L'évolution des insectes depuis la préhistoire

Coléoptères Goliath et papillons sphinx serait décrit comme grand par à peu près tous ceux qui vivent aujourd'hui, mais certains insectes préhistoriques éclipseraient ces descendants évolutifs. Pendant l'ère paléozoïque, la Terre regorgeait d'insectes géants, libellules avec des envergures mesurées en pieds, à éphémères près de 18 pouces de largeur.

Alors que plus d'un million insecte vivent aujourd'hui, les insectes vraiment géants n'existent plus. Pourquoi les insectes géants vivaient-ils à l'époque préhistorique, mais disparaissent-ils de la Terre au fil du temps?

L'ère paléozoïque s'est produite il y a 542 à 250 millions d'années. Il est divisé en six périodes et les deux dernières ont vu le développement des plus gros insectes. Ceux-ci étaient connus comme la période carbonifère (Il y a 360 à 300 millions d'années) et la période permienne (Il y a 300 à 250 millions d'années).

L'oxygène atmosphérique est le facteur le plus limitant de la taille des insectes. Pendant les périodes du Carbonifère et du Permien, les concentrations d'oxygène atmosphérique étaient significativement plus élevées qu'elles ne le sont aujourd'hui. Les insectes préhistoriques respiraient de l'air composé de 31 à 35% d'oxygène, contre seulement 21% d'oxygène dans l'air que vous respirez actuellement.

Les plus gros insectes vivaient pendant la période carbonifère. C'était l'époque de la libellule avec plus d'une envergure de deux pieds et un mille-pattes qui pouvait atteindre dix pieds. Comme les conditions ont changé pendant la période permienne, les bogues ont diminué de taille. Pourtant, cette période a eu sa part de cafards géants et d'autres insectes que nous classerions certainement comme des géants.

Les cellules de votre corps obtiennent l'oxygène dont elles ont besoin pour survivre via votre système circulatoire. L'oxygène est transporté par le sang à travers vos artères et capillaires vers chaque cellule de votre corps. Chez les insectes, en revanche, la respiration se fait par simple diffusion à travers les parois cellulaires.

Les insectes absorbent l'oxygène atmosphérique à travers des spiracles, des ouvertures dans la cuticule par lesquelles les gaz entrent et sortent du corps. Les molécules d'oxygène voyagent via le système trachéal. Chaque sonde trachéale se termine par une trachéole, où l'oxygène se dissout dans le liquide trachéole. Le O₂ diffuse ensuite dans les cellules.

Lorsque les niveaux d'oxygène étaient plus élevés - comme à l'ère préhistorique des insectes géants - cette système respiratoire à diffusion limitée pourrait fournir suffisamment d'oxygène pour répondre aux besoins métaboliques d'un insecte plus gros. L'oxygène peut atteindre les cellules profondément dans le corps de l'insecte, même lorsque cet insecte mesure plusieurs mètres de long.

Comme l'oxygène atmosphérique a diminué au cours du temps d'évolution, ces cellules les plus internes n'ont pas pu être adéquatement approvisionnées en oxygène. Les insectes plus petits étaient mieux équipés pour fonctionner dans un environnement hypoxique. Et donc, les insectes ont évolué en versions plus petites de leurs ancêtres préhistoriques.

Le détenteur actuel du record du plus grand insecte qui ait jamais vécu est un ancien griffenfly. Meganeuropsis permiana mesuré une impressionnante 71 cm de bout d'aile à bout d'aile, une envergure complète de 28 pouces. Ce prédateur invertébré géant a habité ce qui est maintenant le centre des États-Unis pendant la période permienne. Des fossiles de l'espèce ont été découverts à Elmo, Kansas et Midco, Oklahoma. Dans certaines références, il est appelé Meganeuropsis americana.

Meganeuropsis permiana est l'un des insectes préhistoriques appelés libellules géantes. David Grimaldi, dans son volume volumineux Evolution des insectes, note qu'il s'agit d'un terme impropre. Les odonates modernes ne sont que de loin liés aux géants connus sous le nom de prodonata.

Un ancien scorpion de mer, Jaekelopterus rhenaniae, a atteint 8 pieds de longueur. Imaginez un scorpion plus grand que l'homme! En 2007, Markus Poschmann a déterré une griffe fossilisée de ce spécimen massif dans une carrière allemande. La griffe mesurait 46 centimètres, et à partir de cette mesure, les scientifiques ont pu extrapoler la taille de l'eurypteride préhistorique (scorpion marin). Jaekelopterus rhenaniae vivait il y a entre 460 et 255 millions d'années.

Une créature semblable à un mille-pattes connue sous le nom de Arthropleura atteint des tailles tout aussi impressionnantes. Arthropleura mesuré jusqu'à 6 pieds et 18 pouces de large. Alors que les paléontologues doivent encore trouver un fossile complet de Arthropluera, des traces de fossiles trouvés en Nouvelle-Écosse, en Écosse et aux États-Unis suggèrent que l'ancien mille-pattes pourrait rivaliser avec un être humain adulte.

