回眸远古巨虫时代

一只现代蜻蜓，它看起来很像3亿年前在天空中飞行的远古巨蜻蜓，但个头小了很多。

石炭纪的天空

2019年，科学家们在印度尼西亚重新找到了被认为已经灭绝了的世界上最大的现代蜜蜂。这种蜜蜂的身体有核桃般大小，大约4厘米长，翼展达7.5厘米以上，几乎和一张信用卡一样宽，因而它被称为“华莱士巨蜂”。这是自1981年后，人们再一次发现了这种蜜蜂，算起来它们已经失踪了近40年。如今，这样巨大的昆虫在地球上已经非常罕见了。然而，如果你能回到远古时代，就会发现大型昆虫并不少见。那时，体形巨大的蚱蜢、蜻蜓和蜉蝣在地球上比比皆是，它们爬行、巡游和飞翔，并构建了地球历史上一个神奇无比的“巨虫时代”。

“巨虫时代”比恐龙时代要早得多，大致在3亿年前的石炭纪。那时，地球上的大部分陆地处于热带，植被非常繁茂，一些巨型节肢动物，如蜉蝣、蝎子、千足虫、蜈蚣等生活在温暖舒适的环境里。

就目前所知，当时最大的昆虫是蜻蜓的远古亲戚。从形态上看，这种远古巨蜻蜓近似于现代的蜻蜓，但它们的翼展可达0.6米，这是现代蜻蜓所无法比拟的。在2.2亿年前的天空中，巨大的蚱蜢上下飞舞，它们的翼展可达15～20厘米，与今日家养鹪鹩的体形差不多。那时，蜉蝣的远古近亲也很活跃，拥有宽达20～25厘米的翅膀。现如今，这种昆虫以寿命短暂而闻名。除此之外，那时地球上还生活着大量的远古蜈蚣和蟑螂。这些古代巨虫多是食肉动物，很可能以其他昆虫为食。

在“巨虫时代”最后的大约5000万年里，这些巨型昆虫物种走向了消亡，地球历史上的“巨虫时代”也随之落下了帷幕。

巨虫乐园

那么，地球历史上为何会存在“巨虫时代”？那些令人毛骨悚然的巨虫如何得到了迅猛发展的契机？科学家们认为，“巨虫时代”很可能是当时大气中的高含氧量造就的。在3亿～2.5亿年前的石炭纪，地球大气中的氧含量水平达到了30%，比今天21%的氧含量要高得多。动物需要氧气进行新陈代谢，这种化学反应为它们提供能量，而较大的生物需要更多的氧气。许多节肢动物通过遍布其肌体中的微型气管直接吸收氧气，因而高氧含量能促使昆虫向大个头的方向进化，为大型昆虫的繁育创造了条件。

“华莱士巨蜂”比普通的蜜蜂大很多。

为了进一步印证这种观点，科学家们需要研究巨虫的兴亡与大气含氧量之间存在着怎样的关联。

古生物学家研究史前生命，他们经常搜寻古老的岩石，研究被称为“化石”的古代生命迹象。那些化石可能是一个脚印、一副骨架，或者是另一种生物遗迹，它们在石头上留下了印记，表明那里曾经存在过某种生物。通过确定岩石的年龄，古生物学家可以估算出动物、植物或其他生物死亡的时间。

为了调查巨型昆虫的真相，美国加州大学圣克鲁斯分校的古生物学家马修·克拉彭和他的同事杰里·科尔研究了多达块古化石中史前昆虫的痕迹，他们将昆虫的大小与昆虫生存时大气中的氧含量进行了比较。研究发现，最早的昆虫出现在3.2亿或3.3亿年前的化石中，一开始它们的体形巨大，并很快达到了顶峰。从那以后，大多数昆虫的体形在缩小。

“巨虫时代”的终结者

马修·克拉彭和他的同事们还使用计算机模型来研究史前的大气。他们的工作表明，大气含氧量大约在2.6亿年前开始下降。随着时间的推移，含氧量的水平也发生了波动。研究显示，在“巨虫时代”的大部分时间里，含氧量和最大昆虫的翼展同步发生着改变。当含氧量下降时，翼展就会缩短；而当含氧量增加时，翼展就会相应地延长。这个现象表明，当空气中含有更多氧气时，昆虫的体形会变大，而在含氧量较少时，昆虫的体形则会变小。这一结论与现代的一些研究结果是一致的。

但在大约1.5亿年前，情况发生了变化。尽管大气含氧量再次开始上升，但昆虫的体形仍然很小。这又是怎么回事呢？

一种可能的解释是，鸟类出现了，或者说经过了许多代的缓慢变化，鸟类进化成了天空中更强悍的猎手，它们扮演了“巨虫时代”终结者的角色。它们与昆虫争夺食物，进而吃掉了那些体形巨大的虫子。对此，马修·克拉彭解释道：“那个时代是鸟类进化并开始变得更擅长飞行的时候，因而，尽管氧气在那段时间里持续增加，但昆虫却还是变小了。”

除了鸟类以外，含氧量也并非是唯一影响昆虫大小的因素。科学家们还发现，即使在含氧量很高的时候，也不是所有昆虫的体形都是巨大的。例如，蜜蜂出现于大约1亿年前，它们的体形并没有进化得很大，至今仍保持着大致相同的大小。马修·克拉彭认为，生态学可以给出答案：蜜蜂必须给花朵授粉，如果花儿不再变大，那么蜜蜂也不会变大。

文章来源：《环境昆虫学报》 网址: http://www.hjkcxbzz.cn/qikandaodu/2021/0708/1650.html