TL; DR:

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Partialdruck

Zuerst berechnen wir die Partialdrücke Ihrer Atmosphäre:

Beachten Sie, dass ich die nicht kenne$\text{gr/mol}$von$\text{Trace Gases}$Also habe ich versucht, einen Durchschnitt mit Ihren tatsächlichen Gasen zu bilden.

Außerdem mag ich keine Atmosphären, also habe ich eine Spalte für den Partialdruck in Kilopascal hinzugefügt. Merken:

$$\text{atm} = 101.325\text{ kPa}$$

$$\left| \begin{array}{cc|ccc|c|cc} \text{Gas}&\text{%}&\text{gr/mol}&\text{Mols}&\text{Fractal Mol}&\text{Partial Pressure (Atm)}&\text{P.P (kPa)}\\ \text{N}_{2}&\text{58%}&28.014&2.0703&\text{62.91%}&10.69&1,083\\ \text{O}_{2}&\text{26%}&31.998&0.8125&\text{24.69%}&4.19&425\\ \text{CO}_{2}&\text{3%}&44.01&0.0681&\text{2.07}&0.35&35\\ \text{Ar}&\text{11%}&39.948&0.2753&\text{8.37%}&1.42&144\\ \text{Others}&\text{2%}&30.900&0.0647&\text{1.97%}&0.33&33\\ \text{Total}&\text{100%}&174.87&3.2911&\text{100%}&17&17,222\\ \end{array} \right|$$

• Stickstoff (N ₂ ): 1.083 kPa (10,69 atm)
  • Stickstoffnarkose : Stickstoffnarkose entwickelt sich unter Drücken über 240 kPa und 354 kPa . Werte über 400 kPa führen zu einer schweren Stickstoffnarkose. Stickstoffnarkose ist ähnlich wie Trunkenheit, aber schlimmer. Wenn Sie weitere Informationen in dieser Antwort finden möchten,ich über die Symptome geschrieben.
• Sauerstoff (O2): 425 kPa (4,19 atm)
  • Sauerstofftoxizität : Sauerstoffwerte über 50 kPa sind für einen terrestrischen Organismus tödlich. Diese Menge an Sauerstoff verbrennt unsere Haut, Augen, Lungen und sogar Zellen. Jeder würde in ein paar Stunden sterben. In dieser , dieser und dieser Antwort beschreibe ich ausführlich ihre Auswirkungen. Der letzte Link hat ein nettes Diagramm mit den Effekten.
• Kohlendioxid (CO2): 35 kPa (0,35 atm)
  • Hyperkapnie : Hyperkapnie ist die Produktion von Kohlensäure in unserem Körper aufgrund der erhöhten CO2-Menge, weil der Körper sie nicht abtransportieren konnte (aufgrund des erhöhten Partialdrucks außerhalb). Das ist tödlich und wird Tiere sehr schnell töten. In dieser und dieser Antwort finden Sie zusätzliche Informationen und eine Grafik mit den häufigsten Symptomen. Der letzte Link hat eine Tabelle, die die "Tödlichkeit" verschiedener Werte zeigt. Diese Tabelle zeigt Prozentsätze basierend auf dem atmosphärischen Druck der Erde. Apropos Ihre Welt, der Tod kommt in wenigen Minuten.
• Argon (Ar): 144 kPa (1,42 atm)
  • Argon Asphyxie : Obwohl Argon ungiftig ist, ist es 38 % dichter als Luft und wird daherin geschlossenen Räumen als gefährliches erstickendes Gas angesehen. Es ist schwer nachzuweisen, da es farb-, geruch- und geschmacklos ist. Dieses Gas kann in Zonen ohne Wind dekantieren.
  • Argonnarkose : Ich weiß nicht viel darüber, aber es wird angenommen, dass Argon die gleichen Wirkungen wie Stickstoffnarkose hervorrufen kann, jedoch nur bei höheren Drücken.

Anpassungen

Ich habe die Atmosphäre analysiert, aber Ihre Frage war nicht, ob Menschen überleben könnten, also müssen wir jetzt überlegen, welche Anpassungen Ihre Kreaturen benötigen.

