In welcher Umgebung könnte sich eine Art mit biologischen Rädern entwickeln und wie würden sie aussehen?

Beim Entwerfen eines Radtiers gibt es drei Probleme, die Sie überwinden müssen:

• Wie man ein Rad als Körperteil hat, ohne dass es vom Körper getrennt ist.
• Wie man sich antreibt
• Glatte Straßen; Wenn Sie Energie aufwenden, um sie herzustellen, kann dies von Gleichaltrigen ausgenutzt werden und ist daher keine praktikable evolutionäre Lösung.

His Dark Materials geht all diese Probleme mit seiner Mulefa-Rasse hervorragend an.

Anstatt ihre Räder als Organ zu haben, sind die Mulefa eine Symbiose mit den Samenkapseln lokaler Pflanzen eingegangen. Diese scheibenförmigen Samenkapseln passen auf Sporen an ihren Beinen und ermöglichen es dem Mulefa, sich schnell fortzubewegen. Währenddessen brechen die Schoten durch das Reiben gegen den Boden auf und verbreiten die Samen der Pflanzen.

Der Mulefa entwickelte sich ganz anders als die Akkorde der realen Welt; Anstelle einer Wirbelsäule haben sie ein rautenförmiges Skelett mit Beinen an jeder Ecke. Während die hinteren und vorderen Beine zum Anbringen der Samenkapseln zwei verwendet werden, dient das mittlere Beinpaar als Gliedmaßen zum Drücken, wenn das Rollen langsamer wird.

Zuletzt; Die parallele Erde des Amber Spyglass weist Formationen aus Vulkangestein und glatte Basaltstränge auf. Diese dienen als vollkommen gute Straßen und sind evolutionär lebensfähig, weil die Mulefa keine Energie aufwenden, um sie zu bauen.

Unter welchen Umständen würde sich eine solche Art entwickeln und wie würde sie aussehen?

Ich stelle mir vor, dass die Vorfahren Ihrer Kreaturen zunächst lernten, auf den bereits scheibenförmigen Samenkapseln zu rollen (viele echte Samenkapseln sind scheibenförmig), sie folglich auf dem Felsen aufbrechen und den Pflanzen unwissentlich dabei helfen würden, ihre Nachkommen zu verbreiten.

Die Kreaturen würden auf runderen, glatten Schoten weiterkommen, so dass die Pflanzen, die rundere, glattere tragen, einen selektiven Vorteil hätten (denn je weiter die Kreaturen auf den Schoten reiten, desto wahrscheinlicher ist es, dass sie sich öffnen).

Dieser Trend der Spezialisierung setzte sich fort, bis die Samenkapseln sehr gut für das Rollen und die Tiere für ihre Verwendung ausgelegt waren.

Und was noch wichtiger ist, wie würde ein Lebewesen mit Rädern physiologisch funktionieren?

Sie wären wahrscheinlich an Geschwindigkeit angepasst, und wenn sie diese rautenförmigen Skelette hätten, wären ihre inneren Organe wahrscheinlich anders konfiguriert. Abgesehen davon kann ich keine größeren physiologischen Überlegungen voraussehen, außer denen, die Sie sich frei ausdenken können.

Ich würde ein alternatives Szenario postulieren: Selbst hier auf der Erde finden wir Fälle von paralleler Spezialisierung, bei der sich zwei Arten effektiv gemeinsam entwickeln – wir bezeichnen sie als Symbionten. Meistens sind dies Fälle, in denen der Symbiont im Vergleich zum Wirt mikroskopisch klein ist (denken Sie an Darmboita, Hautbiota usw.), aber wir sehen auch makroskopische Beispiele aus der Makrofauna - Vögel (Ägyptischer Regenpfeifer), die Krokodilzähne putzen, Fische, die Entfernen Sie Parasiten und abgestorbene Haut von der Haut größerer Fische und so weiter.

Stellen wir uns ein Artenpaar vor , das dies schafft.

