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Titolo: Perchè gli insetti sono piccoli?

      Vi siete mai chiesti perché gli insetti, nonostante siano gli animali 
più diffusi sul nostro pianeta, sono piccoli e le api non diventano grandi 
come gabbiani? Ora uno studio realizzato da scienziati americani e 
presentato a un convegno in Virginia ha fornito la risposta. Gli insetti 
rimangono piccoli perché è basso il contenuto di ossigeno nell'aria che 
respiriamo. Nel Paleozoico, circa 300 milioni di anni fa, quando il 
contenuto di ossigeno nell'aria era il 35% rispetto al 21% di oggi, gli 
insetti erano molto più grandi, ha spiegato Alexander Kaiser, della 
Midwestern University di Glendale, in Arizona.
      Il più grande scarabeo vivente, il Titanus giganteus del Sudamerica, è 
lungo 16,7 centimetri. Ma sono stati trovati fossili di insetti simili alle 
libellule risalenti al tardo Carbonifero (300 milioni di anni fa) con 
apertura alare fino a 70 cm. Secondo gli studiosi tutto dipende dalla 
quantità di ossigeno presente nell'aria.
      Gli insetti non hanno un apparato respiratorio come i vertebrati, con 
i polmoni, e soprattutto non usano il sangue per trasportare l'ossigeno ai 
vari organi del corpo. Gli insetti respirano tramite un sistema complesso di 
trachee che portano l'ossigeno direttamente ai tessuti. Questo sistema si 
apre all'esterno con gli spiracoli. Aumentando le loro dimensioni, gli 
insetti hanno bisogno di trachee più grandi e più lunghe per il trasporto 
dell'ossigeno. Ma aumentando il volume del corpo, cresce anche la richiesta 
di ossigeno e quindi gli insetti avrebbero bisogno di un numero maggiore di 
spiracoli che si aprono sullo scheletro esterno. C'è un limite nel rapporto 
tra grandezza del corpo e grandezza delle trachee, che occuprebbero troppo 
spazio se l'insetto diventasse più grande. Inoltre le trachee hanno un punto 
critico: l'attacco delle zampe dell'insetto al corpo. Qui il diametro delle 
trachee si riduce drasticamente facendo passare meno ossigeno.
      Secondo lo studio degli scienziati americani, le dimensioni di 15 cm, 
più o meno quelle del Titanus giganteus, sono quelle massime che un insetto 
può raggiungere con l'attuale percentuale di ossigeno nell'aria.
      Le cose però cambiano se la percentuale di ossigeno aumenta. Con più 
ossigeno nell'aria diminuisce la necessità di aumentare in proporzione il 
diametro delle trachee. E quindi il corpo degli insetti, a parità di 
dimensioni di trachea, può diventare anche più grande. Esattamente quello 
che accadde 300 milioni di anni fa, quando l'ossigeno nell'aria era il 35%.
      Paolo Virtuani
      14 ottobre 2006

 
...a questo punto, verrebbe spontaneo creare un ambiente con il 35% di 
ossigeno nell'aria per verificare questa teoria. E' stato fatto ???
John.

 ossigeno nell'aria per verificare questa teoria. E' stato fatto ???
forse (ma non sono biologo)  non basta aumentare %O2 per avere in poche
generazioni insetti piu' grandi, bisognerebbe magari verificare se in
insetto piu' grande e' effettivamente piu' competitivo
e poi il peso dell'esoscheletro non puo' essere un problema per un grosso
insetto?
A.

