrane semi-perméable.

Q. 5. Expliquez le terme pression osmotique.

Rép. C'est une pression requise pour empêcher le mouvement osmotique de l'eau pure dans une solution à travers une membrane semi-perméable.

Q. 6. Expliquez la signification de la plasmolyse.

Rép. C'est le retrait du protoplasme de la cellule loin de sa paroi cellulosique lorsqu'il est placé dans des solutions hypertoniques, principalement en raison du retrait osmotique de l'eau de sa grande vacuole centrale.

Q. 7. Qu'entendez-vous par turgescence ?

Rép. La turgescence est la tension sur une paroi cellulaire en raison de la pression de l'eau à l'intérieur de la cellule.

Q. 8. Expliquez la signification de turgescent.

Rép. Turgide est l'état d'une cellule sous laquelle elle ne peut plus absorber d'eau par osmose.

Q. 9. Quelle est la signification de la pression radiculaire ?

Rép. La pression qui est en partie responsable du mouvement ascendant de la sève du xylème est appelée pression racinaire.

Q. 10. Qu'est-ce qu'un potomètre ?

Rép. C'est un instrument utilisé pour mesurer le taux de transpiration.

Q. 11. Expliquez la signification de la transpiration.

Rép. La perte de vapeur d'eau par les plantes terrestres, principalement à partir de leurs feuilles, est appelée transpiration. Elle se fait principalement par les stomates, et dans une moindre mesure par la cuticule.

Q. 12. Qu'est-ce que c'est la translocation ?

Rép. La translocation est le mouvement de substance dans le système vasculaire de la plante d'une partie à l'autre.

Q. 13. Qu'entendez-vous par transport actif de substances ?

Rép. C'est le mouvement de substances à travers les membranes, en utilisant de l'énergie.

Q. 14. Expliquez la signification de la photosynthèse.

Rép. La photosynthèse est le processus par lequel les plantes vertes utilisent l'énergie de la lumière du soleil pour produire des glucides à partir de l'eau et du dioxyde de carbone.

L'équation générale de la photosynthèse est :

Q. 15. Qu'est-ce que le chloroplaste ?

Rép. Le chloroplaste est un plaste vert qui contient de la chlorophylle. Les chloroplastes sont le site réel du processus de photosynthèse. Il reste entouré d'une enveloppe à double membrane qui renferme le grana et le stroma.

Rép. Les grana sont les empilements de vésicules plates ou thylakoïdes présents dans le chloroplaste. Les réactions lumineuses de la photosynthèse ont lieu dans le grana.

Q. 17. Où a lieu la réaction sombre de la photosynthèse ?

Rép. La réaction sombre a lieu dans le stroma.

Q. 18. Qu'est-ce que le thylakoïde ?

Rép. Le thylakoïde est une vésicule plate dans le grana du chloroplaste.

Q. 19. Lorsque le CO2 réagit avec le ribulose-diphosphate, combien de molécules de PGA sont formées ?

Rép. Deux molécules de PGA.

Q. 20. Qu'est-ce que le ribulose diphosphate ?

Rép. C'est le principal composé impliqué dans le CO2 fixation dans le processus de photosynthèse. Aussi appelé RuDP, ce composé est constitué d'une molécule de sucre pentose ribulose et de deux groupes phosphate.

Q. 21. Qu'entendez-vous par PGA ?

Rép. Le PGA est la forme abrégée de l'acide phosphoglycérique. C'est un composé à trois atomes de carbone. Réaction entre le CO2 et le ribulose diphosphate produit d'abord du PGA.

Q. 22. Expliquez la signification de C3 sentier.

Rép. C'est le processus de CO2 fixation par le ribulose diphosphate pour donner naissance à deux molécules de PGA. Les plantes utilisant cette voie sont appelées C3 les plantes.

Q. 23. Quels sont les autres noms de la voie C3 ?

Rép. Cycle de Calvin et voie réductrice des pentoses.

Q. 24. C4 se trouve dans quelle catégorie de plantes ?

Rép. Ce genre de CO2 la fixation se trouve dans les monocotylédones tropicales.