Wie wäre es, wenn wir eines der Elemente von Morris the Cats Antwort nehmen – und ein Tier postulieren, dessen ganzer Körperist radähnlich, aber in unserem Fall, wenn es sich aktiv wie ein Schuppentier oder Gürteltier zusammenrollt, und dann ein Fahrgestell-Lebewesen postiert, das sich dann um vier Wheelie-Lebewesen kümmert (füttert, reinigt, schützt) und dessen Endklauen hakenförmig sind (danke an Philip Pullman), deren hochbewegliche Lippen (Giraffen, Pferde) jedoch eine breite Palette von Reinigungsaktivitäten ermöglichen ... lassen Sie uns weiter postulieren, dass die Wheelie-Kreaturen typischerweise langsam sind und schwer gepanzert sind (daher nicht weit reisen) und so wird ihr selektiver Druckvorteil weit verbreitet und gefüttert, was es ihnen ermöglicht, das Gewicht ihres Wirts strukturell zu tragen. Der Wirt entwickelte sich aus einer Baumart, die sich schnell unter Ästen verzweigte,

Wenn Sie nicht auf erdbasierte Skelettsysteme angewiesen sind, entscheiden Sie sich für sechs Gliedmaßen, um das Gewicht auf mehr Wheelie-Kreaturen zu verteilen.

Ich denke, das könnte funktionieren - die Wheelies sind dann auch fast schon Haustiere - gesellig, umsorgt und natürlich in extremen Situationen als letzter Ausweg essbar.

Es ist ziemlich unwahrscheinlich, dass sich eine Kreatur mit biologischen Rädern auf natürliche Weise entwickelt, da es wenige (wenn überhaupt) Gründe gibt, warum ein halb entwickeltes Rad ein halb entwickeltes Bein übertreffen würde. Allerdings ist eine Kreatur, die sich so entwickelt hat, dass sie sich wie ein Rad verhält, definitiv vernünftig: Für ihren Ursprung in den flachen Riffen eurer Welt hat diese hypothetische Kreatur, das 'Armawheelo', einen einzigartigen Verteidigungsmechanismus entwickelt, um Raubtiere abzuschrecken und bequem zu reisen.

Die Rückenhaut des Armawheelos bestand aus harten, rutschigen, stromlinienförmigen Schuppen , und wenn sich ein Raubtier näherte, rollte es sich nicht nur zu einer Kugel zusammen , um seinen verletzlichen Unterbauch zu schützen, sondern es benutzte seine Flossen, um sich so schnell wie möglich zu drehen. Raubtiere kämpften darum, die sich drehenden Armawheelos in den Griff zu bekommen, und gaben ihnen genug Zeit, um sich in die Sicherheit scharfer Korallen und Felsen zu stürzen, wo das Armawheelo zu Hause war.

Als die Armawheelos begannen, sich an Land zu bewegen, fand ihr Kräuseln und Spinnen eine neue Verwendung. Die Klippen neben ihren Wasserhäusern waren üppig, aber gefährlich. Um Raubtieren zu entkommen, rollten sich die Armawheelos in ihren charakteristischen Ball zusammen und benutzten ihre Flossen, um sich die Klippen hinunterzutreiben, rollten und hüpften in Sicherheit. Die Armawheelos, die die glattesten und sichersten Hänge zurück zum Wasser vorhersagen konnten, hatten die besten Fluchtchancen.

Als die Armawheelos mit dem besten Verständnis für Hänge von ihren Küstenursprüngen auf die hügeligen Ebenen zogen, finden sie endlich eine rein lokomotivartige Verwendung für ihre Curling-Fähigkeiten. Sie watscheln auf die Spitze des nächsten Hügels, suchen ein vielversprechendes Gebiet nach den besten Larven der Umgebung aus und rollen auf eine Weise darauf zu, die schneller und weniger ermüdend für ihre Stummelbeine ist. Sie brauchen keine Vögel zu fürchten, die ihre schuppige, rollende Haut nicht durchbohren können, und ihre Neigung zur sorgfältigen Beobachtung von Hügeln und Tälern hilft ihnen, potenzielle Raubtiere zu meiden.

Zufälligerweise wurde dies zuvor getan. Eine Spezies in David Brins Romanreihe Uplift verwendet Räder zur Fortbewegung.

G'Kek (ab-Drooli) - Die G'Kek, die erste von sieben Rassen, die sich illegal auf dem brachliegenden Planeten Jijo niedergelassen haben, sind seitdem anderswo in der Galaxie aufgrund einer Verfolgungskampagne ausgestorben, der die Jijoan-Verbannten zu entkommen versuchten. Physisch gesehen sind sie fahrbare Kreaturen mit magnetisch angetriebenen Achsen und einem Paar kurzer „Schieberbeine“, die einen kompakten Rumpf mit zwei Armen besitzen, die in schwachen, gefiederten Händen enden und von vier hochempfindlichen Augen auf Stielen gekrönt werden. Der größte Teil ihres emotionalen Ausdrucks wird von diesen Augenstielen erzeugt; Zwei Stängel miteinander zu verbinden, ist gleichbedeutend mit einem Achselzucken, während alle vier Augen ineinander starren, bedeutet Selbstbeobachtung.