• Schnellerer Stoffwechsel durch die Erhöhung des Sauerstoffgehalts.
• Schnelleres Altern, kurze Lebensdauer, viele Nachkommen (aufgrund von oxidativem Stress und so).
• Größere Insekten (wieder Sauerstoff).
• Kleinere Lungen und möglicherweise feuchtere Augen und Haut (Sauerstoff und etwas Stickstoff). Insektenatmungssystem für kleinere Tiere.
• Vielleicht einige Optimierungen am Gehirn, um Narkose zu vermeiden.
• Vielleicht die Fähigkeit, Argon zu riechen.
• Stärkere Muskeln und Knochen, um der Schwerkraft entgegenzuwirken. Kleinere Kreaturen.
• Erhöhtes Schwitzen und ektothermische Tiere für die erhöhte Temperatur.

Sauerstoff

Ihr Sauerstoffgehalt ist zu hoch; das wird ihre Augen, Haut und Lungen verletzen.

Ihre Spezies wird sehr kleine Lungen benötigen, da sie aufgrund des erhöhten Sauerstoffdrucks auf dem gleichen Platz viel mehr Sauerstoff sammeln können. Ich wäre nicht überrascht, "schlecht entwickelte" Lungen zu finden, da Effizienz hier nicht erforderlich ist.

Dieser Sauerstoff lässt Metalle aufgrund der erhöhten Oxidationsgeschwindigkeit schneller rosten. Brennbare Dinge werden noch gefährlicher. Sauerstoff enthält viele ROS , Moleküle, die DNA, Proteine ​​oder Organellen in Zellen brechen (weitere Informationen finden Sie in dieser Antwort ). Diese Schäden beschleunigen die Alterung (auch im obigen Link erklärt). Ihre Kreaturen werden eine sehr kurze Lebensdauer haben, aber viele Nachkommen, um dies zu kompensieren.

Einige Möglichkeiten, diesen Effekt zu reduzieren, sind die Implementierung von aktivem Transport (der enorme Mengen an Energie verbraucht) oder semipermeablen Membranen . Beide werden auf dem Link für den obigen Absatz erklärt.

Darüber hinaus ( auch in diesem Link erklärt) werden Ihre Insekten RIESIG sein . (Kurze lange Antwort, Insekten haben keine Lungen; sie atmen durch die Haut. Mehr Sauerstoff kompensiert das fehlende Oberflächen-Volumen-Verhältnis, wodurch sie mehr wachsen können). Aufgrund Ihres enormen Sauerstoffpartialdrucks bin ich mir ziemlich sicher, dass diese Technik auch für kleinere Tiere möglich sein wird.

Schließlich benötigen sie möglicherweise feuchte Haut und feuchtere Augen, um der Sauerstoffoxidation entgegenzuwirken.

Stickstoff

Keine Ahnung, wie man das bekämpft, vielleicht werden kleinere Lungen das beheben. Eine Modifikation des Gehirns (nicht sicher wie) kann die Stickstoffnarkose reduzieren. Wenn sie sich dort entwickeln, müssen sie daran gewöhnt sein, "betrunken" zu sein.

Argon

Deine Kreaturen brauchen einen Weg, um Argon zu riechen, oder sie werden versehentlich in einem Argonbrunnen sterben, weil er schwerer ist und in Tälern oder Ebenen versinken kann.

Schwere

Eine Steigerung von nur 36 % ist nicht schlecht. Ein gesunder Mensch kann so gut überleben. Sie werden sich mit etwas stärkeren Knochen und Muskeln entwickeln, um dem entgegenzuwirken. Ich werde hohle Knochen wie Vögel vorschlagen, um das zusätzliche Gewicht auszugleichen. Außerdem haben Kreaturen eine kürzere Höhe.

Temperaturkontrolle

Das ist eines Ihrer kleineren Probleme. Mehr schwitzen, einen niedrigeren Stoffwechsel haben und kaltblütige Tiere sein, werden das beheben. In Wikipedia können Sie mehr über Thermoregulation erfahren.

Grundsätzlich werden Tiere in zwei große Kategorien eingeteilt: Endotherm und Ektotherm . Während die ersten ihre eigene Wärme produzieren, um ihre gewünschte Körpertemperatur aufrechtzuerhalten, nutzt die zweite Kategorie die Wärme der Umgebung und verwendet diese als ihre Körpertemperatur.

