Forum Entomologi Italiani

ciao ragazzi

ho diviso questa discussione a partire da quest'altra, dalla quale riprendo un punto che era stato toccato e poi lasciato da parte


in realtà, io sono convinto che nel passaggio dalla vita, almeno parzialmente, subacquea a quella totalmente aericola il fattore "peso" abbia avuto un ruolo condizionante molto maggiore di quanto ritenuto dal mio omonimo

è vero che possiamo immaginare strutture interne di rinforzo, una sorta di "endoscheletro" che si affianca all'esoscheletro e lo rinforza, o un esoscheletro più robusto e resistente, o quant'altro volete... ma c'è un momento (ripetuto più e più volte) in cui tutto ciò cade, ed è la muta, un passaggio cruciale ed ineliminabile nella vita di tutti gli artropodi, che da quando sono comparsi sulla faccia della terra non hanno mai evoluto un altro processo che consentisse l'accrescimento dell'esoscheletro

al momento della muta, e fino a quando non si consolida nuovamente dopo essersi esteso, l'esoscheletro perde ogni capacità di sostegno della massa corporea, persino la capacità della cuticola di resistere alla pressione dei liquidi interni senza lacerarsi può diventare un fattore limitante... probabilmente non a caso il mostro "armato" che abbiamo visto aveva corpo largo e appiattito, in modo di ridurre il più possibile il dislivello e quindi la pressione idrostatica all'interno del corpo, e con espansioni laterali che permettevano di distribuire il peso su una superficie di appoggio più ampia; questo anche ammesso (e non ancora concesso), dato che il suo habitat si suppone fossero grandi foreste umide e paludose... che fosse realmente un organismo pienamente terrestre, e non almeno semiacquatico

circa i motivi che hanno consentito agli artropodi dell'epoca di raggiungere quelle dimensioni, su cui ho alcune piccole perplessità, a + tardi... per ora solo una piccola precisazione sugli ordini di insetti estinti, almeno due importanti ordini, i meganisotteri (cioè le "libellule giganti" come la Meganeura, che non erano odonati, con i quali coesistevano) e i paleodittiotteri, non sono sopravvissuti alla grande estinzione del permiano

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maurizio

Quello della muta certamente rappresenta un momento critico, anzi, sicuramente il più critico (che ieri ho dimenticato di citare), e sicuramente ha contribuito pesantemente nel relegare gli insetti ed i loro parenti terrestri ad una gamma di dimensioni da medio-piccole a estremamente piccole. Nonostante questo, alcune specie paleozoiche avevano raggiunto dimensioni considerevoli, evidentemente trovando il modo di compiere comunque la muta, anche se credo che attualmente non si sappia come. Poi, da un certo momento, le dimensioni sono calate, stabilizzandosi, più o meno, su quelle che hanno ancora oggi. Sono convinto che se le possibilità di vita per animali più grandi non fossero state utilizzate dai Vertebrati gli Artropodi avrebbero forse trovato il modo di superare questo ostacolo, aumentando ulteriormente di dimensioni. Non chiedetemi come, perchè l'evoluzione sceglie spesso vie imprevedibili.

Per le forme con gli stadi immaturi acquatici e solo l'adulto terrestre, il problema della muta si sarebbe potuto risolvere semplicemente effettuando anche l'ultima in acqua. Ecco che il peso non avrebbe più creato problemi. Quasi come succede con gli Efemerotteri, in cui lo stadio di pre-adulto alato, caratteristica di questo ordine, sfarfalla dalla ninfa mentre questa è a pelo d'acqua, ma comunque immersa. La scomparsa di questo stadio particolare, sostituito direttamente dall'adulto sfarfallante con le stesse modalità, non avrebbe richiesto grandi modifiche, ma in questo caso non avrebbero dovuto fare più alcuna muta fuori dall'acqua.

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Maurizio Gigli
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Ma considerando il fatto che il gigante che abbiamo visto viveva in ambiente paludoso, non è logico pensare che per il periodo di muta, esso potesse immergersi per non dover sopportare tutto il peso del corpo privo di esoscheletro, ed adottare quindi una strategia uguale a quella degli insetti con stadi ninfali subacquei? Non so se poi le sue strutture corporee lo permettessero. Poi c'è la storia che per ogni incremento del doppio della lunghezza, deriva un aumento di 8 volte del volume e della massa, motivo per cui il peso massimo dovrebbe restare sotto i 150 grammi.

