為什麼石炭紀會出現身長接近3米的巨型蜈蚣?真是太可怕了?

我就是兔斯基


路過順手答。

3米蜈蚣,1米多的蜻蜓,這在20億年地球生命史上都不是事。縱觀歷代生物體型,會發現它們總是小—大—小—大這樣往復變化。單純從自然選擇的角度考慮,為何(相比小蜈蚣)3米蜈蚣會獲得生存優勢呢?

以下等式比較籠統,非嚴格總結。

大體型=成熟週期長+攝入食物多+行動遲緩+對氣候敏感+獵食者少

當然,這些特徵都是相對的。第五點是最大的優勢,體型越大越不容易成為獵物,因為小傢伙們啃不動。

石炭紀氧氣含量高,食物充足,氣候穩定,前四個特徵帶來的劣勢都被第五點抵消。於是乎,蜈蚣基因庫中導致體型巨大的那部分基因,比例越來越高。經過成百上千萬年的演化,大蜈蚣成了主流。

但生物大滅絕最喜歡對大體型動物下手,原因如等式所示。食物短缺的日子裡,許多大蜈蚣還未成長到可以繁殖就掛掉了,小蜈蚣再次奪回族群皇座。

如今,某些昆蟲還保留著“氧氣多我就長大點”的特徵,題主可以抓幾隻甲蟲試試。當然,3米長的巨甲蟲是不可能誕生的,它們只是在基因允許的範圍內稍微大一點——除非你能養上幾百萬年,並堅持實施人工選擇。


虎皮青貓的小窩


石炭紀在距今大約三億年左右,因為地質學家通過化石發現在這一時代出現了非常巨大的爬行動物,因此石炭紀又被稱為巨蟲時代,這裡有翅展達1米多的蜻蜓,長度達3米的馬陸(千腳蟲)隨處可見。



科學家推測出現巨型昆蟲的原因跟大氣中的氧氣含量有關,由於在石炭紀的前一階段泥盆紀主要是各種裸子植物佔據主要地位,其他動物很少,所以在石炭紀時期氧氣已經積累到35%左右。
高濃度的氧氣含量對於用肺呼吸的哺乳動物是難以接受的,但是對於昆蟲類卻沒有任何不利影響,昆蟲的呼吸系統可以維持更大的體型,說句不太嚴謹的話:只要氧氣含量足夠高昆蟲的體型就會足夠大。

石炭紀的名字其實也是有含義的,科學家認為地球上的煤炭石油資源大多數起源於石炭紀,由於當時地球上的動植物較多,同時氧氣含量又極高,自燃現象時有發生,這樣的多發性大火也可能是導致石炭紀過後氧氣含量大降的原因。

三米長的巨大蜈蚣很可怕,那麼三米長的小龍蝦還可怕嗎?



科學黑洞


這個問題我來答,石炭紀確實是個比較奇葩的時代,那個時候地球上的含氧量高達45%,深林覆蓋率極高,那時陸地上出現了很多巨型的昆蟲,比如巨大的蜈蚣,蜻蜓什麼的。

石炭紀,聽名字就知道,當時植物非常繁榮,地球上有很大規模的森林,給煤炭的形成貢獻了力量,這個時期形成的煤炭佔現在儲量的一半以上。當時氣候溫暖溼潤,植物和森林繁盛,而大氣中氧含量一度高達45%,這給動物們的生長也帶來了有利條件。

於是,石炭紀又被稱為巨蟲時代,由於大氣中的高氧含量,蟲子都開始了釋放自我的進化,這就像一場競賽,誰長的大,誰的生存幾率就更大。只有長的更大,才是真正的捕食者,最終導致了各種奇葩的巨蟲出現。例如翅膀展開一米多長的大蜻蜓,巨大的蜘蛛,還有題目中談到的體長3米多的大蜈蚣,身披盔甲,也曾是陸地上的霸主。

但石炭紀這麼多森林,留下了火災的隱患,最後石炭紀還是毀於火海之中,這些巨大的昆蟲最後也都成了烤串,巨蟲時代結束了,爬行動物開始登上舞臺,恐龍等新霸主最終才會出現。

不過對於石炭紀來講,那麼高濃度的氧氣,如果人類穿越過去,會不會醉氧先不說,面對那麼多巨型昆蟲,估計很難抑制住開個燒烤攤的念頭,每天烤螞蚱,烤蜈蚣,生活也是很有樂趣啊。


