Frage: Gibt es ernsthafte biologische oder evolutionäre Plausibilitätsprobleme bei der Trennung der Energiespeicher-/Produktionsfunktion von der Produktion struktureller/regulatorischer Biomasse?
Hintergrund : Im terrestrischen Leben wird Biomasse ursprünglich von Pflanzen produziert, die Kohlenhydrate und verwandte Moleküle (wie Lipide) durch Photosynthese produzieren. Die Kohlenhydrate (und verwandte Zucker, Lipide usw.) erfüllen strukturelle und energetische Funktionen.
Mein außerirdisches Leben hingegen verfolgt den gleichen kohlenhydratbasierten Ansatz für Biomasse, der nichts mit Energetik zu tun hat, sondern alternative Molekülarten zur Energiespeicherung / -erzeugung verwendet.
Wieso den? Mein Außerirdischer lebt auf einem Planeten mit 70 % H 2 -Atmosphäre auf einer Supererde, die groß genug ist, um eine solche Atmosphäre zu bewahren. Meine Pflanzen erzeugen übliche kohlenhydratbasierte Biomasse durch Photosynthese, die Methan und Sonnenlicht importiert und Wasserstoff exportiert. Siehe meine vorherige Frage hier für Details. Die Erzeugung dieser Biomasse ist in der H 2 -Atmosphäre im Vergleich zur terrestrischen Photosynthese sehr effizient (4-5x) , aus Gründen, auf die ich hier nicht eingehen werde (aber siehe den Link bei Interesse), aber der Nachteil ist, dass diese Biomasse in der H 2 -Atmosphäre erzeugt 4-5x weniger als die Oxidation in einer O 2 -basierten Atmosphäre.
'Pharbohydrate'
Meine außerirdischen Tiere verwenden also keine Kohlenhydrate für Energie, sie verwenden eine alternative molekulare Spezies (die ich vorerst als "Pharb" bezeichnen werde), die im Gegensatz zu Kohlenhydraten eine gute Menge Energie produziert, wenn sie mit Wasserstoff reduziert wird (z. B. das Gegenteil von Oxidation).
Der „Pharb“ basiert immer noch auf Kohlenstoff. Wir sprechen hier nicht über den Nicht-Kohlenstoff-Stoffwechsel.
Einzelheiten
Ich habe zwei Arten von Pflanzen:
Andere Details:
Oberflächengravitation und Temperaturen sind erdähnlich. Die Oberfläche ist viel größer, weil es eine Supererde ist.
Die Sonneneinstrahlung bei Wellenlängen, die für den beschriebenen Photosyntheseprozess geeignet sind, ist erdähnlich.
Es gibt viel offenes Wasser, Meere usw. Alle meine Lebensformen brauchen Wasser genauso wie das Leben auf der Erde.
Das Methan, das als primärer Input in den primären pflanzlichen Photosynthesekreislauf (analog CO 2 auf der Erde) benötigt wird, wird innerhalb der Ökosphäre zuverlässig regeneriert.
Alles in allem ist es ein großartiger Ort zum Leben; solange das heterotrophe Energiequellenproblem durch die Verwendung von Pharbs gelöst wird.
Wiederholung der Frage:
Unter der Annahme, dass solche „Pharb“-Moleküle existieren*, gibt es irgendwelche wissenschaftlichen Probleme bei der Konstruktion einer reichhaltigen Umgebung für eine intelligente Zivilisation auf einem technischen Niveau ähnlich dem von 1000-2000 n. Chr. auf dieser Pflanze?
Was werden die offensichtlichsten Unterschiede zum Ökosystem Erde sein?
Alle Phanimals sind hochentzündlich.
Eines der großartigen Dinge an Sauerstoff ist, dass ein O 2 -Molekül effektiv viel Energie hat, die Luftatmer nutzen können. Es oxidiert wirklich gerne Dinge, und als solche können wir einen Vorrat an relativ energiearmen oxidierbaren Molekülen mit uns herumtragen und uns darauf verlassen, dass die Atmosphäre uns mit einem anständigen Teil unserer benötigten Energie versorgt, die sicher in doppelt gebundenen zweiatomigen Molekülen steckt, die anziehen bei troposphärischen Temperaturen nicht in Flammen aufgehen.