Der entscheidende Faktor, der hier für Ihre Frage relevant ist, ist, dass sich dies nicht natürlich entwickelt hat. Die Fortbewegung auf Rädern der G'kek wurde absichtlich von einer fortgeschritteneren Rasse in sie hineinkonstruiert. Es gibt wirklich keine realistische Möglichkeit, dass sich eine Rad- / Achsstruktur auf natürliche Weise entwickeln könnte, daher müsste Ihre Spezies zumindest teilweise von jemand anderem künstlich entwickelt werden.

Die einzige Alternative, die mir einfällt, wäre, dass der gesamte KÖRPER der Spezies das „Rad“ ist und sie einfach herumrollen. Sie könnten Manipulatorglieder und Sinnesorgane usw. an der „Nabe“ befestigen, aber sie müssten wie der Hals einer Eule funktionieren, einmal bei jeder Drehung des „Rads“ müssten sie sich in die entgegengesetzte Richtung drehen um eine Überbeanspruchung der Verbindungsstelle zu vermeiden.

Ausgehend von der Antwort von @Morris The Cat denke ich, dass die beste Idee eine Kreatur ist, die auf ihrem ganzen Körper rollen kann.

Meine Idee ist eine Art Schalentier, das eine fast kugelförmige Schale hat. Sie können für kurze Zeit aus dem Wasser atmen und den Kopf und die Tentakel aus einer Öffnung im Gehäuse herausstrecken, sich aber auch vollständig darin einschließen. Sie leben in Küstennähe an einem Ort mit hoch abfallenden Felsriffen und starken Gezeiten. Wenn die Flut steigt, erreichen sie die Spitze der Riffe, vielleicht weil sie sich daran angepasst haben, ihre Ernährung mit einer Art Gemüse zu integrieren, das dort drüben lebt. Aber irgendwann, während der Ebbe, kann es für sie zu trocken werden, um zu überleben (oder ein zu langer Aufenthalt dort würde Vögel anziehen und gefährlich sein), also müssen sie schnell das Meer erreichen. Diejenigen, die am schnellsten zu erreichen sind, überleben am ehesten.
So begannen einige Schalentiere im Laufe der Jahrtausende, auf ihren Schalen entlang der abfallenden Riffe zu rollen, um das Meer zu erreichen. In noch längerer Zeit kann man vorhersagen, dass sie lernen würden, sich auch auf ebenem Boden fortzubewegen, und einige Methoden entwickeln würden, um sich selbst Schwung und Richtung zu geben. Zum Beispiel könnten sie sich selbst mit den Tentakeln Schwung geben (wie sich jemand auf einem Roller selbst Schwung gibt) oder - noch besser - ihre Muskeln kontrahieren, um ihren Schwerpunkt kontinuierlich nach vorne zu bewegen.
Wahrscheinlich würden sie sich nur auf kurzen Wegen bewegen (weil sie beim Rollen keine Möglichkeit haben, die Richtung zu überprüfen) oder könnten kleine Löcher in ihrer Schale entwickeln, unter denen sie lichtempfindliches Gewebe oder rudimentäre Augen haben.

Dies könnte sogar bei Tieren mit radialer Symmetrie wie Seesternen möglich sein, die sich auf die Seite rollen könnten (stellen Sie sich ihre Arme als Radien des Rades vor). Sie haben mehr als fünf Arme (rollen besser auf diese Weise), und wenn sie sie bewegen, können sie an Schwung gewinnen und lenken. Sie konnten die Richtung sehen, indem sie Augen (oder weniger zerbrechliche Lichtwahrnehmungsorgane) an der Spitze ihrer Arme hatten, so dass immer mindestens ein Auge nach vorne blickte.

Ungeachtet dessen, was andere vorgeschlagen haben, denke ich, dass sich Rad / Achsen natürlich entwickeln könnten. Viele Systeme, die wir haben, haben sich möglicherweise ursprünglich aus einem Grund entwickelt und wurden dann für einen anderen kooptiert. Es wurde vermutet, dass sich Knochen ursprünglich als Mittel zur Kontrolle der Kalziumkonzentration entwickelt haben , aber seitdem als Strukturelement verwendet werden.