量子實驗室


石炭紀,又稱巨蟲時代,距離今天約3.55億年,持續了0.65億年。石炭紀可以說是植物最為巔峰的紀年,也是生產巨蟲的時代。而題目中所屬的巨型蜈蚣,就是那個時代的特徵。



石炭紀的時候,整個地球還只是一塊完整的大陸(號稱盤古大陸)。八那個時候氣候適宜,溼潤,大量植物開始快速生長和擴散。整個盤古大陸都被茂密的植被覆蓋,由於植物的旺盛,導致了地球含量量逐漸曾加。在石炭紀晚期,地球含氧量達到歷史峰值,45%左右,幾乎是現在的2倍。含氧量的增加,客觀上就允許動物們可以具有較大的體型,當時許多動物都瘋狂地向巨大體型進化,越大的體型,約容易活下去和傳宗接代。總之,氧氣含量的增加,極大地增加了動物們的體型極限。



當時除了這種體長有3米的誇張的巨型蜈蚣,還有像人頭那麼大的蜘蛛,翅膀長度有1米作用的蜻蜓。總之,很多動物都是出奇的大,肆無忌憚的長,絲毫不用考慮體型巨大帶來的供氧負擔。不過,這種發展趨勢並沒有持續多久,就被一場噩夢般的大火破壞了。前面也說了,石炭紀植物瘋長,所以導致了大量的生物質堆積,這些生物質直接貢獻了地球總煤量的50%以上。而過多的生物質和過高的氧氣含量,很容易引發森林大火。那個時候,剛好發生火災噴發,導致一次大火。由於盤古大陸森林幾乎都是連在一起,所以整個盤古大陸幾乎都被燃燒,導致了石炭紀生物大滅絕事件。



巨蟲時代就此落幕。


科學探秘頻道


為什麼石炭紀會出現體長近3米的蜈蚣?其實除了體型巨大的蜈蚣之外,石炭紀還出現過各種體型龐大的昆蟲,現在的我們或許對此根本就是難以理解的。


對於現代的人類來說,石炭紀的確是一個比較奇葩的世界,那個時代有著各種奇葩的生物,比如說翼展近1米的蜻蜓,又比如說體長3米的蜈蚣以及千足蟲,如果現在的人類穿梭回到過去,去往石炭紀的話,那麼恐怕會被那些昆蟲所嚇死,因為平常生活中昆蟲是很不顯眼的生物,但是在石炭紀,幾乎所有的昆蟲都會對人類造成生命威脅,一個不小心,我們就可能成為其盤中餐。

石炭紀是地質史上一個十分重要的年代,它大概從3.59億年前開始,一直延續到2.99億年前,跨越了大概6000萬年的時間。為什麼說這個年代對於我們而言十分重要呢?原因在於我們現在所使用的煤炭,幾乎全部是在這個時代所貢獻的,石炭紀的特點十分鮮明,那就是在這個時代,地球上的植被包括地球上的昆蟲,體型都比現在要大上不少。


為什麼石炭紀會這麼奇特呢?根據科學家的推測,這很可能跟石炭紀地球上大氣氧含量十分豐富有關。地質學家認為,古生代末期大氣中高含氧量是造成石炭紀生物體型普遍偏大的一個重要緣故,根據地質學家的進一步分析,石炭紀時代地球大氣的最高含氧量相當於現在的1.5倍至2倍,縱觀整個石炭紀,大氣中的平均含氧量為32.3%,相當於現代的1.6倍!這麼高的含氧量,那麼自然就很適合生物的生長了,體型長得大一點,那也是理所應當。

但是呢,氧氣含量也不是越高就越好,對於昆蟲類動物來說,氧氣含量高一點,不會對它們產生不利影響,氧氣含量越高,昆蟲的呼吸系統就可以將昆蟲的體型維持得更大,簡單粗暴的說,只要氧氣含量足夠高,昆蟲的體型就能夠足夠大。但是對於像人類這樣的哺乳動物來說,氧氣含量並非是越高越好,因為一旦氧氣含量過高的話,人類就會醉氧,頭腦昏昏沉沉的,高濃度的氧氣含量對於用肺來呼吸的哺乳動物而言並非是什麼好事。況且,石炭紀之後地球大氣氧氣含量急劇下降,直到達到現在的21%左右,那是因為石炭紀植物都長得高大,而且氧氣含量高自燃現象也時有發生,多發性的大火可能也是導致石炭紀過後氧氣含量下降的一個原因。


