Angenommen, der Ozean ist tief genug und nicht überfüllt, gibt es Obergrenzen für die Größe, die ein "Seeungeheuer" erreichen kann?
An Land sind Kreaturen durch die Schwerkraft begrenzt, sie müssen in der Lage sein, die Kräfte zu erzeugen, die zur Bewegung erforderlich sind (ganz zu schweigen von jagen, entkommen und sich vermehren). Im Wasser schränkt der Auftrieb sie jedoch nicht in gleicher Weise ein (weshalb Schwimmen oft zur Rehabilitation nach Verletzungen eingesetzt wird).
Gibt es ähnliche Einschränkungen im Wasser oder ist die Größe einer Kreatur nur durch ihre Nahrung und ihren Platz begrenzt?
Körperlich gibt es keine harten Grenzen, da die Gewichtsprobleme durch Auftrieb gelöst werden. Sie würden am Ende interessante interne Systeme haben, um Dinge wie Atmung, Blutfluss usw. zu handhaben, aber für all diese können Lösungen vorgeschlagen werden.
Die unmittelbaren Probleme, die sich jedoch als einschränkende Faktoren erweisen werden, sind:
Mobilität
Nur die äußere Oberfläche des Lebewesens hat Kontakt mit dem Wasser, mit zunehmender Größe wird es auch immer weniger beweglich, da mit jeder Verdoppelung der Wasserkontaktfläche die Wasserkontaktfläche um das Vierfache, aber die Masse um das Achtfache zunimmt .
Atmung
Das Lebewesen muss Sauerstoff irgendwie aufnehmen und im Körper verteilen. Die Menge des zu tragenden Körpers im Verhältnis zur Oberfläche, die Sauerstoff absorbieren kann, hat das gleiche Problem wie die Mobilität. Hinzu kommt das Problem, diesen Sauerstoff dorthin zu zirkulieren, wo er benötigt wird.
Essen
Dies ist ein größeres Problem, als Sie anscheinend in Betracht gezogen haben. Je größer die Kreatur wird, desto weniger mobil und agil wird sie. Auffällig ist zum Beispiel, dass Blauwale kleine Lebewesen mit dem großen Mund voll fressen, anstatt zu versuchen, nach ihrer Nahrung zu suchen.
Selbst wenn die gesamte Oberfläche der Kreatur aus Mündern besteht (wohin die Flossen und Kiemen gehen), werden Sie irgendwann eine Grenze erreichen, an der sie einfach nicht genug essen kann, um ihre Masse zu tragen.
Sie könnten ein Pyramidensystem postulieren, bei dem die allergrößte dieser Kreaturen kleinere Versionen frisst, die wiederum kleinere Versionen fressen und so weiter.
Das Problem dabei ist jedoch, dass die größeren einen Weg brauchen würden, um die kleineren in ausreichender Zahl zu fangen, um sich selbst zu unterstützen. Es wäre theoretisch möglich, aber es gäbe immer noch Grenzen.
Ein hypothetisches Beispiel-Ökosystem
Sie könnten einen Ozeanplaneten haben, der im Wesentlichen von einer dominanten Lebensform bevölkert ist. Die Lebensform hat massive Redundanz, ein verteiltes Nervensystem und mehrere Herzen/Kiemen/Flossen/etc. Wird ein Abschnitt abgerissen, dichtet er die Wunde ab und der fehlende Bereich wächst stetig nach.
Stufe 1: Larve
In seiner kleinsten Form lebt und ernährt er sich von riesigen schwimmenden Algenbetten.
Stufe 2: Prototyp
Wenn sie größer werden, fangen sie an, sich gegenseitig zu jagen, und reißen Stücke von kleineren ab, um sie zu essen. Die kleineren versiegeln meistens den Schaden und beginnen wieder zu wachsen, um zu vermeiden, gefressen zu werden, aber viele von ihnen werden am Ende in ihrer Größe gehalten, während einige größer werden.
Stufe 3: Grazer
Größere Exemplare bewegen sich grasend auf den schwimmenden Algen fort. Manchmal fressen sie die kleineren, aber meistens können sie sie nicht fangen. Gelegentlich sind sie in der Lage, Brocken von einem unvorsichtigen Proto abzureißen und erhalten so einen Proteinschub.
Stufe 4: Großer Grazer
Hunderte von Metern weit frisst sich die Kreatur durch das schwimmende Seegras, hinterlässt eine geräumte Spur und verzehrt alles Kleinere, das dumm genug ist, sich ihm in den Weg zu stellen.
Stufe 5: Sitzend
Wenn die Kreatur größer und langsamer wird, kann der Seetang sie nicht länger halten, die Bewegung verbraucht mehr Energie, als sie gewinnt. Es sinkt in Richtung des tieferen Ozeans und verstummt, wobei es sich in der Tiefe tarnt. Meistens überwintert es und wartet darauf, dass Grazer oder Größere oben vorbeiziehen, wenn man massive Tentakel herausschießt und sie in seinen wartenden Schlund zieht.
Die Sessile-Form hätte einen interessanten Effekt, da der Bereich darüber nur wenige Weidetiere hätte, wodurch die kleineren Kreaturen wachsen und der Seetang sich in fruchtbarer Fülle bevölkern würde – bis die kleineren Kreaturen groß genug werden, um es wert zu sein, gegessen zu werden. Diese Fülle würde mehr Weidegänger in die Gegend locken, nur damit sie ihrerseits verzehrt werden.
Gelegentlich trieben Meeresströmungen zwei sessile Formen nahe genug zusammen. Dies würde zu einem titanischen Kampf führen, bei dem jeder Brocken vom anderen abreißt und verzehrt, bis am Ende entweder einer siegreich ist und den kleineren verschlingt oder die beiden wieder auseinanderdriften.
Für Kreaturen, die den Größenbeschränkungen unterliegen, die durch das Quadratwürfelgesetz auferlegt werden, wie in Tim Bs Antwort beschrieben , macht es keinen Sinn, die Probleme zu berücksichtigen, die bei noch größeren Größen auftreten. Für Wale, Tintenfische und Fische zum Beispiel siehe diese Antwort. Bei Kreaturen mit weniger konventionellen Formen kann die Größe jedoch weiter ausgedehnt werden, bis zu dem Punkt, an dem es sich lohnen kann, die weiteren Grenzen zu berücksichtigen, die von hypothetischen Kreaturen von wirklich riesiger Größe getroffen werden. Während wir diese Grenzen überschreiten, gelangen wir zu Lebensformen, bei denen die Definition von „Kreatur“ ein wenig verschwimmt, sodass Ihre eigenen Anforderungen an das, was eine Kreatur ausmachen sollte, beeinflussen, wie weit Sie in Ihrer eigenen Welt gehen können.
Für eine gleichmäßige Körperform vervierfacht die Verdoppelung der Länge die Oberfläche, aber das Volumen verachtfacht. Bleibt auch die interne Verteilung konstant, verachtfacht dies die Masse, was das Manövrieren immer schwieriger macht. Der Auftrieb hilft nur beim Stützproblem der Masse. Die Trägheit einer massiven Kreatur schränkt immer noch ihre Bewegung ein, und wie Tim B betont, kann die verfügbare Oberfläche für den Antrieb nicht mit der viel schneller wachsenden Masse Schritt halten, wenn eine Kreatur vergrößert wird.
Die Einschränkungen der abnehmenden Oberfläche pro Volumen können überwunden werden, indem die Form während des Wachstums geändert wird. Das Problem betrifft nur eine Kreatur, die beim Wachsen dieselbe Form beibehält. Eine Kreatur, die die relative Oberfläche ihrer Form mit zunehmendem Wachstum ständig vergrößert, wäre in der Lage, den Kontakt mit einer großen Oberfläche für die Nahrungs- und Sauerstoffaufnahme sowie den Antrieb aufrechtzuerhalten.
Zum Beispiel sind Tiere, die Sauerstoff und Kohlendioxid über ihre Haut austauschen, viel kleiner als Tiere, die Kiemen oder Lungen verwenden, um ihre Form zu verändern und ihre Oberfläche zu vergrößern. Selbst das Vergrößern einer Lunge verhindert nicht, dass die Oberfläche hinter dem Volumen zurückbleibt - eine größere Kreatur hat mehr Verzweigungsebenen in ihrer Lunge, anstatt nur die gleiche Form vergrößert zu haben. Beispielsweise hätte die Anzahl der Verzweigungsebenen in einer Mauslunge, wenn sie auf die Größe einer Blauwallunge hochskaliert würde, eine weitaus kleinere Oberfläche als die Lunge eines Blauwals. Eine große Lunge ist nicht einfach eine vergrößerte kleine Lunge – sie ist eine nähere Annäherung an die fraktale Baumstruktur einer idealisierten Lunge.
Das Gasaustauschproblem kann also mit einer selbstähnlichen Struktur behoben werden, die nicht einfach vergrößert wird, sondern bei größeren Größen komplexer wird. Dies lässt jedoch immer noch einen durch das Quadratwürfelgesetz begrenzten Vortrieb. Auch wenn die Lungen Lebewesen ermöglichen, die erheblich größer sind als ein Blauwal (die größten gemeldeten Blauwale sind fast doppelt so groß wie der durchschnittliche Blauwal), bedeutet der Antrieb, dass das Gesetz des Quadratwürfels letztendlich immer noch gilt.
Beachten Sie, dass sich Blauwale erheblich schneller bewegen können als die Geschwindigkeit, die sie zum Fressen verwenden - ihre Größe ist nicht die Obergrenze, selbst basierend auf dem Antrieb. In Abwesenheit von Raubtieren (Orcas) und der Notwendigkeit, große Entfernungen zwischen Nahrungs- und Brutplätzen zu überwinden, könnten Blauwale möglicherweise erheblich größer und weniger mobil sein.
Um über die durch den Antrieb auferlegte Grenze hinauszuwachsen, könnte eine Kreatur eine äußere Körperstruktur haben, die sich verzweigt, anstatt sich nur innerlich zu verzweigen. Dies würde ermöglichen, dass der größte Teil seines Körpers an der Oberfläche ist und für den Gasaustausch, die Nahrungsaufnahme und den Antrieb zur Verfügung steht. Nicht nur würde mehr Fläche für Bewegung zur Verfügung stehen, sondern Bewegung könnte auch weniger wichtig sein, da so viel mehr Wasser in Kontakt mit seiner Oberfläche steht. Da es sich durch seine gesamte Oberfläche ernährt (wie das Trichoplax ) und nicht nur durch sein Maul, muss es sich möglicherweise nicht sehr schnell bewegen.
Die Tiefe, in die eine Kreatur hinabsteigen kann, ist durch den Druck begrenzt, dem sie standhalten kann. In ähnlicher Weise ist die Größe einer Kreatur durch den Druck begrenzt, dem sie standhalten kann, da eine tiefere/größere Kreatur ihren Unterkörper einem höheren Druck aussetzt, selbst wenn sich ihr Oberkörper an der Oberfläche befindet.
Selbst wenn die äußere Oberfläche der Kreatur dem Druck standhalten kann, wird ihr Innenleben ab einer gewissen Tiefe Schwierigkeiten haben. Lungen können nicht gegen immensen Druck aufgeblasen werden, selbst wenn der Rest der Kreatur dem Druck standhalten kann. Das Herz muss stärker sein, um den erforderlichen sehr hohen Blutdruck aufrechtzuerhalten, und das gesamte Kreislaufsystem wird diesem Druck ausgesetzt, selbst in den Teilen des Tieres in Wasser mit niedrigerem Druck.
Ein Wachstum über diese Grenze hinaus könnte durch seitliches Wachstum erfolgen, was zu einer breiten, flachen Kreatur führt, anstatt tiefer zu wachsen. Alternativ würde das Fehlen eines Kreislaufsystems es einer Kreatur ermöglichen, tiefer zu wachsen. Dies würde jedoch eine viel verzweigtere Körperstruktur mit sehr geringem Innenvolumen erfordern - der größte Teil des Körpers befindet sich in der Nähe der Haut. Dies kann immer noch als Tier angesehen werden, aber auf den ersten Blick ähnelt die Form eher einer beweglichen Pflanze oder einem Pilz. Irgendwo dazwischen finden Sie vielleicht Kreaturen, die kein globales Kreislaufsystem haben, sondern mehrere lokale Kreislaufsysteme, die jeweils auf einen bestimmten Druckbereich beschränkt sind.
Der Wechsel zu einer anderen Flüssigkeit (z. B. einem Methanozean) beseitigt das Druckproblem nicht. Verschiedene Flüssigkeiten sind unterschiedlich stark komprimierbar, aber selbst bei sehr geringer Kompression steigt der Druck mit der Tiefe immer noch an - das kann man nicht umgehen, indem man die Flüssigkeit wechselt. Eine weniger dichte Flüssigkeit wird in einer bestimmten Tiefe einen geringeren Druck erfahren, aber es wird schließlich immer noch eine Tiefe geben, in der der Druck zu groß ist.
Dies ist nicht nur das Wasser, das zur Unterbringung der Kreatur benötigt wird, sondern auch das Wasser, das zur Unterbringung ihrer Nahrungsversorgung (ob Pflanze, Tier oder Mikrobie) benötigt wird. Da die Tiefe entweder durch Druck oder durch die Gesamtwassertiefe begrenzt ist, hängt die verfügbare Wassermenge von der Oberfläche des Gewässers ab.
Wenn die Energiequelle für das Ökosystem Sonnenlicht ist, dann nimmt nur ein oberflächennahes Volumen Energie auf. Selbst im effizientesten Fall, in dem es keine Nahrungskette gibt und die Kreatur Sonnenlicht direkt aufnimmt (einige Tiere verwenden Photosynthese ), beschränkt dies die Größe der Kreatur auf eine begrenzte Tiefe. Es kann die gleiche Größe wie die Wasseroberfläche haben, in der es lebt, aber es kann sich bei begrenzter Energieversorgung nicht beliebig tief ausdehnen.
Nur genug Wasser und Energie zu haben, lässt kein Wachstum zu. Ein Lebewesen braucht die Rohstoffe, aus denen es seinen Körper aufbauen kann. Ob diese direkt aus dem Wasser aufgenommen oder aus der Nahrung gewonnen werden, letztendlich stammen diese Stoffe aus dem Wasser. Ein Ozean aus fast reinem Wasser mit sehr wenigen gelösten Materialien wird nur sehr wenig Leben unterstützen und die Anzahl und Größe der Kreaturen begrenzen. Schon die Begrenzung eines einzigen Rohstoffes kann diesen Effekt haben. Beispielsweise wird das Wachstum in den Ozeanen der Erde hauptsächlich durch die Eisenknappheit begrenzt. Es gibt genug Rohstoffe für eine Wachstumsexplosion, aber diese Rohstoffe können nicht in diesem Tempo verwendet werden, weil es nicht genügend Eisen gibt. Das Einbringen einer Eisenquelle ins Meer führt zu einer Algenblüte – einem plötzlichen Anstieg der Wachstumsrate.
Da die Tiefe durch den Druck begrenzt ist, ist die bewohnbare Größe eines Ozeans durch die Oberfläche des Planeten begrenzt. Ein Planet einer bestimmten Größe kann nur eine begrenzte Ozeanfläche haben, selbst wenn der Ozean seine gesamte Oberfläche bedeckt. Einfach den Planeten zu vergrößern hilft nur bis zu einem gewissen Punkt. Ab einer bestimmten Größe liefert ein größerer Planet aufgrund der Schwerkraftbeschränkungen nicht mehr Wasservolumen.
Je größer der Planet, desto höher die Schwerkraft an der Oberfläche. Das bedeutet, dass der Wasserdruck mit zunehmender Tiefe schneller ansteigt. Dies schränkt nicht nur die Tiefe weiter ein, die eine Kreatur einnehmen kann, ohne zerquetscht zu werden, sondern selbst eine Kreatur, die einem großen Druck standhalten kann, wird durch die Tatsache eingeschränkt, dass eine höhere Schwerkraft flacheres Wasser bedeutet. Je höher die Schwerkraft, desto geringer ist die Wassertiefe, bevor der Druck verhindert, dass es flüssig wird. Das uns bekannte Eis ist weniger dicht als Wasser und schwimmt darauf. Wird dieses Eis starkem Druck ausgesetzt, schmilzt es. Wenn flüssiges Wasser jedoch noch mehr Druck ausgesetzt wird, wird es zu einer anderen Art von Eisdas ist dichter als Wasser. Es gibt mehrere Arten von Eis mit hoher Dichte, aber der relevante Punkt ist, dass unterhalb der für die Bildung dieses Eises erforderlichen Tiefe kein flüssiges Wasser vorhanden ist. Eine Erhöhung der Wassertemperatur kann die Tiefe erhöhen, in der dies geschieht, aber für eine ausreichende Schwerkraft wird es immer noch eine Eisgrenze geben, die die Tiefe begrenzt, und Sie können die Temperatur nur so stark erhöhen, bevor Sie das Oberflächenwasser gerade abkochen und das Objekt besiegen.
Also ja, es gibt eine maximale Größenbeschränkung für eine Kreatur im Ozean, aber wie diese Grenze ist, hängt davon ab, was Sie als "Kreatur" zählen und wie extrem eine Umgebung sie überleben kann.
Nein, wenn es sich um sesshafte Tiere handelt, die an den Meeresboden gebunden sind. Was Tausende solcher Kreaturen zu sein scheint, könnte alle durch "Rhizome" miteinander verbunden sein, die es ermöglichen, Nährstoffe von einem zum anderen zu übertragen. Eine Art Unterwassertierversion dieses Pilzes .
Liath
Mechalynx