Ich rate dringend, Ihre Tiere wechselwarm zu machen, da sie keine Energie zum Aufwärmen aufwenden, da die Umgebung ausreicht, um sie warm zu halten, vielleicht sogar zu viel ... (wenn 36 ºC der Durchschnitt sind, wage ich es nicht zu sein dort im Sommer...).

Wie auch immer, wir können noch einige nützliche kühlende Eigenschaften von warmen Kreaturen (Endothermen) nehmen, bevor wir tief in die anderen eintauchen. Endotherme Kreaturen haben einige Mechanismen, um eine Überhitzung zu vermeiden:

• Hecheln: Durch das Hecheln mit der Zunge können sie die Temperatur verlieren, indem sie die Wasserverdunstung im Atem erhöhen. Wie Sie in den Kommentaren sagen, könnten die Atmungssysteme von Vögeln aufgrund ihrer schnellen Atmung nützlich sein. Ich würde Blutgefäße hinzufügen, die Blut in die entgegengesetzte Flussrichtung fließen lassen, um einen Gegenstromwärmeaustausch zu ermöglichen .
• Flushing: Durch die Erhöhung der Durchblutung der Haut wird die Wärme aus dem Körperinneren auf die Haut übertragen, wo sie an die Umgebung abgestrahlt werden kann. Ich ermutige Ihre Kreaturen, ein großes Oberflächen-Volumen-Verhältnis zu haben, um Gigantothermie zu vermeiden (große Tiere produzieren zu viel Wärme, die sie nicht entfernen können). Zum Beispiel ist die Verwendung von riesigen Ohren wie Autokühlern (Blutgefäßen) sehr nützlich.
• Schwitzen: Wenn das Tier haarlos oder kurzhaarig ist, kann es sich durch Wasserschwitzen abkühlen. Beachten Sie, dass diese Methode Wasser und Mineralien aus dem Körper verbraucht. Nur aus Neugier sage ich Ihnen, dass endotherme Lebewesen aufgrund ihrer eigenen Heideproduktion widerstandsfähiger gegen Pilzinfektionen sind. Damit kommst du leider nicht zurecht. (Vielleicht reicht die Umgebungswärme?). Außerdem haben Ihre Tiere kein braunes Fettgewebe, weil das Wärme erzeugen soll, und Sie brauchen nicht mehr.

Jetzt müssen wir Ektothermen eingehender diskutieren. Als Vorteil essen wechselwarme Kreaturen viel weniger (etwa 5- oder 10-mal weniger), weil ihr verlangsamter Stoffwechsel viel Energie spart (fehlender interner Erwärmungsprozess); sie sind sehr sparsam! Aber sie sind nur tagsüber aktiv (aufgrund der Notwendigkeit, sich im warmen Sonnenlicht zu sonnen), aber Ihr Planet ist ziemlich heiß, also ...

Dazu müssen wechselwarme Tiere mit den Schwankungen der Umgebungstemperatur umgehen, da diese ihre Körpertemperatur direkt beeinflussen. Ektothermische Kreaturen werden in noch mehr Kategorien eingeteilt, je nachdem, wie sie ihre Temperatur „kontrollieren“ oder „unterstützen“. Normalerweise konzentrieren sich Tiere sehr auf eine Technik, aber es ist möglich, dass sie mehrere Merkmale haben, wie Reptilien. Die Haupttechniken sind Poikilothermie und Homöothermie.

Die Homöotherme ist jedem sehr bekannt. Diese Lebewesen versuchen, immer die gleiche Körpertemperatur zu halten, auch wenn die Temperatur nur durch die Umgebung erzeugt wird. Stattdessen haben poikilothermische Kreaturen zwischen 4 und 10 Enzymsysteme (statt 1 spezialisiertes, aber effektives Enzym) in ihrem Körper, um problemlos in verschiedenen Temperaturbereichen zu überleben und zu funktionieren. Diese Enzyme sind jedoch schwierig zu entwickeln ^{[Zitat erforderlich.]} und machen längere DNA (nicht sicher, ob das unbedingt schlecht ist, aber cool).

