远古时期昆虫真的曾统治过地球吗
无所谓“统治地球”， 但的确有一个地质年代， 陆地上的昆虫成为最大型的陆生动物， 可以横行大陆。
昆虫是原始水生动物中最先登陆的动物。在距今约5亿年前的古生代奥陶纪， 最早的植物开始登陆， 并进化为最初的蕨类植物。以植物为食的水生动物（主要是节肢动物）随之登陆， 并利用其较短的世代时间和强大的适应能力， 迅速适应了陆地生活， 成为第一批陆地动物。
从距今约5亿年前， 直到距今约4亿年前脊椎动物（鱼类）开始登陆之间的约1亿年时间内， 以昆虫为代表的节肢动物成为陆地动物的杰出代表， 不但遍布陆地， 占据了陆地上几乎所有可能的生态位， 而且进化出翅膀， 占领了天空。
时至今日， 昆虫仍然是自然界进化最成功的生物之一。
巨型远古昆虫的体型巨大原因
史前那些巨型动物灭绝之谜一直是科学家研究的重点， 最新研究称， 数百万年前巨型飞行昆虫的出现和衰落， 或许与在水中呼吸的它们的幼虫能够获得的氧气数量有关。
石炭纪不仅仅是巨型昆虫的时代， 也是昆虫开拓天空的时代， 直到今天， 昆虫仍旧是唯一有飞行能力的节肢动物。某些科学家认为本文开初提到的昆虫有可能具有飞行能力， 但毕竟没得到化石的确认。比较公认的飞翔能力还是被认为是在3.2亿年前出现， 不考虑前面提到的没发现翅膀的“可能有飞翔能力”的古老昆虫， 目前被公认最早飞上天空的是蜻蜓。
长期以来， 科学家们都猜测， 也许是大气中氧气含量的变化在它们的兴亡中起了关键作用。古生物学家开始探究这些大小与现今的老鹰相当的远古蜻蜓、蟑螂以及其它超型昆虫的兴亡是否与超高的氧含量有关。
英国普利茅斯大学海洋学与工程学院的大卫-比尔顿博士参与了这项研究， 他说：“史前时期， 更高水平的氧气通过对它们的幼虫产生影响， 可能助长了巨型昆虫的进化， 很多已经灭绝的庞然大物都要经历水栖幼虫阶段， 这可能并非偶然。”该研究成果发表在《公共科学图书馆》上， 比尔顿及其联合论文作者威尔克-威尔伯克在文章中指出， 水栖昆虫幼虫对氧气水平的起伏波动， 比在空中呼吸的陆栖成虫更敏感。
尽管以前科学家也曾提出氧气水平同巨型昆虫之间有联系， 但是并没有人提供可以证明它们之间是如何联系在一起的确凿证据。该研究主要着眼于石蝇， 它称， 蜻蜓、石蝇和蜉蝣等水栖幼虫直接从水里获得氧气， 而水体里的氧气远比空气里的少。而且幼虫从水里获取氧气的效率也远比在空中呼吸的成虫更低。科学家称， 因此它们可能对可用氧气的变化更敏感， 氧气塑造昆虫体型大小的作用， 或许对水栖幼虫尤为重要， 它决定了昆虫身体生长的上限。
巨型昆虫是涉及到遥远过去的科幻故事里的一大特色， 以巨型蜻蜓为特写的迈克尔-克瑞奇顿的小说《侏罗纪
公园》， 产生了票房收入高达数百万美元的电影巨制。科学家认为， 记录显示翼展长达75厘米的这种巨型昆虫， 生活在大约3.54亿到2.9亿年前的石炭纪时期。威尔伯克说：“迄今为止， 了解生活在过去的巨型昆虫的尝试， 主要是通过观察(化石)陆栖成虫来实现。而我们的工作表明， 通过幼虫解决史前巨人症的问题， 或许有助于我们更好地了解氧气是如何限制昆虫的身体大小的。”
远古时代， 地球大气层中氧含量远远超出了今天的标准， 而古生物学家通过化石标本得知远古时代的昆虫体积普遍大于现代。为什么古代的昆虫会如此巨大？ 科学家猜测这有可能与当时的大气含氧量有关， 昆虫是通过它们身体上的气孔系统来“呼吸”的。气孔连着气管， 而且由上往下又附着更多层的越来越小的气孔， 由此把氧气送到全身。在现今的氧气水平下， 气孔系统的总长度已经达到极限；超过这个限度， 氧气的水平就会变得不够。因此该构造可以有效地决定昆虫的形体大小。石炭纪时代的大气气压也确实比现今要高。
高浓度氧气环境中， 大个头的昆虫就有进化上的优势， 它们可以获得更多的氧气。对海洋中的无脊椎动物的研究也发现， 在更冷和氧气含量更高的水体中， 那里的生物体积也更大。通过对果蝇的研究发现， 有的果蝇在高氧环境中体型增大， 有的并没有。但在氧气含量高、气压也高的环境下， 接受试验的果蝇生活到第五代， 身体尺寸增长了20%。这是因为较高的大气压会使氧气更多地进入昆虫体内。
正方 高氧浓度造就了古代巨型昆虫
