Wie groß könnte ein Lebewesen sein?

Die Sache ist die, dass die Schwerkraft eigentlich eine ziemlich schwache Kraft ist. Sie brauchen viel Masse, damit sie signifikant wird – und sie nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab, sodass die Auswirkungen der Masse auch schnell abfallen.

Stellen Sie sich eine Lebensform vor, die wie ein riesiges Netz geformt ist. Es sammelt Weltraumstaub in sich, um zu wachsen, und nutzt das Licht von Sternen, um sein Wachstum anzutreiben und als massives Lichtsegel voranzutreiben.

Die Stränge des Netzes sind weit genug voneinander entfernt, dass die Schwerkraft schneller abfällt als sie sich sammelt, und die Stärke der Stränge ist mehr als genug, um seine Form zu halten.

Diese Kreaturen könnten zu theoretisch unbegrenzter Größe heranwachsen, nur eingeschränkt durch Rohstoffe und Sonnenenergie. Man konnte gut sehen, wie sie in Sternensysteme eindrangen und die Ringe um Planeten, Asteroiden und sogar kleine Monde nach Rohmaterial überfielen – sie säuberten und dann die ganze Zeit weiterwuchsen.

Sie konnten sich vermehren, indem sie Sporen abfeuerten – oder wahrscheinlicher, indem sie sich einfach in zwei Teile teilten, sobald ihre Größe zu groß wurde, um sie mit den verfügbaren Ressourcen zu erhalten.

Ihre beste Wahl für große Organismen (mit erdbasierter Biologie und Verständnis) wären entweder Pilze oder Pflanzen. Wir können so etwas wie den Riesenmammutbaum als ziemlich groß betrachten, mit einer Höhe von über 300 Fuß oder Stämmen mit einer Dicke von 100 Fuß, dies sind sehr größere Strukturen.

Diese sind jedoch ziemlich klein im Vergleich zu dem Zitterpappelhain in Utah (Baum): Diese einzelne genetische Kreatur ist ein großer Hain von Bäumen, die alle aus einem gemeinsamen großen Wurzelsystem stammen. Geschätztes Gewicht über 6000 Tonnen.

In Bezug auf die Abdeckungsfläche können einige Pilze jedoch behaupten, am größten zu sein, indem sie mehrere Quadratmeilen durch ein Netzwerk von Myzel bedecken, das sich in Bäumen und im Untergrund befindet.

Weitere Einzelheiten finden Sie in meiner Antwort unter "Wie verhindere ich, dass meine Schildkröte unter ihrer eigenen Schwerkraft zusammenbricht?" rechts verlinkt.

Die kurze Antwort lautet, dass biologische Einheiten dynamische Strukturen sind, die Energie verwenden, um die Struktur aufrechtzuerhalten und Kräfte wie die Schwerkraft auszugleichen. Das macht es schwierig zu berechnen, was eine maximale Größe sein könnte, weil Sie nicht nur die Schwerkraft durch alle Arten von mechanischen Kräften, Magneten usw. berechnen müssen.

Wenn wir eine planetoide oder planetengroße Lebensform mit dem Ziel erschaffen wollen, den größten erscheinenden Organismus zu schaffen, etwas, das aus der Ferne mit einem natürlichen geologischen Objekt verwechselt werden könnte.

Es muss in der Lage sein, Energie aus dem Weltraum zu gewinnen. Sonnenlicht, Sonnenwind, kosmische Strahlung usw. sind gute Energiequellen.

Es wird klein anfangen, vielleicht ein paar Kilometer groß. Aber es wird mit der Absicht wachsen, eine maximale Größe zu erreichen. Als Lebensform muss es sich bewegen, damit es auf irgendeine Weise produziert, wahrscheinlich Magnet- oder Sonnensegel

Um die Schwerkraft auszugleichen, beginnt es sich zu drehen, wenn es wächst, und fügt einen Drehimpuls hinzu, während es sich schneller dreht, je größer es wird. Ziel ist es, die Gravitation mit der Zentrifugalkraft auszugleichen.

Planeten können das nicht, ihr Drehimpuls ist bei ihrer Entstehung fixiert, auch wenn sie durch Einschläge verändert werden. Ein Planet kann niemals so schnell werden, dass seine Schwerkraft erheblich aufgehoben würde. Wenn ja, könnte es sich gar nicht erst bilden.