Ich weiß nicht, wie Ihre Kreaturen sind, aber beachten Sie, dass poikilothermische Kreaturen keine anhaltenden hochenergetischen Aktivitäten wie Motorflug (bei großen Tieren) oder große Gehirne haben. Diese Kreaturen warten normalerweise geduldig auf ihre Beute, anstatt aktiv zu jagen, da sie zwischen 10 und 20 Mal weniger Energie benötigen als homöotherme Tiere (normalerweise Warmblüter). Und sie suchen normalerweise mittags Schutz, sonnen sich aber in der Sonne und nutzen die Gigantothermie, um weniger Wärme zu verlieren, aber zum Glück gibt es auf Ihrem Planeten viel Wärme! Ich denke also, sie könnten Homöothermie haben, da genug Wärme vorhanden ist, um eine stabile Temperatur aufrechtzuerhalten.

Denken Sie daran, dass einige kaltblütige Tiere auch ohne einen warmen sonnigen Tag arbeiten können. Einige wechselwarme Tiere haben sich so entwickelt, dass sie ihre Muskeln vibrieren lassen, um ein wenig Wärme zu erzeugen, wenn es sehr notwendig ist (dies wird normalerweise von Insekten getan, aber ich sehe es nicht als schwierig für andere Tiere), eine Technik, die bei endothermen Kreaturen üblich ist ( wie wenn dir kalt ist und du anfängst zu zittern).

Sowohl zum Kühlen als auch zum Heizen nutzen diese Kreaturen Wärmeaustauschtechniken (wie den Gegenstromaustausch). Durch die Verwendung von Blutgefäßen können sie Wärme zu Kühl- und Wärmezwecken effektiv von außen nach innen oder von innen nach außen transportieren. Außerdem wird die Schleimsekretion normalerweise verwendet, um die Verdunstung zu erhöhen, und wenn die Umgebung sehr kalt ist, können sie in Erstarrung (verringerte Aktivität) geraten.

Schließlich gibt es nach Endothermie und Ektothermie eine dritte Kategorie: Mesothermie. Sie sind Hybride zwischen beiden Techniken und passen sich im Grunde an die Umgebung an. Sie haben normalerweise eine schlechte Stoffwechselkontrolle in ihrem Körper (wie Ektothermen), aber wenn es notwendig ist, metabolisieren sie braunes Fett, um Wärme zu erzeugen (wie Endothermen) oder an Größe zuzunehmen (Gigantothermie).

Zusammenfassend müssen Ihre Tiere hecheln und schwitzen. Da sie haarlos sind, speichern sie weniger Wärme, und indem sie durch ihre Haut schwitzen und keuchen (mit einer großen Zunge), können sie Wärme durch Verdunsten von Wasser verlieren. Passive Techniken, die kein Wasser erfordern, spülen heißes Blut auf die Haut, um Wärme abzustrahlen. Es ist sehr ratsam, das Oberflächen-Volumen-Verhältnis zu erhöhen, um Gigantothermie zu vermeiden , wie z. B. große Ohren wie Elefanten, viele Blutgefäße und die Fähigkeit, sich nach Belieben zu bewegen. Auf diese Weise können sie Wärme abstrahlen und klappen, um den Luftstrom zu erhöhen.

Druck ist eine lustige Sache in der Biologie

Beachten Sie, was ich gleich sagen werde, gilt nicht für Vakuum, weil ich etwas verallgemeinere.

In vielerlei Hinsicht ist Druck für die Physiologie irrelevant. Entscheidend ist der Druckunterschied, denn das ist tödlich. Es wäre möglich, dass ein menschenähnlicher Körper (falls dort geschaffen) im Marianengraben überlebt, nur um zu explodieren, wenn er auf Meereshöhe gebracht wird. Es gibt viele Fische, die großartige Beispiele dafür sind, dass sie an beiden Orten existieren können.

Dies ist offensichtlich nicht die ganze Geschichte. Dieselben Fische haben Anpassungen und eine einfachere Physiologie, um mit schnellen, aber allmählichen Druckänderungen fertig zu werden. So entstehen beispielsweise in ihrer Schwimmblase Gase, die dann ausgeschieden werden müssen.