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Luca Manelli

Tutto è possibile, anche se bisogna vedere come si metteva con la respirazione. Una bestia del genere sarà già stata prossima al limite delle capacità di assorbimento e distribuzione dell'ossigeno nell'aria, figurarsi in acqua! (sempre che non avesse qualche strano adattamento)

Il discorso dell'aumento della massa corporea in proporzione alle dimensioni è anche più complesso. Il problema nasce dalla diversa velocità di aumento della superficie e del volume, e negli esseri viventi ha profonde implicazioni un po' ovunque, dai batteri fino ai più grandi vertebrati esistenti ed estinti.

Il volume, come hai giustamente detto, aumenta in proporzione al cubo delle dimensioni. Le superfici in proporzione al quadrato di queste.

Dal volume dipende la massa, e quindi la quantità di nutrimento necessaria, la quantità di ossigeno, la quantità di sostanze di rifiuto da eliminare, la quantità di calore prodotta, ecc.

Le superifici sono coinvolte in molte cose: capacità respiratoria, assorbimento del nutrimento nell'apparato digerente, resistenza dell'apparato di sostegno, potenza muscolare, capacità di disperdere il calore, ecc.

In pratica, con l'aumento di dimensioni, mantenendo le stesse proporzioni corporee interne ed esterne, un insetto andrebbe incontro a maggiori difficoltà di respirazione, dovrebbe impiegare più tempo per digerire quanto necessario per campare, sarebbe meno agile, meno resistente in caso di caduta, ecc.

A seconda dei gruppi sistematici, uno o più di questi fattori diventano talmente limitanti da impedire il superamento di certe dimensioni. Tra i Protisti, ad esempio, ciò che limita le dimensioni è il rapporto tra il volume del citoplasma e la superficie di scambio con l'esterno, ovvero la membrana, neii Mammiferi il limite in genere è dato dalla sezione delle ossa e dalla capacità di assorbimento dell'apparato digerente, per gli uccelli volatori, il limite è dato dal rapporto tra il peso e la superficie alare, e così via. Negli insetti, quale fattore prevale?

Credo che dovremo separare questa parte della discussione dalla prima parte, sui Cerambycidae velenosi!

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Maurizio Gigli
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fatto !

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maurizio

Vi riporto il commento di un amico studioso di paleontologia all'università che spero possa interessare e dare ulteriore spunto alla discussione...

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Io una volta usavo il DDT contro gli insetti. Poi lo hanno vietato perché provoca il cancro. Io invece continuo ad usarlo, perché non mi frega un ciufolo di come muoiono...

bene, torniamo ai (possibili) insetti giganti

anzitutto, direi che dobbiamo chiarire meglio un punto: il limite teorico dimensionale di un insetto in generale, e quello di un insetto capace di volare (entrambi non noti con certezza) sono sicuramente due cose del tutto diverse

per fare un esempio... attuale (o meglio, a metà fra l' "attuale" e il "recentemente estinto" ad opera dell'uomo ), lo struzzo raggiunge e supera i due metri e mezzo di altezza e i 150 kg di peso; il moa gigante (Dinornis) della nuova zelanda si stima raggiungesse i 300 kg, e l'Aepyornis del madagascar la mezza tonnellata... ma nessun uccello con caratteristiche del genere è mai stato, né sarà mai, in grado di volare

e questo vale sicuramente anche per gli insetti; sono ragionevolmente sicuro che una "libellula gigante" delle dimensioni e del peso di un'Arthropleura non avrebbe mai potuto esistere, nel senso che non avrebbe mai potuto sostenersi in volo, a prescindere dal suo sviluppo alare, dalla sua capacità di compiere l'ultima muta senza spiaccicarsi sotto il proprio peso, etc. etc.

