Natürliche Projektilwaffen

(Okay, ich sollte nicht an einem faulen Sonntagmorgen anfangen, über interessante Themen nachzudenken. Dieser Beitrag ist wahnsinnig lang geworden, also stelle ich meine Schlussfolgerungen einfach als Zusammenfassung an den Anfang. Den Rest können Sie lesen, wenn Sie möchten. Ich werde es tun Korrektur lesen, nachdem Sie es eine Zeit lang stehen gelassen haben, also entschuldigen Sie die Tippfehler.)

Zusammenfassung

Kinetische Projektile werden evolutionär nicht bevorzugt, weil:

1. Sie erfordern viele Zwischenformen, die wiederum eine bestimmte Abfolge von Umgebungsbedingungen erfordern. Vorhandene Formen legen Entwicklungsbeschränkungen für genaue Formen fest, die das Projektilsystem annehmen kann.
2. Wenn dem Individuum die Projektile ausgehen, hat es keine Verteidigung mehr. Es ist wie das militärische Axiom, dass Logistik Taktik übertrumpft, weil eine Waffe nur dann eine Waffe ist, wenn sie Munition hat. Ein Tier könnte viel Energie in eine Projektilwaffe investieren, nur um sich wehrlos oder nicht in der Lage zu jagen. (Beachten Sie, dass das Herumtragen eines Haufens Munition auch Energie erfordert und Kompromisse bei der Mobilität und einer erhöhten Wahrscheinlichkeit versehentlicher Verletzungen mit sich bringt. Fragen Sie einfach einen modernen Soldaten, der jeden Tag eine halbe Munitionsladung herumschleppt.)
3. Muskelgetriebene Projektile sind nicht sehr effektiv. Menschliche Jäger, die Muskelkraft und natürliche Materialien wie gehärtetes Holz, Knochen und sogar Feuerstein einsetzen, verletzen Tiere viel öfter, als dass sie sie direkt töten. Die meisten Jäger und Sammler, die kinetische Projektile verwenden, verwunden ein Tier und rennen das blutende Tier dann zu Boden (Menschen können weiter rennen als jedes andere Tier auf der Erde.) Das sofortige Töten, das Ziel aller Jäger, erfordert relativ hochentwickelte Technologie, normalerweise Metall , viel Geschick und eine Portion Glück. Es ist unwahrscheinlich, dass ein entwickeltes System dies nachbilden kann.
4. Wenn die Spezies (A) eine Projektiloffensive oder -verteidigung entwickelt, erzeugt dies einen Selektionsdruck auf die Spezies (BZ), um einen Konter zu entwickeln. Es ist das Wettrüsten der "Red Queens". Selbst wenn wir uns ein plausibles Szenario für die Entwicklung eines kinetischen Projektils vorstellen, müssten wir uns auch die Gegenmaßnahme vorstellen. Bei jeder Zwischenform der Entwicklung eines Projektils könnte eine mäßig wirksame Gegenmaßnahme den Vorteil des Proto-Projektil-Systems zunichte machen und den Selektionsdruck eliminieren, der das Projektil hervorgebracht hätte.
5. Kinetische Projektile wären sehr teuer in der Herstellung und Verwendung. Die Projektile werden buchstäblich weggeschleudert, so dass die gesamte Energie, die in ihre Entstehung fließt, verloren geht. Jeder Fehlschuss ist eine enorme Ressourcenverschwendung für das Tier. Die Auszahlung für Projektile müsste enorm sein.

Ich denke, (5) ist der eigentliche Deal Breaker. Viele Organismen werfen eine Menge Dinge auf Beute oder Raubtiere, aber es ist immer etwas Leichtes und von Natur aus Wegwerfbares, z. B. Speichel, Gift, Moschus (Stinktiere), Erbrochenes (Geier), Kot (Affen, Geier und vieles mehr). In keinem dieser Fälle ist die primäre Modalität des "Projektils" seine kinetische Energie. Stattdessen sind dies alles chemische Nutzlasten, die irritieren, vergiften, verwickeln oder chemisch verbrennen (Geiererbrechen) und von denen der Organismus bereits profitiert, wenn sie sie schließlich loswerden.

Einzelheiten:

Lassen Sie uns verschiedene Szenarien in der Entwicklung eines plausiblen Projektilsystems für Organismen durchgehen. Lassen Sie uns der Kürze halber nur auf Problem (1) konzentrieren: Zwischenformen.

Das Verständnis von Zwischenformen ist absolut entscheidend für das Verständnis der Evolution, insbesondere der Evolution bestimmter Attribute.

Wir müssen uns immer daran erinnern, dass alle Arten genau hier und jetzt spezifische Formen haben, weil die Umwelt genau hier und jetzt sie so formt. Evolution hat keine Ziele, keinen Fortschritt, keine Richtung, keine Vorstellung von der Zukunft.

Wenn wir uns die Entwicklung eines Phänotyps ansehen, müssen wir jeden Schritt ohne Rückblick bewerten . Jeder Phänotyp, von dem wir im Nachhinein sehen , dass er zum Phänotyp führt, war selbst ein voll funktionsfähiges (oder eine Nebenwirkung eines voll funktionsfähigen) Attributs der Art zum Zeitpunkt ihres ersten Auftretens.

Denken Sie daran, das ist keine Technik. Arten fangen nicht mit einem Endziel an und entwickeln dann langsam Lösungen für dieses Ziel. Stattdessen formen Umweltkräfte den Organismus von Moment zu Moment ständig. Arten entwickeln keine Eigenschaften, weil sie sie später brauchen werden.

