古代地球上的巨型蜻蜓，翼展可达70厘米（28英寸），通常被认为与过去大气中较高的氧气水平有关。新的实验在不同富氧大气中培育现代昆虫，证实了蜻蜓在更多氧气或高氧环境下会长得更大。然而，并非所有昆虫在过去氧气较高时都变大。例如，有史以来最大的蟑螂现在仍在四处爬行。问题在于不同昆虫群体如何以及为何对大气氧气变化做出反应。
这些变化的原因可能在于昆虫用于呼吸的空心气管。更好地了解现代昆虫中的这些变化，可能使化石昆虫成为古代氧气水平的代理。亚利桑那州立大学坦佩分校的John VandenBrooks表示，他们的主要兴趣在于古氧气水平如何影响昆虫的进化。为此，他们决定研究在不同氧气浓度下培育的现代昆虫的可塑性。团队在含有不同氧气量的环境中培育了蟑螂、蜻蜓、蚱蜢、黄粉虫、甲虫等昆虫，以观察是否有任何影响。
结果之一是，蜻蜓在高氧环境下生长更快，成为更大的成虫。然而，蟑螂生长更慢，并未成为更大的成虫。在所有研究的十二种昆虫中，有十种在低氧大气中尺寸减小。但当它们被置于富氧大气中时，反应各异。VandenBrooks在11月1日于丹佛举行的美国地质学会年会上介绍了这项工作的结果。
VandenBrooks表示，蜻蜓是最具挑战性的昆虫之一，因为没有任何所谓的蜻蜓饲料。作为幼虫，它们需要猎食活饵，实际上，与VandenBrooks博士合作的学生Elyse Muñoz和Michael Weed不得不每天手动喂食蜻蜓。VandenBrooks说，蜻蜓以难以饲养而闻名。他们是唯一在实验室条件下成功将其养至成年的团队。
一旦解决了这个问题，他们在含有12%（过去最低氧气水平）、21%（如现代地球大气）和31%氧气（过去最高氧气水平）的环境中培育了三组75只蜻蜓。蟑螂，正如任何在家中与它们斗争过的人所知，更容易饲养。这使得研究人员能够在模拟古氧气水平范围的七种不同大气中培育七组100只蟑螂，氧气含量从12%到40%不等。蟑螂在高氧水平下发育所需的时间大约是低氧水平的两倍。
VandenBrooks说，这与他们预期的完全相反。一种可能性是，高氧环境下培育的蟑螂在其幼虫阶段停留时间更长，可能等待环境变为较低的、或许压力较小的氧气水平。这一意外结果促使研究人员更仔细地观察蟑螂的呼吸器官——气管。这些基本上是昆虫体内允许气体氧直接进入昆虫组织的空心管。
VandenBrooks和他的团队将他们的高氧环境下培育的蟑螂带到阿贡国家实验室的X射线同步加速器成像设施，以更仔细地观察气管。X射线同步加速器特别擅长解析不同相位相遇的边缘——如固体在液体上或气体在固体上。这正是气管内部的情况。他们发现，高氧环境下培育的蟑螂的气管比低氧大气中的要小。这种管径的减小与总体体型的增加不成正比，可能使蟑螂能够更多地投资于用于其他重要功能的组织——如进食或繁殖。
在低氧（较低氧气）环境下培育的蟑螂则不得不在呼吸与其他组织投资之间做出权衡。
VandenBrooks表示，下一步将是仔细研究琥珀中昆虫的气管，看看它们可能对过去各个时期的氧气水平说些什么。这些可能作为古氧气水平的代理。VandenBrooks说，关于氧气对动物进化影响的假设有很多，但没有人真正测试过它们。因此，他们采用了双管齐下的方法：1）在不同氧气水平下研究现代昆虫；2）研究化石昆虫，并根据这些结果了解过去的变化。