Eine Bindung zwischen Wasserstoff und Kohlenstoff zum Beispiel in CH 4 ist viel schwächer als die Bindung zwischen zum Beispiel Sauerstoff und Wasserstoff in H 2 O.
Sauerstoff mag es, Dinge zu oxidieren. Das einzige Element, das Sauerstoff oxidieren könnte, wäre Fluor, aber es bildet unter den meisten Bedingungen nur eine Bindung. Es ist daher unwahrscheinlich, dass Ihre Phanimals viel Energie aus der Atmosphäre beziehen. Zum Glück müssen sie das nicht.
Wenn Sie Phanimals Kreaturen mit hohem Stoffwechsel sind, müssen sie nur Moleküle mit viel Energie herumtragen, die darauf warten, freigesetzt zu werden, um sicherzustellen, dass sie genug Energie haben. Leider setzen solche Moleküle ihre Energie auch gerne mit wenig oder gar keiner Provokation frei. Ein Phanimal könnte sich zum Beispiel auf interne Hydrazinvorräte, N 2 H 4 , verlassen. Hydrazin hat selbst viel Energie und muss nicht einmal mit atmosphärischem Wasserstoff reagieren, um Energie freizusetzen. Leider kann es leicht zu einer Kettenreaktion mit sich selbst führen und unglaublich heiß brennen. Ein Tier mit internen Hydrazinvorräten könnte sich entzünden und schnell verbrennen, wenn es von Funken getroffen oder zu stark erhitzt wird. Die meisten hochenergetischen Moleküle sind ähnlich riskant, können aber im Vergleich zu wasserstoffoxidierenden Brennstoffen genug Energie bieten, um sich für die Produktion durch Tiere zu lohnen.
Tiere werden schnell leben und jung sterben.
Angesichts der hohen Wahrscheinlichkeit einer spontanen Selbstverbrennung wird die Evolution der frühen Reproduktion einen hohen Stellenwert einräumen. Phanimals werden schnell wachsen, eine Tonne fressen und sich so schnell wie möglich vermehren. Evolution wird ein Kompromiss zwischen Langsamkeit und Entflammbarkeit sein. Angesichts des relativ einfachen Zugangs zu Nahrung in Form von langsameren Tieren und einer enorm reichen Pflanzenwelt wird die Notwendigkeit, viel zu essen, für die Phanimals kein allzu großes Problem sein. Sie müssen auch nicht atmen, was ihre innere Anatomie etwas vereinfacht und den Übergang zwischen Meeresbewohnern und Landbewohnern einfacher macht.
Wie wird sich dies auf die Zivilisation auswirken?
Mit einem hochentzündlichen Teil der Biosphäre, der aufgrund des Mangels an freiem Sauerstoff wirklich nicht droht, den Rest zu entzünden, werden sich Ihre Kreaturen wahrscheinlich schneller entwickeln und Feuer nutzen als die frühen Menschen. Feuer wird auch viel gefährlicher sein, sowohl für die Benutzer des Feuers als auch für potenzielle Feinde. Es wird schnell bewaffnet und weitaus gefährlicher sein als alle anderen einfachen Waffen, wie z. B. Schwerter. Bögen mit brennenden Pfeilen, gefolgt von Feuerschießwaffen mit zunehmend größerer Reichweite, werden eine gängige Waffe sein. Kreaturen werden wahrscheinlich ziemlich wässrig sein, da ihr Hydrazin in irgendeiner Art von versiegeltem und geschütztem inneren Organ gespeichert ist, aber trotzdem wird Feuer für sie unglaublich tödlich sein, und dies werden keine flammenden Standardpfeile der Erde sein, sondern eher Pfeile mit Spitzen Hydrazin, das auch innerhalb eines Ziels weiter brennt,
Die Raketentechnik wird sich angesichts der Fülle eines einfachen Monotreibstoffs auch schnell entwickeln, und ohne dass Sie atmen müssen, wird die Weltraumforschung für Ihre Kreaturen erheblich einfacher sein, die ihre Monde erkunden können, bevor sie die grundlegendsten Computer entwickeln. Zu anderen Planeten zu gelangen, wäre natürlich eine generationenübergreifende Expedition, wenn man bedenkt, dass sie eine Lebenserwartung von etwa zehn Jahren haben.