Darwin stellte fest, dass „die Natur keine Sprünge macht“, was bedeutet, dass die Entwicklung eines neuen Attributs eine Anhäufung kleinerer Veränderungen erfordert, die als „Zwischenformen“ bezeichnet werden, z. B. haben Vögel eines Tages einfach nicht plötzlich Flügel ausgebreitet. Federn begannen als nahezu mikroskopisch kleiner Flaum, der zur Isolierung verwendet wurde, und wurden nur langsam groß genug für andere Funktionen. Flügel begannen als greifende Gliedmaßen, die in Kombination mit Federn Stürze brachen. Kontrollierte Stürze führten zum Gleiten. Die Entwicklung von Muskel- und Skelettstrukturen, um dem Gleiten mehr Kraft zu verleihen, führte zum Fliegen. Jede dieser Veränderungen, die im Nachhinein zu gefiederten Flugvögeln führten, war eine Zwischenform.

Um also zu verstehen, warum sich etwas entwickelt hat oder nicht, müssen wir verstehen, welche Zwischenformen erforderlich wären, was wiederum ein Verständnis der Umweltbelastungen erfordern würde, die diese Zwischenform erzeugen würden.

(Es gibt auch Entwicklungsbeschränkungen. Wenn die Umgebung eine bestimmte Form formt, die andere ausschließt, z. B. wenn die Umgebung ein schweres, gepanzertes Wesen wie eine Schildkröte schafft, verhindert dies die Entwicklung des Fliegens in absehbarer Zeit, weil die Vorteile von Masse und Dichte diametral entgegengesetzt sind Bedürfnisse des Fluges; geringe Masse und geringe Dichte.)

Wir wollen verstehen, warum kein Tier eine primär kinetische Projektilwaffe entwickelt hat, die ein dichtes, möglicherweise scharfes Projektil mit genügend Schwung und Genauigkeit verschießt, um es praktisch zur Verteidigung und Jagd einzusetzen. Betrachten wir ausschließlich Waffen mit kinetischer Energieübertragung. Technologische Beispiele wären geschleuderte Steine, Pfeile und Kugeln (aber keine Giftpfeile, Feuerpfeile oder Granaten mit explosiver, chemischer oder biologischer Nutzlast).

Ein solches System würde mehrere Subsysteme erfordern, jedes eine voll funktionsfähige Zwischenform, von denen jedes existieren müsste, bevor das Projektilsystem nützlich sein könnte:

1. Zielerfassung und -ausrichtung: Das System muss in der Lage sein, Ziele zu identifizieren, seine Bewegungen und wahrscheinlichen zukünftigen Positionen zu bewerten und dann all dies in systemspezifische Informationen zu übersetzen, die es ihm ermöglichen, das Projektil zu starten, damit es auf vorteilhafte Weise zuschlägt.
2. Energetisierung des Projektils: Das System muss dem Projektil Energie zuführen, damit es sich bewegt. Es könnte dies mit Muskeln, Luft, Flüssigkeit, chemischen Reaktionen oder sogar (lahmer) Schwerkraft tun.
3. Ein geformtes Projektil: Der Zweck des Projektils in diesem System besteht darin, kinetische Energie destruktiv auf das Ziel zu übertragen. Dazu muss es eine Kombination aus scharf (keilförmig), dicht und starr sein.
4. Vorhersehbarer oder geführter Flug: Das Projektil muss das Ziel treffen, um seine Energie zu übertragen, aber es ist per Definition von der Kreatur getrennt, die es abfeuert. Daher muss das Projektil entweder vorhersehbare Flugeigenschaften haben, wie ein Pfeil oder eine Kugel, oder es muss gelenkt werden, wie eine suchende Rakete. Wir bleiben beim vorhersehbaren Flug.

Jedes dieser Subsysteme muss sich als Zwischenform entwickeln.

Zielerfassung und Zielerfassung: Die Zielerfassung scheint eine offensichtliche Zwischenform der Sinne und neurologischen Systeme jedes Tieres zu haben, die entweder Raubtiere oder Beute identifizieren und dann berechnen, wie der Körper bewegt werden muss, um dem Ziel auszuweichen oder es abzufangen. Aber das Abschießen eines Geschosses ist ein ganz anderes Rechenproblem als das Bewegen des ganzen Körpers. Es müsste ein Umweltdruck geben, der das System prägt, um vorherzusagen, wo das Ziel in der Zukunft sein wird, der Organismus selbst jedoch nicht.

Die einfachste Zwischenform, die diese Kriterien erfüllt, wäre ein langes Glied, sagen wir ein Schwanz. Schwänze entwickeln sich auf natürliche Weise als Keulen. Die Keule beginnt versehentlich als nur ein Schwanz, der im Verlauf eines Kontaktkampfes ein Raubtier oder eine Beute trifft. Der Umweltdruck, alle Energieaufwendungen möglichst rentabel zu machen, würde zur Entwicklung einer Heckkeule führen, die absichtlich und genau schlagen könnte. Einige noch vorhandene Eidechsen verwenden ihre Schwänze ziemlich genau als Peitschen, daher ist dies plausibel.

Das Zielsystem beginnt damit, das Ende des Schwanzes so zu lenken, dass es das Ziel trifft.

Energetisieren des Projektils: Beginnen wir mit einem peitschenartigen Schwanz, dann kann die schnelle Bewegung des Schwanzes das Projektil beschleunigen. In Kombination mit dem bestehenden Zielen auf die Schwanzspitze würde alles, was vom Ende des Schwanzes abflog, automatisch in die allgemeine Richtung des Ziels fliegen.

Ein geformtes Projektil: Lebende Systeme werden von ihrem Energiehaushalt bestimmt. Als dynamische Systeme existieren sie im Energiefluss durch sie hindurch. Alles, was sie tun, selbst wenn sie nur da liegen, erfordert einen Energiefluss. Das Wachsen eines Einweg-Körperteils ist eine nicht unerhebliche Ausgabe, obwohl Tiere dies die ganze Zeit tun, z. B. Haut, Haare, Federn, Krallen usw. abwerfen. Wie wichtig dies ist, können Sie daran erkennen, dass pflanzenfressende Säugetiere die Nachgeburt oder viele davon fressen Raubtiere fressen Kinder, die sterben oder die sie nicht ernähren können.