Q. 25. Que se passe-t-il en C4 sentier?

Rép. En C4 voie CO2 est fixé par un composé à trois atomes de carbone pour produire une molécule à quatre atomes de carbone.

Rép. CAM signifie métabolisme de l'acide crassulacéen. C'est une sorte de c02 fixation qui se trouve dans de nombreuses plantes succulentes, par exemple, les membres de Crassulaceae.

Q. 27. Qu'est-ce qui relève des réactions légères ?

Rép. Ce sont les réactions dans lesquelles les pigments verts sont utilisés pour piéger l'énergie lumineuse de la lumière du soleil. Les réactions lumineuses entraînent la division de H2O molécules en hydrogène et oxygène, et dans la production de NADPH2et ATP.

Q. 28. Quel est le rôle de la photolyse de l'eau dans la réaction lumineuse de la photosynthèse ?

Rép. La photolyse entraîne la division des molécules d'eau en hydrogène et oxygène.

Q. 29. Quel est le nom de la réaction qui implique la réduction du NADP en NADPH2 dans la réaction lumineuse de la photosynthèse ?

Q. 30. Que sont les chlorophylles ?

Rép. Ce sont les pigments verts contenant du magnésium des chloroplastes des plantes. Les chlorophylles piègent l'énergie lumineuse pour la photosynthèse.

Q. 31. Quelles sont les formules de la chlorophylle ‘a’ et de la chlorophylle ‘b’?

Q. 32. Qu'est-ce que la plastocyanine ?

Rép. C'est une protéine bleue contenant du cuivre. Il fonctionne comme un porteur d'électrons dans la réaction lumineuse de la photosynthèse.

Q. 33. Quelle est la formule du carotène ?

Q. 34. Expliquez la signification du mot ‘wavelength’.

Rép. La longueur d'une onde lumineuse est appelée longueur d'onde. Différentes couleurs et différents niveaux d'énergie sont représentés par différentes longueurs d'onde.

Q. 35. Le mot NADP signifie quoi ?

Rép. NADP signifie nicotinamide adénine dinucléotide phosphate.

Q. 36. Expliquez brièvement la signification du mot photophosphorylation.

Rép. La photophosphorylation est la partie de la réaction lumineuse dans laquelle l'ADP est phosphorylé en ATP en utilisant l'énergie lumineuse.

Q. 37. Qu'entendez-vous par glycolyse ?

Rép. La glycolyse est le processus de la séquence anaérobie des réactions dans la dégradation du glucose. Il en résulte la formation d'acide pyruvique.

Q. 38. Quelle est la formule de l'acide pyruvique ?

Q. 39. Quels sont les autres noms du cycle de Kreb’s ?

Rép. Cycle de l'acide citrique, cycle de l'acide tricarboxylique ou cycle du TCA.

Q. 40. Où se déroule le cycle de Kreb’s ?

Rép. Le cycle de Kreb a lieu dans les mitochondries.

Rép. C'est un transporteur d'hydrogène dans le cycle de Kreb’s avec son nom complet comme nicotinamide adénine dinucléotide.

Q. 42. Donnez une définition précise de la photorespiration.

Rép. C'est un processus physiologique dans lequel les plantes, en présence d'une forte concentration d'oxygène, de lumière et de faible teneur en CO2 concentration, absorbe l'oxygène et dégage du CO2, en raison de l'oxydation des composés organiques produits par le CO2fixation.

Q. 43. Quelles sont les formes complètes d'ADP et d'ATP ?

Rép. ADP signifie adénosine diphosphate tandis que ATP signifie adénosine triphosphate.

Q. 44. Qu'entendez-vous par phosphorylation ?

Rép. La phosphorylation est une réaction dans laquelle un groupe phosphate est ajouté à une molécule, par exemple, la phosphorylation de l'ADP pour produire de l'ATP.

Q. 45. Que sont les oligo-éléments ?

Rép. Les éléments requis par les plantes en très petites quantités sont appelés oligo-éléments, par exemple le molybdène.

Q. 46. Expliquez la signification des termes hydathode et guttation.

Rép. L'hydathode est une glande exsudative d'eau présente sur les feuilles de certaines plantes. La guttation est le processus d'exsudation de l'eau à travers les hydathodes.