Sollte keine Probleme geben. Wir wissen immer noch nicht, wie jedes Glied in der Kette für unsere Erde funktioniert und perfekt zusammenwirkt, also können Sie davon ausgehen, dass sich das Leben auf eine Weise anpassen wird, die Sie nicht vorhersagen können. Es ist immer in Ordnung, Wissenslücken zu vermuten.
Ihre Atmosphäre wird sehr seltsam sein. Methan und Wasserstoff trennen sich normalerweise, aber Sie können sich wahrscheinlich Wettersysteme einfallen lassen, die sie mischen würden. Selbst dann würden die Konzentrationen Ihrer primären und sekundären Trophäen stark von der Höhe abhängen; Berge wären Pharbs und Phanimals feindlich gesinnt, aber Täler und Höhlen würden von Methan durchflutet.
Die Atmosphäre wäre überall dort explosiv, wo Sauerstoff eingeführt würde. Sie haben Wasserozeane, also wahrscheinlich dort oder woher der Sauerstoff kam, um diese Ozeane überhaupt zu bilden. (Unterirdisch?) Insbesondere elektrische Ströme könnten Orte großer Gewalt erzeugen. Denken Sie an Wolke-zu-Wasser-Blitze – huch.
Sie werden Sauerstoff irgendwie involvieren wollen , damit Ihre Zivilisation Feuer benutzen kann. Es sei denn, Sie finden eine Reaktion, die für sie das Gleiche bewirkt wie Feuer für uns. Wenn die Ozeane beispielsweise ihren Sauerstoff aus den Mineralien der Erde zogen, könnte man damit etwas versuchen.
Ihre Pflanzen und Phlants bleiben nicht so getrennt, wie Sie es beschreiben; Es gibt einen enormen evolutionären Vorteil darin, dass sie zusammenarbeiten, also würden sie zumindest anfangen zu versuchen, um oder aufeinander zu wachsen.
Sie würden sich eher integrieren, von einer normalen Symbiose bis hin zu so extremen bakteriellen Ursprüngen der Mitochondrien. Da sie beide vermutlich von einzelligen Organismen abstammen, hätte jede Art, die sich zu diesem Zeitpunkt miteinander verschränkt, einen enormen evolutionären Vorteil.
EDIT: Ich habe die größte Frage vergessen. Wie genau werden diese Tiere atmen? Werden sie mehr Oberfläche benötigen als unsere Lungen und Kiemen derzeit? In diesem Fall müssten Tiere wahrscheinlich um ihre Atmungssysteme herum gebaut werden.
Ihre primären Heterotrophen werden Tieren, wie wir sie kennen, nicht ähneln; 20 % der Energieaufnahme sind eine große Herabstufung. Sie würden sich in ihrem Lebenszyklus auf äußere Phänomene verlassen: zum Beispiel Fortpflanzung und Transport durch Wind oder Wasserströmungen. Sie würden wahrscheinlich Parasiten auf Ihren primären Autotrophen ähneln.
Sie wären auch schrecklich im Heilen, also würden sich ihre Abwehrmechanismen auf Tarnung, Gift und andere Strategien konzentrieren, die keine Bewegung erfordern und mögliche Raubtiere davon abhalten, den Kerl neben ihnen zu essen. Ich denke bestenfalls an wassergetragene Wolken fauler krillartiger Tiere und an Land kriechende Schimmelpilze. Sie würden die tierische Fortpflanzung, wie wir sie kennen, nicht groß schätzen, sondern bevorzugen Sporen oder extrem einfache Eier. Vielleicht ein paar Seepocken-ähnliche Dinge.
Warum sollten sich Ihre Pharbs die Mühe machen, die seltenen Phlanten zu finden/kultivieren, wenn sie einfach die primären Heterotrophen essen könnten? 10 mal seltener ist schlimmer als die 5 mal geringere Energieproduktion. Aber sie sind so weit oben im Nahrungsnetz, dass man ihre Existenz leicht mit Ökosystemen rechtfertigen könnte, die irgendwie genau richtig geworden sind. Und hey, Biodiversität – wo eine Nische ist, ist auch ein Weg.