Das Bilden eines Projektils ist ein hochenergetisches Unterfangen, da das Projektil eine bestimmte Kombination aus Masse und Form benötigt. Das Erstellen biologischer Masse erfordert offensichtlich Energie, aber komplexe Formen erfordern auch viel Energie, um das Design der Form zu erreichen. All diese investierte Energie wird dann weggeworfen.

Es ist leicht zu sehen, wie Tiere Peitschen und Keulen an Schwänzen entwickeln, weil die Energie, die in die Herstellung der Waffe investiert wird, im Körper verbleibt - aber ein Projektil erfordert eine beträchtliche Energieinvestition, die buchstäblich weggeworfen wird.

Glücklicherweise haben wir bereits vorhandene Systeme, auf denen wir aufbauen können. Tierkörper werden durch die Membranen definiert, die das Innere vom Äußeren trennen. Die nach außen gerichteten Schichten der meisten Tiere (und aller Land- und Lufttiere) sind totes Gewebe und Opfer; zB Hautzellen, Haare, Schuppen, Federn, Zähne, Krallen, Muscheln usw. Unser Projektil kann als totes Opfergewebe beginnen; zB Hautzellen und Zähne oder extrudiertes Material; Haare, Krallen, Schuppenfedern usw.

Am einfachsten wäre eine Art harte Spitze. Wenn wir mit der Peitschenschwanzeidechse beginnen, könnten wir uns Schuppen an der Schwanzspitze vorstellen, die scharfe Kanten entwickeln, um das Ziel abzuschleifen. Es würde Druck geben, sie mehr schneiden zu lassen, so dass die Schuppen größer und größer würden und schließlich wie scharfkantige Segmente aussehen würden. Die Schuppe an der Spitze wäre am energiereichsten und hätte die auffälligste Oberfläche, also wäre sie die größte, und die Notwendigkeit, Energie destruktiv auf die effizientesten Mittel zu übertragen, würde sich in eine keil- oder klingenähnliche Form formen.

Die Eidechse würde eine Reihe großer Schuppen haben, die an der Spitze wachsen, wenn eine abgerissen oder zerstört wurde, würde eine andere an ihrer Stelle wachsen. Selbst wenn sie kleiner und nicht an der Spitze sind, würden sie immer noch eine Schneide bilden. Irgendwann würde es zu etwas totem Schuppen wie die Rassel einer Klapperschlange geformt werden.

Bis zu diesem Punkt haben wir eine Stachelpeitsche mit einem Einweg- und einem austauschbaren Widerhaken. Es funktioniert, indem eine keilförmige Schneidskala auf eine hohe Geschwindigkeit beschleunigt wird, sodass die Keilform (die scharfe Kante) die gesamte kinetische Energie des Widerhakens auf einen winzigen Bereich auf dem Ziel konzentriert, sodass sie das Gewebe an diesem Punkt zerstört. Dieser mit Widerhaken versehene Schwanz fungiert selbst als endgültige Form, um ein Ziel genau zu treffen und es zu verletzen.

Hinweis: Es ist leicht zu erkennen, wie eine Widerhakenschuppe versehentlich zu einem Projektil werden könnte. Es ist bereits so entwickelt, dass es abnehmbar und wegwerfbar ist. Wenn der Peitschenschwanz es auf eine hohe Geschwindigkeit beschleunigt und dann zurückschnappt, würde die Widerhaken-Skala an ihrem Befestigungspunkt erheblichen Belastungen ausgesetzt sein. Wenn der Schwanz zurückbricht, bevor er das Ziel tatsächlich trifft, könnte die Widerhakenschuppe einfach abspringen und in die allgemeine Richtung des Ziels fliegen.

Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass es zu diesem Zeitpunkt ein wirksames Projektil ist.

1. Die Widerhakenschuppe hätte wenig Masse. Da es abreibbar und wegwerfbar ist, wäre es ziemlich leicht, um Energieinvestitionen einzusparen. Am Schwanz befestigt, würde die Masse des Schwanzes die zu übertragende kinetische Energie speichern - nicht die Stachelschuppe. Wenn es sich löste, würde es durch den Luftwiderstand schnell Energie verlieren.
2. Eine verankerte Schneide ist keine stabilisierte Flugform. Bedenken Sie, wie schwierig es ist, ein Messer zu werfen. Ein Messer ist so optimiert, dass es Energie überträgt, während es in der Hand gehalten wird, und nicht durch die Luft fliegt. Ein geworfenes Messer hat die Form eines Pfeils oder Speeres, aber eine fliegende Form sorgt für eine schlechte Schnitt- oder Stichform, die entlang des gekrümmten Pfades eines Bogens beschleunigt wird.

Um sich zu einem effektiven Projektil mit geringer Masse zu entwickeln, müsste die Widerhakenschuppe eine Pfeil- oder Speerform entwickeln, während sie weiterhin als befestigte Waffe verwendet wird. Der einzige Grund, diese Form anzunehmen, wäre, wenn die Widerhakenschuppe am besten als Stichwaffe und nicht als Hiebwaffe funktionieren würde. Aber das ist ein Problem, weil die beste Form für eine angreifende Stichwaffe eine Kurve ist, die dem Bewegungsbogen des Gliedes folgt, das sie antreibt; B. Klauen, Reißzähne oder spitzhackige Metallwaffen (zum Durchstechen von Rüstungen). Jede durchstechende Stachelschuppe würde am Ende wie der Stachel eines Skorpions aussehen – der schreckliche Flugeigenschaften hätte.

Es gibt einfach keine Zwischenform, die so gut funktioniert wie eine angesetzte schneidende oder stechende Form, die auch vorhersehbar fliegt. Sobald eine Kreatur einen effizienten schneidenden/stechenden Peitschenschwanz entwickelt hat, wäre sie daran gehindert, leicht ein Projektil zu entwickeln.

Überraschung! Sackgasse.

