¿Cómo podría evolucionar un sistema respiratorio eficiente para los artrópodos gigantes?

Uno de los aspectos más importantes para conseguir criaturas artrópodas gigantes en condiciones similares a las terrestres es el requisito de un sistema respiratorio más eficiente; el sistema actual no es capaz de soportar animales masivos porque es un sistema respiratorio abierto. El oxígeno se difunde directamente a los tejidos y lo absorbe de la atmósfera de forma pasiva, en el caso de los insectos, y de forma activa a través de los pulmones en libro, en el caso de los arácnidos y crustáceos.

Los artrópodos más grandes de la historia tuvieron su auge en una época en la que el oxígeno atmosférico era aproximadamente un 10% superior al actual. Y el grupo más cercano a los artrópodos que desarrollaron un sistema respiratorio cerrado fueron los cefalópodos, lo que indica que el ancestro común de estos grupos tenía un sistema respiratorio abierto. Todavía es difícil determinar y pensar cómo esto sería posible.

Entonces, a partir de las estructuras actuales que tienen diferentes artrópodos, ¿cómo podrían evolucionar para cumplir con los requisitos de una criatura más grande (tomar aire de la atmósfera para llevar oxígeno a los tejidos internos)?

Básicamente esta pregunta busca la serie de mecanismos y procesos que deben evolucionar y aparecer y cómo funcionarían para hacerlo posible.

También creo que esta pregunta se puede dividir en otra, que sería sobre el sistema cardiovascular.

Posiblemente relacionado (pero no un duplicado): worldbuilding.stackexchange.com/q/186750/21222
Además, ¿qué tamaño tendrían tus artrópodos gigantes? Para mí, por ejemplo, una araña de 30 cm ya es justificación para armas de destrucción masiva y esas existen.
¿Puede ser el caso de que esté confundiendo artrópodos (el filo) con insectos ( una de las clases en ese filo)? La mayoría de los artrópodos tienen branquias o pulmones que intercambian gases de la forma habitual y oxigenan la sangre; solo los insectos tienen un sistema respiratorio que oxigena los tejidos directamente, y su hemolinfa no participa en el transporte de oxígeno. (Y no tengo idea de lo que sería un "sistema respiratorio cerrado". Un sistema respiratorio, por definición, debe intercambiar gases con el medio ambiente. Eso es lo que hace. ¿Está pensando en un sistema circulatorio cerrado ? )
Los artrópodos pueden llegar a ser bastante grandes; el cangrejo gigante de Tasmania puede crecer hasta 17 kg (47 lb); Los cangrejos araña japoneses pueden crecer hasta 19 kg (42 lb); las langostas viejas pueden crecer hasta 20 kg (44 lb). La principal limitación para el crecimiento de los artrópodos es su exoesqueleto, que necesita ser despojado y reconstruido desde cero cuando el animal crece, consumiendo energía y nutrientes, y haciéndolo vulnerable.
@AlexP. Quizás tengas razón, debí separar las preguntas, marcando más la diferencia entre los insectos y los demás artrópodos, y quizás sí, confundí sistema cardiovascular cerrado con sistema respiratorio cerrado, por estar estrechamente relacionados.
@AlexP. Eso lleva a una pregunta sobre posibles soluciones a la presencia de un exoesqueleto en artrópodos o lo más parecido, o en su defecto a cómo podrían adquirir un esqueleto interno.
Para ser claro, ¿está tratando de desarrollar una respiración de aire eficiente? porque las branquias funcionan bien en el agua.
@John . Sí, respirar aire
@ Drakio-X eso no está muy claro, es posible que desee aclararlo. ¿También hay alguna razón por la que no quiera usar el pulmón branquiostegal de la pregunta anterior?
@John . No hay una razón específica por la que no quiero usar el pulmón braquiostegal, solo que hice esta pregunta primero y se centró más en el sistema respiratorio y la otra más enfocada en el sistema cardiovascular, solo si una respuesta es capaz de proporcionar una solución para ambos sistemas, es bueno.

Respuestas (2)

La mayoría de los insectos tienen espiráculos, pero las ninfas de libélula tienen lo más parecido a un pulmón interno.

La Odonata, que incluye libélulas y caballitos del diablo, son insectos que pasan por una metamorfosis completa. Las ninfas de libélula respiran a través de branquias internas en su recto llamadas pirámide anal (este orificio también les permite impulsarse bajo el agua). Se sabe que estas ninfas, como muchas otras especies, respiran aire durante su estadio final, cuando dejan el agua para metamorfosearse en libélulas adultas. Las ninfas del estadio final tardío desarrollaron espiráculos mesotorácicos funcionales, lo que les permitió respirar aire colocando la cabeza y el tórax sobre la superficie del agua. Mientras respiran aire en esta posición, las ninfas también pueden ventilar su branquia rectal sumergida.