premetto che non sono molto convinto che la maggiore quantità di ossigeno nell'aria da sola sia stato il fattore decisivo... in particolare per un motivo "verificabile", ossia che all'inizio del terziario, all'indomani della grande estinzione della fine del cretaceo (con la scomparsa del clima tropicale stabilmente caldo-umido e privo di stagioni, e delle foreste ad esso legate), mi sembra improbabile che la quantità di ossigeno fosse significativamente più elevata, che so, rispetto ad ora

tuttavia a quell'epoca, in cui non c'erano quasi vertebrati volatori (gli pterosauri erano scomparsi, e i dinosauri sopravvissuti, cioè gli uccelli primitivi, erano ancora numericamente insignificanti), un gruppo particolare di odonati, gli Isophlebioptera, per un breve periodo sono stati rappresentati da forme giganti, sui 30 cm di lunghezza, dimensioni comparabili con una Meganeura (con cui non avevano nulla a che fare, i meganisotteri erano estinti dalla fine del permiano, questi erano veri odonati)

e quindi sono convinto anch'io, come il mio semiomonimo , che in sostanza gli insetti giganti abbiano potuto esistere fin tanto che non sono comparsi vertebrati di taglia analoga o superiore a fargli concorrenza, oltre un certo limite di dimensioni le strutture dei vertebrati (pensiamo all'ala di un uccello o di uno pterosauro, sostenuta da uno scheletro articolato e provvisto di una complessa muscolatura intrinseca, rispetto all'ala battente rigida di un insetto) sono probabilmente a priori più efficienti e versatili rispetto a quelle analoghe degli insetti


in realtà, l'adulto sfarfallante direttamente dal pelo dell'acqua si osserva ad es. nelle zanzare attuali... ma non credo proprio che questa avrebbe potuto essere la soluzione; negli efemerotteri, all'atto dell'involo la cuticola non è indurita (non che si indurisca granché neanche dopo) e l'ala è mantenuta rigida quanto basta solo dalla pressione dei fluidi all'interno delle venature, il che è sicuramente incompatibile con le dimensioni e il peso, non dico di una Meganeura, ma semplicemente di un Anax... e anche per quanto riguarda le zanzare, oppure odonati come Erythromma viridulum, entrambi che sfarfallano in orizzontale con l'ultimo stadio preimmaginale appena affiorante a pelo d'acqua, la possibilità delle ali di distendersi in orizzontale, in sfida alla forza di gravità, e di rimanere distese orizzontali senza sostegno fino a un sufficiente indurimento, non credo sarebbe compatibile con dimensioni significativanente più grandi

in realtà, io ho il sospetto che il problema della muta, in passato, sia stato risolto (da paleodittiotteri e meganisotteri) per le dimensioni teoriche massime di un insetto volatore, ossia che le forme più grandi che conosciamo (che ovviamente la muta riuscivano a compierla) non fossero lontane dalla taglia massima fisicamente possibile perché un insetto potesse volare, e forse l'avessero raggiunta; e la soluzione potrebbe essere stata molto semplice, simile a quelle degli insetti attuali, ossia la muta in due fasi (fuoriuscita a metà dall'exuvia fissa a un supporto, attesa che le zampe possano reggere il peso del corpo, fuoriuscita della parte rimanente) oppure compiuta con il corpo adagiato a terra, con successiva attesa che le zampe fossero sufficientemente irrobustite; in entrambi i casi, inizio della distensione e successivo indurimento delle ali posticipati al momento in cui le zampe sono in grado di sostenere l'animale in posizione verticale

ci sarebbe anche l'ala tipo coleotteri, piegata una o più volte, che si sviluppa ad es. anche in orizzontale appoggiata sull'addome, ma non credo che un'ala del genere, mantenuta distesa durante il volo solo dalla pressione interna delle venature e non da una struttura rigida, possa funzionare oltre una certa dimensione in mancanza di un'adeguata muscolatura intrinseca

p.s. vedo che mentre scrivevo è stato aggiunto altro... ma mi sembra che quel che ho scritto rimanga + o - valido, almeno per ora ...