Die Lebensform kann es aber. Im Prinzip könnte es sich im Laufe der Zeit so schnell drehen, dass Teile davon überhaupt nur geringe Gravitationskontraktionskräfte erfahren würden.

Das Problem wäre, eine Kugelform beizubehalten. Bei einer Kugelform dreht sich der Äquator schneller als die Pole. Bei einem die Schwerkraft reduzierenden Spin wäre der Äquator nahezu "schwerelos", während die Pole ihr "Gewicht" mit ihrer Masse vollendet hätten. Um diese Blockade zu vermeiden, könnte die Lebensform zu einem Toroid heranwachsen, um den größten Teil der Masse in Richtung Äquator zu halten. Noch besser wäre eine Zylinderform, so dass mehr Masse einen festen Abstand von der Rotationsachse hat. Machen Sie die Enden offen und innen sehr leicht wie dünne Träger, vielleicht sogar hohl.

Obwohl ich die Zahlen nicht ausgeführt habe, bin ich mir nicht sicher, ob ich das für eine solche Form tun kann, aber ich denke, Sie könnten etwas mit der scheinbaren Oberfläche der Erde bekommen, indem Sie biologisch plausible Materialien verwenden, z. B. Grapheme.

Aber ... es gibt wahrscheinlich eine biologische Einschränkung: Krebs .

In einem lebenden Organismus mit einer riesigen, riesigen Anzahl von Zellen oder zellähnlichen Strukturen, von denen jede das Potenzial hat, sich selbst zu reproduzieren, würde Krebs wahrscheinlich die Größe begrenzen. Zellen replizieren sich auf natürliche Weise. Mehrzellige Organismen können nur aufgrund genetischer Mechanismen existieren, die diese angeborene Tendenz unterdrücken. Wenn diese Mechanismen versagen, entsteht Krebs.

Mit einer riesigen, riesigen Lebensform hättest du eine ebenso große Anzahl von Krebserkrankungen. Krebse entwickeln sich aktiv, unter natürlicher Auslese verlieren sie immer mehr Schutzmechanismen, bis sie wild werden. In einer Lebensform, die wirklich zu groß ist, um sie bald zu töten, würde die natürliche Selektion die Krebsarten zu Lebensformen formen, die Nischen im internen Ökosystem besetzen würden. Im Laufe der Zeit würden sich diese zu verschiedenen Arten und schließlich zu Symbionten entwickeln. Ein riesiger Organismus würde wahrscheinlich Millionen von Jahren leben und sich in dieser Zeit allmählich von einem einzelnen Organismus in ein komplexes Ökosystem verwandeln.

Daher werden die ursprünglichen Kriterien des OP eines "einzelnen Organismus", kein Ökosystem, Nebel oder Planet mit Leben, möglicherweise nicht erfüllt, wahrscheinlich von etwas, das größer als ein Berg ist.

Wenn das Leben lange genug lebt und groß genug wird, wird es zu vielen Dingen.

Dies ist nur eine Teilantwort (es werden nur Landtiere angesprochen), aber ich weiß nicht, ob es jemand anderes erwähnen wird, also könnte ich es auch tun.

Landtiere verlassen sich auf ihren Körper, um ihr Gewicht zu tragen. Ein Großteil dieser Unterstützung kommt von ihren Knochen. Nun, ein größeres Tier wird größere Knochen haben, also muss das Volumen von einem von ihnen (ich werde sagen, dem Femur) größer sein. Um das zusätzliche Gewicht zu tragen, muss der Knochen jedoch auch dicker (dh größer im Durchmesser) sein. Wenn die Tiere größer werden, nimmt die Dicke der Oberschenkelknochen weiter zu, bis die Dicke undurchführbar groß ist. Nach diesem Punkt kann kein Tier einen Oberschenkelknochen der richtigen Größe haben, und daher gibt es für jedes Landtier eine Gewichtsbeschränkung (und damit eine Größenbeschränkung).

Hinweis: Dieser Abschnitt war im Wesentlichen eine Zusammenfassung von Anhang A meines Exemplars von Professor Walter Lewins Buch „ For the Love of Physics “ . Es geht mehr ins Detail als ich es hier getan habe, aber ich denke, dieser Absatz sollte ausreichen, um diesen [unwichtigen, für die Zwecke Ihrer Frage] Punkt zu kommunizieren.