 respiriamo. 
Cazzata.
Gli insetti sono piccoli perché se superassero una certa quota in volume 
l'esoscheletro imploderebbe schiacciato dalla pressione atmosferica.
Insomma: la taglia ottimale è quella perfezionata in milioni di anni di 
evoluzione, tant'è che è una struttura vincente testimoniata dalla 
enorme radiazione di biodiversità (un milione e passa di specie).
Ed è il motivo per cui animali di taglia superiore sono dotati invece di 
endoscheletro, risultato dell'organizzazione e della specializzazione 
morfofunzionale della notocorda.
Ciao
-- 
Andrea
***
"Scusate, ma com'è fatta l'avena?!"
"Ma che ne so'..."
"Beh... sarà a fiocchi"
(Notte prima degli Esami - 2005)
Nessun popolo dovrebbe temere
il proprio governo.
Sono i governi che devono sempre
temere il Popolo.
(V, Vendetta - 2006)

 specializzazione morfofunzionale della notocorda.
scusa l'ignoranza... chevvoldi'???
  :-)
A.

 presentato a un convegno in Virginia ha fornito la ...
scoperta dell'acqua calda.
comunque ci sono altri fattori in gioco, come la dispersione del calore 
prodotto in volo e il peso dell'esoscheletro

 scusa l'ignoranza... chevvoldi'???
Sto un po' di fretta... in modo molto approssimativo diciamo che la 
notocorda è la struttura embrionale da cui poi si origina la colonna 
vertebrale, o in senso più generale lo scheletro assile che sostiene 
dall'interno il corpo e che quindi conferisce resistenza all'ambiente e 
capacità di sviluppare masse anche imponenti....
Spero di aver più tempo prox per approfondire qui l'argomento, anche 
perché è molto interessante.
;-)


 parola a chi ne capisce. Io no :(
Certo, non sono batterii che si fanno adattare in poco tempo rendendoli
proni a mutazioni... Però si potrebbe forse (non sono un entomologo!)
studiare il profilo della taglia in sottopopolazioni fatte ambientare a
concentrazioni differenti di ossigeno per osservare differenze nella
taglia mediana tra le due popolazioni dopo 1*m ... n*m generazioni.
Oppure cercare di osservare se la prevalenza in un ambiente a pressione
di O_2 controllata dell'una o dell'altra di due specie simili
caratterizzate da taglie differente correla in qualche modo con la
pressione medesima.
--
Luca

 di O_2 controllata dell'una o dell'altra di due specie simili...
Però si tratterebbe sempre di variazioni "minime" di taglia. Mentre il 
senso del post iniziale credo fosse : come mai non abbiamo bacarozzoni 
di 90 chili??
Ecco, taglie di questo tipo non sono raggiungibili data la struttura e 
l'organizzazione dell'esoscheletro.


 perché è molto interessante.
sarei curioso di vedere gli esseri "intermedi" con un po' di scheletro
fuori ed un po' dentro... gulp!
rimango online...
:)
A.
-- 
www.no4er.it
 - ICQ#: 32168396 
"...over the hills and far away!" 
PS: se despammed non va stesso nick su libero 
questo articolo e` stato inviato via web dal servizio gratuito 
http://www.newsland.it/news
 segnala gli abusi ad 
ab...@newsland.it

 fuori ed un po' dentro... gulp!
????????


 morfofunzionale della notocorda.
Scusa ma il ragionamento sull'endoscheletro non mi fila... se non
resistessimo alla pressione con la pressione interna delle cellule e
l'aria negli organi cavi, il nostro corpo imploderebbe sullo scheletro.
L'esoscheletro non fa proprio una mazza in questo senso.
d

 L'esoscheletro non fa proprio una mazza in questo senso.
L' "invenzione" dell'endoscheletro ha permesso un riarrangiamento dello 
spazio interno permettendo una migliore ridistribuzione dei parenchimi 
che sono decisamente prevalenti (i parenchimi son compatti), con la 
scomparsa di qualsiasi placca ossea a funzioni meccaniche di sostegno 
(ma non di protezione). Spazi "gassosi" o "liquidi" sono minori nei 
Vertebrati rispetto all'ambiente interno degli insetti.
L'inizio del 3D secondo me intendeva "Come mai non esistono bacarozzoni 
di 90 chili? Ecco la risposta..." segue l'articolo.
In ogni caso non mi risulta che un bacarozzone di massa elefantesca si 
sia mai sviluppato, nemmeno a guardar il dato fossile (mi pare...).
Cmq da queste parti girovaga in ingegnere ;-) che potrebbe divertirsi ad 
estrapolare dati sulla struttura meccanica di un esosocheletro e a 
vedere se il modello matematico della struttura tiene alla pressione 
atmosferica per un individuo pari in massa ad un uomo...