鏡像宇宙


化石顯示,巨型昆蟲在石炭紀時期很常見,石炭紀從3.59億年前持續到2.99億年前。海鷗大小的食肉蜻蜓統治著天空,翼展以尺為單位,千足蟲可以達到3米,蜉蝣長度接近半米。

石炭紀昆蟲體型巨大的原因

大氣含氧量被認為是影響昆蟲體型的最主要因素。在石炭紀和二疊紀,大氣中的氧氣濃度遠高於今天的濃度,含氧量達31%到35%,比現在大氣含氧量高50%。對哺乳動物而言,體內細胞通過血液循環系統獲得所需的氧氣,氧氣由血液通過動脈和毛細血管輸送到身體的每一個細胞。

但是昆蟲不一樣,因為昆蟲沒有肺,環境中的氧氣水平對昆蟲尤其重要。昆蟲的呼吸是通過細胞壁的簡單擴散進行的,昆蟲依靠的是一系列分佈在身體各處的氣門開口(spiracle,如下圖)運輸氧氣,這些開口直接連接到需要氧氣的組織細胞。每個氣管導管的末端都有一個氣管孔,氧氣在那裡溶解到氣管液中,然後擴散到細胞中。當氧氣水平較高時,就像石炭紀,這種有限擴散的呼吸系統可以提供足夠的氧氣來滿足大型昆蟲的新陳代謝需求。即使昆蟲身長數米,氧氣都可以到達昆蟲體內深處的細胞。

但是如果大氣的氧氣不斷減少,身體最內層的細胞將無法獲得足夠的氧氣供應,因此較小的昆蟲能更好地適應低氧環境,現代昆蟲進化成史前祖先的較小版本。

還有一種新的理論認為,昆蟲幼蟲可能通過增大體型來避免氧氣中毒。昆蟲在成蟲之前生活在水中,空氣中氧氣濃度越高,就意味著水中的溶解度越高,而過高含量的氧氣是有毒的。研究結果表明,幼年石蠅對氧氣波動更敏感,因為昆蟲幼蟲通常通過皮膚直接吸收氧氣,根本無法控制自己究竟吸收了多少氧氣。古代昆蟲幼蟲也被動地從水中吸收更多的氧氣,當氧氣水平太高時是一個危險。降低氧氣中毒風險的一種方法是長得更大,因為體型較大的幼蟲吸收的氧氣含量對體型的比例要低於體型較小的幼蟲,從而避免氧氣中毒。

今天真正的巨型昆蟲已經不復存在,它們的消失有兩個主要原因。最重要的是大氣成分已經改變,含氧量更低了,空氣中只有21%的氧氣;另一個原因是隨著古代恐龍進化出飛行能力,最終成為現代鳥類,鳥類比巨型昆蟲更快、更敏捷,鳥類通過捕食和競爭限制了昆蟲的體型。


科學閏土



在2億到~2.5億前地球上生活著大量爬行動物,植被物茂盛。之所以被稱為“石碳紀”,是因大量生產石碳而得名的,在那個時候植物很茂盛,因此在地底下埋下了大量石碳。據說那時候生產的石碳就佔地球總存儲量石碳的一半。那時候植物發展頻繁,有植物不斷的死去,也有植物不斷的產生。因此就有我們現在的煤,煤其實就是大型植物死亡後埋在地底下和泥土發生化合反應產生的結晶。



在當時,一個蜈蚣就有三米長 ,還有大型蜻蜓揮舞著大翅膀在天空中飛翔,那時候是昆蟲們的天堂。因為含氧量高的緣故使得昆蟲們飛速成長。


而我們身為哺乳動物在那個時代是比不過昆蟲,因為那時候在含氧量巨大環境中 ,哺乳動物的肺部是承受不住那麼多氧氣。還會出現暈氧的情況 。而昆蟲就不一樣了,含氧量越高就生長越快越大。

