为什么远古氧气含量只是高了10%的样子，就可以支持昆虫大几百倍？
正是由于氧气浓度的显著提高，加上其他一些关键因素的配合，才使得当时出现了那些体型庞大得令人难以置信的昆虫。
让我为你详细解释一下，为什么我们通常说“高了10%”会引起误解，以及真正的氧气浓度和昆虫体型之间有什么联系。
首先，我们来纠正一个常见的误解：关于“高了10%”
你提到的“远古氧气含量只是高了10%”这个说法，很可能是在比较不同地质时期大气氧气浓度的平均值时，某个特定时期相对于另一个时期的微小变化，或者是在描述某个特定时段的局部波动。
但从整个地球生命演化的宏观视角来看，尤其是在讨论那些巨型昆虫出现的时期，比如：
石炭纪（约3.59亿至2.99亿年前）： 这是最常被提及的昆虫巨型化时期。当时大气氧气含量被估计在30%到35%之间，甚至可能更高。
二叠纪（约2.99亿至2.52亿年前）： 氧气含量也维持在较高水平，但开始逐渐下降。
而我们现在的大气氧气含量大约是21%。
所以，你可以看到，石炭纪的氧气含量不是高了10%（也就是21% + 10% = 31%），而是远高于现在的21%，达到了3035%甚至更高。这意味着，相比现在，当时的氧气浓度高了差不多10个百分点以上，换算成相对比例，那就是比现在高了大约50%到60%（35% / 21% ≈ 1.67）。这已经是巨大的差异了！
那么，为什么氧气含量的大幅提高，能够支持昆虫“大几百倍”呢？（这里“几百倍”可能也是一个夸张的说法，但体型确实大得惊人）
这背后涉及几个核心的生物学和物理学原理：
1. 昆虫的呼吸系统：气管系统
这是最关键的一点。与我们脊椎动物用肺呼吸不同，昆虫依靠的是一套叫做气管系统（Tracheal system）的呼吸网络。这套系统由一系列相互连通的管道（气管）组成，它们直接将氧气从体外输送到身体的每一个细胞，同时将二氧化碳排出。
气管的局限性： 气管的直径是有限制的。氧气通过扩散（diffusion）的方式在气管内传输。扩散的效率与传输距离的平方成反比，同时与气体浓度梯度和管道直径成正比。
氧气浓度与扩散距离： 在氧气浓度较低的情况下（比如现在的21%），要将氧气有效地扩散到身体内部深处，气管的直径和整个身体的尺寸都会受到严格限制。如果昆虫的体型过大，而氧气浓度又不够高，那么身体最里面的细胞就得不到足够的氧气，会缺氧而死。
氧气浓度提高的好处： 当大气中的氧气浓度显著升高时，氧气能够更有效地通过气管扩散。这意味着：
气管可以变得更细： 即使气管直径不变，更高的氧气浓度也能支持更远的扩散。
气管可以延伸得更远： 使得昆虫身体可以变得更大，因为即使身体内部很深处，也能有足够的氧气通过扩散到达。
细胞耗氧量可以提高： 更高的氧气供应允许昆虫的细胞进行更旺盛的新陈代谢，为更大的体型提供能量支持。
想象一下，如果空气里氧气多到不行，就像是在一个高压氧仓里，氧气会“挤”进气管，然后“跑”到身体各处。如果空气里氧气稀薄，你就得拼命呼吸，而且氧气很难跑到身体深处。
2. 新陈代谢和能量需求
冷血动物的限制： 昆虫是变温动物（俗称冷血动物），它们的体温受环境影响。然而，即使是变温动物，体型越大，其生物学上的能量需求也越大。
高效供氧支持高代谢： 高浓度的氧气不仅解决了呼吸问题，也为昆虫提供了进行更活跃、更有效新陈代谢的能量基础。这使得它们能够支持更大的肌肉质量，进行更强有力的活动，并维持更大的体型。
3. 其他辅助因素（但氧气是决定性因素）
植物的繁荣： 石炭纪时期，地球上的植物非常繁茂，尤其是蕨类植物、种子蕨类和石松类植物。这些植物通过光合作用释放了大量的氧气，也为昆虫提供了丰富的食物来源（直接吃植物，或吃吃植物的昆虫）。
陆地生态系统的演化： 陆地生态系统刚刚开始大规模发展，竞争相对较少，为昆虫的演化提供了空间。
缺乏强力的捕食者： 相对于后来的节肢动物和脊椎动物（尤其是早期爬行动物），当时能够有效捕食这些巨型昆虫的捕食者相对较少，这可能也给了它们发展的机会。
所以，具体来说，当氧气浓度达到30%35%时，会发生什么？
气管系统效率大幅提升： 氧气扩散的距离和速度都得到了极大的改善。
