Woher kommt die Energie im Dune-Ökosystem?

Falsche Annahmen in der Frage

Laut der Dune Encyclopedia ist die Welt von Arrakis ökologisch nicht unfruchtbar. Es gibt einheimische Pflanzen, die darauf hindeuten, dass die Photosynthese seit geologischen Zeiträumen stattfindet.

Die Spitze, die Höhle, die einst vom Zahnnerv besetzt war, enthielt üblicherweise eine kleine Menge des tödlichsten verfügbaren Giftes, meistens ein gemischtes Derivat der einheimischen Wüstenpflanzen .

Und es gibt auch Hinweise (z. B. Salinen), dass die Welt selbst schon einmal durchnässt war, vermutlich vor der Einführung der Sandforelle. Dies deutet darauf hin, dass es unterirdische Überreste dieser biologischen Prozesse gibt.

Was fressen also die Würmer (und ihre Nachkommen)?

Die Enzyklopädie enthält eine sehr detaillierte Beschreibung des Dünenökosystems und des Lebenszyklus der Shai-Hulud.

Sandwürmer

Die großen erwachsenen Sandwürmer verbrauchen Nährstoffe direkt aus der Luft sowie einige aus der Verarbeitung von Schmutz. Die zum Katalysieren dieser chemischen Reaktionen erforderliche Energie stammt aus statischer Elektrizität und Wärme, die beide aus Reibung stammen. Das Ergebnis ist eine Ausbeute von einem größeren Energieaufwand als der Kraftaufwand.

Die Atmung erfolgte durch Poren in der zähen, silbergrauen Außenhaut. Es gab kein Kreislaufsystem als solches, da die meisten Nährstoffe in Form von Gasen vorlagen. Jedes Segment hatte eine Reihe von Membran-"Leitblechen", um Nährstoffe zu absorbieren.

Und

STOFFWECHSEL DES ERWACHSENEN WURMS: Der erwachsene G. Arraknis war ein echter Autotroph , der seinen gesamten Nährstoffbedarf aus anorganischen Verbindungen auf der Planetenoberfläche produzierte. Die Energie zum Antreiben der synthetischen Reaktionen wurde durch die Bewegung der Schnecke durch freien Sand gewonnen, der eine elektrostatische Ladungsdifferenz verursachte. Die resultierenden Elektronen gingen zu einem Elektronenakzeptor, von dem angenommen wird, dass es sich um eine Kupfercyanidverbindung handelt, deren reduzierte Form sich im Körper des Wurms ansammelte. Der Elektronendonor war wahrscheinlich SiO&sub2;, obwohl der genaue Mechanismus unbekannt ist. Während der Reaktion wurde molekularer Sauerstoff entwickelt. Das Vorhandensein von Wasser führte zu einer abnormalen Entladung der Elektronen, da sich die Anionen und Kationen auf dem Wurmkörper in freiem Wasser lösten. Wasser war also ein Gift für den Wurm.

Und

Die Reibungswärme bei der Fahrt des Wurms durch den Sand trieb die synthetischen Reaktionen zum Abschluss. Die meisten der produzierten Nährstoffe waren gasförmig: Methan, Ethan, Propan und Butan, Buttersäure, Propionsäure, Essigsäure und Ameisensäure. Überschüssige Gase, die nicht für Nährstoffe genutzt wurden, wurden buchstäblich durch die Hitze der Sandreise entzündet. So hatte der Wurm immer eine Flamme tief in der Körperhöhle. Die überschüssige Wärme trug auch dazu bei, die Synthesereaktionen voranzutreiben, die Nährstoffe zur Adsorption in gasförmiger Form zu halten und jegliches verirrtes H ^₂ O zu verdampfen.

Sandforelle

Die kleineren Sandforellen scheinen die von den erwachsenen Würmern produzierten Chemikalien zu fressen

Viele der von der Sandforelle benötigten Nährstoffe waren Abbauprodukte, die vom weiblichen Körper beigesteuert wurden. Die Sandforelle produzierte Exoenzyme, die die Nährstoffe zu Fragmenten verdauten, die von den Larven absorbiert werden konnten.

Und

Nährstoffe wurden aus Wasser und Luft durch die Zellwand aufgenommen.

In ihren späteren Stadien wurden die Sandforellen wie ihre älteren Verwandten zu Autotrophen , die anorganische Substanzen durch eine Form der chemischen Synthese in organische umwandelten.

Die chemischen Reaktionen während des Gewürzschlags lösten Veränderungen in den überlebenden Larven aus und stimulierten sie, sich in einem prämetamorphen Stadium ihrem Körper anzuschließen. An diesem Punkt begannen Veränderungen im Stoffwechsel, so dass die kombinierten Larven dem erwachsenen Wurm ähnlich wurden. Wasser wurde allmählich toxisch, und es entwickelte sich eine rudimentäre Autotrophie.

Der Zyklus ist kaum verstanden

Der Gewürzzyklus wurde von Herbert nie vollständig erklärt. Mehrere Punkte entlang des Zyklus sind spekulativ, wie etwa die genaue Beziehung des Planktons zu den Würmern. So haben wir zum Beispiel immer noch keine Ahnung, woher das Plankton kommt; dass sie von Forellen oder Würmern produziert werden, wird immer nur durch ihre Anwesenheit auf Planeten impliziert, die von Forellen verändert wurden. (Siehe das Bild unten als Referenz.)