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maurizio

Più o meno quel che avevo detto pure io, pur non essendo paleontologo. Ovviamente, non possiamo escludere che fra un po' si scopra qualcosa che rivoluzioni tutte le nostre conoscenze e mandi all'aria le varie ipotesi e teorie.

Grazie Maurizio per lo sdoppiamento.

Vedo che nel frattempo è arrivato un altro messaggio di MP (come Maurizio Pavesi, non Messaggio Privato!), con cui concordo in pieno. Ovviamente, quando parlavo dii Artropodi giganti, e del possibile aumento di dimensioni, mi riferivo più che altro alle forme attere, poichè quelle alate devono far fronte a limiti molto più seri, visto che le ali degli insetti non sembrano avere una struttura adatta a consentire il volo ad animali di un certo peso. Del resto mi pare che sia nei Vertebrati, sia negli Insetti, con l'aumentare delle dimensioni delle ali (e dell'animale) si tenda a passare ad un volo sempre più passivo (o meglio, caratterizzato da una superficie alare proporzionalmente maggiore ed un battito meno frequente). Ci sarebbe poi un'altro fattore che potrebbe aver influenzato le dimensioni massime dei volatori nei vari periodi, oltre alla percentuale di ossigeno, sicuramente importante: la densità dell'aria. Se, come credo sia possibile, fosse variata nel corso delle ere, potrebbe aver reso più facile o più difficile il volo.

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Maurizio Gigli
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A proposito del rapporto peso/superficie e simili, che è stato citato da Maurizio (Gigli), io mi ero lasciato andare a qualche elucubrazione molto qualitativa qui due anni e mezzo fa.
Naturalmente, dato che non sono un biologo, ma un ingegnere, avevo preso in considerazione soprattutto gli aspetti meccanici e dinamici della questione.

A proposito, forse avrei dovuto leggere la prima parte della discussione .... qual'è il più grosso artropodo terrestre? Ho in mente il Birgus latro ....

luigi

Anche io sapevo di Birgus latro, 4 kg per 40 cm di lunghezza, anche se si possono ipotizzare dimensioni ben maggiori.. Per quanto riguarda l'ambiente subacqueo io sapevo di Macrocheira kaempferi, invece.

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Luca Manelli

Credo di si, per entrambe le specie, anche se in mare potrebbe pure esserci qualcosa di più grande che ancora non conosciamo. Della fauna abissale conosciamo solo una piccola parte delle specie. Guarda caso il pagurone vive proprio su isole dove, a parte gli uccelli e qualche mammifero marino, i Vertebrati sono (o erano) assenti.
Se invece parliamo di Artropodi anche estinti, il primato era probabilmente detenuto dagli Eurypterida, come gli Pterygotus, che su Wikipedia dice superassero i 2 m di lunghezza, ma per quanto ricordo sono stati trovati frammenti di esemplari che dovevano essere molto più grandi. Ma in acqua ci sono problemi diversi.

Modifico nel titolo della discussione insetti in artropodi, che mi pare più adatto

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Maurizio Gigli
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ok

fino al mio ritorno in museo non potrò essere più preciso... ma mi sembra proprio che per gli euripteridi siano accertate dimensioni fino almeno a 3 mt

torniamo cmq agli artropodi terrestri (e modifico di nuovo il titolo ), dato che per quelli acquatici, che possono almeno teoricamente avere: cuticole chitinose scarsamente mineralizzate e quindi non molto più pesanti dell'acqua; strutture branchiali abbastanza estese (magari abbinate ad appendici in movimento) da fornire tutto l'ossigeno richiesto; organi di galleggiamento (corpi grassi, tessuti abbondantemente infiltrati da sali di ammonio...); etc. etc. ... mi sembra realmente difficile individuare un limite teorico, al di fuori del fattore limitante costituito dai predatori soprattutto vertebrati

un artropodo terrestre generico, non insetto, può teoricamente (allo stato attuale delle conoscenze, ossia senza bisogno di immaginare soluzioni evolutive del tutto ipotetiche) raggiungere dimensioni anche superiori a quelle del nostro millepiedone gigante, purché:

- viva in un clima tropicale caldo-umido: necessità di un ambiente con produttività primaria molto elevata, di temperature alte anche per non rallentare troppo lo sviluppo della nuova cuticola subito dopo la muta, e di umidità ugualmente alta per ridurre nella medesima occasione il rischio di disidratazione della nuova cuticola con conseguenti possibili malformazioni e incidenti di muta

- possieda un corpo largo e appiattito, quindi molto "basso", non solo per distribuire il peso e ridurre l'effetto di schiacciamento durante la muta (in sostanza, un ragno corpulento e massiccio come una migale, e grande come un cane sanbernardo o più, cioè alto un metro o giù di lì, non potrebbe evitare di spiaccicarsi ed esplodere sotto la pressione idrostatica dei suoi fluidi interni dovuta al dislivello all'interno della sua massa corporea), ma anche perché così nessun punto all'interno del corpo si trova a più di qualche cm dalla superficie, e quindi dallo spiracolo più vicino... se ammettiamo che gli spiracoli, in un animale come il nostro millepiedone, siano numerosi e distribuiti uniformemente sulla superficie dorsale (quella non "soffocata" dall'appoggiare sul suolo umido e magari paludoso), oltre che sulle appendici, il problema "respirazione" è già in via di soluzione

- sia in grado di evitare, anche durante la fase ultra-vulnerabile della muta, l'attacco di predatori, non necessariamente grossi e/o vertebrati; in concreto, nei nostri climi tropicali attuali, un animale del genere che durante la muta, con la cuticola facilmente aggredibile, non fosse in grado di difendersi dalle formiche (ad es. perché protetto da veleni a prova di tutto), non avrebbe alcuna chance di sopravvivere

rispetto a un millepiedone, con ciascun segmento corporeo provvisto di un paio di zampe in grado di sollevarlo da terra quel niente che basta ad evitare l'attrito radente durante il movimento, un insetto, che di zampe ne ha solo sei, deve però risolvere problemi aggiuntivi

se si tratta di un "insetto" strutturato come, che so, una larva di carabide, che oltre alle zampe vere possiede un corpo in grado di strisciare con onde di contrazione, magari con l'aiuto di strutture come il pigopodio, possiamo al limite immaginare dimensioni comparabili a quelle di un'Arthropleura

ma proviamo a immaginare una forficula lunga tre metri e del peso di un centinaio di kg: possederebbe zampe robuste quanto vogliamo, ma riunite all'estremità anteriore del corpo, quindi non in grado di sollevare da terra la massa addominale, che potrebbe solo essere trascinata... in queste condizioni, mi sa che le zampe in movimento riuscirebbero più facilmente a scavare un cratere sotto di sé, che non a portare l'intera massa da qualche parte

un insetto strutturato ad es. come un coleottero adulto avrebbe problemi altrettanto seri: una zampa come quella di un insetto è pienamente idonea a mantenere sollevato il corpo durante la marcia finché le dimensioni restano contenute (ricordo quanto è già stato ottimamente illustrato in precedenza: all'aumento delle dimensioni lineari, la superficie (e quindi anche la sezione di un tratto di zampa, quindi la sua resistenza a un carico) aumenta in ragione del quadrato, mentre la massa, quindi il carico da sopportare, aumenta in ragione del cubo... il rapporto non tarda a diventare irrimediabilmente squilibrato), ma credo diventerebbe rapidamente poco efficiente con dimensioni molto più grandi, provate a immaginare un carabo o un Blaps alti 50-60 cm, non di più, dalla "pancia" alla sommità del dorso, che cercano di sollevarsi e correre, o almeno trotterellare, dritti sulle zampe

in conclusione, io sospetto che un insetto vivente su terreno emerso, e costretto a mantenersi sollevato sulle zampe per spostarsi, non possa fisicamente raggiungere dimensioni di molto superiori a quelle di una porzione di 3 segmenti di Arthropleura, più un pezzo (ma non molto grande) a ciascuna delle estremità

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maurizio

Chi ha detto che non esistono insetti giganti?

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Maurizio Gigli
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non vedo le ali sotto le elitre del buprestone... quindi è vero che gli insetti oltre una certa taglia non possono volare

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maurizio

Le ha perse per mostrare le scritte!

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Maurizio Gigli
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