Dies sind nur Vermutungen, aber das Reverse-Engineering eines komplexen Lebensnetzes wird niemals objektiv oder gründlich sein – zu viele Unbekannte. Vielleicht haben Sie aber etwas gefunden, das Ihre Fantasie anregt.
EDIT EDIT: Ich habe noch schnell recherchiert und einige andere Dinge gefunden, die Sie interessieren könnten.
Bei etwa 700 bis 1100 Grad Celsius reagieren Methan und Wasserdampf zu Wasserstoff und Kohlenmonoxid. Bei der frühen Entwicklung dieses Planeten ist das wahrscheinlich oft passiert. Das Kohlenmonoxid könnte dann mit restlichem Wasser reagieren und so weiter und so weiter. Wo würde sich der Chemikalienmix Ihrer Atmosphäre stabilisieren? Welche Bedingungen würden Instabilität hervorrufen? Würde Essig enthalten sein?
Ich denke, die Vorstellung, dass Sie Kohlenhydrate und etwas anderes haben werden, ist ein Fehler.
Wenn Sie Sauerstoff, Wasserstoff und Zündung mischen:
Wenn Ihre Atmosphäre also auf Wasserstoff basiert, kann das Energiespeichermedium etwas sein, das reduziert werden kann. Vielleicht etwas, das reich an Kohlenstoff und Sauerstoff ist, mit sehr wenig Wasserstoff.
Abgesehen davon ist es möglich, dass Ihre „primären“ Kreaturen überhaupt nicht existieren und Ihre „sekundären“ Kreaturen sich konzeptionell nicht zu sehr von uns unterscheiden.
Alternativ ... könnte es den Weg der frühen Erde gehen. Einige Kreaturen könnten entdecken, dass sie die Konkurrenz eliminieren könnten, indem sie Gift (Sauerstoffgas) in die Atmosphäre ablassen.
Ich würde denken, dass eine Verbindung mit viel Sauerstoff (und Kohlenstoff bei kohlenstoffbasiertem Leben), die beim Hydrieren Energie freisetzt, am besten zum Reduzieren von Atmosphären geeignet ist. etwas wie:
das würde funktionieren? Ich habe mich dafür entschieden, weil es mit Wasserstoffgas leicht zu Methan und Kohlendioxidgas reduziert werden kann. Es hilft auch, Methan in der Atmosphäre zu erneuern. Ich konnte die Enthalpie der Reaktion nicht herausfinden, da ich die Bildungsenthalpie von c12o12 nirgendwo finden konnte; (eine schnelle Vermutung ist also, dass es sehr energieintensiv ist, da es versucht, o2 aus Kohlendioxid freizusetzen (was Wissenschaftler mit Lasern anpeitschen, für den Anfang) Sie würden viele energieverbrauchende Pflanzen und viele heterotrophe Pflanzen erhalten, die leicht Energie liefern können, indem sie c12o12 durch Wasserstoff reduzieren.
Bearbeiten: Die dadurch gewonnene (und verbrauchte) Gesamtenergie beträgt etwa 2019 kJ / Mol. Vergleichen Sie dies mit der von Pflanzen verbrauchten Energie: die etwa 2801 kJ / Mol beträgt. Das kann man also nutzen, würde ich sagen
Dieses "Pharb" wäre der Speicher der Eingeborenen auf dem Planeten: analog zu Glukose hier, außer dass Energie durch Hydrierung gewonnen wird (wovon vermutlich reichlich in der Atmosphäre verfügbar ist). Es kann auch verwendet werden, um Methan und Kohlendioxid zurück in die Atmosphäre zu zirkulieren: und wieder aufzufüllen.
Ich weiß nicht, ob sie mit sich selbst verketten können, höchstwahrscheinlich ja (wegen der hohen Menge an Kohlenstoff in ihnen). Wenn ja, dann kann es als Struktur- und Speichermaterial fungieren
SJuan76
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