Unsere Kreatur entwickelt zunächst mehrere knöcherne schildartige Anhängsel als Abwehr gegen Fressfeinde. Diese Anhängsel entwickeln eine glatte runde Form, die es für seine Raubtiere, die scharfe Krallen haben, schwer macht, daran festzuhalten. Die Kreatur beginnt, eine ölige Substanz um die Schale herum abzusondern, die es noch schwieriger macht, sie zu greifen. Dieses Anhängsel schützt es vor den meisten Raubtieren, aber der Schild ist schwer und macht die Kreatur langsam, weil es den Schild heben oder ziehen muss. Die Kreatur entwickelt dann einen Mechanismus, um die Schale freizugeben und wegzulaufen, die später nachwachsen kann. Die Schale wächst ähnlich wie ein Geweih - sie ist während eines Teils der Saison unbeweglich und mit lebendem Gewebe bedeckt, wird aber während des restlichen Jahres tot und abnehmbar.

Die Kreatur lebt auf einem Planeten, dessen Oberfläche im Sommer schmilzt (das ist die Jahreszeit, in der die Kreatur in tiefen Höhlen überwintert und ihre Schilde nachwachsen lässt). Während des restlichen Jahres ist die Oberfläche des Planeten ziemlich flach und glatt. Daher haben wir alle Zutaten für die Kreatur, um Räder zu entwickeln. Eine dieser Kreaturen wird mit Schilden geboren, die sich nicht gut lösen, aber beginnen, sich am Gelenk über den Boden zu drehen (unter Verwendung der Schmierung, die die Kreatur bereits produziert). Dadurch kann die Kreatur schneller herumlaufen, ohne ihre Schilde zu heben oder zu ziehen. Die Nachkommen dieser Kreatur entwickeln sehr schnell Anhängsel, die immer weniger wie Schilde und immer mehr wie Räder wirken.

Jetzt läuft die Kreatur auf Beinen und nutzt die Räder für eine effizientere Fortbewegung auf der flachen Oberfläche des Planeten (wie ein Skateboard). Anschließend entwickelt die Kreatur ein schwaches elektrisches System, das es ihr ermöglicht, Kraft auf die Räder auszuüben. Sie sehen, die Kreatur ist in der Lage, Metall auf den Rädern abzulagern (das ist nicht so verrückt, da Bakterien Metall-Nanopartikel bilden ). Vielleicht verstärkte dieses Metall die Schilde oder Räder. Dieses zufällig entwickelte Metall hat eine spulenartige Struktur, die es ihm ermöglicht, auf magnetische Impulse zu reagieren, die durch elektrische Ströme im in Achse befindlichen Nervensystem erzeugt werden. Diese Spule entwickelt sich zu einem effizienten Wechselstrom-InduktionsmotorDesign, wodurch die Räder direkt angetrieben werden können. Die Beine, die jetzt größtenteils Eigengewicht sind, werden immer kleiner, bis die Kreatur allein auf motorisierten Beinen fährt.

Ich habe mal spaßeshalber im Unterricht ein biologisches Radsystem entworfen. Das Problem bei jedem dieser Radsysteme besteht darin, dass es sich entwickeln muss, anstatt konstruiert zu werden. Irgendwann während dieser Entwicklung haben Sie ein halbes Rad. Wie nützlich ist es? Wie wird aus einem halben Rad, das sich wahrscheinlich nicht einmal drehen kann, ein volles Rad, das sich drehen kann? Wie entwickeln sich die Blutversorgung und das Nervensystem?

Eine Sache, auf die ich gestoßen bin, ist, dass selbst meine entworfenen Bio-Räder eine begrenzte Zeit haben, in der sie funktionieren können. Während der Rotation wird die Blutversorgung stark auf den Radteil beschränkt. Sie könnten die meisten Bewegungen zur "Hüfte" ausgleichen, wo das Rad befestigt ist, und im Grunde mehreren Gliedmaßen erlauben, das Rad zu drehen, aber Haut, Knochen und Fleisch benötigen schließlich wieder Blut. Operationen an Ihren Armen können stattfinden, während das gesamte Blut heraus ist, und es dauert mehrere Stunden, bis dauerhafte Schäden auftreten, sodass es für die meisten Reisen funktionieren könnte.