Q. 47. Que sont les hormones et leurs principaux groupes ?

Rép. Les hormones sont les substances qui contrôlent la croissance et le développement des plantes et se trouvent en très petites quantités. Les hormones végétales se répartissent en cinq groupes principaux, à savoir les auxines, les gibbérellines, les cytokinines, l'acide abscissique et l'éthène ou l'éthylène.

Q. 48. Qu'est-ce que l'éthylène ou l'éthylène ?

Rép. C'est une simple hormone végétale (C2H4) qui affecte l'abscission, l'inhibition de la croissance racinaire, les tropismes et la maturation des fruits.

Q. 49. Définir un florigène.

Rép. C'est une hormone végétale impliquée dans la production de fleurs dans les plantes.

Q. 50. Différencier vernalisation et sénescence.

Rép. La vernalisation est le phénomène de floraison dû au traitement à basse température. La sénescence est le processus de vieillissement avant la mort.


Les grandes abeilles de Minecraft n'existent pas, mais les insectes géants existaient autrefois

Les abeilles en blocs bourdonnent dans le monde de Minecraft.

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De grosses abeilles bourdonnent dans Minecraft. Dans notre monde, les abeilles en blocs peuvent mourir de faim et rester coincées au sol. Pourtant, il y a longtemps, des insectes géants parcouraient notre planète.

Visitez une forêt de fleurs dans le jeu Minecraft et vous pourriez tomber sur de grosses abeilles en blocs à la recherche de fleurs. En termes réels, ces mastodontes carrés mesurent 70 centimètres (28 pouces) de long. Ils seraient de taille similaire à un corbeau commun. Et ils éclipseraient tous les insectes vivants aujourd'hui.

Les plus grandes abeilles modernes du monde, trouvées en Indonésie, atteignent un maximum d'environ 4 centimètres (1,6 pouces). Mais les insectes incroyablement gros ne sont pas très exagérés. Il suffirait de remonter le temps. Il y a très longtemps, des sauterelles gargantuesques et des éphémères massives sillonnaient la planète.

Les plus grands insectes connus qui aient jamais vécu étaient d'anciens parents des libellules. Appartenant au genre Ménéneura, ils vivaient il y a environ 300 millions d'années. Ces mastodontes avaient des ailes mesurant environ 0,6 mètre (2 pieds). (C'est similaire à l'envergure d'un pigeon.)

Outre leur taille, ces créatures auraient ressemblé à des libellules modernes, explique Matthew Clapham. Il est paléontologue à l'Université de Californie à Santa Cruz. Ces insectes anciens étaient des prédateurs, dit-il, et mangeaient probablement d'autres insectes.

Il y a 220 millions d'années, des sauterelles géantes volaient partout. Ils avaient une envergure de 15 à 20 centimètres (6 à 8 pouces), note Clapham. C'est similaire à l'envergure d'un troglodyte domestique. Les grands parents des éphémères se sont également déplacés dans les airs. Aujourd'hui, ces insectes sont connus pour leur courte durée de vie. Les ailes de leurs anciens parents s'étendaient sur environ 20 ou 25 centimètres, soit environ les trois quarts de celles des moineaux domestiques d'aujourd'hui. Il y avait même des mille-pattes et des cafards massifs.

Les scientifiques pensent que de telles bestioles effrayantes colossales ont évolué à cause d'une augmentation de la quantité d'oxygène dans l'air. La période carbonifère était de 300 millions à 250 millions d'années. À l'époque, les niveaux d'oxygène atteignaient environ 30%, estiment les scientifiques. C'est beaucoup plus que les 21% dans l'air aujourd'hui. Les animaux ont besoin d'oxygène pour le métabolisme, les réactions chimiques qui alimentent leur corps. Les plus grosses créatures ont tendance à utiliser plus d'oxygène. Ainsi, l'oxygène supplémentaire dans l'atmosphère a peut-être fourni les conditions nécessaires à l'évolution des gros insectes.

Les premiers insectes sont apparus dans des fossiles d'environ 320 ou 330 millions d'années. Ils ont commencé assez gros et ont rapidement atteint leur taille maximale, dit Clapham. Depuis lors, la taille des insectes a pour la plupart diminué.

