Was braucht das Wasserlebewesen, um in meinem sauren Wasser zu leben oder zu überleben?

inspirieren durch xenomorphes Säureblut aus Alien-Filmen.

Das Wasser in Flüssen, Seen und Ozeanen in meiner Welt oder einigen der Regionen ist also stark sauer, weil einige der Schmutz- oder Steinmineralien, die sich mit dem Wasser vermischen, es zu ätzender Säure machen, die normales Hautgewebe bei Kontakt korrodieren oder schmelzen kann. und bei längerem Kontakt kann es das normale Fleisch schmelzen und Metalle, insbesondere Eisen / Stahl, beschädigen oder korrodieren, und es kann auch normales Holz, insbesondere Holzbretter, die nicht aus dieser Umgebung stammen, schnell beschädigen, aber es ist nicht in der Lage, das Wasser zu kochen oder zu erhöhen / die Wassertemperatur von selbst senken und kein gefährliches Gas erzeugen, und Regenwasser ist sicher, wenn auch nicht sauer oder nicht so hoch oder korrosiv.

Das Wasser hat auch Farbe (entscheide dich noch nicht für die Farbe oder werde es am Ende hinzufügen oder nicht später), weil ein Teil des Schmutzes oder Steins und der Wasserpflanze einige natürliche Farbstoffmineralien enthalten, aber es ist ziemlich sicher für die Kreatur, auch für den Boden außerhalb davon das Wasser ist im Permafrost-Zustand (noch nicht entscheiden, ob es mit der gleichen Säure oder nur normalem Eis gemischt werden soll, aber selbst wenn es Säure enthält, ist es ziemlich klein und nicht in flüssigem Zustand, also denke ich nicht, dass es gefährlich oder schädlich sein wird), i fügen Sie dies hinzu, falls es als wichtige Information angesehen wird, um eine bessere/klarere Antwort zu geben.

Bisher gehe ich davon aus, dass die Wasserkreatur ihre Haut oder ihr Fleisch schützen kann, indem sie sich mit Panzern und anderen Arten von Muscheln wie Krebstieren und Bothriolepis-Fischen bedeckt, aber ich weiß nicht, wie sie ihre Kiemen und Augen schützen sollen.

Eine andere ist die Grundlage des menschlichen Magens, die Schleim verwendet, aber ich weiß nicht, ob sie außerhalb des Körpers oder für äußere Organe wirksam ist (zumindest denke ich, dass sie einige der inneren Organe oder die Fleischteile im Mund schützen kann), aber ich nahm den Schleim an kann auch die Kiemen blockieren, wodurch die Kreatur nicht atmen kann, oder kann sogar dazu führen, dass die Kreatur überhaupt noch sehen kann, weil der Schleim die Augen bedeckt.

Das Wasserlebewesen braucht nicht unbedingt Augen, aber ich füge es hinzu, um die Sichtbarkeit zu sehen, um diese Organe zu schützen.

Auch das Wasserlebewesen ist eine Form der natürlichen Evolution, nicht der genetischen Veränderung durch intelligente Lebensformen.

und deshalb möchte ich wissen, was wasserlebewesen wie fische und krebstiere wie krabben brauchen, um in dieser umwelt zu überleben, insbesondere für ihre kiemen und augen, und ob es eine andere biologische lösung oder evolution zwischen normalem wasser und salzwasser geben müsste.

auch neugierig, eine bessere Lösung außerhalb des Exoskelett- oder Schalentyps zu sehen (nicht für die Antwort ausschließen, nur sehen, ob es außerhalb davon eine bessere mögliche Lösung gibt.)

Antworten (1)

Die allgemeinste Antwort? Viel Essen und Protonenpumpen.