Also müssen wir ein anderes Projektil finden. Bei kinetischer Energie geht es um Impuls. Impuls ist Geschwindigkeit mal Masse. Hohe Geschwindigkeit bei geringer Masse ergibt den gleichen Impuls wie niedrige Geschwindigkeit bei hoher Masse. Darüber hinaus nutzt ein scharfes Projektil die Keilform, um die kinetische Energie seines Impulses auf einen kleinen Bereich zu konzentrieren, wodurch es zerstörerischer wird. Das wiederum erfordert einen kontrollierten Flug, um sicherzustellen, dass die Kante des Keils zuerst auftrifft.

Aber wenn Sie mit hoher Masse und niedriger Geschwindigkeit fahren, wird es einfacher. Genügend Massenschläge übertragen die Energie unabhängig davon, wie sie auftrifft. Die offensichtliche Lösung mit evolutionärem Präzedenzfall ist eine massive Kugel am Ende des Schwanzes, die wie eine Keule, ein grober Knüppel, funktioniert. Es könnte sich aus einer Schuppe entwickeln, die aus sehr dichten und dicht gepackten Proteinen aufgebaut ist (die meisten Schuppen haben Lufteinschlüsse zur Isolierung und Gewichtsersparnis, so haben Federn begonnen.) Es gibt einen Evolutionsvorrang für ein solches System bei Ankylosaurus und Doedicurus.

Wenn die Keulenspitze abnehmbar ist, könnte sie vom Ziel wegfliegen. Alle Systeme, die für die Barb-Skala ausgearbeitet wurden, würden weiterhin gelten. Es wäre wie ein Kampf durch das Werfen von Bowlingkugeln.

Aber es gibt Zwischenformprobleme.

Selbst wenn er sich aus einer Wegwerfwaage entwickelt hätte, würde der dichte schwere Knüppel einen starken Befestigungspunkt erfordern, damit er nicht herunterfällt, während er beschleunigt wird. Wenn ja, ist es wahrscheinlich nicht einmal auf das Ziel gerichtet, sondern fliegt auf einer Tangente davon wie ein Axtkopf, der während des Schwungs abspringt. Es könnte sogar das Tier selbst treffen.

Der starke Befestigungspunkt verhindert die leichte Entwicklung der Masse vom Knüppel zum Projektil.

Hmmm, aber lass uns nicht aufgeben.

Der effektivste Knüppel ist ein toter Schlaghammer. Ein toter Schlag verwendet Impulse, um in kurzer Zeit viel Kraft zu übertragen. Dies geschieht durch ein bewegliches Element im Inneren des Hammers und Platz, damit es sich bewegen kann. Normalerweise sind dies Bleigewichte in Öl und eine Lufttasche. Bei einem normalen Hammer erfolgt die eigentliche Kraftübertragung nicht augenblicklich, sondern folgt einer etwa glockenförmigen Kurve. Dies geschieht, weil ein echter Hammer kein idealer starrer Körper ist und sich biegt und zusammendrückt. Außerdem braucht der Impuls der Rückseite des Hammers Zeit, um sich gegen die Widerstandskraft des geschlagenen Objekts zu übertragen.

Bei einem toten Schlaghammer fliegt die Masse des freien Gewichts im Inneren nach vorne, um die Vorderseite des Hammers in viel kürzerer Zeit zu treffen. Noch wichtiger ist, dass die gleiche und entgegengesetzte Kraft von dem getroffenen Objekt entlang des Außenbehälters mehr als auf das freie Gewicht übertragen wird. Das Ergebnis ist eine spitzenförmige Kraftübertragungskurve. Da es normalerweise die Spitzenkraft ist, die die Arbeit / den Schaden erledigt, ist ein toter Schlaghammer selbst bei gleichem Gesamtimpuls effektiver. (Schlagschrauber, Schlaghämmer und Schlagbohrmaschinen funktionieren nach dem gleichen Prinzip.)

Stellen wir uns also die Entwicklung eines Dead Blow Tail Knüppels vor. Es wäre einfach zu formen, wenn der Knüppel aus Schuppenschichten statt aus einer einzigen riesigen bestehen würde. Zuerst wäre es wie eine Rasselklapper mit nur einer etwas höheren Spitzenkraft, aber wenn es sich auszahlt, würde es schließlich ziemlich große freie Gewichte in einer relativ dünnen "Hammer" -Hülle bilden. Der Präzedenzfall in der realen Welt ist die Rassel einer Klapperschlange, die eine dünne Schale aus verschmolzenen Schuppen mit einer kugelförmigen, abgesetzten Schuppe im Inneren ist. In einer Waffe würden sich wahrscheinlich mehrere losgelöste Elemente befinden.

Jetzt haben wir eine Dead-Blow-Keulenwaffe. Es wäre effektiver bei der Übertragung von Stößen als nur eine feste Masse. Ein Problem wäre allerdings, dass die abgelösten Elemente im Luftraum zu Staub zerrieben würden. Die Lösung wäre, eine Öffnung in der Außenhülle zu entwickeln, damit die Partikel entweichen können. Der effektivste Punkt zum Herausschütteln des Staubs wäre an der Spitze in Übereinstimmung mit dem maximalen Beschleunigungspunkt, wenn das Heck auf ein Ziel gepeitscht und dann zurückgerissen wird. Vergeuden Sie nicht, wollen Sie nicht - also würde sich die Waage entwickeln, um in gezackte kleine Einheiten zu zerfallen, die als irritierender Staub dienen könnten.

Wahrscheinlich würde sich das Loch so entwickeln, dass es knapp unter der Größe der Waage mit freiem Gewicht liegt. Freie Gewichte funktionieren am besten, wenn sie symmetrisch sind. Wenn also eines kaputt geht oder sich zu klein abgenutzt hat, ist es am besten, es loszuwerden. Jetzt ist der Schwanz nicht nur ein toter Knüppel, sondern streut auch störenden Staub und Scherben. Unter bestimmten Umständen, wie zum Beispiel das Abwehren von Raubtieren in kleinen Rudeln; Es könnte effektiver sein, Reizstoffe über einen Bereich zu werfen, als zu versuchen, einen der sich schnell bewegenden kleinen Kerle zu schlagen.

