长期以来，科学界普遍认为，大约3亿年前石炭纪时期出现的巨型蜻蜓状昆虫之所以体型庞大，是因为当时大气中氧气浓度较高。然而，一项由比勒陀利亚大学古生物学家爱德华·斯内林（Edward Snelling）领导的新研究提出，这一传统解释可能并不充分。

研究背景方面，早在20世纪90年代，就有科学家提出，石炭纪大气氧气含量升高的时期与巨型昆虫化石记录的出现大致同步。据此推测，体型巨大的昆虫对氧气需求更高，需要依赖更高的大气氧气浓度来维持飞行和代谢活动。

这一假说与昆虫独特的呼吸结构有关。昆虫通过树状分支的气管系统输送氧气，气体最终通过末端的细小气管末端管（气管小管）扩散进入飞行肌肉细胞。此前有观点认为，在当今大气氧气水平下，如此巨大的飞行昆虫难以存活，因为现有氧气浓度不足以满足其飞行肌肉的高耗氧需求。

在最新研究中，斯内林及其同事利用高倍电子显微镜，评估了不同体型昆虫飞行肌肉中气管小管的数量及其占据的空间比例，以探讨体型与氧气输送能力之间的关系。

研究团队发现，在大多数物种中，飞行肌肉中气管小管所占空间通常仅为1%或更少。对巨型蜻蜓状昆虫的分析显示，其飞行肌肉中气管小管占比也处于类似水平。研究人员据此指出，昆虫飞行肌肉的气管小管系统并未表现出明显受大气氧气水平限制的迹象，因为在需要时，昆虫可以通过增加气管小管数量来提升氧气供应，而这在空间上几乎不构成负担。

斯内林表示，如果大气氧气浓度确实限制了昆虫的最大体型，那么在气管小管这一层面应当能观察到更明显的结构性补偿机制。研究结果显示，较大体型昆虫虽然存在一定程度的补偿，但整体幅度有限。

阿德莱德大学的罗杰·西摩（Roger Seymour）教授指出，鸟类和哺乳动物心肌中毛细血管所占相对空间约为昆虫飞行肌肉中气管小管的十倍。如果氧气运输真的是体型上限的关键约束因素，那么昆虫气管小管系统在进化上仍有相当大的扩展潜力。

西摩同时提到，有研究者认为，气管小管上游或昆虫身体其他部位的氧气流动仍可能构成限制，因此“大气氧气限制昆虫最大体型”的假说尚未被完全排除。但他表示，新数据明确显示，至少在飞行肌肉气管小管这一环节，氧气扩散不太可能是决定昆虫体型上限的主要因素。

研究团队指出，如果大气氧气浓度并非主导因素，那么昆虫体型为何总体较小，可能需要从其他方面寻找解释，例如脊椎动物捕食压力，或外骨骼在生物力学支撑上的潜在限制等。

相关成果已于2026年3月25日在线发表在《自然》（Nature）杂志上，论文题为《通过气管小管-肌肉系统的氧气供应不限制昆虫巨型化》（Oxygen supply through the tracheolar–muscle system does not limit insect gigantism），作者为E.P. Snelling等，DOI为10.1038/s41586-026-10291-3。