Sauerstoff bestimmt offenbar nicht die Körpergröße von Insekten
Gigantische, libellenartige Insekten mit Flügelspannweiten von bis zu 70 Zentimetern beherrschten vor rund 300 Millionen Jahren den Himmel der Erde. Diese sogenannten Meganisoptera zählen zu den eindrucksvollsten Lebewesen ihrer Zeit und werfen bis heute eine zentrale Frage auf: Wie konnten solche riesigen Insekten überhaupt fliegen?
Lange galt eine scheinbar einfache Erklärung. Während des Erdzeitalters Karbon war der Sauerstoffgehalt der Atmosphäre deutlich höher als heute. Viele Forschende nahmen deshalb an, dass dieser Überschuss die enorme Körpergröße der Insekten erst ermöglicht habe. Eine neue Studie stellt diese Theorie nun grundlegend infrage.
Zur Zeit der Meganisoptera sah die Erde völlig anders aus. Der Superkontinent Pangäa war von ausgedehnten Kohlesumpfwäldern geprägt, vor allem in äquatorialen Regionen. Der hohe Sauerstoffgehalt führte dazu, dass Waldbrände häufig auftraten. In den Gewässern lebten zahlreiche Fischarten, während Amphibien und frühe Gliederfüßer das Land dominierten. Über all dem flogen riesige Insekten, darunter eintagsfliegenähnliche Arten und die besonders großen „Griffinflies“, deren fossile Überreste bereits vor fast einem Jahrhundert entdeckt wurden.
Seit den 1960er Jahren wurde angenommen, dass solche Dimensionen heute nicht mehr möglich wären. Grundlage dafür war das Tracheensystem der Insekten. Anders als bei Wirbeltieren gelangt Sauerstoff nicht über Blut, sondern direkt durch ein verzweigtes Röhrensystem in die Flugmuskulatur. Größere Körper schienen deshalb auf eine höhere Sauerstoffkonzentration angewiesen zu sein, um den steigenden Energiebedarf zu decken. Geochemische Rekonstruktionen der damaligen Atmosphäre schienen diese Annahme zusätzlich zu stützen.
(Grafik: Prof. EP Snelling)
Die neue Untersuchung kommt jedoch zu einem anderen Ergebnis. Mithilfe von hochauflösender Elektronenmikroskopie analysierte das Forschungsteam die feinsten Verzweigungen des Tracheensystems, die sogenannten Tracheolen. Dabei zeigte sich, dass diese Strukturen selbst bei großen Insekten nur einen sehr kleinen Teil des Muskelvolumens einnehmen – etwa ein Prozent oder weniger.
Das deutet darauf hin, dass Insekten ihren Sauerstofftransport flexibler anpassen können als bislang angenommen. Statt auf einen hohen Sauerstoffgehalt angewiesen zu sein, könnten sie die Versorgung ihrer Muskeln über die Anzahl und Verteilung der Tracheolen regulieren. Ein direkter Zusammenhang zwischen Sauerstoffgehalt und maximaler Körpergröße ist damit deutlich weniger wahrscheinlich.
Vergleiche mit anderen Tiergruppen stützen diese Einschätzung. In den Herzmuskeln von Vögeln und Säugetieren nehmen Kapillaren relativ gesehen deutlich mehr Raum ein als Tracheolen in Insektenmuskeln. Das spricht dafür, dass bei Insekten noch Spielraum besteht, den Sauerstofftransport weiter zu erhöhen, ohne dass dies eine harte Grenze für die Körpergröße darstellt.
Die Forschenden kommen daher zu dem Schluss, dass der Sauerstoffgehalt der Atmosphäre vermutlich nicht der entscheidende Faktor für die gigantische Größe prähistorischer Insekten war. Stattdessen dürften andere Einflüsse eine größere Rolle gespielt haben. Dazu zählen etwa Fressfeinde wie frühe Wirbeltiere oder physikalische Grenzen des Exoskeletts, das bei zunehmender Größe stabil bleiben muss.
Die Studie zeigt, dass selbst lang etablierte wissenschaftliche Erklärungen überprüft und neu bewertet werden müssen. Gleichzeitig liefert sie einen neuen Blick auf die Lebensbedingungen vergangener Erdzeitalter – und darauf, wie komplex die Faktoren sind, die die Entwicklung von Lebewesen bestimmen.
Veröffentlichung: Snelling, E. P.; Lensink, A. V.; Clusella-Trullas, S.; Weldon, C.; Lehmann, P.; Terblanche, J. S.; Payne, N. L.; Harrison, J. F.; Hickey, A. J. R.; Donaldson, A.; Deschodt, C. M.; Seymour, R.: Oxygen supply through the tracheolar–muscle system does not constrain insect gigantism. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-10291-3
Die Studie wurde im Fachjournal Nature veröffentlicht.
Quelle: Universität Greifswald
Pia Gaupels
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