Explication : Qu'est-ce qu'un modèle informatique ?

Clapham et ses collègues utilisent des modèles informatiques pour étudier l'atmosphère préhistorique. Les niveaux d'oxygène de la Terre sont liés à l'équilibre de la photosynthèse et de la décomposition. Les plantes utilisent la lumière du soleil et le dioxyde de carbone pour alimenter leur croissance. Ce processus ajoute de l'oxygène à l'air. La matière en décomposition le consomme. Les travaux des scientifiques suggèrent que les niveaux d'oxygène ont commencé à baisser il y a environ 260 millions d'années. Les niveaux ont ensuite fluctué dans le temps. Pendant une grande partie de l'histoire des insectes, les niveaux d'oxygène et la taille des ailes des plus gros insectes semblent avoir changé ensemble, explique Clapham. Avec la baisse de l'oxygène, l'envergure des ailes a diminué. Les hausses d'oxygène correspondaient à des ailes plus grandes. Mais il y a environ 100 à 150 millions d'années, "les deux semblent aller dans des directions opposées".

Que s'est-il passé? Les oiseaux sont apparus pour la première fois à cette époque, dit Clapham. Il y avait maintenant plus de créatures volantes. Les oiseaux pourraient s'attaquer aux insectes et potentiellement rivaliser avec eux pour la nourriture, note-t-il.

Même lorsque les niveaux d'oxygène étaient élevés, tous les insectes n'étaient pas énormes. Les abeilles, apparues il y a environ 100 millions d'années, sont restées à peu près de la même taille. L'écologie explique probablement cela, dit Clapham. « Les abeilles doivent polliniser les fleurs. Et si les fleurs ne grossissent pas, alors les abeilles ne peuvent pas vraiment grossir. »

Prendre l'air comme un carré

Les abeilles géantes de Minecraft ont un gros coup contre elles : la forme de leur corps. "[A] le corps en blocs n'est pas très aérodynamique", explique Stacey Combes. Combes est un biologiste qui étudie le vol des insectes à l'Université de Californie à Davis.

Un objet aérodynamique permet à l'air de circuler en douceur autour de lui. Mais les choses en blocs, comme ces abeilles, ont tendance à être ralenties par la traînée, dit-elle. La traînée est une force qui résiste au mouvement.

Combes montre à ses élèves comment l'air circule autour d'objets de formes différentes. Elle place des voitures Matchbox dans une soufflerie et regarde l'air bouger. Autour d'une petite Batmobile, des couches d'air appelées lignes de courant se déplacent en douceur. Mais une mini Mystery Machine, la camionnette carrée utilisée par le gang de Scooby Doo, crée « ce sillage tourbillonnant, désordonné et laid derrière elle », explique Combes. Vous obtiendriez quelque chose de similaire avec une abeille Minecraft.

Il faut plus d'énergie pour déplacer un objet en blocs qu'un objet plus profilé. Et voler demande déjà beaucoup d'énergie. « L'avion est le moyen le plus coûteux de se déplacer… bien plus cher que la natation, la marche et la course », explique Combes. Ces abeilles auraient besoin de grandes ailes qui nécessitent beaucoup d'énergie pour battre.

Pour obtenir suffisamment d'énergie, les abeilles Minecraft auraient besoin de beaucoup de nectar, dit Combes. Les abeilles adultes ne consomment généralement que du sucre. Le pollen qu'ils récoltent est pour leurs petits. Donc, « ces gars-là auraient besoin de fleurs géantes et de tonnes d'eau sucrée », dit-elle. "Peut-être qu'ils pourraient boire du soda."

De grosses abeilles bourdonnent dans Minecraft. Dans notre monde, les abeilles en blocs peuvent mourir de faim et rester coincées au sol. Pourtant, il y a longtemps, des insectes géants parcouraient notre planète.