Es gibt extremophile Erdlingsorganismen, die in stark sauren Umgebungen gedeihen können. Im Allgemeinen tun sie dies, indem sie die Säuren sorgfältig aus ihren intrazellulären Räumen ausschließen – wie sauer die äußere Umgebung dann ist, spielt keine Rolle. Einiges davon kann mit rein chemischen Mitteln erreicht werden, indem als Teil ihres Stoffwechsels basische und pH-Pufferverbindungen synthetisiert werden, um den Auswirkungen von Säuren entgegenzuwirken, die durch die Zellmembran diffundieren können, aber die primäre Verteidigung ist die Protonenpumpe. Alle Erdlingszellen haben diese Mechanismen bereits; Sie sind zum Beispiel wichtige Bestandteile von Mitochondrien, die Protonengradienten aufbauen, um die ATP-Synthase anzutreiben. Es ist daher relativ einfach, diese Maschinerie so umzufunktionieren, dass sie ständig verirrte Protonen vollständig aus der Zelle pumpt, um den pH-Wert niedrig zu halten.

Der Haken ist, dass dies ein sehr energieintensiver Prozess ist. Ein komplexer vielzelliger Organismus mit einer großen Oberfläche, die der sauren Umgebung ausgesetzt ist, insbesondere einer, der ausdrücklich für den Austausch gelöster Materialien mit dieser Umgebung ausgelegt ist (wie beispielsweise Kiemen oder Wurzeln und Blätter), verbraucht einen erheblichen Teil seiner Gesamtheit Energiebudget auf Not Dissolving.

Es ist daher ein erheblicher Vorteil, einfach die eigene Biochemie zu ändern, um die sauren Bedingungen von Anfang an zu tolerieren. Und da das Leben wahrscheinlich in den Meeren oder zumindest im Grundwasser beginnt (es sei denn, es handelt sich um ursprünglich außerirdisches Leben, das sich an diese Welt angepasst hat), scheint dies wahrscheinlich geschehen zu sein . Wie genau eine solche Anpassung erfolgen würde, hängt jedoch davon ab, welche Säuren vorhanden sind; verschiedene Säuren greifen nicht alle anderen chemischen Substanzen gleichermaßen an. Vielleicht haben zum Beispiel die Oberflächengewässer eurer Welt eine hohe Konzentration an Schwefelsäure; In diesem Fall müssen Sie sich keine Gedanken über das Auflösen machenso sehr, dass alle Ihre organischen Moleküle gewaltsam dehydriert werden, wodurch Sie zu einem heißen Haufen aus Aktivkohle und Stickstoffgas werden. Silikone mit kleinen organischen Seitenketten sind jedoch nicht der gleichen Art von chemischem Angriff durch Schwefelsäure ausgesetzt – vielleicht basiert das Leben auf dieser Welt also nur auf Silikonen in Schwefelsäurelösung und hat tatsächlich das gegenteilige Problem, den Überschuss zu halten frisches Wasser aus seinen Zellen! (Was zu einer schnellen Erwärmung durch die Solvatationswärme und zum Platzen von Zellmembranen durch osmotischen Druck führen würde.) Eine schwere Säure wie Schwefelsäure würde für Ihr Szenario besonders gut funktionieren, da Regenwasser, obwohl es aus unserer Sicht immer noch sauer ist, auf natürliche Weise destilliert würde und am Ende ziemlich rein im Vergleich zu Meerwasser (so wie unsere Meere mit Salz gefüllt sind, aber unser Regenist es nicht – und wir irdischen Organismen, deren jüngster universeller gemeinsamer Vorfahr sich im Meerwasser entwickelt haben, müssen uns in der Tat darum kümmern, das osmotische Gleichgewicht aufrechtzuerhalten und nicht zu viel frisches Wasser auf einmal in unsere Zellen zu lassen, also ist das noch nicht einmal alles exotisch von einem Anliegen in den Grundprinzipien).

Wenn Ihre Welt beispielsweise reich an Salpeter- oder Salzsäure ist, wären die notwendigen biochemischen Anpassungen ziemlich anders.