Die wichtigste Kuriosität, die mir aufgefallen ist, ist, dass die Sandwürmer scheinbar ihre eigene Art als Nahrung züchten. Aus evolutionärer Sicht macht dies aufgrund der Red-Queen-Hypothese wenig Sinn: Raubtier und Beute liefern sich ein ständiges evolutionäres Wettrüsten. Der Hunger der Würmer konkurriert direkt mit ihrer Fortpflanzung, daher würden sie unter Druck gesetzt, das Plankton nicht mehr zu konsumieren. Dies könnte nur stabil sein, wenn die Beziehung eine hochgradig verfeinerte symbiotische ist, ähnlich (wenn auch extremer als) die Dracula-Ameisen im wirklichen Leben, von denen bekannt ist, dass sie die Hämolymphe ihrer eigenen Larven und Puppen trinken.

Nicht nur das, die Fütterung von Plankton würde den Wurm zu einem Filtrierer machen. Dies widerspricht, dass sie aktive Jäger sind, was an sich schon unmöglich ist. Die Würmer sind einfach zu groß für eine aktive Jagd, um ausreichend Nahrung zu liefern, und sollten daher viel fügsamer sein als die territorialen Raubtiere, die im Kanon zu sehen sind. Es sei denn, sie greifen, wie der Roman andeutet, nur an, um das Gewürz und ihre Nachkommen vor anderen Arten zu verteidigen.

Diese Kuriositäten könnten durch die Implikation der Romane erklärt werden, dass der Gewürzzyklus ein xenobildendes Mittel ist. Mit anderen Worten, der Gewürzkreislauf ist sorgfältig darauf abgestimmt, völlig unabhängig zu sein, um feindliche Umgebungen in solche zu verwandeln, die für seine eigene Ausbreitung geeignet sind.

Sandwürmer können nicht autotroph sein

Herbert hat einfach einen Chemiefehler gemacht. Nur so kann ich es erklären.

Dune gibt an, dass die Würmer „ Sauerstofffabriken “ sind, weshalb die Dune Encyclopedia auf die Idee kam, dass sie Autotrophe seien. Es ist nicht möglich, dass die erwachsenen Würmer autotroph sind, da die Autotrophie nicht genügend Energie liefert , um den tierischen Stoffwechsel auf makroskopischer Ebene anzutreiben. Obwohl einige photosynthetische Quallen und Meeresschnecken auf der Erde entdeckt wurden, sind sie ziemlich selten, vermutlich weil sie im Vergleich zu vegetativen Autotrophen ineffizient sind.

Es wird beschrieben, dass die Würmer das biologische Äquivalent von inneren Öfen haben, was der Aussage über die Sauerstoffproduktion widerspricht, da der Verbrennungs- (und Atmungs-) Prozess Sauerstoff verbraucht. Realistischerweise sollten sie Sauerstoff verbrauchen, anstatt ihn zu produzieren.

Die Tatsache, dass die Würmer überhaupt Plankton konsumieren, würde darauf hindeuten, dass sie heterotroph und nicht autotroph sind. Realistisch gesehen wäre das Plankton am wahrscheinlichsten autotroph.

The Science of Dune von Sibyelle Hechtel enthält einen Aufsatz, der der kanonischen Erklärung widerspricht und postuliert, dass der Zyklus seine Energie stattdessen aus hydrothermalen Quellen bezieht, obwohl er eine Reihe von Fehlern macht, wie zum Beispiel das Sandplankton zu vergessen. Es postuliert auch, ähnlich wie das Video von Cause Science über die Bewegung von Sandwürmern , dass der Sand von Arrakis eine spezielle Zusammensetzung hat, um das Schwimmen zu erleichtern.

Biochemische Barrieren

Es ist den Würmern einfach nicht möglich, eine Sauerstoffentwicklung durchzuführen. Dies erfordert mehr Energie, als der Wurm vernünftigerweise aufbringen kann. Warum sollten sie sich dazu entwickeln, wenn es eine völlige Energieverschwendung ist? Sie müssten es nicht zum Wohle der Forellen und des Planktons produzieren, da diese Organismen möglicherweise ihren eigenen Sauerstoff produzieren könnten, indem sie ihn aus Wasser spalten.

Die einfache Tatsache, dass die Würmer explosionsartig auf Wasser reagieren, weist darauf hin, dass sich ihre Biochemie stark von der des terrestrischen Lebens unterscheidet. Um das auch nur ansatzweise zu erklären, müsste man tief in die spekulative Biologie eintauchen und sich weit von Herberts Arbeit entfernen. Herberts ausdrücklicher Vorschlag, dass die Forellen speziell zum Wohle des erwachsenen Wurms Wasser absondern (und damit Planeten in Wüsten verwandeln), wirft nur weitere Fragen zu ihrer zweifellos eigenwilligen Evolutionsgeschichte auf.

Die aquagene Urtikaria im wirklichen Leben ist das einzige, was meiner Meinung nach die Ungleichheit erklären könnte, ohne auf komplizierte biochemische Erklärungen zurückgreifen zu müssen. Anstatt dass die Würmer kein Wasser in ihre Biochemie aufnehmen, müssen sie es in einer verpackten Form konsumieren, die ihr empfindliches Gewebe nicht reizt.