Mots de pouvoir

aérodynamique: Ayant une forme qui réduit la résistance de l'air qui passe.

atmosphère: L'enveloppe des gaz entourant la Terre ou une autre planète.

monstre: Un terme pour tout ce qui est incroyablement grand. Le terme vient d'un animal monstrueux décrit dans le livre biblique de Job.

biologiste: Un scientifique impliqué dans l'étude des êtres vivants.

des oiseaux: Animaux à sang chaud avec des ailes qui sont apparus pour la première fois à l'époque des dinosaures. Les oiseaux sont recouverts de plumes et produisent des petits à partir des œufs qu'ils déposent dans une sorte de nid. La plupart des oiseaux volent, mais tout au long de l'histoire, il y a eu des espèces occasionnelles qui ne le font pas.

diète: Les aliments et les liquides ingérés par un animal pour lui fournir la nutrition dont il a besoin pour grandir et rester en bonne santé.

glisser: Une force de ralentissement exercée par l'air ou un autre fluide entourant un objet en mouvement.

écologie: Branche de la biologie qui traite des relations des organismes entre eux et avec leur environnement physique. Un scientifique qui travaille dans ce domaine s'appelle un écologiste.

écosystème: Un groupe d'organismes vivants en interaction — y compris des micro-organismes, des plantes et des animaux — et leur environnement physique dans un climat particulier. Les exemples incluent les récifs tropicaux, les forêts tropicales humides, les prairies alpines et la toundra polaire. Le terme peut également être appliqué à des éléments qui composent un environnement artificiel, comme une entreprise, une salle de classe ou Internet.

Obliger: Une certaine influence extérieure qui peut changer le mouvement d'un corps, maintenir des corps proches les uns des autres, ou produire un mouvement ou une contrainte dans un corps stationnaire.

forêt: Une zone de terre couverte principalement d'arbres et d'autres plantes ligneuses.

fossile: Tout vestige conservé ou trace de vie ancienne. Il existe de nombreux types de fossiles : Les os et autres parties du corps des dinosaures sont appelés « fossiles corporels ». Des choses comme les empreintes de pas sont appelées « traces fossiles ». Même les spécimens de crottes de dinosaures sont des fossiles. Le processus de formation des fossiles est appelé fossilisation.

la fréquence: nombre de fois où un phénomène périodique se produit dans un intervalle de temps spécifié.

insecte: Un type d'arthropode qui, à l'âge adulte, aura six pattes segmentées et trois parties du corps : une tête, un thorax et un abdomen. Il y a des centaines de

mille-pattes: Invertébrés au corps long avec de nombreux segments. La plupart des segments du corps ont deux paires de pattes.

nectar: Un fluide sucré sécrété par les plantes, en particulier par les fleurs. Il encourage la pollinisation par les insectes et autres animaux. Il est récolté par les abeilles pour en faire du miel.

oxygène: Un gaz qui constitue environ 21 pour cent de l'atmosphère terrestre. Tous les animaux et de nombreux micro-organismes ont besoin d'oxygène pour alimenter leur croissance (et leur métabolisme).

paléontologiste: Scientifique spécialisé dans l'étude des fossiles, les restes d'organismes anciens.

pollen: Grains pulvérulents libérés par les parties mâles des fleurs qui peuvent féconder les tissus femelles des autres fleurs. Les insectes pollinisateurs, comme les abeilles, ramassent souvent du pollen qui sera ensuite mangé.

féconder: Transporter les cellules reproductrices mâles — le pollen — vers les parties femelles d'une fleur. Cela permet la fécondation, première étape de la reproduction des plantes.

pollinisateur: Quelque chose qui transporte le pollen, les cellules reproductrices mâles d'une plante, vers les parties femelles d'une fleur, permettant la fécondation. De nombreux pollinisateurs sont des insectes comme les abeilles.

prédateur: (adjectif : prédateur) Une créature qui s'attaque à d'autres animaux pour la plupart ou la totalité de sa nourriture.

proie: (n.) Espèce animale mangée par d'autres. (v.) Attaquer et manger une autre espèce.

espèce: Un groupe d'organismes similaires capables de produire une progéniture qui peut survivre et se reproduire.

stress: (en physique) Pression ou tension exercée sur un objet matériel.

se réveiller: Une zone d'air ou d'eau perturbée laissée derrière un objet (comme un bateau ou un animal) se déplaçant à travers elle.

soufflerie: Une installation utilisée pour étudier les effets de l'air passant devant des objets solides, qui sont souvent des modèles à l'échelle d'objets à taille réelle tels que des avions et des fusées. Les objets sont généralement recouverts de capteurs qui mesurent les forces aérodynamiques comme la portance et la traînée. De plus, les ingénieurs injectent parfois de minuscules flux de fumée dans la soufflerie afin que le flux d'air passant devant l'objet soit rendu visible.