@Chickensarenotcows Ganz im Gegenteil - Sie würden nur dann viel Schwefelsäure bekommen, wenn Sauerstoff übrig wäre. Ich meine, man könnte eine Welt bekommen, in der genug Sauerstoff vorhanden ist, um Schwefeltrioxid herzustellen, aber nicht viel übrig bleibt, aber es ist kaum sicher. Und wenn Sie das täten, wäre der Sauerstoff in dieser Schwefelsäure als metabolisches Oxidationsmittel genauso wichtig, wenn nicht sogar wichtiger als der Schwefel - dh Sie betrachten die Sulfatreduktion, die Erzeugung von Wasser und Abfallschwefel, nicht die Schwefelreduktion. Schwefelwasserstoff produzieren.
Bei weiterer Überlegung, während Mikroorganismen (und Pflanzen, die das Material vor Ort recyceln können) Sulfat bis hin zu elementaren Schwefelkörnern reduzieren können, würde ich sie erwarten, wenn die Umgebung anoxisch ist und komplexe heterotrophe Organismen auf die Sulfatreduktion für die Atmung angewiesen sind Schwefelsäure nur zu Wasser und Schwefeldioxid zu reduzieren, da diese leichter in Gas- oder solvatisierter Flüssigphase ausgeschieden werden können.
Ich bin fasziniert, wie sich in einer solchen Welt ein Stoffwechselsystem entwickeln könnte, oder vielmehr eine Reihe von Stoffwechselsystemen, die ein Ökosystem bilden. Energieintensiv, wie Sie sagen, aber etwas spekulativ. Das ist für eine andere Frage.
@Chickensarenotcows Wenn Sie eine solche Frage stellen möchten, würde ich gerne mein Exemplar von Stephen Gilletts Worldbuilding herausziehen und den Abschnitt über Schwefelwelten erläutern ...
danke, es hilft mir sehr, aber was ist, wenn die Protonenpumpe nur bestimmte Teile wie Gilss oder die Augen nicht den ganzen Körper abdeckt? Wird es immer noch ziemlich energieintensiv sein? sind die silikonfische auch essbar (wie reagieren sie, wenn sie aus dem sauren wasser kommen oder gar gekocht werden?) und ist das regenwasser trinkbar? Weil mein Mensch nur ein normaler Mensch ist, der sich entscheidet, dort eine Kolonie zu gründen, funktioniert das auch für Pflanzen? Ich denke irgendwie, dass eine Protonenpumpe nicht gut für passive Lebensformen wie Pflanzen wäre, und ich möchte, dass sie immer noch aus Holz oder Pflanzenbasis besteht. Ich bereite eigentlich die zweite Frage im Voraus vor, sollte ich sie posten?
@Chickensarenotcows Ich habe nie darüber nachgedacht, da sie wahrscheinlich immun gegen Säure sind. Ich frage mich, welche Verdauungsmethode auch für eine Art von Kreatur wie dieser möglich ist (zumindest verstehe ich das von dem, was Sie sagen), aber ich denke, ich lasse es für Sie, diese Frage zu stellen oder zu posten, da Sie eher ein Experte auf diesem Gebiet zu sein scheinen und mein Englisch und meine Grammatik sowieso scheiße sind.
@LiJun Ja, es ist möglich, Energie zu sparen, indem nur Protonenpumpen zur Aufrechterhaltung des pH-Werts an exponierten Geweben verwendet werden. Sie müssen es nicht einmal unbedingt an den Augen anwenden, wenn Sie zB Facettenaugen mit Silica-Hornhaut haben. Auf Silikon basierende Organismen wären für uns nicht essbar; Es wäre ein riesiges Glück, wenn sie sich lediglich als nicht unglaublich giftig erweisen würden. Sie würden so viel Nahrung von ihnen bekommen wie vom Essen eines Silikon-Ofenhandschuhs. Das Regenwasser wäre wahrscheinlich nicht trinkbar, aber es wäre relativ einfach, es sicher zu machen. Und ja, die gleichen Mechanismen würden auch für Pflanzen funktionieren.