Jetzt könnte die Umgebung es vorziehen, die freien Gewichte aus dem Loch zu werfen, anstatt den Knüppel zu verwenden. Wenn Sie etwas Leichtes werfen, wird die Abschussgeschwindigkeit wichtiger, sodass sich der gedrungene, schwere Knüppelschwanz zu einer dünnen, langen, sich schnell bewegenden Peitsche mit einem hohlen Ende voller Staub und Splitter entwickelt. Als der Schwanz immer mehr beschleunigte, begannen die schwereren Splitter, nützliche Mengen an kinetischer Energie zu speichern und zu Projektilen zu werden. Sie sind nicht mehr dem Abrieb durch Schlagen in der Knüppelschale ausgesetzt, sie könnten stark und dicht werden.

Als Extrusionen bilden Schuppen natürlicherweise eine Ellipsoidform. Klapperschlangenrasseln beginnen als unregelmäßiges Ellipsoid, das sich zu einer Kugel abnutzt. Aber sobald seine Hauptfunktion als Projektil fliegt, würde das Projektil als Ellipsoid effektiver funktionieren. Schließlich würde sich die Projektilschuppe zu einer eher zylindrischen Form verlängern. Alles auf der Rückseite der Projektilschuppe, das einen Luftwiderstand erzeugt, z. B. Stöße, Brüche, Lufteinschlüsse oder Schuppenschnüre oder anderes Gewebe, würde bewirken, dass sie sich von hinten nach vorne ausrichtet. Dies würde die Zwischenform schaffen, die notwendig ist, um eine spitze Spitze zu entwickeln.

Am Ende haben wir also ein Tier mit einem langen, muskulösen Schwanz und einer hohlen, rasselartigen Struktur am Ende. Im Inneren könnte sein "Fass" einem Hi-Li-Schläger (jai alai cesta) ähneln. Es würde dichte Ellipsoid- oder sogar pfeilförmige Projektile mit hoher Geschwindigkeit ziemlich genau schnippen. Die Projektile wären relativ klein und würden mit geringeren Energiekosten gezüchtet.

Aber dennoch bleiben die Kernprobleme bestehen. Wenn die Projektile ausgehen, ist die Waffe nutzlos.

Es ist fast unmöglich, Schuppen, Haare oder andere wegwerfbare Extrusionen zu verdauen, daher ist es unwahrscheinlich, dass ein Projektil werfendes Biest jemals die Energie zurückgewinnen könnte, die in die Herstellung des Projektils investiert wurde, indem es es frisst, vorausgesetzt, es könnte es finden. Die gesamte Energie, die in das Projektil gelangt, geht immer verloren, unabhängig davon, ob das Projektil einen gewünschten Effekt erzeugt oder nicht.

Um das zusammenzufassen. Stellen Sie sich vor, Menschen würden Pfeilspitzen nur aus einem riesigen Zahn herstellen, den wir gezüchtet haben. Wie schnell könnten wir sie produzieren? Es würde Wochen dauern, einen pfeilspitzengroßen Zahn zu züchten. Jeder Schuss hätte ein erhebliches Bruchrisiko. In der Zeit, die wir brauchten, um die Fähigkeit zu entwickeln, den Pfeilspitzenzahn wachsen zu lassen, würde unsere Beute Gegenmaßnahmen entwickeln, z. B. können sie auch Zähne oder zahnähnliche Strukturen wachsen lassen. So wie Metall Schwerter oder Rüstungen herstellen kann, können Zähne Waffen oder Rüstungen sein. Was könnten wir sonst mit all der Energie tun, die wir in Pfeilspitzenzähne stecken?

Wenn Sie sich das Wettrüsten in der menschlichen Technologie ansehen, muskelbetriebene Projektilwaffen, ist es klar, dass sie keine dominierende Waffe waren. Erst in Verbindung mit chemischer Energie wurden sie dominant, und selbst das könnte vorübergehend sein. Die Rückkehr von Körperschutz erzwingt eine Neugestaltung von Projektilwaffen zurück zu schwereren Formen. Die Fähigkeit, auch kleine Projektile im Flug abzufangen, wird zu weiteren Änderungen führen.

Ich denke, man kann mit Sicherheit sagen, dass biologische kinetische Projektile schwer zu entwickeln sind und wenig Nettoauszahlung haben.

Ich frage mich jedoch, ob sich der Eidechsenschwanz entwickeln könnte, um im nächsten Schritt Steine ​​​​für Munition zu sammeln?

Für einen Steinwerfer müssen Sie Zwischenformen finden, bei denen die Steine ​​nicht tatsächlich als Waffen geworfen werden. Sie müssen einen Grund finden, die Felsen nur ein bisschen zu bewegen, und dann einen anderen, um sie etwas mehr zu bewegen und so weiter, um eine Bewegung mit hoher Geschwindigkeit zu erreichen.

Es kann damit beginnen, dass Steine ​​versehentlich mit einem Peitschenschwanz bewegt werden, was zu einer absichtlichen Bewegung führt, um ein Nest zu bauen oder Nahrung freizulegen. Die Optimierung von sich bewegenden Steinen führt zu einem horizontalen, klingenähnlichen Schwanz, vielleicht mit einer Schaufel am Ende. Es würde immer noch als Peitsche verwendet werden. Irgendwann würde sich die Verwendung als Peitsche versehentlich mit sich bewegenden Steinen überschneiden und eine Waffe wäre geboren, vorausgesetzt, der Zufall würde oft genug passieren, würde sich ein Selektionsdruck für die absichtliche Verwendung der Steine ​​aufbauen, der zur Evolution von Zielsystemen führen würde.

Aber Steinmunition wäre sehr einschränkend, es sei denn, die gesamte Spezies lebte ihre gesamte evolutionäre Spanne in einem Gebiet, in dem es reichlich lose Steine ​​gab. Das halte ich für unwahrscheinlich. Es könnte sich entwickeln, um Steine ​​​​zu tragen, aber wie oben erwähnt, hat das Humpen von Munition enorme Kosten für etwas, das möglicherweise nie oder nicht effektiv verwendet wird, und Steine ​​​​sind schwer.