Citations

Revue :​A. Nel et al.​ ​ Les libellules géantes du Paléozoïque étaient des prédateurs colporteurs.​ ​​Rapports scientifiques.​ ​​Vol.​ ​8,​ ​18 août 2018. doi:​ 10.1038/s41598-018-30629-w.

Revue :​M.E. Clapham et J.A. Kerr.​ ​Contrôles environnementaux et biotiques sur l'histoire évolutive de la taille du corps des insectes.​ ​​Actes de l'Académie nationale des sciences.​ ​​Vol.​ ​109,​ ​3 juillet 2012. doi:​ ​10.1073/pnas.1204026109.

À propos de Carolyn Wilke

Carolyn Wilke est une ancienne rédactrice à Actualités scientifiques pour les étudiants . Elle a un doctorat. en génie de l'environnement. Carolyn aime écrire sur la chimie, les microbes et l'environnement. Elle aime aussi jouer avec son chat.

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Les insectes géants pourraient régner si seulement il y avait plus d'oxygène dans l'air

La délicate coccinelle de votre jardin pourrait être d'une taille effrayante si seulement il y avait une plus grande concentration d'oxygène dans l'air, conclut une nouvelle étude. L'étude renforce la théorie selon laquelle certains insectes étaient beaucoup plus gros à la fin du Paléozoïque parce qu'ils avaient un apport en oxygène beaucoup plus riche, a déclaré l'auteur principal de l'étude, Alexander Kaiser.

L'étude, "Pas de géants aujourd'hui: l'apport d'oxygène trachéal aux jambes limite la taille du coléoptère", sera présentée les 10 et 11 octobre à Comparative Physiology 2006: Integrating Diversity. La conférence se tiendra du 8 au 11 octobre à Virginia Beach. La recherche a été menée par Alexander Kaiser et Michael C. Quinlan de la Midwestern University, Glendale, Arizona J. Jake Socha et Wah-Keat Lee, Argonne National Laboratory, Argonne, IL et Jaco Klok et Jon F. Harrison, Arizona State University, Tempe, AZ Harrison est le chercheur principal.

La période paléozoïque, il y a environ 300 millions d'années, était une période de vie végétale énorme et abondante et d'insectes plutôt gros - les libellules avaient une envergure de deux pieds et demi, par exemple. La teneur en oxygène de l'air était de 35% au cours de cette période, contre 21% que nous respirons maintenant, a déclaré Kaiser. Les chercheurs ont émis l'hypothèse que la concentration en oxygène plus élevée permettait aux insectes de devenir beaucoup plus gros.

Les tubes transportent de l'oxygène

Tout d'abord, un peu de contexte : les insectes ne respirent pas comme nous et n'utilisent pas le sang pour transporter l'oxygène. Ils absorbent de l'oxygène et expulsent du dioxyde de carbone par des trous dans leur corps appelés stigmates. Ces trous se connectent à des tubes de branchement et d'interconnexion, appelés trachées, a expliqué Kaiser.

Alors que les humains ont une trachée, les insectes ont tout un système trachéal qui transporte l'oxygène dans toutes les zones de leur corps et élimine le dioxyde de carbone. Au fur et à mesure que l'insecte grandit, les tubes trachéaux s'allongent pour atteindre le tissu central et deviennent plus larges ou plus nombreux pour répondre aux besoins supplémentaires en oxygène d'un corps plus grand.

Les insectes peuvent limiter le flux d'oxygène en fermant leurs stigmates. En fait, l'une des raisons pour lesquelles les insectes sont si résistants est qu'ils peuvent fermer leurs stigmates et vivre de l'oxygène qu'ils ont déjà dans leurs trachées. Kaiser a rappelé une chenille qui est tombée dans un seau d'eau dans son laboratoire. Lorsque la créature a été découverte le lendemain, les employés du laboratoire pensaient qu'elle s'était noyée. Mais lorsqu'ils ont retiré son petit corps apparemment sans vie de l'eau, ils ont été surpris de le voir ramper au loin.

