10 de septiembre de 2013

LOS INSECTOS DEL CARBONÍFERO

Hubo un tiempo en que los gigantes deambulaban por la Tierra. Se arrastraban y reptaban, serpenteaban y se escabullían con rapidez, excavaban, acechaban, avanzaban a saltos y, sobre todo, revoloteaban y aleteaban mucho antes de que llegasen los dinosaurios. Eran insectos, los grandes artrópodos del Carbonífero.

En el Carbonífero había moscas enormes, escorpiones descomunales y arañas del tamaño de una planta de las cintas. Había una colección de insectos gigantescos que no volaban, y una criatura de metro y medio semejante a un miriópodo, la Arthropleura, que se parecía a un neumático abierto y aplastado.

Esta es una reproducción de una Arthropleura que era muy semejante a un "mil pies" que cuyo andar andaba entre lo que hoy es Escocia y América del norte, llegaba a medir los 2.6 metros de largo. 

Quizá la más asombrosa fuera la libélula gigante, la Meganeuropsis Permiana, y sus parientes, cuyas alas tenían una envergadura de 75 centímetros. Fueron los insectos más grandes que ha habido nunca. Estas grandes especies proliferaron hace unos 300 millones de años, cuando buena parte del terreno era frondoso y tropical y había un estallido de plantas vasculares (que más tarde formarían el carbón, y de aquí el Carbonífero). Pero las especies gigantescas habían desaparecido a mediados del Pérmico tardío, unos 50 millones de años más tarde.

Fósil de la Meganeuropsis Permiana, en el que se alcanzan a distinguir aún hoy los detalles de sus alas que tenían de envergadura más de medio metro es decir 75 centímetros.

Los científicos han sospechado durante mucho tiempo que el oxígeno atmosférico desempeñó un papel esencial tanto en el auge como en la caída de estos organismos. Las últimas investigaciones de Robert A. Berner, geólogo de la Universidad de Yale, y sus colegas, sobre el antiguo clima refuerzan la idea de un incremento en la concentración de oxígeno -hasta un 35% aproximadamente, en vez del 21% actual- durante el Carbonífero.

Hace 352 millones de años atrás durante el período carbonífero nuestro planeta lucía así, los continentes ya se habían separado, de heho hoy día sigue ese lento cambio de posiciones en la distribución de los continentes. 

Dada la forma en que muchos artrópodos obtienen el oxígeno -directamente a través de conductos de aire diminutos que se ramifican entre sus tejidos, en vez de hacerlo indirectamente a través de la sangre- es posible que los niveles más altos del gas permitieran la evolución de insectos más grandes.

De acuerdo a la lámina los porcentajes del oxígeno que se estima hubieron en aquellos tiempos hubo cuando menos un 14% más oxigeno del que hoy tenemos. Cada extinción en masa en el planeta ha coincidido con los descensos en los niveles de oxigeno, así mismo las repoblaciones se ven acompañadas cuando van a la alza los niveles de oxigeno en la atmósfera de nuestro planeta.  


Pero hay otras posibilidades, como una carencia de predadores, por ejemplo. Nadie está seguro de por qué hubo insectos gigantes. "Ésta es una ciencia muy imperfecta. El registro paleontológico es muy fragmentario", advierte Robert Dudley (Universidad de California en Berkeley). Jon F. Harrison, de la Universidad del Estado de Arizona, afirma: "Pertenece aún al ámbito de la especulación". A pesar de que ha habido muchas investigaciones interesantes, añade, "aún no demuestran nada". Algunos científicos afirman que estas grandes especies posiblemente no eran nada extraordinario, y de hecho, puede que no fueran gigantes.

David Grimaldi, del Museo Americano de Historia Natural (EE UU) y coautor de un libro de próxima aparición sobre la evolución de los insectos, observó que la mayoría de los insectos del Carbonífero eran muy semejantes en tamaño a los actuales. Pero el registro de fósiles tiende a desviarse hacia los grandes especímenes sencillamente porque son más fáciles de encontrar.

Aunque existen actualmente cerca de un millón de especies de insectos, añade Grimaldi, durante los 75 millones de años aproximadamente que duró el Carbonífero, en los que las especies aparecieron y se fueron, tuvo que haber muchas más. Por tanto, las grandes especies pueden ser sólo el grupo más alto de una población más diversa.

Pero la idea de que hubo insectos más grandes que los actuales es atractiva, como una libélula con unas alas tan anchas como las de algunos halcones (aunque mucho menos sólidas), picoteando en el aire presas más pequeñas, como hacen las libélulas modernas. Durante mucho tiempo, los científicos creyeron que un insecto de tal tamaño sólo sería capaz de planear, pero ahora la mayoría de ellos cree que las libélulas gigantes volaban de verdad.

"Es bastante evidente que eran voladoras", dice Roy J. Beckemeyer, ingeniero aeronáutico retirado, que ha estudiado libélulas modernas y fósiles durante años. Una de sus especialidades en aeronáutica era la vibración aeroelástica de las alas, la relación entre flexión y torsión que, en las peores circunstancias, puede hacer que se caigan las alas de un avión. Las libélulas modernas, dice, doblan y tuercen sus alas, lo que les aporta elevación y propulsión.