Um deine Frage jetzt etwas besser zu relativieren:

Der höchste atmosphärische Druck, bei dem Menschen überlebt haben, beträgt ~14,7 atm, was ziemlich nahe an dem aufgeführten Ziel von 17 atm liegt. Dies zeigt Ihnen allmählich, dass es nicht viel braucht, damit das Leben bei diesem Druck überleben kann.

Eine Sache, die ich gerne ansprechen möchte, ist der Gasaustausch. Der Schlüssel für Organismen, um in ihrer Umgebung zu atmen, ist ihre Fähigkeit, die reichlich vorhandene Umweltchemie aufzunehmen, um sie in ihren Stoffwechselprozessen zu nutzen. Diese Konstrukte können stark vom Druck abhängig sein. Kiemen funktionieren in Luft nicht so gut. Tatsächlich haben wir Menschen eine Membran, die speziell dafür sorgt, dass eine ständige zirkulierende Atmosphärenversorgung gewährleistet ist. Bei höheren Drücken wird berichtet, dass das Atmen weniger Anstrengung erfordert.

Um Ihre Frage zu beantworten, MÖGLICHERWEISE bei diesem Druck kein sichtbarer äußerer Unterschied bei der Anpassung vorhanden sein. Es kann Unterschiede in den Atmungsorganen geben. Es ist jedoch wirklich Ihre außerirdische Natur, das Problem des Gasaustauschs zu lösen, für das es keine universelle Antwort gibt und das unsere Vorstellungskraft übersteigen kann.

https://www.quora.com/What-is-the-maximum-atmospheric-pressure-a-human-can-survive

Wenn ich davon ausgehe, dass Ihre Lebensformen in erster Linie auf irdischen Lebensformen basieren, ist das größte Problem, dem sie in der von Ihnen entworfenen Umgebung gegenüberstehen, nicht der Druck; es ist das Gasgemisch.

Beim Entwerfen hypothetischer Atmosphären für erdbasierte Lebensformen ist es wichtig, sich daran zu erinnern, dass es nur um den Partialdruck geht. Das heißt, es geht um das Volumen jedes Gases, das absorbiert wird, nicht um den Druck der Gesamtmischung. Betrachten wir zuerst das offensichtliche Beispiel und dann das beschriebene spezifische Verhältnis.

Jeder weiß, dass man reines O ₂ nicht atmen kann ; es verbrennt Ihre Augen, Lungen usw. und ist über einen bestimmten Zeitraum tödlich. Allerdings verbrachten die Apollo-Astronauten über eine Woche auf einer Hin- und Rückreise in reinem O ₂ ohne diese Auswirkungen. Warum? Weil ihre Kapsel nur mit etwa 0,3 ATM unter Druck gesetzt wurde. Wenn Sie 1 bar (Meeresspiegeldruck) als Norm nehmen, dann atmen Menschen mit jedem Atemzug regelmäßig etwa 0,2 ATM O ₂ ein, und die Apollo-Astronauten atmeten nicht viel mehr als das in ihren Kapseln ein. Es war also kein Problem.

Tiefseetaucher hingegen benötigen eine spezielle Luftmischung, um tief zu tauchen, denn sobald Sie unter etwa 60 m kommen, haben Sie einen Druck von 7 Bar, was bedeutet, dass jeder Atemzug mit normaler Luft bei diesem Druck etwa 1,4 ATM beträgt von O ₂ , das für Menschen giftig ist.

Die tiefsten Menschen können in SCUBA-Ausrüstung tauchen, wo ihre Körper dem vollen Druck des Ozeans von etwa 140 m oder 15 ATM Druck ausgesetzt sind. Nehmen wir jedoch an, dass wir den Sprung auf 17 ATM auf Meereshöhe Ihres gewählten Planeten schaffen können; Was werden die Gase tun?

Zunächst einmal ist das O ₂ bei diesen Werten definitiv giftig. Der Stickstoff ist es auch, aber lange bevor er giftig wird, wird er narkotisch. Bei den von Ihnen beschriebenen Prozentsätzen würde die Stickstoffnarkose bei etwa 4 ATM einsetzen, und bei 17 ATM bin ich mir ziemlich sicher, dass sie giftig wird.