体型限制被大大放宽： 昆虫可以长到我们今天难以想象的大小。例如，石炭纪有一种叫做巨脉蜻蜓（Meganeura）的类蜻蜓昆虫，它的翼展可以达到70厘米，这比现代最大的蜻蜓（翼展约1015厘米）大很多倍。还有巨大的蜈蚣（Arthropleura），体长可达2米多！
新陈代谢更加活跃： 尽管是冷血动物，但更好的氧气供应可能支持了它们进行更强的活动和生长。
为什么不是“几百倍”？
你提到的“大几百倍”可能是一个形象的说法，用以形容其体型的巨大差异。事实上，如果以“体积”来衡量，一个翼展70厘米的巨脉蜻蜓，其体积远不止比一个翼展10厘米的现代蜻蜓大70倍（70/10 = 7，而体积是三维的）。体型的增长会遵循比例规律，但“几百倍”的体积增长，结合到“几十倍”的长度增长，是比较夸张的说法。不过，从“体长”或“翼展”这两个指标来看，确实可以达到“十几倍”甚至“几十倍”的增长。
总结来说，问题的核心不在于“高了10%”，而在于远古时期（尤其是石炭纪）的氧气含量达到了一个远超现代的水平（3035%甚至更高）。正是这高得离谱的氧气浓度，通过极大地提升昆虫气管系统的输氧效率，从而打破了体型发展的物理限制，并支持了其旺盛的新陈代谢，最终孕育出了那些令人惊叹的巨型昆虫。
随着地质时期的推移，特别是二叠纪末期的一次大灭绝事件，大气氧气含量开始下降，同时陆地生态系统也发生了剧烈变化，巨型昆虫的时代也随之终结。
希望这个详细的解释能让你更清楚地理解这个 fascinating 的地球生命演化过程！
网友意见
这说法其实是错误的，远古昆虫体型大的原因不全是大气含氧量，而是那些昆虫本来就大。
现在回答你第一个问题，为何巨型昆虫不会被压垮？
因为外骨骼本来就能承受这个重量，昆虫可以轻而易举的用一只脚承受住全身的重量，哪怕是一些肢体看起来一碰就断的家伙。而且几丁质如岩石般的质感和遍布全身的气管会让昆虫在观感上比实际更重。
第二个问题，巨脉蜻蜓能不能飞？
当然能飞，翅膀和身体比例更夸张的昆虫都能飞起来，而巨脉蜻蜓翼展有0.75米，身长差不多只有0.5米，完全能飞起来，只不过它的飞行方式可能不像今天的蜻蜓，而是介于蜻蜓和豆娘之间。说的直观一点，长戟大兜虫这种带重装甲的家伙都能飞很远，巨脉蜻蜓那么大的翅膀不能飞就有点搞笑了。别太小看昆虫的飞行能力。
第三，昆虫为什么变小了？
昆虫变小绝对不是因为大气含氧量的原因，因为除了昆虫，所有的节肢动物和软体动物的体型都比远古时代的祖先有了大幅度缩水，很多生活在海里的节肢动物比如1.5米的海蝎，2.4米的广翅鲎，最后都也消失了，先不说海水含氧量，它们本身也没有昆虫的气管构造，那怎么也变小了呢。
其实远古昆虫那么大的原因很简单：当时没有竞争者。昆虫在很长一段时间以内一直都是唯一的陆地动物，而且更早登陆的植物由于没有天敌大肆繁殖，为昆虫提供了足够的食物。没有竞争而资源丰富的环境就会催生出巨型生物。
但节肢动物的神经系统过于原始，神经传导速度仅为2m/s。所以你能看到节肢动物体长没有超过3米的，2.4米的广翅鲎和节胸马陆已经是极限了，再大的话就会过于迟缓。而脊椎动物在神经细胞的树突上长出了名为髓鞘的绝缘体，大大加强了神经传导的效率，把速度提升到100m/s。这就导致脊椎动物可以轻易的把体型提升到物理上的极限，很快完成大型化的鱼类迅速消灭了广翅鲎，又进化为两栖类开始登陆，面对动辄三四米而且更加灵活的两栖爬行类，巨型昆虫迅速也沦为了盘中餐，存活下来的纷纷选择了小型化走灵活隐蔽的路线，所以今天的昆虫都很小。
更新一下。。。。。。
确切的说最早登陆的动物不是，而是包括昆虫祖先在内的泛节肢动物。
决定这些节肢动物体型的是它所处的生态位，而不是当时的大气成分。
肺蝎这样的它们海里祖先就是大型掠食者，所以它们登陆的时候就已经是大型动物了。而当时的昆虫还非常原始，类似于现在的缨尾目（我们一般叫衣鱼），是一种非常小的以土壤中有机物碎屑为食的小动物，在挥舞着螯肢的披甲怪物中存在感非常的低。
但是不知为何（化石缺失）昆虫开始长出了翅膀飞向了天空，在空中不仅不会被天敌威胁，也可以取食其它动物够不到的嫩叶。昆虫这时体型逐渐变大，也诞生了更多的种类。
最终，昆虫把翅膀当做了狩猎工具，利用机动性和高空视野捕猎其它动物———巨脉蜻蜓就此诞生。
由于这种制空优势，巨脉蜻蜓成为了当时的顶尖掠食者，这时体型越大可以选择的猎物的种类就越多，所以巨脉蜻蜓的体型越来越大最后成为了目前已知的最大昆虫。