 (ma non di protezione). 
La ridico meglio: con la scomparsa di strutture "ossee", o cmq rigide, 
esterne di sostegno...


 sia mai sviluppato, nemmeno a guardar il dato fossile (mi pare...).
Bah, non so quanto pesasse una Meganeura, ma 75 centimetri di apertura
alare non sono uno scherzo. Cmq credo che il fattore limitante sia
proprio la diffusione dell'ossigeno.
ciao
d

E poi scusa, dove lo mettiamo il Meganulon ritrovato nel 1956 nel
villaggio di Kitamatsu durante opere di scavo? ;-)
http://en.wikipedia.org/wiki/Meganulon
ovvio, qui si scherza...
d

 non collassare ;-)
No ma è l'introduzione dell'endoscheletro che ha portato al 
riarrangiamento dei parenchimi e a far sì che la tua chiappa sia piena e 
soda... non può collassare perché è fatta dal grande gluteo che è un 
muscolo compatto. E se hai muscolo sulla chiappa e non una cavità più o 
meno piena è perché ci son strutture interne di sostegno.
Ossia, il concetto è questo: spostiamo lo scheletro all'interno, 
inseriamo su questo i muscoli (perdendo molta efficienza, è vero, 
rispetto agli insetti), riempiamo il vuoto con tessuti compatti e 
lasciamo solo alcuni ridotti distretti a contenere fluidi. Questo 
consente di sviluppare masse enormi, vicariate da un distretto 
circolatorio molto capillare (in tutti i sensi). Altrimenti saremmo 
ancora sacchetti di emocele variamente protetti e niente più.
L'endoscheletro è un concetto architettonico e strutturale... oltre che 
una struttura. Intendevo questo, forse non son stato efficace...
Poi che anche la distribuzione dell'ossigeno sia critica oltre una certa 
soglia di superficie/volume - se non ci si inventa un apparato 
circolatorio - è vero, ma mi sembra sia solo un aspetto del problema.
Cmq i dati sul collasso di un esoscheletro "gigante" erano pubblicati su 
Nature di secoli fa, se non ricordo male. Ma potrei sbagliare journal.


 Appena finisco un certo lavoretto... 
...il clistere in questione!?!?!
;-))))
Ma non si era parlato di un caffè zona università?


 
http://en.wikipedia.org/wiki/Meganulon
Ketajo! Kekazzè??
;-)
Ciao


 ????????
nel senso *non credo* che il passaggio di una struttura come lo scheletro
da esterna ad interna sia avvenuta per gradi... e' questa la curiosita'.


 da esterna ad interna sia avvenuta per gradi... e' questa la curiosita'.
Non č avvenuto per gradi, o meglio non c'č stato passaggio da una all'altra.
Endoscheletro ed esoscheletro sono due soluzioni alternative adottate da due
cladi diversi, e nessuna delle due deriva dall'altra. Sono funzionalmente
analoghe, ma non omologhe.
Danilo
--------------------------------
Inviato via 
http://arianna.libero.it/usenet/