Ich denke, Projektilwaffen erfordern zu viel Spezialisierung, zu viel Aufwand für zu wenig Ertrag. Wenn Sie sich die meisten tierischen Waffensysteme wie Klauen ansehen, sehen Sie, dass sie auch mehrere Nicht-Waffen-Aufgaben ausführen. Krallen werden zum Beispiel für Traktion, Pflege und Markierung verwendet und sind nicht nur Waffen. Diese zusätzlichen Funktionen haben in erster Linie dazu beigetragen, dass sich Klauen entwickelt haben (wahrscheinlich zuerst Traktion) und sie helfen, die Energiekosten des Waffenaspekts zu verschieben. Es fällt mir schwer, plausible Sekundärfunktionen zu finden, die die Kosten eines Projektilwaffensystems aufschieben würden.

Nun, andere Primaten (Affen, Menschenaffen, Gorrillas) werfen definitiv Dinge. Der opponierbare Daumen, den wir mit ihnen teilen, ist wirklich das, was das Werfen von Dingen effizient genug macht, um sie zu benutzen.

Einige Frösche haben Zungen , die sie als Waffen benutzen, um Insekten aus der Luft zu schnappen.

Das Procupine hat Stacheln, obwohl es eher eine Verteidigungswaffe ist, da die Kreaturen eigentlich Pflanzenfresser sind. Es ist jedoch wahrscheinlich, dass die Idee für die Geschosse daraus entstanden ist, dass ein Stachelschwein seinen Körper schüttelt und seine Stacheln loslässt. Obwohl sie nicht mit ausreichender Geschwindigkeit ausgestoßen werden, um viel oder gar nichts zu durchdringen, mag dies jemandem nicht auffallen, der es nur ein paar Mal gesehen hat.

Es gibt einige Arten von Spinnen, die ihre Netze abschießen können, und die Bolas-Spinne verwendet dies als Waffe, indem sie ein Ende beschwert und es auf ihre Beute schleudert, um sie zu verwickeln.

Wäre es für eine Kreatur überhaupt realistisch, die Zeit und Energie aufzuwenden, die erforderlich ist, um eine Waffe (z. B. einen Stachel) zu züchten, nur um diese Investition nach dem Schießen zu verlieren?

Bienen tun dies mit ihrem Stachel , obwohl einige Arten nach ihrem ersten Stich sterben, zumindest wenn die Haut stark genug ist, um den Widerhaken zu befestigen. Also ja, es gibt Vorrang für Kreaturen, die eine Einwegwaffe entwickeln.

Im Allgemeinen gibt es keinen großen evolutionären Anreiz, eine natürliche Projektilwaffe zu haben. Wenn Sie es einmal benutzt haben, ist es zu nichts mehr gut, Sie können es nicht genau aufheben und es erneut versuchen. Es bedeutet auch, dass Sie diese Waffe für den zweiten Angriff nicht mehr haben. Darüber hinaus müssten Sie lernen, damit genau umzugehen. Und wie wird es projiziert? pneumatisch? Sie haben drei grundlegende Möglichkeiten, Luft, Flüssigkeit oder eine peitschenartige Bewegung von einem Anhängsel.

Tiere, die ihre eigene Verteidigung wie das Stachelschwein aufbauen , kosten sie ziemlich viel, um sie zu erhalten, es braucht viel Energie, um etwas Physisches zu züchten. Wenn Sie sich die ganze Mühe machen, eine schöne lange, spitze Waffe oder eine große Keule ( Ankylosaurus ) zu züchten, warum werfen Sie sie dann weg?

Die primäre Notwendigkeit für eine Projektilabwehr (vielleicht Angriff?) wäre, das Ziel in einem angemessenen Abstand zu halten. Das Stinktier hat ein Spray, das 10 Fuß erreichen kann. Die Speikobra ist bis zu 6,5 Fuß groß. Als Cloud vom Skunk ist es eine Flächenwaffe, als Stream vom Cobra lässt es sich beim Spucken einstellen.

Auch Primaten werfen Sachen, schaukeln Müllfäkalien usw.

Habe noch etwas geschaut

Hier ist eine Liste verschiedener Arten von Projektilen , die von Tieren verwendet werden. Anscheinend gibt es einige Vogelspinnen, die schnippen können "feine Haare sind mit Stacheln versehen und sollen irritieren und können für kleine Tiere wie Nagetiere tödlich sein"

Es ist auch eine ganze Menge aufgelistet, die Projektile verwenden, die keine Körperteile sind, Sand, Steine ​​usw. Sie sind auch „angebundene Projektile“, das sind Dinge wie die Zungen von Fröschen, die ausgesendet und zurückgebracht werden.

Es hat auch ein paar Pflanzen aufgelistet, wo Samenkapseln explodieren werden.

Obwohl es mehr Beispiele gibt, als ich zunächst vermutet hatte, ist so etwas wie ein Mantikor, der vergiftete Stacheln abschießt, unwahrscheinlich.

Ich komme hier etwas spät ins Spiel, aber ich werde noch ein paar mehr echte Tiere und ihre Waffen erwähnen. Wir befinden uns mitten in der Evolution, einige davon könnten also Zwischenstufen von genau dem sein, wonach Sie suchen.

