למה החרקים כל כך קטנים?

נעה היקרה,

לכאורה, נורא פשוט להגדיל דברים: כל מה שצריך לעשות זה להגדיל את כל החלקים באותה מידה. הבעיה היא שכשם ששיטות ניהול שעובדות בארגון של 30 איש נכשלות בארגון של 300 (או של 3), כך גם פתרונות גופניים שעובדים בגודל של נמלה לא עובדים בגודל של דינוזאור (ולהפך).

הגורם המגביל הברור ביותר הוא מערכת הנשימה. לפרוקי־רגליים (שאליהם משתייכים גם החרקים) אין ריאות שמכניסות ומוציאות אוויר, יש להם סתם צינורות. מה שנכנס נכנס, מה שיוצא יוצא. יעילות המערכת הזאת תלויה כמעט אך ורק בשטח הפנים שלה. שטח, את בטח זוכרת, הוא סיפור דו־ממדי: רוחב כפול אורך. אבל צריכת החמצן של החרק תלויה במאסה שלו, וזו תלויה בנפח: רוחב כפול אורך כפול עומק. שלושה ממדים. זה אומר שכאשר את מגדילה חרק, צריכת החמצן שלו עולה הרבה יותר מהר מיכולתו לספק אותה, הוא נזקק לעוד ועוד צינורות אוורור, ודי מהר לא נשאר מקום לשום דבר מלבדם.

זבוב. למה הוא כל כך קטן?

זו הסיבה לכך שלפני 300 מיליון שנה, כשבאטמוספרה היה הרבה יותר חמצן, הסתובבו פה נדלים באורך 2.5 מטרים. ונראה שהחרקים עצמם עוד זוכרים את תור הזהב שלהם: ברנש מאוניברסיטת אריזונה הצליח "לנפח" שפיריות בכ־15% על ידי גידולן בסביבה מועשרת בחמצן. כמעט סרט אימה.

עוד גורם שמגביל את החרקים הוא השלד שלהם. החוזק שלו, כמו היעילות של צינורות הנשימה, גדל בשני ממדים (אם לא ברור לך למה, חשבי על השלד שמצפה רגל של חרק כעל צינור, ותיווכחי שלעובי של דופן הצינור יש בדיוק שני ממדים), אך משקלם של השלד ושל החרק שבו הוא אמור לתמוך עדיין גדלים בשלושה. לכן נמלה בגודל כלב תקרוס תחת משקלה.

חוסר התיאום הבין־ממדי הוא גם זה שהופך את החרקים לחזקים כל־כך. גם שריר הוא צינור. הכוח שלו נקבע לפי העובי שלו: אורך ורוחב, אבל המשקל שהוא נושא נקבע לפי הנפח: אורך, רוחב ועומק. כשחיה גדלה, המשקל גדל מהר יותר מכוח השריר, ולכן יצורים קטנים תמיד חזקים יותר ביחס למשקל גופם.

גורם נוסף שמגביל את גודל החרקים הוא טורפים. ‫ככל שאתה יותר גדול, כך אתה מעדן מפתה יותר עבור מישהו אחר. ובאמת, לפי שרידי מאובנים, גודל החרקים צנח דרמטית לפני כ־140 מיליון שנה, כשדינוזאורים החלו להפוך לציפורים.

בשורה התחתונה, גודלם של החרקים נעצר בידי הכוח שעוצר גם את הכלב מלהגיע לגודל של פיל, ואת הפיל מלתפוח לממדי לווייתן: הם כבר בגודל הנכון - הגודל המתאים לפתרונות שהאבולוציה נתנה להם כדי לשגשג בסביבתם.

שאלות לבלדד השוחי: askbildad@calcalist.co.il