由于石炭纪雨林崩溃，巨脉蜻蜓的栖息地也被摧毁并于二叠纪早期最终灭绝。
而到了侏罗纪，熬过了二叠纪末大灭绝的昆虫又开始大型化了，这时的大气含氧量和现在差别不大，但依旧出现了翼展超过30厘米的大型食肉昆虫，但由于此时大型脊椎动物已经取代了节肢动物统治了陆地，特别是以双型齿翼龙为代表的翼龙目崛起，占据了原属于巨脉蜻蜓的生态位，巨型昆虫的辉煌已经无法重现了。
到了白垩纪，氧气含量再次上升，到昆虫反而变小了，这是因为出现了对昆虫极具威胁的早期鸟类和近鸟类恐龙出现了，它们比翼龙更加敏捷，逼迫昆虫变得更小以躲避天敌。
这就是说昆虫，乃至所有动物，它们的体型会根据所属生态位的改变而发生变化，氧气只是一个辅助作用。
认为高氧含量“支持”了远古昆虫的大体型，是个非常古老的错误归因：
石炭纪昆虫长得大，不是因为氧含量高可以带来更多能量，而是氧含量高导致小型身体内部的细胞直面过度高氧，不得不加大一些。
你自己身体内部的细胞实际上生活在1%到6%氧含量的环境里。在胚胎发育阶段，这浓度进一步限制为1%到3%。昆虫并不比你更喜欢氧气。昆虫的水生幼虫往往是用渗透来呼吸，而不能像成虫或一些现代甲虫那样靠神经调节周期性关闭一部分气管口、只排气不进气地处理体内的过高氧含量，因此石炭纪昆虫的水生幼体不得不堆出大体型，这在一定程度上影响了成体的体型——昆虫成体可以比幼体小，但大体型经常可以在互相攻击时产生一定优势。
- 二叠纪末期大气含氧量跌到了比现在还低的15%，但仍存在尺寸不小于石炭纪蜻蜓的昆虫，说明大气含氧量不是大体型的唯一原因。“大气含氧量的下跌”必须跌到大体型昆虫身体中心的氧含量太低才会迫使其缩小。要注意，昆虫成虫不但可以将气管持续开放，还可以通过肌肉运动让整个腹部帮助气体交换。
- 地球历史上还有许多高氧含量的时期，例如侏罗纪晚期，但侏罗纪晚期昆虫的体型缩小了，2012年的一项研究认为这是因为当时出现了能在空中攻击飞行昆虫的鸟类。
题目称“之前看过分析说大象这个体积，骨骼已经不太能承受健康运动了”，你看的大概是什么奇妙地误解了地球生物的材料性能的人的“分析”。中国与加拿大科研团队合作发掘的中加马门溪龙体长约35米，体重60至80吨，是目前发现的化石最完整的巨型恐龙之一。
“氧气含量又不会改变骨骼强度”的说法一厢情愿。都不用改动氧含量，你身体里不同部位的骨骼的强度就是不一样的，大腿骨格外坚固。改变配方、加粗构造都可以提高骨骼强度。
“为什么巨型昆虫不会把自己压垮”，因为人家的几丁质外骨骼与体重比起来足够粗大，提供了足够的强度来支撑。它们的体型远远没有达到其材料能支持的上限。而且，人们所称的巨型昆虫并没有他们想象的那么大：
- 巨脉蜻蜓翼展65到75厘米，体重仅有100到150克，这意味着其个体经常比现存的巨人甲虫的幼虫（体重113克以上）还要轻——巨人甲虫的成虫则变轻了许多。
“看过分析说人要翅膀飞是不可能的，因为鸟如何轻云云”，这分析也是好笑的，人长出翼展18米的翅膀就可以乘风飞起，无需加强胸骨与胸肌便能靠轻微扑翼像信天翁那样飞行。巨型蜻蜓的体重远远没有达到值得担心其空气动力学的地步，人也一样——哈特兹哥翼龙与阿氏翼龙的估计体重为180至250千克、翼展10到12米，风神翼龙的估计体重为200至250千克、翼展11到12米，哈特兹哥翼龙的头骨和椎骨大而坚固，在一部分结构里用骨小梁节约重量。如果人是被演化塑造为飞行生物，这种构造一样可以采用，别忘了我们和这些翼龙有共同的祖先。
说个异想天开的。
那个时候，太阳系跟其他的星系，距离很近。
所以，地球生物虽然大，但在引力海洋中还能接受。
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你这个问题提得非常有趣！而且，“远古氧气含量只是高了10%”这个说法，其实是对事实的一种简化，导致了后面“支持昆虫大几百倍”的推论出现了偏差。实际上，远古时期，尤其是在石炭纪和二叠纪，大气中的氧气含量远不止“高了10%”，而是达到了一个非常惊人的水平，甚至比现在高出两倍甚至更多。正是由于氧气浓度的显............. -
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