CO ₂ ist jedoch Ihre eigentliche Sorge. CO ₂ ist in sehr geringen Dosen toxisch und sollte bei über 5 % bei 1 ATM niemals als sicher angesehen werden. Aber in Ihrer Atmosphäre haben Sie einen PP von CO ₂ von etwa 51 % (17 x 3 %), was bedeutet, dass Tiere in dieser Umgebung wirklich leiden werden.

Das Argon ist in Ordnung, aber die Spurengase umfassen einen PP von etwa 34 % (was, wenn es nur O ₂ wäre, zu hoch wäre), was bedeutet, dass, wenn ein Teil davon (sagen wir) Fluor ist, alle auf der Erde basierenden Tiere in dieser Umgebung tot sind , Ende der Geschichte. Bei diesen Werten sind Spurengase nicht wirklich „Spuren“ – die von einer normalen erdbasierten Lebensform eingeatmeten Mengen reichen aus, um ernsthafte Schäden anzurichten, wenn eines davon gefährlich ist, da ihre Anwesenheit aufgrund des atmosphärischen Drucks jetzt wesentlich ist.

Welche Anpassungen könnten wir also sehen, um in einer solchen Umgebung zu leben? Nun, offensichtlich braucht man kein effizientes Gasaustauschmodell wie Lungen mehr. Dies liegt daran, dass bei diesen Drücken so ziemlich alles, was Sie in der Atmosphäre haben, ein Problem darstellt. Die beste Lösung ist also, nicht zu viel davon aufzunehmen.

Aus meiner Sicht bedeutet dies 3 Möglichkeiten.

Die erste ist kleinere Lungen. Lungen sind immer noch eine gute Idee, weil sie das Potenzial haben, effizienter zu sein, wenn sich die Umgebung in irgendeiner Weise ändert. Aber die Lungen müssen im Verhältnis zur Körpermasse verkleinert werden, da sonst Ihr Objekt getötet wird. Die Brustmuskulatur muss stärker sein, um unter dem höheren Druck zu arbeiten, und die Bronchien werden zweifellos auch kürzer und breiter sein, um die höheren Drücke effektiver in die und aus der Lunge zu bewegen, so klein sie auch sein mögen.

Das zweite sind Kiemen. Bei diesen Drücken ist es wahrscheinlich besser, das zu tun, was Fische tun, und einfach den Druck und die Dichte des Gases über ein halbexternes Gasaustauschsystem laufen zu lassen. Es wird nicht so effizient sein, aber das will man auch nicht, besonders bei den hohen CO ₂ -Konzentrationen .

Schließlich gibt es Osmose. Insekten gedeihen wahrscheinlich in Ihrer Umgebung, weil sie überhaupt keine Lungen haben; Sie absorbieren O ₂ durch ihre Panzer, bis es ihren Körper sättigt, und Abfall-CO ₂ wird dann durch die Panzer ausgestoßen. Auf der Erde begrenzt dies die Größe der Insekten, denn wenn sie zu groß werden, kann der Sauerstoff die innersten Bereiche des Insektenkörpers nicht erreichen. Wir glauben, dass es in der Vergangenheit der Erde Perioden gab, in denen der Sauerstoffgehalt viel höher war als heute, wodurch Insekten zu viel größeren Größen heranwachsen konnten.

In eurer Welt ist dies sehr wahrscheinlich der Fall, da der Partialdruck es ermöglicht, dass mehr O ₂ in den Körper des Insekts aufgenommen wird, was eine tiefere Sättigung ermöglicht.

Natürlich ist Sauerstoff nicht die einzige Überlegung bei der Insektengröße; Exoskelett zu sein bedeutet, dass ihre Panzer nur so groß werden können, bevor sie die Kreatur nicht mehr tragen können (Quadratwürfelgesetz), aber sie hätten auf jeden Fall einen Vorteil auf Ihrer Welt.

Persönlich würde ich erwarten, dass landbasierte Kreaturen in Ihrer Welt potenziell Kiemen haben, als ob sie sich zuerst im Ozean gebildet hätten (wie wir glauben, dass das Leben auf der Erde tat), es ist eine Änderung weniger, die die Evolution zum Überleben implementieren müsste.