Американские энтомологи под руководством Александра Кайзера (Alexander Kaiser) из Университета Среднего Запада (Midwestern University, Glendale, Arizona) и Джона Харрисона (Jon F. Harrison) из Университета штата Аризона (Arizona State University, Tempe, Arizona) показали, что мелкие размеры насекомых обусловлены строением их дыхательной системы.
Доставка кислорода к органам и тканям насекомого осуществляется благодаря системе ветвящихся трубочек – трахей, соединенных с отверстиями (дыхальцами) на поверхности тела. Этим насекомые радикально отличаются от позвоночных животных, у которых кислород переносится клетками крови.
При помощи рентгеноскопии ученые измерили объем трахейной системы у различных видов жуков. Оказалось, что по мере роста насекомого объем его трахей увеличивается на 20% быстрее, чем масса тела.
Эта особенность дыхательной системы делает невозможным увеличение размеров тела выше определенного предела. Предельно возможный размер для жуков оказался равным 15 сантиметрам. Эта теоретически вычисленная величина совпадает с фактическими данными: самые крупные современные жуки имеют около 15 сантиметров в длину.
В конце палеозойской эры (250 – 350 миллионов лет назад) насекомые были намного крупнее, чем сейчас, что объясняется повышенной концентрацией кислорода в атмосфере.