石炭纪地球大气层中氧气浓度高达35%。不久前， 美国耶鲁大学生物学家罗伯特·贝尔纳等人发表的一项古气候研究肯定了这个猜测。
研究者在报告中指出， 石炭纪时地球大气层中氧气的浓度高达35%， 比现今的21%要高很多。许多节肢动物是通过遍布它们肌体中的微型气管直接吸收氧气， 而不是通过血液间接吸收氧气， 所以高氧气含量能促使昆虫向大个头方向进化。
这些认识来源于对远古大蜻蜓的飞行机制的研究。科学家们长期认为， 那样巨大的蜻蜓只能滑翔而不可能飞。航空工程师罗伊·贝克迈尔指出：“很明显， 它们是能飞行的。”其中关键条件之一是它们的翅膀可以摆动、弯曲和扭转。现代蜻蜓就是靠弯曲和扭转它们的双翅来上升和前进的。
化石资料表明， 古蜻蜓的双翅上有类似于现代蜻蜓的褶皱结构， 现代蜻蜓能扭动外部的翅膀， 而古蜻蜓可以缓缓地扭动全部翅膀， 所以它们也许不会飞得太快， 但还是能飞的。
但是那么巨大的昆虫， 就算是缓慢的飞行也会因肌肉运动而产生大量热量。因此， 古代蜻蜓一定得有排出自身热量的途径， 不然它们会被自己的体温烤死。这一点是美国拉特格斯大学的昆虫学家迈克尔·梅最先指出的。
科学家发现， 现代蜻蜓和其它昆虫一样， 体内有一种叫血淋巴的体液（即无脊椎动物的血）在它们整个身体中循环流动。当它们太热的时候， 会增加腹部血淋巴的流量， 它们的腹部既长且薄， 可以通过对流， 散去多余的热量。这就像汽车的冷却系统把热量从发动机处带走一样。
尽管还没有找到直接证据， 但梅认为很可能古代蜻蜓也有类似的机制， 使它们能长时间飞行而不至于过热。之所以没有找到直接证据， 是因为化石通常只保留下骨骼材料。
反方 体型与氧气含量也许并没有必然联系
昆虫通过各种技能适应氧气浓度的变化。
虽然贝尔纳等人的分析很精彩， 但一些科学家还是心存疑虑， 甚至有的还提出了截然相反的结论。
为探究昆虫体型大小变化的根源， 亚利桑那大学的昆虫研究员乔恩·哈里森和他的同事在不同的含氧量环境中喂养了蝗虫、米虫、果蝇以及其他昆虫， 并对它们的大小进行测量， 以解答远古地球的高氧大气是否与古代巨型昆虫的进化有关。
哈里森他们起先认为个体较大的昆虫在含氧量较低的环境中生存更困难， 然而结果却不是如此。例如， 小蝗虫在低含氧量环境中尤其是氧气浓度低于15%的环境中就无法生存， 而成年蝗虫则可以在2%的氧气含量环境中生存下来。
哈里森在美国地质协会与加拿大地质联合大会上表示， 在初步实验中， 他们将一些与自己祖先一样都没有呼吸器的现代昆虫放在富氧环境中， 结果发现较高的氧气含量并不必然产生较大的个体， 而较低的氧气含量也并没必然会产生较小的个体。
哈里森解释说， 昆虫通过各种各样的技能来适应氧气浓度的变化。这些技能包括增大气孔和增加进入身体的新鲜空气量等。而在这些昆虫中， 有的更善于增加吸入的新鲜空气量， 有的则更善于扩大气孔的大小。也正是因为这些原因， 使得他们对所研究的问题有了不同的答案。
昆虫体型大小是否与气压高低有关。
哈里森说：“我想问的是为什么现代昆虫的个体都如此小？ ”过去， 研究人员猜想， 与现今大气含氧量为21%相比， 石炭纪时期大气含氧量达到35%， 在这种环境中， 更容易产生大型昆虫。而哈里森的研究却发现， 体型与氧含量也许并没有必然联系。
那么， 昆虫体型大小是否与气压高低有关？
与此同时， 耶鲁大学古生物研究生约翰·凡登·布鲁克斯也在鳄鱼身上进行了相同的实验。试图找到在二叠纪时期高达30%的氧气含量环境是否会在生活其中的动物骨骼中留下任何线索。结果发现， 在一定的高氧含量环境中生活的鳄鱼个头更大。但氧含量超过27%或28%时， 这种变化就不那么明显了。布鲁克斯还打算在下一步实验中， 将虹鳉放在不同氧含量的环境中喂养， 并观察在数代之后有什么变化。
此外， 科学家通过对果蝇的研究发现， 有的果蝇在高氧环境中体型增大， 有的并没有。但在氧气含量高、气压也 高的环境下， 接受试验的果蝇生活到第五代， 身体尺寸增长了20%。难道气压的高低也与昆虫大小有关？
这些实验结果的不一致不能不让人对先前的猜想产生疑问：氧气是否真的造就了古代巨型昆虫？ 远古时代的巨型昆虫的灭亡果真是大气中氧气浓度减小导致的吗？ 对这些问题的解答， 看来还得有更加充分的证据才行。