Auf einem vollständig von Wasser bedeckten Planeten könnte eine riesige Alge wachsen, rund um den Globus. Es atmet wie eine normale Pflanze und tauscht Nahrung mit Plankton und anderen Wasserlebewesen aus.

Diese Art von Organismus könnte sehr groß sein, weil Sie sich einen Felskern vorstellen können, der von sehr tiefem Wasser umgeben ist, und die Riesenalge, die nahe der Oberfläche lebt, wo der Druck angemessen und das Licht für ihre Stoffwechselprozesse ausreicht.

Eine noch größere Version davon könnte auf einem Gasriesen stattfinden, wo die "Alge" in dem dichten Gas in mittlerer Höhe schwebt, in der Atmosphäre vorhandene Gase atmet, Licht für die Photosynthese nutzt und sich von fliegenden Sporen, Bakterien und ähnlichem ernährt Wesen.

Im Allgemeinen bestimmen Würfelquadratgesetze weitgehend die Größe von Landtieren, da Volumen und Masse ungefähr mit dem Würfel der längsten Dimension des Tieres wachsen, während die Stärke im Allgemeinen ungefähr mit dem Quadrat davon wächst. Es stellt sich auch die Frage, wie Sie Größe definieren (Gewicht, Volumen, Oberfläche, längste Abmessung usw.).

Der andere große Faktor, der historisch (über die Länge des Lebens auf der Erde) die Tiergröße bestimmt hat, ist der Sauerstoffanteil in der Luft. Mehr Sauerstoff führt zu einer größeren Fauna, weniger Sauerstoff führt zu einer kleineren Fauna. Es ist nicht ganz klar, ob dies hauptsächlich auf die Atmung der Tiere oder hauptsächlich auf die Verfügbarkeit von Nahrung zurückzuführen ist.

Größenbeschränkungen sind im Wasser weniger anspruchsvoll (wo die Schwerkraft effektiv reduziert ist) und wären auch dort, wo die Schwerkraft gering ist, da die Notwendigkeit einer Struktur zum Stützen des Körpers vor dem Zusammenbruch nicht vorhanden wäre.

Sowohl in Land- als auch in Meeresbeispielen sind die größten Tiere und viele der größeren Tiere historisch gesehen eher Pflanzenfresser als Fleischfresser. Die größten Meeresbewohner sind Filterwale, und das längste Meerestier (eine Art Filterqualle) kann Tentakel haben, die bis zu viermal so lang sind wie ein Blauwal (aber wiegt viel weniger als ein Blauwal). Zu den großen Pflanzenfressern an Land gehören der Brontosaurus, der Büffel, die Kuh, das Flusspferd, der Elefant und das Mammut, das Nashorn und das Wollnashorn, die Giraffe und der Panda.

Es ist nicht klar, ob soziale Tiere wie Bienen und Ameisen mit spezialisierten Individuen innerhalb einer Kolonie, die die einzigen sind, die sich fortpflanzen können, als ein Tier oder als viele Tiere gelten (es gibt guten Grund, sie als einen einzigen Organismus zu betrachten, da kein Individuum in der Kolonie ist sogar über einen ganzen Lebenszyklus abgeschlossen). Ameisen zum Beispiel können bis zu 25 % der terrestrischen Biomasse in ihren Territorien ausmachen (und sind auch oft Pflanzenfresser, die ihre eigene Nahrung anbauen). Man könnte sich leicht eine Variante eines großen terrestrischen Herdenherdenfressers vorstellen, der eine koloniale Bienen- oder Ameisenkolonie-ähnliche Struktur hat (in der Tat haben viele landwirtschaftliche Betriebe bereits einige Herdentiere wie Gestüte, die auf die Fortpflanzung spezialisiert sind, und andere, die auf die Lebensmittelproduktion spezialisiert sind). Ist die Tatsache, dass die intellektuellen Aktionszentren bei kolonialen Tieren dezentralisiert sind, relevant?