@LiJun Organismen, die den pH-Wert mit Protonenpumpen aufrechterhalten, hören auf, immun zu sein, wenn sie getötet werden. Eine normale Verdauung würde also gut funktionieren, vorausgesetzt, Sie schlucken Ihr Essen nicht lebend (und selbst das bedeutet nicht, dass Ihr Magen dies nicht tut). andere Möglichkeiten, es zu töten). Organismen, die biochemisch an eine bestimmte Umgebungssäure angepasst sind, wären immer noch anfällig für andere Säuren. Und viele irdische Organismen machen sich ohnehin nicht einmal die Mühe, die Säureverdauung zu nutzen; Stattdessen können Sie sich bei der Nahrungsverdauung ganz auf die enzymatische Wirkung verlassen.
Möchten Sie näher erläutern, wie das Regenwasser verarbeitet oder destilliert wird, damit es bedenkenlos getrunken werden kann? Auch wenn der Baum zum Beispiel gefällt wird, produziert er keine Protonenpumpe mehr, oder? Da ich auch eine Holzstruktur oder ein Brett machen möchte, das immer noch säurefest ist, und für meine Baumbeschreibung viel Inkompatibilität scheint, habe ich die Frage vorher vorbereitet (noch nicht gepostet).
Nachdem ich ein bisschen gegoogelt hatte, stellte ich fest, dass Teakholz mit hohem Siliziumgehalt für mich auch eine Möglichkeit für meine Pflanzenbasis darstellt, oder beides kombinieren, damit essbare Teile kein Silizium enthalten oder zum Schutz vor meiner Säure vollständig aus Silizium bestehen müssen ? Wird es nicht überhitzt, wenn Sie auch Wasser bekommen?
@LiJun Es würde ausreichen, das Regenwasser einfach mit einer basischen Chemikalie zu neutralisieren. Natriumhydroxid oder Natriumbicarbonat (dh Backpulver) würde gut funktionieren; Sie würden Natriumsulfat in Lösung erhalten (wenn Sie Schwefelsäure verwenden), aber das ist ungiftig. Salzsäure ist auch keine große Sache (man endet nur mit Salzwasser). Salpetersäure würde größere Schwierigkeiten bereiten, da Nitratsalze für den Menschen giftig sind.
@LiJun Wenn Sie nicht mit silikonbasierter Biologie (beachten Sie das 'e') arbeiten möchten und sich nur auf das Protonenpumpen verlassen möchten, damit Sie die normale organische Biologie beibehalten können, die vom Menschen essbar sein könnte, wäre dies immer noch sinnvoll für das Äquivalent von „Holz“-Pflanzen haben eine Struktur mit hohem Siliziumdioxidgehalt, wobei Siliziumdioxidfasern für Zellulose und Lignin stehen; Protonenpumpen hilft ohnehin nicht wirklich, extrazelluläre Strukturen wie diese zu schützen, und wie Sie entdeckt haben, gibt es in der Biologie der Erdbewohner einen Präzedenzfall für die Verwendung von Kieselsäure als Strukturmaterial – in Diatomeen, Schwämmen, Gräsern und Bäumen.
Entschuldigen Sie die erneute Störung, aber kann Kieselsäure Schwefelsäure widerstehen? oder muss es aus silikon sein ? Ich versuche es zu googeln, aber ich kann keine eindeutigen Informationen dazu finden.
@LiJun Ja, das kann es. Kieselsäure ist der Hauptbestandteil von Glas, das zur Speicherung von Schwefelsäure verwendet wird. Es ist ein feines Material für die Herstellung von Strukturkomponenten, aber es ist ziemlich steif und hat eine sehr langweilige Kristallstruktur, also möchten Sie, dass die vielseitigeren Silikone die biochemischen Funktionen erfüllen, für die wir komplexe organische Moleküle verwenden.
@LoganR.Kearsley Hey, tut mir leid, dich noch einmal zu stören, ich habe eine Frage basierend auf deiner Antwort gestellt, um ausführlichere Details zu Silikonpflanzen zu erhalten. Ich hoffe, du kannst hier eine Antwort geben, wie würden Pflanzen auf Silikonbasis, insbesondere ein Baum, aussehen ?
Was braucht das Wasserlebewesen, um in meinem sauren Wasser zu leben oder zu überleben?
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