三億年前的世界與今天的樣子不同。這些大陸連接在一起，在赤道附近形成了一個巨大的超級大陸，稱為盤古大陸。廣闊的煤炭泥炭森林遍佈整個景觀。大氣中的氧氣含量比今天高得多。且森林火災頻繁發生
每個環境中的生命都是豐富的。海洋裡充滿了魚。而這片土地是兩棲類的家。早期爬蟲類爬蟲節肢動物甚至巨型蟑螂。頭頂上，天空屬於昆蟲。其中一些尺寸驚人。
蜻蜓有寬大的翅膀
在這些史前昆蟲中，有翼展17吋（45公分）的類蜻蜓物種和體長可達27吋（70公分）的類蜻蜓生物。這些通常被稱為「獅鷲」的巨型昆蟲是在近一個世紀前從堪薩斯州細粒沉積岩中發現的化石中首次發現的。
幾十年來，科學家一直認為，這些巨大昆蟲之所以能夠存在，是因為大氣中的氧氣含量比現在高出約 45%。一項新的研究挑戰了長期以來的想法。
巨型昆蟲背後的氧氣理論
1980 年代，研究人員開發了能夠重建古代大氣成分的技術。研究表明，氧氣含量在大約 3 億年前達到高峰。
基於這項發現，1995 年發表在《自然》雜誌上的一項研究將富氧時期與巨型昆蟲的存在聯繫起來。科學家認為，較大的昆蟲需要更多的氧氣。大氣中的氧氣含量較高，使得它們的尺寸成為可能。
這個解釋是基於昆蟲如何呼吸。昆蟲依靠的是稱為氣管系統的通氣管網絡，而不是肺部。這些管子遍佈全身，末端形成稱為氣管的小結構。氧氣透過擴散穿過這些氣管。它降低強度等級以達到飛行肌肉。
這是因為距離越長，擴散效果就越差。因此，研究人員得出的結論是，目前的氧氣水平不足以滿足大型飛行昆蟲的能量需求。
教育挑戰了新的長期假設。
一項新研究發表於 自然 由比勒陀利亞大學的愛德華（內德）斯內林領導，提供了不同的視角。研究團隊使用高能量電子顯微鏡來研究昆蟲身體大小與蒼蠅肌肉中氣管數量的關係。
他們的研究結果表明，大多數昆蟲的氣管通常只佔飛行肌肉的 1% 或更少。即使這種關係適用於生活在三億年前的大型獅鷲，它們的比例仍然很小。
這表明昆蟲飛行肌肉不受氧氣供應的限制。這是因為氣管佔據的空間很小。因此，理論上昆蟲可以在沒有重大結構限制的情況下繁殖。
來自現代昆蟲的證據
「如果大氣中的氧氣確實限制了昆蟲的最大體型，那麼應該有證據表明氣管水平有補償作用，」主要作者、比勒陀利亞大學獸醫學院副教授愛德華·斯內林 (Edward (Ned) Snelling) 說。 “較大的昆蟲會發生一些補償。但在宏偉的計劃中，這只是一件小事。”
研究人員在將昆蟲與脊椎動物進行比較時進一步支持了這一觀點。在鳥類和哺乳動物中，心肌中的微血管所佔據的空間大約是飛行肌肉中氣管的十倍。
「透過比較，鳥類和哺乳動物心臟肌肉中的毛細血管所佔的相對面積大約是昆蟲飛行肌肉中氣管相對面積的十倍。因此，如果氧氣運輸確實限制了身體尺寸，那麼增加氣管投資的進化潛力一定很大，」阿德萊德大學的羅傑·西摩教授說。
這種巨型昆蟲的體型大小仍然是個謎。
一些科學家警告說，氧氣可能仍然在限制昆蟲體型方面發揮作用。尤其是在身體的其他部位或在早期輸送氧氣時。因此，氧氣限制昆蟲體型的觀點並沒有被完全排除。
然而，新的發現清楚地表明，飛行肌氣管內的氧氣擴散並不是限制因素。這意味著研究人員將不得不探索昆蟲為何如此之大的其他解釋。
可能的因素包括脊椎動物捕食的增加或昆蟲外骨骼的物理限制。目前，巨型昆蟲興起和消失的真正原因仍然是一個懸而未決的問題。