La mia opinione e' che il problema di un collasso dell'esoscheletro
non esista.
Ritengo che la pressione interna si aggiusti comunque a uguagliare
quella esterna, per cui l'esoscheletro non debba in realta' reggere
alcun differenziale di pressione.
Se non vado errato, durante l'accrescimento del corpo di un insetto
avvengono delle mute, durante le quali l'esoscheletro non e' rigido,
ma s'indurisce gradatamente. Dunque in questa fase certamente le
pressioni interna ed esterna sono in equilibrio.
La presenza di cavita' riempite di fluidi non e' un problema (a meno
che non si tratti di gas) perche' i liquidi sono praticamente
incomprimibili, per cui non vengono influenzati nel loro volume dalla
pressione cui sono sottoposti.
-- 
Elio Fabri

 alcun differenziale di pressione.
...su un modello di una quarantina di cm massimo... ma sull'ipotesi di 
un bestione di 90 chili, ad esempio?
...così, tanto per ipotizzare....


 
il punto di partenza e' *senza* scheletro, ne' fuori ne' dentro. Da li 
qualcuno ha pensato di calcificare l'epidermide, e sono nati i 
rivestimenti esterni, ad esempio, dei monoplacofori che poi si sono 
evoluti in poliplacofori e poi, forse, in invertebrati terrestri. 
Qualcun altro ha pensato di inventarsi un leggero sostegno calcareo 
interno, come la notocorda, e da li son venuti fuori i vertebrati.

 
as far as I know il problema non e' nella pressione, problema 
inesistente per gli animali terrestri, ma nel peso dell'esoscheletro di 
un bacarozzone volante, oltre che, soprattutto, nella diffusione 
dell'ossigeno. i ragni pero' hanno i polmoni a libro e non le trachee, e 
qualche problema di dimensioni lo hanno anche loro. Evidentemente il 
problema del rapporto superficie/volume non e' solo questione di ossigeno

 dell'ossigeno.
Sull'ossigeno d'accordo.
Sul peso dell'esoscheletro no.
Mi spiego.
Per cominciare, non mi pare che la chitina abbia densita'
sensibilmente superiore all'acqua. Sbaglio?
Se e' cosi', l'esoscheletro contribuisce quanto il resto, a differenza
delle ossa dei vertebrati.
E infatti gli uccelli hanno degli adattamenti particolari, per
ridurre il peso dello scheletro, su cui ho idee vaghe...
Poi, se e' vero quanto ho gia' scritto, ossia che l'esoscheletro non
deve sostenere un differenziale di pressione, non c'e' motivo che
debba essere particolarmente spesso.
Avrebbe piu' che altro la funzione di fornire punti d'inserzione dei
muscoli, credo (ma ovviamente di anatomia degli insetti non so
niente...).
Ci sono dati sullo spessore dell'esoscheletro di coleotteri di diverse
dimensioni?
 
-- 
Elio Fabri

 niente...).
Certamente l'esoscheletro fornisce punti di inserzione alla muscolatura (e
anche fulcri di leva), ma contribuisce anche a "tenere insieme" l'insetto.
Racchiude e sostiene gli organi interni. Essendo che con l'aumentare delle
dimensioni il volume interno cresce al cubo ma la superficie al quadrato,
credo che l'esoscheletro si troverebbe a dover sostenere una pressione (di
gravità) via via maggiore fino a costituire il fattore limitante. _Se_ non
intervenisse prima l'ossigeno, come io credo.