Ein ähnliches Problem wie die Frage der kolonialen Tiere stellt sich in Issac Asimovs Roman „Nemesis“ von 1989, der einen Organismus mit vielen Körpern, aber einem einheitlichen Geist betrifft, der durch Radiowellen verbunden ist. Ein verteiltes Computernetzwerk wirft ähnliche Probleme auf, und eine der Nebenhandlungen in dem Science-Fiction-Roman „Blindsight“ von Peter Watts war, dass seine Frau für den Umgang mit massiven komplexen Computernetzwerken verantwortlich war, die Bewusstsein entwickelten. "Blindsight" betrachtet auch Menschen mit "hive minds", was wiederum die Frage der kolonialen Tiere aufwirft, und einen fremden Organismus, für den die Grenzen zwischen dem Organismus und den Dingen, die von dem Organismus geschaffen und verwendet werden, vage sind. Wenn die Steuerungssysteme des größten Wolkenkratzers der Welt sich ihrer selbst bewusst würden, wäre es dann ein Organismus? Wenn etwas wachsen und sich selbst reparieren kann, sich aber nicht reproduzieren kann, zählt es dann?

Ein weiteres Problem im Zusammenhang mit dem kolonialen Tier betrifft voneinander abhängige Symbiontensysteme. Nehmen wir zum Beispiel an, Sie haben einen großen Filtrierer mit einem moosartigen Wachstum, aus dem er Nahrung saugt, oder einen Parasiten, der eine große Tier-, Pflanzen- oder Organismenkolonie infizieren und bis zu einem gewissen Grad kontrollieren kann. Ab wann ist es fair, eine ganze Ökologie als einen einzigen Organismus zu bezeichnen, wie unter der Gaia-Hypothese? https://en.wikipedia.org/wiki/Gaia_hypothesis

Das größte Tier, das man sich vorstellen kann, wäre wahrscheinlich ein Filter, der sich in einer sauerstoff- und nährstoffreichen Umgebung mit wenig oder keiner Schwerkraft ernährt. Ich könnte mir zum Beispiel ein riesiges, leichter als die Atmosphäre, quallenartiges oder walartiges oder luftschiffartiges Geschöpf vorstellen, das durch die Atmosphäre eines großen Gasriesen wie Jupiter oder Saturn schwebt und sich von den Chemikalien in der Atmosphäre ernährt , möglicherweise ergänzt durch die Fähigkeit, Wärme aus der Umgebung aufzunehmen.

Auf der Pflanzenseite gibt es größere Organismen und die koloniale Problematik stellt sich erneut:

Der größte einstämmige Baum nach Holzvolumen und -masse ist der Riesenmammutbaum (Sequoiadendron giganteum), der in Sierra Nevada und Kalifornien beheimatet ist; Es wächst auf eine durchschnittliche Höhe von 70–85 m (230–280 ft) und 5–7 m (16–23 ft) im Durchmesser. Mehrstämmige Bäume wie Banyan können enorm sein. Thimmamma Marrimanu in Indien erstreckt sich über 1,0 ha (2,5 Acres). Der nach Größe größte Organismus der Welt ist die Espe, deren Klonkolonien bis zu fünf Meilen lang werden können. . . .

Der größte lebende Pilz kann ein Hallimasch der Art Armillaria ostoyae sein. Ein Pilz dieser Art im Malheur National Forest in den Blue Mountains im Osten von Oregon, USA, war mit einer Fläche von 8,9 km2 (2.200 Acres) die größte Pilzkolonie der Welt. Das Alter dieses Organismus wird auf 2.400 Jahre geschätzt. Der Pilz wurde in der Ausgabe April 2003 des Canadian Journal of Forest Research beschrieben. Obwohl keine genaue Schätzung vorgenommen wurde, kann das Gesamtgewicht der Kolonie bis zu 605 Tonnen betragen. Wenn diese Kolonie als ein einziger Organismus betrachtet wird, dann ist sie flächenmäßig der größte bekannte Organismus der Welt und konkurriert mit dem Espenhain „Pando“ als dem bekannten Organismus mit der höchsten lebenden Biomasse. Es ist jedoch nicht bekannt, ob es sich um einen einzigen Organismus handelt, bei dem alle Teile des Myzels miteinander verbunden sind.

Aber während Ihre Definition sicherlich einen sessilen Organismus einschließen könnte, scheint die Anforderung, dass er "auf Reize reagieren kann, wie es leblose Objekte nicht tun", viele pflanzenähnliche Organismen auszuschließen. Sicherlich würde eine Honigpilzkolonie oder ein großer gewöhnlicher verwurzelter Espenbaum nicht unter Ihre Definition fallen. Und bei der Reaktion auf Reize stellt sich die Frage, wie schnell und wie automatisch.