Les trachées se développent de manière disproportionnée

Cette expérience a été conçue pour découvrir :

  • combien de place le système trachéal occupe-t-il dans le corps de coléoptères de différentes tailles
  • si les dimensions de la trachée augmentent proportionnellement à mesure que les coléoptères grossissent
  • s'il y a une limite à la taille qu'un coléoptère pourrait croître dans l'atmosphère actuelle

The researchers used x-ray images to compare the tracheal dimensions of four species of beetles, ranging in size from 3mm (Tribolium castaneum, about one-tenth of an inch) to about 3.5 cm (Eleodes obscura, about 1.5 inches). Beetles were not in existence during the Paleozoic period, but Kaiser's team used the insect because they are much easier to maintain in the laboratory than dragonflies, which are quite difficult.

The study found that the tracheae of the larger beetles take up a greater proportion of their bodies, about 20% more, than the increase in their body size would predict, Kaiser said. This is because the tracheal system is not only becoming longer to reach longer limbs, but the tubes increase in diameter or number to take in more air to handle the additional oxygen demands.

The disproportionate increase in tracheal size reaches a critical point at the opening where the leg and body meet, the researchers found. This opening can get only so big, and limits the size of the trachea that runs through it. When tracheal size is limited, so is oxygen supply and so is growth, Kaiser explained.

Using the disproportional increases they observed among the beetles, the researchers calculated that beetles could not grow larger than about 15 centimeters. And this is the size of the largest beetle known: the Titanic longhorn beetle, Titanus giganteus, from South America, which grows 15-17 cm, Kaiser said.

And why wouldn't the opening between the body and the leg limit insect size in the Paleozoic era, too? After all, dragonflies and some other insects back then had the same body architecture, but they were much bigger.

It is because when the oxygen concentration in the atmosphere is high, the insect needs smaller quantities of air to meet its oxygen demands. The tracheal diameter can be narrower and still deliver enough oxygen for a much larger insect, Kaiser concluded.

Source de l'histoire :

Matériel fourni par American Physiological Society. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.


Why Bugs Are Not Huge

Dragonflies with hawk-sized wing spans and millipedes longer than a human leg lived more than 250 million years ago. Scientists have long wondered why sci-fi bugs don't exist today. The reason has to do with a bottleneck that occurs in insects' air pipes as they become humongous, new research shows. In the Paleozoic Era, insects were able to overcome the bottleneck due to a high-oxygen atmosphere. Unlike animals with backbones, like us, insects deliver oxygen to their tissues directly and bloodlessly through a network of dead-end tracheal tubes. In bigger insects, this mode of oxygen transport becomes less efficient, but no one has been exactly sure why. Alex Kaiser of Midwestern University and his colleagues at Argonne National Laboratory and Arizona State University delved deeper by shining X-rays on four living beetle species , ranging in body mass by a factor of 1,000. This allowed the team to measure the exact dimensions of the beetles' tracheal tubes. Kaiser found that bigger beetle species devote a larger portion of their bodies, proportionately, to airways than do smaller species. And the air passageways that lead from the body core to the legs turn out to be bottlenecks that limit how much oxygen can be delivered to the extremities, Kaiser said. The team also examined the passageways that lead from the body core to the head. "We were surprised to find that the effect is most pronounced in the orifices leading to the legs, where more and more of the space is taken up by tracheal tubes in larger species," he said. Kaiser and Argonne biologist Jake Socha also used the results to predict the largest size of currently living beetles. If data on the air passageways to the head were used as a limiting factor, they predicted a crazy-large, foot-long beetle, while the leg data predicted a beetle that matches the size of today's largest living beetle, Titaneus giganteus. The research is detailed in the Aug. 7 issue of the journal Actes de l'Académie nationale des sciences. "This study is the first step toward understanding what controls body size in insects," Socha said. "It's the legs that count in the beetles studied here, but what matters for the hundreds of thousands of beetle species and millions of insect species overall is still an open question. The research was funded by the National Science Foundation.

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