Avec plus d'un million d'espèces d'insectes sur Terre, le titre de "plus grand insecte vivant" serait une réalisation extraordinaire pour n'importe quel insecte. Avant de pouvoir attribuer une telle récompense à un seul insecte, nous devons cependant déterminer comment nous mesurons la taille.

Qu'est-ce qui fait qu'un bug est gros? Est-ce un gros volume qui définit une créature comme grande? Ou quelque chose que nous mesurons avec une règle ou un ruban à mesurer, déterminé en centimètres? En vérité, quel insecte remporte le titre dépend de la façon dont vous mesurez un insecte et de qui vous demandez.

Mesurez un insecte de l'avant de la tête à la pointe de l'abdomen, et vous pouvez déterminer sa longueur corporelle. Ce pourrait être une façon de choisir le plus gros insecte vivant. Si tel est votre critère, votre nouveau champion du monde a été couronné en 2008, lorsque les entomologistes ont découvert une nouvelle espèce de phasme à Bornéo. Le mégastick de Chan, Chaîne de Phobaeticus, mesure 14 pouces de la tête à l'abdomen et 22 pouces si vous étirez le ruban à mesurer pour inclure ses jambes étendues. Les phasmes dominent la concurrence dans la catégorie d'insectes la plus longue. Avant la découverte du mégastick de Chan, un autre bâton de marche, Pharnacia serratipes, détenait le titre.

Pour de nombreux insectes, ses ailes se sont propagées bien plus larges que la taille de son corps. L'envergure serait-elle une bonne mesure de la taille d'un insecte? Si oui, vous cherchez un champion parmi les lépidoptères. De tous les insectes vivants, les papillons et les papillons de nuit ont la plus grande envergure. L'oiseau de la reine Alexandra, Ornithoptera alexandrae, a gagné le titre de plus grand papillon du monde en 1906, et en plus d'un siècle, aucun papillon plus gros n'a été découvert. Cette espèce rare, qui ne vit que dans une petite zone de Papouasie-Nouvelle-Guinée, peut mesurer plus de 25 cm de l'extrémité de l'aile à l'extrémité de l'aile. Bien que ce soit impressionnant, un papillon détiendrait le plus grand titre d'insecte vivant si l'envergure des ailes était le seul critère. Le papillon de la sorcière blanche, Thysania agrippina, dépasse tous les autres lépidoptères avec une envergure allant jusqu'à 28 cm (ou 11 pouces).

Si vous cherchez un insecte volumineux à oindre comme le plus grand insecte vivant, regardez les coléoptères. Parmi les coléoptères, vous trouverez plusieurs espèces avec une masse corporelle qui fait partie des films de science-fiction. Géant scarabées sont connus pour leur taille impressionnante, et parmi ce groupe, quatre espèces restent dans l'impasse dans la compétition pour les plus grandes: Goliathus goliatus, Goliathus regius, Actéon Megasoma, et Megasoma elephas. Un cerambycid solitaire, le bien nommé Titanus giganteus, est tout aussi massif. Selon le Book of Insect Records, recherché et compilé par l'Université de Floride, il n'y a aucun moyen crédible de briser le lien entre ces cinq espèces pour le titre de bug le plus volumineux.

Enfin, il y a une dernière façon de penser à la grandeur quand il s'agit d'insectes - le poids. Nous pourrions mettre les insectes sur une échelle, un par un, et déterminer lequel est le plus gros en grammes seulement. Dans ce cas, il y a clairement un gagnant. Le géant weta, Deinacrida heteracantha, est originaire de Nouvelle-Zélande. Un individu de cette espèce pesait 71 grammes, bien qu'il soit important de noter que le spécimen femelle portait une pleine charge d'oeufs au moment où elle est montée sur la balance.

Alors, lequel de ces insectes devrait être appelé le plus grand insecte vivant? Tout dépend de la façon dont vous définissez grand.

• Dudley, Robert. (1998). Oxygène atmosphérique, insectes paléozoïques géants et évolution des performances locomotrices aériennes. Le Journal de la biologie expérimentale 201, 1043–1050.
• Dudley, Robert. (2000). La physiologie évolutive du vol des animaux: perspectives paléobiologiques et actuelles. Revue annuelle de physiologie, 62, 135–55.
• Evolution des insectes, par David Grimaldi.
• Sues, Hans-Dieter (2011, 15 janvier). Le plus grand "bug" d'habitation terrestre de tous les temps. National Geographic News Watch. Récupéré le 22 mars 2011.
• Université de Bristol (2007, 21 novembre). Scorpion géant de la mer fossile plus grand que l'homme. ScienceDaily. Extrait le 22 mars 2011 de ScienceDaily.