Würde sich eine Venusfliegenfalle qualifizieren? Was ist mit einer Trompetenranke, die sich jeden Tag öffnet, wenn es hell ist, und sich schließt, wenn es dunkel ist? Was ist mit so etwas wie Tolkeins Ents, wenn sie einen ganzen Tag brauchen, um ein paar Sätze miteinander zu reden? (Die Portia-Spinne, die ein bemerkenswert intelligentes, aber sehr langsam denkendes Tier ist, ist ein weniger extremes Beispiel).

Theoretische Höhenbegrenzung für Pflanzen in Erdanziehungskraft:

Für kalifornische Mammutbäume (Sequoia sempervirens) bedeuten die Schwerkraft und die Reibung zwischen dem Wasser und den Gefäßen, durch die es fließt, dass Flüssigkeit nicht höher als 122 bis 130 Meter gezogen werden kann , schlussfolgern die Forscher in Nature1 dieser Woche. – Höhenbegrenzung für höchste Bäume vorhergesagt , nature.com

Das Paradox der großen Dinosaurier , dinosaurtheory.com

In einer Flüssigkeitssäule steigt der Druck beim Abstieg vom oberen Ende der Flüssigkeit auf ein niedrigeres Niveau gemäß der Beziehung P = g D h, wobei P der Druck, g die Erdbeschleunigung und D die Dichte ist , und h ist der Abstand unter der Oberfläche. Aus diesem Grund müssen eine Pumpe und die Schläuche am Boden einer Flüssigkeitssäule stark sein, um dem Flüssigkeitsdruck nahe dem Boden der Säule standzuhalten .

Bei Tieren sind Sie also dadurch eingeschränkt, wie robust ihr Herz-Kreislauf-System ist, und ich denke, es gibt keine andere Obergrenze als die, die die zugrunde liegende Struktur tragen kann, auf die ich mich auf die anderen Antworten beziehen würde, die den quadratischen Würfel erwähnen Gesetz und so weiter.

Ohne Magie und mit nur wenig Wendung in der Evolution können Sie einen lebenden intelligenten Ozean in Planetengröße erhalten, wie in Solaris, meiner Lieblings-Alien-Spezies, sehr fremdartig und schwer zu konkurrieren.

Alles, was Sie brauchen, wenn ein Planet mit Wasser und alles (verbleibende) Leben im Wasser kooperiert, anstatt zu konkurrieren. Dann kann es so groß sein wie die Wassermenge aller Ozeane.

Es gibt eine Theorie, dass das Universum selbst ein lebender Organismus oder ein Teil eines lebenden Organismus ist (auch wenn es keine Möglichkeit gibt, dies zu beweisen). Ich denke, so groß kann es werden. Das Universum wächst, reagiert auf Veränderungen und besteht aus sich wiederholenden Strukturen wie Sternen, Schwarzen Löchern usw. Lebewesen sind im Wesentlichen ein Netzwerk von sich wiederholenden Knoten (Zellen), die sich verändern und auf äußere und innere Reize reagieren können und für einige ihre Umgebung wahrnehmen und kontrollieren können Soweit so nach dieser Definition ist es wahr.

Durch jeden Aspekt Ihrer Kriterien von

Damit ich es als lebendig betrachte, muss es atmen (obwohl es nicht unbedingt atmen muss), sich selbst reparieren, auf irgendeine Weise wachsen/gewachsen sein und in der Lage sein, auf Reize auf eine Weise zu reagieren, wie es leblose Objekte nicht tun. Wenn Sie andere Vorschläge haben, was dort hingehört, bin ich bereit, sie zu hören, aber ich möchte exotische Kreaturen zulassen.

Die Menschheit als Ganzes qualifiziert sich als Lebewesen. Es lebt, konsumiert, wächst, dehnt sich aus, repliziert sich selbst, reagiert auf äußere und innere Reize, so wie es jeder mehrzellige Organismus tun sollte.

Die Grenze wird also die Größe, bei der eine Gesellschaft von Menschen aufgrund von Kommunikationsproblemen auseinanderbricht. Bestätigt One Planet Full Works. Sehr wahrscheinlich wird ein volles Sonnensystem funktionieren. Größer? Wer weiß.