なぜ昆虫は巨大化すると自重で・・？

質問

なぜ昆虫は巨大化すると自重で・・？

なぜ自重で潰れると言われるのでしょうか？
過去の同種の質問への回答を幾つか見てきたのですが、
いまいち理解できません。

脊椎動物と、外骨格の生き物の体の支え方には
どんな根本的な違いが有るのでしょうか？

酸素を体の隅々に送れないのが問題で
酸素濃度が高かった時代はその問題が低く昆虫は巨大化できた
などと言う話も聞きますが、進化で得られれば克服して
今の酸素濃度でも巨大化できたのでは・・
とも思えてしまいます。

詳しい方、何か教えて頂けますと幸いです。

回答No.4

suiran2 · ベストアンサー

自重で潰れるとは誰の説なのでしょうか。現実に古生代には巨大昆虫が生息していましたから何の根拠も説得力もないと思います。現代に巨大昆虫が生存できないのは、酸素濃度が低いためという説が科学的には定説です。

古生代には酸素濃度は30%を超え最大で35%程度まであったと思われます。この環境では気管呼吸も十分に機能しまして昆虫も巨大になれました。しかし、その後酸素濃度が10%程度に低下したために巨大昆虫は全て死滅しました。

なぜ巨大昆虫が低酸素状態に適応できなかったのかは、関節が原因です。外骨格生物の関節は一方向にしか曲がりません。昆虫の頭部のように自由度の大きな関節は、実は小さな複数の関節の集まり、複関節から出来ています。一体節に一関節ですから複体節とも言われます。この関節部は可動部ですから運動器官以外の機能を持たせることが出来ません。ですからなるべく小さくする必要があります。しかし、小さくしますとその空間も狭まり気管も細くならざるを得ません。これが文字通りネックになりまして現世昆虫は巨大化できないのです。

解決策は複関節部を細くしないことですが、そうなりますと複関節を動かす筋や腱等も大きくしなければならず、まるで複関節のお化けのような生物になります。現実的ではないですね。小さなままでも立派に現在の地球を支配しているのですから巨大化する必要もありません。何かの参考になさってください。

お礼

ご回答ありがとうございます。
ふーむ・・鳥の骨のような、軽くて頑丈な作りを得られれば
案外この強度の問題は問題ではなかったのでしょうか。

＞関節
そんな空間問題が有ったのですか。
何か上手く想像できませんが、
呼吸がそんなにネックになるのですね。

確かに昆虫などは地球で一番反映しているそうですよね。
生命としても完成度が非常に高いとか。
大きな物が居ないのは呼吸の問題・・
昔いたのは酸素濃度が高かったから・・。
酸素を使う細胞の進化・・
生命の奥は深いのですね。

謎がより解けた気がします。
ありがとうございました。

回答No.5

hhk7f

補足なのですが低酸素でも深海に生息するカニなどは巨大化しています。
また基本構造は昆虫などと同じです。
問題は陸上ではないということです。
陸上は重力がかかりますし外敵も多く餌などの選択も細かな制約が出てきます。
蝶の幼虫などは食草といって食べる植物の種類が限定されるほどです。
大きな体では外敵に襲われやすく世代交代や餌資源の枯渇など様々な条件がネックになっているのだと思います。
かつて古生代に繁栄していたトンボとカワゲラの中間系をなす昆虫は羽根を広げた長さが８０センチ近くもあったといわれています。この時代は今より捕食者が不器用で鳥のようにピンポイントで捕食するタイプの動物も少なく大型化できたのでしょうが恐らく羽のある昆虫ではこのサイズがマックスです。
頭胴長は３０センチほどでしょう。
ちなみに３０センチになる昆虫は現在でも存在し熱帯ナナフシの仲間などで例を挙げることができます。
世間で言われているほど古生代の昆虫がズバ抜けて大きいというわけでないことがおわかりでしょう。

お礼

ご回答ありがとうございます。
30cmのナナフシ・・
しかし昔は数ｍのムカデや70cmのゴキブリが居た等とも聞きますし、
うーん、私にはまだまだ
ズバ抜けて大きいような印象がしてしまいます。

しかしやはり外敵の問題でエサが取れない
取っても奪われたり逆に自分が襲われると逃げきれず
上手く抵抗もできずエサになってしまう
等という問題が有るのかもしれませんね。