• Eidechsen betrachten die Kosten für das Nachwachsen eines Schwanzes als überlebenswürdig, schließen Sie also nicht automatisch die Möglichkeit aus, dass die Evolution ein Projektil nicht ausprobieren wird (insbesondere wenn es essbar oder mit etwas gefüllt ist, das die Verdauung unterstützt).
• Schützenfisch. Sie sind auf vergleichsweise große Entfernungen unglaublich genau.
• Chamäleons. Stellen Sie sich nur einen knöchernen Stachel am Ende dieser Zunge vor. Und es ist wiederverwendbar.
• Stachelschweine. Wie viel anstrengender wäre es für sie, die Muskelkontrolle zu entwickeln, um diese Stacheln abzufeuern? Andere Tiere haben die feine Kontrolle, aber nicht die Waffe, und ein Stachelschwein muss sich keine Sorgen machen, dass ihm die Munition ausgeht.
• Spinnen wurden erwähnt. Es gibt ein paar Sorten, die Gurte abfeuern, und wenn sie fertig sind, essen sie es, damit sie die Kalorien zurückbekommen. Vogelspinnen feuern Haare in die Augen von Angreifern, und außerdem haben sie ein irritierendes Öl darauf.
• Bombardier-Käfer. Sie schießen kochende Säure auf Feinde. Sie bekommen einen Schuss, aber sie sind bereit, es zu tun, um zu überleben.
• Stinkwanzen/Stinktiere. Wahrscheinlich nicht das, wonach Sie suchen.
• Qualle. Sie schießen vergiftete Projektile sowohl zum Angriff als auch zur Verteidigung, obwohl ihnen die Sinnesorgane fehlen, um zu reagieren, bevor sie sie tatsächlich berühren. Einige von ihnen haben mehrere Meter lange Injektoren. Stellen Sie sich vor, sie hätten Augen.
• Es ist bekannt, dass Vögel Steine ​​auf Krabben werfen, um ihre Panzer zu zerbrechen. Ein bisschen weit hergeholt, aber ich wollte inklusiv sein.
• Abzugsgarnelen haben die Muskel-/Skelettstruktur, um Projektile abzufeuern, wenn sie nur den Anker hätten. Trotzdem packen sie einen Schlag und bewegen sich schnell. Dito jagende Gottesanbeterin.
• Eine gehörnte Eidechse wird Blut aus ihren Augen schießen. Ew.
• Einige Maulbeersträucher setzen irritierende Pollen frei, um Pflanzenfresser abzuschrecken.
• Tintenfisch. Abgesehen von der bekannten Tinte gibt es einige tief lebende Tintenfische, die Biolumineszenz als Verteidigung abfeuern. Manchmal „malen“ sie ein Ziel auf ihren Angreifer, sodass er leicht zu erkennen ist.

Das ist so ungefähr alles, was mir auf dem Herzen liegt, abgesehen von dem, was bereits erwähnt wurde.

Habe Spaß!

Annahme: Wir sprechen hier von Großtieren, vergleichbar mit Menschengröße. Bienen und Spinnen hätten aufgrund ihrer geringen Größe sehr unterschiedliche physikalische Gründe und machen bereits einige kleinere Projektile, siehe Antwort von Bowlturner .

Tiere machen sich in Situationen, in denen eine Projektilwaffe verwendet wird, normalerweise Sorgen um zwei Dinge. Entweder jagt das Tier, oder es verteidigt sich.

Wie gut würde eine Projektilwaffe in diesen Situationen funktionieren?

Jagen: Du verfehlst und verhungerst. Besonders wenn die Kreatur die Munition anbauen musste, kann bei einer fehlgeschlagenen Jagd viel Energie verschwendet werden. Zielen ist schwer. Es ist mental intensiv und erfordert eine gute Sicht, Feinmotorik und die Fähigkeit, sich an Wind und Höhe anzupassen. Es wäre äußerst unwahrscheinlich, alle diese Fähigkeiten parallel zu entwickeln.

Außerdem ist es unwahrscheinlich, dass das Tier, selbst wenn es ihm gelingt, seine Beute zu treffen, mit genug Kraft zuschlagen würde, um sie aufzuhalten. Große Herdentiere wie Gnus und Elche lassen sich nicht so leicht aufhalten. Die Energie, die erforderlich ist, um eines dieser Tiere aufzuhalten, könnte leicht stark genug sein, um das Tier zu zerschmettern und das Fleisch zu verstümmeln, da ich davon ausgehe, dass dieses Projektil nicht so klein und schnell wie eine Kugel wäre. Der Energiebedarf und die Erfolgsaussichten sind einfach zu gering, um einen signifikanten Vorteil gegenüber der traditionellen Zahn- und Krallenjagd zu bieten. Es ist auch schwieriger, in Rudeln zu jagen, da das Potenzial für Kreuzfeuer jetzt in der Mischung ist, wenn Sie Ihre Beute umzingeln.

Die andere Möglichkeit, Projektile einzusetzen, ist die Verteidigung. Dies ist aufgrund der Energiekosten und der Effektivität noch unwahrscheinlich. Jedes Projektil-Abwehrsystem müsste das Raubtier treffen, stoppen und dem Tier die Flucht ermöglichen. Typischerweise jagen Raubtiere in Rudeln, was bedeutet, dass das Verteidigungssystem auch mehrere Angreifer irgendwie ausschalten muss. Es scheint mir nicht wahrscheinlich, dass ein Tier die Mechanismen entwickeln könnte, um ein Projektil zu zielen, es hart genug abzufeuern, um anzuhalten, sagen wir ein Löwe, und auch mit einem ganzen Löwenrudel fertig zu werden. Die Ressourcen, die in diese Art der Verteidigung investiert werden, sind einfach nicht so effektiv wie Laufen, Verlassen eines Verteidigungsbereichs oder Abwehr von Raubtieren mit Ihrem gesamten Rudel.

Ich halte Projektilwaffen für sehr unwahrscheinlich und aufgrund ihrer Komplexität und Ineffizienz für Beutetiere.

Die anderen Antworten haben den Fall von Tieren und Projektilwaffen behandelt, aber es gibt einen Fall, den anscheinend niemand behandelt hat: Pflanzen.

Es gibt eine Form der Samenausbreitung, die als explosive Dehisence bezeichnet wird : Samen werden mit hohen Geschwindigkeiten (100 m/s oder höher) geschleudert, um sie weit von der Mutterpflanze wegzustreuen. Es würde nicht viel für eine Pflanze brauchen, um eine modifizierte Samenkapsel zu Verteidigungszwecken zu entwickeln.

Ich stimme der hervorragenden Beschreibung evolutionärer Einschränkungen durch @TechZen zu. Es gibt jedoch ein Szenario, das mir entfernt plausibel erscheint.

Kurz gesagt, die Evolution könnte gehen: Giftiger Stachel -> Beweglicher Stachel -> Stachel an einer Feder -> Fliegender Stachel.

Lassen Sie mich das genauer erklären.

Der Vorfahre wäre ein energiesparendes Tier wie ein Faultier oder eine Python gewesen. Es würde auf dem Boden liegen und darauf warten, dass ein Tier seinen Fuß am Stachel kratzt und stirbt, dann würde das Raubtier den toten Körper verschlingen. Oder vielleicht würde es am Ast hängen und auf seine Beute fallen. Eine solche Kreatur könnte sich sogar aus etwas wie unseren Schlangen entwickeln.

Nächster Schritt: ein gewisses Maß an Bewegung der Spitze. Wackeln Sie ein wenig daran, damit unser Kerl nicht hungrig bleibt, wenn die Beute einen Zentimeter nach links geht. Eine wichtige Voranpassung für den nächsten Schritt wären Muskeln, die eine hervorstehende, stechende Bewegung zulassen.

Schließlich verwandelte sich die Waffe in einen Dorn an einer Muskelfeder, der mehrere Meter weit geworfen wurde. Es konnte manchmal in der Beute stecken bleiben und abgerissen werden, mit den folgenden möglichen Folgen:

1. Das Raubtier wird unfähig weiter zu jagen und stirbt. Da es jedoch ein effektiver Energiesparer ist, kann es noch lange leben und sich vielleicht sogar fortpflanzen.
2. Es lässt die Spitze nachwachsen. Plausibel, wenn der Dorn ein modifizierter Zahn ist und die Vorfahren nachwachsende Zähne hatten ( https://en.wikipedia.org/wiki/Polyphyodont ).
3. Anstatt den Stachel nachwachsen zu lassen, kann das Raubtier ihn aufheben und wiederverwenden oder einen Stein greifen und kleinere Tiere damit treffen. Scheint weniger wahrscheinlich als (2), aber immer noch.

Wenn Szenario 2 zutrifft und das Nachwachsen der Spitze keine große Sache ist (relativ), kann es vorteilhaft werden, die Spitze absichtlich freizugeben. Von hier aus sind keine Grenzen gesetzt: Unser Typ kann seine eigene Präzision oder die Aerodynamik der Rakete verbessern.

Es gibt offensichtliche Probleme mit diesem Szenario. Wie geht dieses Raubtier mit Aasfressern um? Es tötet die Beute, aber wie hält es sie? Ist es nicht besser, statt all dieser Bemühungen eine weitere Woche auf eine nähere Beute zu warten? Doch wer kennt den genauen Selektionsdruck in unserer Fantasiewelt? Nicht ich.

Ein weiteres Tier mit einer Projektilwaffe ist die Kegelschnecke , obwohl sie einem gefangenen Bolzen etwas näher kommt als einem echten Projektil.
Es feuert einen mit Gift gefüllten Zahn wie eine Harpune aus seinem Rüssel auf seine Beute und zieht dann den Fisch in sein Maul.
Es hat einen 'Radulasack', in dem es Ersatzzahnharpunen aufbewahrt, wenn eine aufgebraucht ist, ähnlich wie in einem Köcher oder Magazin.

Es gibt Pflanzen wie die Mistel, die kinetische Energie verwenden, um ihre Samen über große Entfernungen zu schleudern, und es gibt fleischfressende Pflanzen, die Bewegungserkennungsfähigkeiten nutzen, um Beute anzuvisieren.
Es ist nicht zu weit hergeholt, sich eine Pflanze vorzustellen, die Bewegungen wahrnimmt und dann Samen hineinfeuert, wobei die Leiche als Dünger verwendet wird.

Der Schlammspringer kann relativ große Schlammbälle aus seinem Mund „projizieren“. Mit kleineren Stücken und einem stärkeren Mund kann ich mir einen ähnlichen Angriffsmechanismus vorstellen.

Weitere Informationen finden Sie in diesem Video ab Minute 2:52

https://www.youtube.com/watch?v=Uidx-YZLJls

Blindes Glück, wirklich.

Ich würde ein realisierbares Szenario in Bezug auf Mikroprojektile in Betracht ziehen, die möglicherweise aus spezialisierten Poren freigesetzt werden, die eine Zwischenstufe des „Druckaufbaus“ durchlaufen – ähnlich wie ein Furunkel.

Wenn es bewegt oder veranlasst wird, es freizusetzen, springt ein giftiger, stacheliger Follikel heraus.

Ja.

Vogelspinnen können Stachelhaare aus ihrem Bauch schießen, die in der Luft schweben und sich in den Augen und Schleimhäuten bedrohlicher Tiere festsetzen können. Sie werden „urtikierende“ Haare genannt. Hier ist ein Video einer Vogelspinne, die Haare auswirft, wenn sie sich bedroht fühlt (Arachnophobie-Trigger-Warnung!): https://www.youtube.com/watch?v=1cPxqjSG6HU

Mehr über Urtikationshaare, die bei vielen Arten vorkommen: https://en.wikipedia.org/wiki/Urticating_hair

Elefanten können Gegenstände mit ihrem Rüssel werfen und tun dies auch. Menschen und Affen können Stöcke werfen, Elefanten können Bäume werfen.

Wenn also eine elefantenähnliche Kreatur leicht abnehmbare Dinge wie Stachelschweinstacheln am Ende ihres Rüssels anbauen könnte, könnte sie sie auf andere Kreaturen werfen, ähnlich wie das Werfen von Dolchen oder Speeren.

Oder vielleicht wachsen den elefantenähnlichen Kreaturen viele leicht abnehmbare knöcherne Knöpfe auf ihrem Rücken, von denen jeder mehrere Pfund wiegt. Sie können mit ihren Rüsseln nach hinten greifen, einen Knopf abziehen und ihn mit genug Kraft auf ihren Gegner werfen, um einen Mann oder einen Löwen zu töten, wenn er an der richtigen Stelle trifft.