 proprio la diffusione dell'ossigeno.
Sě, lo penso anch'io.
Ma non escluderei altri fattori. Voglio dire, la domanda "perchč gli insetti
sono piccoli?" mi sembra un tantino antropocentrica. Non sono gli insetti ad
essere piccoli, sulla media dei viventi, sono i vertebrati ad essere grossi.
Certo, per un mammifero o un uccello esiste un rapporto volume/superficie
minimo, ma questo non vale necessariamente per anfibi e rettili, ad esempio,
tanto č vero che molti anfibi, nelle loro forme giovanili, sono davvero
minuscoli, eppure sopravvivono. Sopravvivono fino a diventare _grandi_.
Io penso che gli insetti facciano da fattore limitante ai vertebrati per
quanto riguarda le dimensioni minime. Penso cioč che sarebbe vantaggioso,
ceteris paribus, per un vertebrato essere piů piccolo, ma che la concorrenza
degli insetti sia tale da impedirlo (forse in virtů della loro
organizzazione nervosa, che potrebbe essere ottimale sulle piccole
dimensioni).
Una specie di grosse dimensioni richiede piů spazio (basta pensare a come si
presenta un albero a noi, a una formica e ad un acaro. Sembra quasi una
superficie frattale...), č piů vulnerabile ai cambiamenti ambientali
(risente del macroclima che č piů variabile di alcuni microclimi), ha
generazioni piů lunghe, e quindi sia problemi di adattamento sia di
ripristino della popolazione, e cosě via.
Quello che voglio dire č che magari gli insetti hanno il fattore limitante
nella diffusione dell'ossigeno all'interno del loro organismo, ma č anche
possibile che non abbiano subito, nel loro insieme, grosse pressioni
adattative per superare il problema. E' possibile che la pressione sia stata
tutta sui vertebrati, per adattarsi ad occupare la nicchia scomoda lasciata
libera dagli insetti.


 dimensioni?
Bella domanda.
Ciao


 
Mmm, interessante... Il controesempio sono le specie di grilli
australiani (o da qualche parte in oceania) che occupano la nicchia di
piccoli mammiferi roditori... beh, come controesempio c'azzecca poco!
d

 E' una proteina fibrosa...
E' un carboidrato. Forse ti confondi con la cheratina.
-- 
Ci sono 10 tipi di persone: quelle che capiscono il
sistema binario e quelle che non lo capiscono.

 
Sì hai ragione...
Peggio, però: un CHO strutturale paragonato con l'acqua? Non capisco il 
parallelismo che intendeva Elio tra densità di due strutture così 
diverse. Ossia la chitina non mi sembra duttile e "arrendevole" come 
l'acqua (solida o liquida che sia).


 l'acqua (solida o liquida che sia).
Se non ho capito male, Elio Fabri parlava della densità della chitina
rispetto all'acqua in riferimento alla distinzione fatta da ladybat tra
animali acquatici e animali terrestri.


 Peggio, però: un CHO strutturale paragonato con l'acqua?
cmq io sono d'accordo con Fabri, tra l'interno e l'esterno non credo
che ci sia una differenza di pressione. Mi pare assurdo... per quale
motivo ci dovrebbe essere?Forse non intendevi dire questo.
Probabilmente sarebbe il peso dell'interno che dovrebbe essere sorretto
dall'esoscheletro, come dice danilo, ma per questione di gravità
appunto.
Resterebbe cmq da dimostrare che una blatta di 90 chili non puo
esistere perche dei vincoli chimico-fisici e/o biologici impedirebbero
l'evoluzione di una struttura esoscheletrica sufficiente a sopportare i
90Kg.... la vedo dura...
La domanda del 3d invatti è equivalente a chiedere "perche gli insetti
non sono grossi (come certi mammiferi)?", ma è una domanda che in
campo biologico non puo' trovarre una risposta definitiva, perche'
nessuno è attualmente in grado di fare previsioni evolutive.
Quindi si puo' continuare all'infinito a dire che non esistono per
questo o quel motivo, restano ipotesi egualmente infondate, e
sottolineo "egualmente".
Potrei infatti semplicemente dire che non esistono insetti enormi
semplicemente perche il  puro caso ha voluto cosi.
NOn da ultimo c'e' anche il problema che "piccoli/grandi" sono concetti
un po' troppo vaghi/relativi, no?
fuzzy

 90Kg.... la vedo dura...
E' notevole a questo proposito la domanda di Elio sui dati dello 
spessore chitinoso nei vari insetti attuali di varia taglia... devo 
sentire qualcuno giù all'associazione entomologica romana.


 il punto di partenza e' *senza* scheletro, ne' fuori ne' dentro.
...
thx del chiarimento, Ladybat e Danilo!
A.

 thx del chiarimento, Ladybat e Danilo!
ezz.. e dominio Digitale sugli altri post!
A.