放到現在也是一樣,就是現在的含氧量少了,昆蟲就變小了,比如說世界上最大的蜘蛛還得用兩隻手才能捧起來,生活在非洲熱帶雨林,那裡的含氧量比其他地方的含氧量要多,所以在那裡的昆蟲比其他地方的要大。


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三億年前的石炭紀大氣含氧量高達45%,而現在的含氧量是21%,除此之外石炭紀的地球大陸上森林植被非常茂密和發達,這就為大型爬蟲類生物奠定了物質基礎,因此在三億年前的地球除了巨型蜈蚣古馬陸外還存著這許許多多的巨型蜻蜓和螞蟻。

如今的地球板塊在三億年前還是一整塊大陸,也就是現在說的“盤古大陸”,而遍佈大陸的森林植被和佔比達到45%的氧氣讓盤古大陸上的動物們可以肆無忌憚的生長,因此才會出現長達3米的古馬陸和1米大的蜻蜓。

然而地球自古以來發生過五次物種大滅絕,石炭紀大滅絕的主要原因全在於氧氣含量和茂盛的森林植被,遍佈整片大陸的森林在漫長的歲月裡生成了一層厚達30米的煤炭層,過於高含量的氧氣又使得盤古大陸上火災頻發,終於在3.06億年前爆發了一場綿延整片大陸的森林大火,巨型爬蟲類從此滅絕。

當三米長的蜈蚣和其他大型生物滅絕後,爬行類開始逐漸佔領地球並迅速進化,最終從爬行類裡演化出了我們熟知的恐龍,然而恐龍們在6500萬年前的小行星撞擊中也和地球說拜拜了,哺乳類又取代了恐龍並演化成今天的我們。


石炭紀過於多的氧含量和濃密的森林植被就是大型蜈蚣和大型蜻蜓存在的原因和基礎。


宇宙探索未解之迷


為什麼石炭紀會出現身長接近3米的巨型蜈蚣?真是太可怕了?

對於現代人類的體型來說,石炭紀是一個童話中的世界,或者說是《蟻人》角度才能看到的世界!因為那個時代所有昆蟲的體型都極其龐大,比如翼展接近1M的蜻蜓,3M長的蜈蚣和馬陸(千足蟲),當然如果我們真的穿越到那個時代的話,那絕對不是童話,因為幾乎所有的大型昆蟲都將對人類產生致命的威脅!

從今3.59億年前開始,延續到2.99億年前的石炭紀是地質史上一個非常重要的時代,因為我們現在所使用的大部分煤炭都是這個時代所貢獻!石炭紀的其他特點也許大家並不在意,但這個時代極為茂密的植被和巨大的昆蟲實在是讓人記憶猶新!

地質學家認為,古生代末期大氣中的高含氧量是造成石炭紀生物體龐大的主要因素,根據地質學家的分析,石炭紀時代的最高含氧量相當於現代的1.5-2倍,整個石碳紀時代的平均氧含量達到了驚人的32.3%,為現代的162%!這個條件特別適合生物生長,因此各位印象中的小不點生物都長成了體型巨大的怪物!

上圖是從地球誕生以來氧含量變化曲線,石炭紀時代是一個峰值,當然氧含量並不能同時解釋茂密的植被!但同時期大氣中的二氧化碳含量達到了800PPM,2014年4月,全球大氣層中的二氧化碳剛超過400PPM,800PPM約為工業革命前的3倍!高含氧量和二氧化碳促進了動植物的瘋長,這為後期的煤炭固定了大量的炭資源!

當然在高含氧量中的大氣中是風險比較大的,因為助燃的氧含量太高,火災的風險極大,因此石炭紀之後氧含量急劇下降就是這個因素,逐漸到侏羅紀時代才逐漸恢復,但後期同類因素造成氧含量逐漸下降,一直維持到現代約21%的氧含量範圍!擔任對於人體來說,高含氧量的環境並不是適合我們生活,短時期內可能會因氧含量增加提高工作效率,但長期則會醉氧或者氧中毒,因此即使我們回到石炭紀,也必須要帶面罩,將氧含量降低到我們可以長期適應的條件才能正常工作!


星辰大海路上的種花家


唯一原因:森林覆蓋率高,空氣含氧量高,血液含氧量高,動物的心臟可以承受龐大軀體的供血。所有動物的體型和心臟承受能力是成正比的!


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