Insecten leerden eerst zeilen en daarna pas vliegen

Er zijn tot op heden ruim een miljoen diersoorten beschreven, 75% daarvan behoort tot de insecten. Hun succes is voornamelijk terug te voeren op hun vliegvermogen, dat zich naar schatting 350 tot 400 miljoen jaar geleden begon te ontwikkelen. Met de aanleg van vleugels, en de bijbehorende spieren en zenuwbanen om de vleugelslag aan te sturen, zagen insecten hun overlevingskansen ineens met sprongen vooruitgaan.

Ze konden makkelijker ontkomen aan hun vijanden en bovendien bood de nieuwe, nog onbezette habitat (het luchtruim) ongekende mogelijkheden voor verspreiding en vorming van nieuwe soorten.

Evolutiebiologen en entomologen vragen zich af hoe insectenvleugels zijn geëvoleerd. Omdat het de wetenschappers aan goed fossiel materiaal ontbreekt kijken ze naar bestaande insecten die weliswaar vleugels bezitten, maar niet kunnen vliegen. James Marden van de Pennsylvania State University en Melissa Kramer van het Zoologisches Institut van de Technische Universität in Braunschweig beschrijven in Nature (30 januari) twee van dergelijke soorten. De steenvliegen Leuctra hippopus en Leuctra sibleyi, met een gemiddelde lichaamsgrootte van respectievelijk 6,5 en 5 mm, bewegen zich over het water door hun langwerpige lijf op te richten en een typische S-vormige houding aan te nemen. Van de drie paren poten houdt alleen het achterste contact met het wateroppervlak. Vervolgens slaan deze vliegen hun korte, stompe vleugels heen en weer. Af en toe raken ze met het middelste paar poten, of hun borst, het wateroppervlak aan om de stabiliteit te bewaren.

De insecten kunnen een snelheid van ongeveer 35 centimeter per seconde bereiken. Daarmee zijn ze anderhalf keer sneller dan bijvoorbeeld Taeniopterix burski, een in centraal Pennsylvania voorkomende steenvliegsoort die tijdens zijn gang over het water alle zes de poten aan het oppervlak houdt (Science, 21 oktober 1994). Het is echter niet alleen de weerstand van de poten die de snelheid beperkt, menen Marden en Kramer. T. burski kan zijn vleugels over een hoek van niet meer dan 90 tot 110 graden uitslaan, anders raken ze het wateroppervlak. Omdat L. hippopus en L. sibleyi zich oprichten kunnen ze hun vleugels over een hoek van 180 graden bewegen.

Een andere steenvliegsoort, Allocapnia vivipara, haalt een maximale snelheid van slechts 10 centimeter per seconde. Dat is te wijten aan het feit dat hij zijn vleugels niet heen en weer kan slaan. Hij kan ze alleen gebruiken als een soort zeilen die zo nu en dan, als de wind waait, overeind worden gezet (Nature, 28 september 1995).

Dit zeilmechanisme zou volgens Marden en Kramer wel eens vergelijkbaar kunnen zijn met hetgene dat zich zo'n 350 miljoen jaar geleden ontwikkelde. De onderzoekers denken dat de primitieve, opklapbare vleugels zijn geëvolueerd uit de externe kieuwen van voorouders die hun aquatische leefmilieu inruilden voor een semi-aquatisch milieu. Ze leefden niet langer onder, maar boven het wateroppervlak. De externe kieuwen, die zuurstof uit het water filterden, werden overbodig. Ademhaling gebeurde via kleine gaatjes in het omhullende skelet. De kieuwen konden zich ontwikkelen tot opklapbare zeilen. Later evolueerden ze tot heen en weer slaande vleugels.

    • Marcel aan de Brugh