Insekten Klein dank Bein


70 Zentimeter Flügelspannweite erreichten Libellen vor vielen Millionen Jahren. Warum gibt es heute keine Rieseninsekten mehr? Amerikanische Wissenschaftler wissen nun warum - die Beine sind Schuld.

Sauerstoffmangel in den Insektenbeinen ist ein Grund, warum es heutzutage keine Rieseninsekten mehr gibt: Die Atmungsorgane der Tiere, die so genannten Tracheen, können die Gliedmaßen nur bis zu einer Größe von rund 15 Zentimetern ausreichend mit Sauerstoff versorgen. Das haben Forscher aus den USA mithilfe von Röntgenaufnahmen bei Käfern herausgefunden. Die Studie unterstützt die Theorie, dass die vor rund 300 Millionen Jahren lebenden Rieseninsekten ihre Existenz der höheren Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre verdankten. Über ihre Ergebnisse berichteten die Forscher um Alexander Kaiser von der Midwestern University in Glendale auf einer Konferenz für vergleichende Physiologie in Virginia Beach.

Tracheensystem stößt an Grenzen

Insekten atmen nicht über eine Lunge, sondern besitzen ein Netz von feinen Luftröhrchen, Tracheen genannt, die alle Körperteile mit Sauerstoff versorgen. Der Luftaustausch erfolgt dabei durch kleine Öffnungen an der Körperoberfläche der Insekten. Je größer ein Insekt ist, desto länger und breiter sind auch die Tracheen, um das Gewebe ausreichend mit Sauerstoff zu versorgen, sagt Kaiser. Die Röntgenaufnahmen von 3 Millimeter bis 3,5 Zentimeter großen Käferarten zeigten jedoch, dass das Tracheensystem von größeren Käfern unverhältnismäßig größer ist als das von kleinen Käfern. Die großen Käfer benötigen rund 20 Prozent mehr Tracheenvolumen bezogen auf ihre Größe, um den Sauerstoffbedarf ihrer Körper zu decken, beobachteten die Forscher.

Die Ausmaße von Tracheen stoßen allerdings an eine natürliche Grenze, zeigten die Untersuchungen, und zwar an der Stelle, wo das Insektenbein in den Körper übergeht. Da die Größe dieser Verbindung begrenzt sei, könne auch der Durchmesser der Trachee, die das Bein mit Sauerstoff versorgt, nur eine bestimmte Größe erreichen, erklären die Forscher. Davon abhängig errechneten sie die maximale Größe eines Käfers auf rund 15 Zentimeter. Das ist genau die Länge des größten Käfers der Erde, des Riesenbockkäfers aus den tropischen Regenwäldern Südamerikas, der eine Länge von 15 bis 17 Zentimetern erreicht.

Sauerstoffkonzentration war früher höher

Es gab allerdings einst sehr viel größere Insekten auf der Erde, was Versteinerungen aus der Zeit vor rund 300 Millionen Jahren zeigen. Libellen erreichten damals beispielsweise eine Flügelspannweite von über 70 Zentimetern, sagt Kaiser. Doch damals befand sich in der Erdatmosphäre eine Sauerstoffkonzentration von etwa 35 Prozent - im Gegensatz zu den heutigen 21 Prozent. Mit dieser höheren Sauerstoffkonzentration konnte das Tracheensystem auch die Beine dieser Rieseninsekten ausreichend versorgen, schließen die Forscher aus ihren Ergebnissen.

DDP DDP

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