Este es el candidato más probable para convertirse en un "pulmón de insecto", y significaría artrópodos gigantes que respiran por el trasero, mientras que los espiráculos se convierten en lo que son los poros para nosotros.

Nunca supe que había criaturas que respiraban por el culo. Me encanta este sitio SE! Cosas que se aprenden!!!!,
Resulta que las tortugas marinas también respiran por el trasero. El tejido que recubre su insecto tiene muchas venas que permiten que el oxígeno se diluya. Gracias a esto algunas tortugas pueden permanecer sumergidas durante días.

Branquias.

Lo más parecido a los artrópodos que han colonizado la tierra no son los cefalópodos ni los moluscos. son crustáceos.

árbol

https://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/_0_0/arthropods_02

Y un crustáceo asombrosamente adaptado a la tierra es el pillbug, que es un isópodo.

https://www.pbs.org/newshour/science/pill-bugs-emerged-sea-conquer-earth

cochinilla

Una Manera Diferente de Respirar

“Al igual que sus antepasados ​​del océano, las cochinillas tienen branquias”, dijo Wright. Las branquias funcionan muy bien en el agua. Básicamente son membranas mucosas expuestas que absorben oxígeno del agua y lo llevan a la sangre que alimenta al resto del cuerpo. Pero en tierra, las branquias son un lastre.

Si la cochinilla se seca, sus branquias no funcionarán correctamente y la cochinilla puede asfixiarse. Es por eso que generalmente solo los encuentras en áreas húmedas, como debajo de un tronco muerto. Si comienzan a sobrecalentarse y secarse, las cochinillas incluso se enrollarán en una bola para proteger la humedad restante en sus branquias.

Aquí es donde ser grande ayuda. Las cochinillas necesitan mantener las branquias húmedas, por lo que se quedan donde está húmedo. También necesitamos mantener nuestros pulmones húmedos, pero circulamos por grandes depósitos de humedad en forma de sangre, con agua adicional producida a pedido por la oxidación de grasas (CHx + O2 -> CO2 + H2O).

Tus gigantes usan branquias para maximizar el área de superficie. Por ser gigantes con grandes volúmenes están llenos de agua - o mejor, grasa o aceite porque es más ligero. Pueden mantener sus branquias húmedas gracias a estos suministros a bordo. Sus exoesqueletos son delgados o vestigiales y aquí afirmo que las razones por las que los isópodos no han desplazado a los insectos en la tierra es porque les resulta difícil evolucionar alrededor del caparazón y se vuelve demasiado pesado y voluminoso a medida que crece. Me interesó leer que uno de los isópodos ( Porcellio magnificus ) verdaderamente terrestres (no litorales ) más grandes prefiere la humedad baja, lo que puede salirse con la suya debido a su tamaño y al suministro de agua a bordo.

del comentario: /Interesante, pero ¿cómo podría evolucionar esto en otros grupos de artrópodos?/

Podrías comenzar con insectos que ya habían desarrollado branquias. ¡He aquí el hellgrammite!

infiernogrammita fuente

El hellgrammite es la gran larva depredadora de la dobsonfly. Tienen branquias externas para facilitar la respiración en el agua.

branquias hellgrammmite

http://nathistoc.bio.uci.edu/neuropt/Corydalis.htm

Así como los ancestros de las ballenas abandonaron el agua, se adaptaron al aire y luego trajeron esas adaptaciones para gobernar las aguas, podría tener un insecto adaptado al aire, moverse al agua y luego regresar al aire con sus adaptaciones respiratorias. Me gusta la idea del hellgrammite gigante como un depredador de emboscada parecido a un cocodrilo.

Los moluscos han hecho cosas como esta: caracoles terrestres que regresan al agua dulce y desarrollan branquias secundarias.

Interesante, pero ¿cómo podría evolucionar esto en otros grupos de artrópodos? Y gracias a un comentario sobre la pregunta original, me hace pensar que debería separar los insectos del todo, si puede proporcionar una forma para que los insectos evolucionen de esta manera.
@ Drakio-X Creo que puede estar pidiendo demasiados detalles para una pregunta de evolución hipotética, no podemos dar los cambios genéticos necesarios para que esto suceda.
No creo que estuviera preguntando qué tipo de sistema respiratorio debería tener; más bien, ¿qué camino evolutivo podría conducir a la emergencia de un sistema respiratorio más eficiente?
Muchas gracias por agregar la explicación de los insectos.
¿Cómo podría evolucionar un sistema respiratorio eficiente para los artrópodos gigantes?
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