Зависимое от температуры ограничение снабжения кислородом у яиц насекомых

Большинство эмбрионов наземных насекомых обеспечивают метаболизм кислородом из окружающей среды за счёт его диффузии через оболочку яйца. Поскольку метаболизм более чувствителен к температуре, чем диффузия, при высоких температурах эмбрионы должны испытывать относительно более сильное ограничение по кислороду. Мы проверили, зависели ли выживаемость, продолжительность развития и метаболизм яиц бабочки Manduca sexta от экспериментально заданных различий в доступности атмосферного кислорода (5–50 кПа; нормоксия на уровне моря составляет 21 кПа) в диапазоне биологически реалистичных температур. В большинстве экспериментов были выявлены взаимодействия температуры и содержания кислорода. Гипоксия сильнее влияла на выживаемость при более высоких температурах. Скорости метаболизма, измеренные по скорости выделения CO2, практически не зависели от гипо- и гипероксии при 22 °C, но при 37 °C испытывали сильное влияние. Радиальные профили P(O2) внутри яиц, измеренные с помощью кислородного микроэлектрода, показали, что трёхдневные яйца имели обширные центральные области с P(O2) менее 2 кПа, причём повышение температуры приводило к снижению P(O2). Эти данные свидетельствуют о том, что при реалистично высоких температурах (32–37 °C) яйца M. sexta испытывали ограничение по кислороду даже в условиях нормоксии. Этот результат имеет важные последствия для экологии популяций насекомых и эволюции структур оболочки яйца, а также выдвигает новую гипотезу о гигантизме насекомых в условиях гипероксии палеозоя.