回答ありがとうございました。

回答No.3

hhk7f

実際に大きな昆虫を観察すればわかるのですが動きが悪いです。自重で潰れるというのは誰の説かわかりませんが現実的な考えではないと思います。
動きの悪い昆虫は行動に制約ができ、餌をとらえにくくなるなど生命活動に支障をきたすようになると思うのです。太古の自然が残る環境では大型の昆虫が生きながらえる傾向がありますが都会では小さな昆虫が目につくのも餌など環境要因に左右されているということでしょう。
もともと昆虫は大きくなりにくい素質を持っていて、更に環境要因によって大きさが決定されるという見方が正しいのではないでしょうか？

お礼

なるほどー。
確かに昆虫の動きはぎこちないのが多いですよね。
瞬間的な動きや早業ならどちらも強いと思いますが
サバンナの哺乳類のような動きには
全くついていけないかもしれませんね。

大きくなれる閉ざされた環境が有れば
もしかすると進化し、大きなまま居られたのでしょうか。

ご回答ありがとうございます。

回答No.2

tiltilmitil

少々古い本ですが、中公新書の「ゾウの時間　ネズミの時間」という本がお勧めです。いろいろなところで「生物の一生での総心拍数がほぼ同じ」というところが取り上げられることが多いですが、副題が「サイズの生物学」というように、生物のサイズについての考察が多数あります。昆虫がなぜ大きくなれないのかというのもいくつかの理由が挙げられています。

http://www.amazon.co.jp/dp/4121010876

お礼

面白そうですね。
機会が有ったら是非読んでみたいと思います。
ありがとうございます。

回答No.1

chie65536（@chie65535）

＞なぜ自重で潰れると言われるのでしょうか？

身体そのものの強度が足りなくなるから。

体長が２倍になると、体重は８倍になります。

身体を支える骨格の強度は断面積に比例するので、体長が２倍になると断面積が４倍になり強度も４倍になります。

強度が４倍になっても体重は８倍になっていますから「そのまま２倍の大きさになっただけ」では「実質的に強度が半分になる」ので、骨格構造や内臓の構造が変わらないと、強度が不足します。

「強度が不足する」と言うことは「自分の重さを支えきれない」って事です。

「自分の重さを支えきれない」という事は「自重で潰れる」って事です。

なので「体長が２倍になったら、身体を構成する全組織の強度がすべて２倍にならないといけない」のです。

その為「大きくなる速度が早すぎて、進化により身体全体の強度が増す速度が追いつかない場合」には、大きくなり過ぎた種族は種を維持出来ずに絶滅します（死なない程度の巨大化でも、交尾できないまで巨大化すれば子孫を残せず絶滅は避けられない）

これは、昆虫に限った事ではありません。

脊椎動物でも巨大化し過ぎて「内臓組織が内臓を支え切れなくなる」と「自分の体重で圧死」します。

浜に打ち上げられて水からでたクジラなどが浜辺で死んでるのも「自分の体重で圧死したから」です（水中にいれば浮力があるので圧死しません）

お礼

強度・・という言葉が壁の様でしたが、
何となく解って来ました。
枝に水球を付ける事に似ているのでしょうか。
大きくなればなるほど比例したサイズの枝だけでは支えきれなくなる事が。

肉の重さが増えるのに支える構造が成り立たなければ
臓器などが正常な位置に収まる事すらできず
正常な位置にある事をアテにした生物は死ぬのでしょうか。

＞浜に打ち上げられたクジラ
なるほどですね。何となく想像が出来た気がします。
（浮力は浮力でいまいち理解できないものですが・・。）

身長が２倍になれば体積が８倍になる。
８倍の体重を支えるにはそれなりの筋肉か骨格が必要。
無ければ臓器などが正常な位置を維持できず潰れて死ぬ。

そのように進化できていれば巨大化できたのでしょうね。

しかし恐竜時代の生き物などかなり巨大な生き物も
過去に長年生きてきた様ですし、
その手前の時代の巨大ムカデは３～５ｍ程有ったそうですし。
まだ環境が違った　生命の進化の効率性が違った
などの理由はありそうですが・・。

とりあえず現在の疑問は解決できました。
詳しいご解説、感謝します。
やっと疑問が解けた気がします。