如果空氣中氧氣含量為32%,蚊子一口氣就能把我們吸乾

2020-12-22 愛解惑的石頭

你曾經好奇過為什麼沒有一群哈士奇那樣體型的蝗蟲襲擊麥田的事件發生嗎?或者為什麼這個世界上不存在那種像馬一樣大小的蚊子呢?如果有的話,這些蚊子一口氣就能把你吸成一具乾枯的軀殼,當然也能把全球的人類都吸成葡萄乾一樣的皮囊。

當然了,我肯定不想居住在一個昆蟲能長到如此驚人比例的世界裡。幸運的是,地球上的氧氣含量並不足以支持它們長成這樣。

目前,世界上最大的昆蟲之一就是巨型沙螽,它們的身體可以長到10釐米長,體重能達到驚人的35克(大約是一隻麻雀的體重了)。這種昆蟲目前只生活在紐西蘭,這也挺合理,因為那兒的生物塊頭都挺大的,連紐西蘭人的塊頭都大。紐西蘭男性的平均身高達到了1.77米,而全球男性的平均身高只有1.70米。

但是,巨型沙螽如果和史前原蜻蜓目(一種巨型蜻蜓)比起來的話就簡直小得可憐,這種巨型蜻蜓外形和現在的蜻蜓差不多,但是要大得多。巨型沙螽的體長也就10釐米,而這種巨型蜻蜓的身體可以長到43釐米長,翼展更是達到了驚人的71釐米。

遠古蜈蚣蟲是一種長相接近千足蟲的史前節肢動物,它的身體長度甚至可能比我的身高再多上60釐米。對於這種沒有脊椎的動物來說,2.5米的身體實在是太長了。

我可不管紐西蘭的毛利人和他們的「全黑隊」有多勇猛,隨便他們的毛利戰舞跳得多有氣勢,如果真的有一條2.5米的蜈蚣出現在他們面前,他們也得嚇壞了。

感謝老天,這種重量級的昆蟲如今已經不再行走於地球表面或是統治著天空了。這可以從兩個方面來解釋:一個方面是數學,另一個則是它們呼吸的方式。

關於數學方面的因素,和之前我已經提到的地球上不會出現比大象體積更龐大的哺乳動物的原因類似,只不過對於昆蟲這種類型的生物而言,體溫過高不是問題,關鍵在於會窒息。昆蟲和我們的呼吸方式不一樣,它們通過身體表面的一些叫作微氣管的小孔來讓空氣進入自己的身體。這些微氣管不斷地分支再分支,一直分支到微觀級別,這樣就能將氧氣輸送到每一個細胞了。

但問題隨之而來:當這些昆蟲體型變大時,它們身體外側長有微氣管的外骨骼表面積的增長是平方級的,但是它們體積擴張的速度是立方級的。所以,這麼計算的話,體型過大的昆蟲就很難在自己的外骨骼上長滿足夠的微氣管,以保證對體內每一個細胞的氧氣供給充足,從而使自己能夠暢快地呼吸。

那些史前巨型蜻蜓之所以能在3億年前捕捉像狗那麼大的獵物,是因為那個時候空氣中有更多的氧氣(當時空氣中氧氣含量為32%,現在則是21%),更高的氧氣含量意味著在擁有相同數量的微氣管這個條件下,當每個微氣管都充滿了空氣時,可以讓更多的細胞得到氧氣。

隨著幾千年來氧氣含量逐漸降低,那些體型真正巨大的昆蟲要麼死絕了,要麼就演化成了現如今這樣體型更小、不再那麼嚇人的樣子。現在想想我還是喜歡這些蟲子體型這麼小的樣子。

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