A la izquierda: vemos una reproducción de una libélula del periodo carbonífero.



Según Beckemeyer, hay semejanzas en la estructura estriada de las alas de las libélulas antiguas y modernas, aunque en las últimas la torsión se produce en la mitad exterior del ala. "En las libélulas antiguas, parece que había una torsión más gradual, a lo largo de toda el ala", afirma. "Es probable que no volasen tan deprisa". Sin embargo, incluso un vuelo lento exigiría una gran actividad muscular en un insecto tan grande, lo que produciría calor, dice Michael L. May, entomólogo de Rutgers, que fue el primero en demostrar que las antiguas libélulas debieron de tener alguna forma de disipar el calor adicional. "Si no fuera así se habrían cocido vivas", explica.
La falta de restos -sólo suelen fosilizar los tejidos del esqueleto- es un problema para averiguar cómo podían existir estas grandes especies. Pero existe más certeza sobre el cambio de contenido de oxígeno en la atmósfera prehistórica a lo largo de millones de años.
Una de las formas en que Berner estudia los niveles de oxígeno es fijándose en otro elemento, el carbono, en rocas sedimentarias antiguas. La fotosíntesis toma dióxido de carbono de la atmósfera y lo convierte en oxígeno, que se libera, y materia orgánica, que se incorpora a la planta. Las plantas mueren y se corrompen y son enterradas, dice Berner, "y por cada carbono que entierras dejas atrás un oxígeno". Por tanto, durante el Carbonífero, al ir extendiéndose las plantas, había menos dióxido de carbono y más oxígeno. Berner ha calculado que la concentración de oxígeno alcanzó su punto máximo de aproximadamente un 35% hace 300 millones de años. Descendió bruscamente a finales del Pérmico, hace unos 250 millones de años, el momento de la mayor extinción en masa de la historia del planeta.
Para determinar si todo ese oxígeno adicional pudo haber producido libélulas gigantes y otros bichos por el estilo, varios investigadores recurren a los insectos modernos. Los insectos respiran a través de agujeros, llamados espiráculos, que están unidos a tubos huecos o tráqueas. Las tráqueas se ramifican en tubos más y más pequeños y el oxígeno se difunde a través de ellos, alimentando todo el cuerpo del insecto.
A los niveles actuales de oxígeno, existe un límite general de longitud de dichos tubos traqueales, por encima del cual el nivel de oxígeno es inadecuado. Esto limita el tamaño del insecto. Un enfoque de estudio, dice Harrison, consiste en determinar si a los insectos grandes les resulta más difícil obtener el oxígeno. De ser así, los niveles más altos de oxígeno les resultan beneficiosos y se podría afirmar que los insectos más grandes tuvieron una ventaja evolutiva en aquella atmósfera. Pero Harrison explica que la mayor parte de sus experimentos con saltamontes y libélulas no respaldan la idea de que el alto niveles de oxígeno suponga una diferencia.

Con una longitud de entre las patas estimada en 50 centímetros, se consideró a la Megarachne servinei como la araña más grande que haya existído, excediendo por mucho a la tarántula Goliat (theraphosa blondi) que tiene una anchura máxima de alrededor de 30 centímetros.

Para empezar, dice, los insectos más grandes no respiran únicamente a través de difusión pasiva. Hay alguna forma de bombeo que crea diferencias de presión que hacen que el aire fluya a través de los tubos, llegando más lejos que con la simple difusión.

Sin embargo, otra investigación ha demostrado que una mayor concentración de oxígeno produce algún efecto sobre el tamaño de un organismo. Los estudios de invertebrados marinos, por ejemplo, indican una correlación entre las especies más grandes y las aguas frías, más ricas en oxígeno: básicamente, cuanto más oxígeno hay en el agua mayores son las criaturas.

Dudley y otros han hecho experimentos con moscas del vinagre y otros insectos en ambientes ricos en oxígeno. Unos han registrado un aumento de tamaño; otros, no. Dudley se ha centrado en la presión porque, además de una mayor concentración de oxígeno, la atmósfera del Carbonífero tendría una cantidad mucho mayor de este gas. "Las plantas estaban bombeando oxígeno a la atmósfera", dice. La cantidad de nitrógeno no se habría reducido, así que la presión tendría que haber aumentado. Aunque los resultados no se han publicado aún, sus experimentos con moscas a presiones elevadas muestran un 20% de incremento de la masa corporal en un lapso de cinco generaciones.
Pero ¿por qué una mayor cantidad de oxígeno produce insectos más grandes? Una idea, dice Harrison, es que el oxígeno puede ser un desencadenante de la muda. Antes de desprenderse de la piel, explica, los invertebrados suelen duplicar su peso. Durante este periodo, sus espiráculos y tráqueas son de tamaño pre-muda, pero podrían utilizar mucho más oxígeno para crecer. Por eso la atmósfera antigua pudo haber permitido un mayor crecimiento. Éste podría ser el mecanismo. O quizá no.

Fuente:

2 comentarios: