¿Es plausible una cadena alimentaria sin plantas?

Si el fitoplancton cuenta como "no plantas" y desea un entorno no oceánico, entonces la respuesta es bastante sencilla: simplemente saque el fitoplancton del océano.

Podrías tener un ecosistema planetario basado en escoria fotosintética que cubre el suelo, o algas que se parecen mucho a las plantas pero técnicamente no lo son.

También podría tener un ecosistema basado en la quimiosíntesis. Los ejemplos más conocidos de estos en la Tierra también son oceánicos, basados ​​en respiraderos volcánicos en el lecho marino, donde la base de la cadena alimentaria está formada por bacterias quimiosintéticas que viven como simbiontes dentro de animales sésiles. Pero, hay ecosistemas quimiosintéticos no oceánicos, no volcánicos que existen en, por ejemplo, sistemas de cuevas también.

En mundos con el tipo adecuado de atmósfera, también podrías tener comida cayendo del cielo, en lugar de producirla en el suelo. Con una atmósfera espesa y densa, el equivalente al fitoplancton podría estar flotando aerostático, formando nubes fotosintéticas. O bien, las reacciones fotoquímicas en la atmósfera superior podrían producir moléculas orgánicas ricas en energía que caen sobre la superficie, como las tolinas en la luna Titán de Saturno, que luego pueden ser consumidas por organismos quimiosintéticos.

Dos opciones, creo. El primero va a ser el azufre como se detalla en ese enlace sobre alternativas fotosintéticas y, la verdad, mucho mejor explicado allí que yo.

Pero prefiero hablar de animales que usan la luz del sol. Y no hablo de babosas de mar o salamandras (que comen plantas y les roban los genes). Estoy hablando del avispón oriental . Estas cosas locas atrapan la luz y generan electricidad con ella. ¿Qué hacen con esa electricidad? Los científicos no están muy seguros de eso. Todavía adquieren principalmente su energía de los alimentos.

Pero, esto abre algunas posibilidades intrigantes. Las plantas dependen de la clorofila para la fotosíntesis, un proceso que reorganiza el CO2 y el H2O en azúcar O2 y H2O. Por lo que los científicos pueden decir en esta etapa inicial de la investigación, estas avispas hacen rebotar la luz a través de tejidos especialmente estructurados y un pigmento llamado xantopterina para generar electricidad. La clorofila esencialmente hace lo mismo (un fotón adentro, un electrón afuera). Lo que significa que tal vez la xantopterina pueda ocupar el lugar de la clorofila en la fotosíntesis (que ahora llamaré x-fotosíntesis).

Imagina un mundo poblado principalmente por animales. ¿Hongo? Por supuesto. Pero sobre todo animales. La mayoría de estos animales están cubiertos de rayas amarillas brillantes que contienen xantopterina.

Los animales que más consumen xantopterina solo necesitan agua, vitaminas y minerales para sobrevivir, al igual que las plantas terrestres. Están sintetizando todos sus propios azúcares a través de la fotosíntesis x. De hecho, respiran muy poco; necesitan algo de CO2 para la etapa inicial de la fotosíntesis (como las plantas de la Tierra), pero, para consumir estos azúcares, básicamente tienen que hacer el mismo proceso a la inversa (recombinar el O2 y el C y volver a producir CO2). Esto significa que pueden reutilizar el mismo lote de CO2/C + O2. Esto es algo que las plantas terrestres ya hacen, simplemente usan mucho menos O2 del que producen. Pero, nuestros animales x-fotosintéticos usarían mucho más O2 que las plantas de la Tierra, por lo que estaría más equilibrado.

Estos animales que consumen xantopterina van a comenzar a parecerse mucho a las plantas, ya que tienen necesidades similares: gran área de superficie para la recolección de luz solar (hojas), absorción de vitaminas/minerales de la tierra, mucha, mucha agua. La mayoría probablemente mantendrá su movilidad, pero algunos podrían echar raíces carnosas permanentes.

Sin embargo, algunos animales tendrían una inversión mucho menor en xantopterina. Estos animales se aprovecharían de los animales más fuertemente x-fotosintéticos para obtener su energía. Lo curioso de nuestro mundo: ninguna planta significa muy pocos herbívoros , solo los que dependen de los hongos. Lo que significa que cualquier cosa que no consuma exclusivamente luz solar, agua y suciedad es un depredador.

Los respiraderos hidrotermales son una versión real de este

Apoyan una red alimentaria quimiosintética libre de plantas como se ilustra a continuación:

Sólo bacterias y animales.

Más detalles aquí

Entonces, al igual que la otra respuesta, solo necesita pegar bacterias de quimiosíntesis en la tierra, ese es su bloque inferior.

Editar: como señala Chris H en su comentario, la meteorización microbiana podría considerarse un ejemplo de esto.

Sí. Curiosamente, tuve que analizar un problema similar a este hace un par de semanas, cuando estaba tratando de desarrollar un suministro de alimentos plausible para una ciudad en un desierto polar.

Necesitarías algo más para hacer el mismo trabajo que las plantas, es decir, tomar energía libre del mundo y convertirla en energía química para que todo lo demás coma. Podría idear un análogo de planta para hacer este tipo de trabajo: los hongos son populares, aunque técnicamente están usando energía química que ya está almacenada en otro lugar, siempre que tenga alguna fuente de energía.

1. Guano . Hay sistemas de cuevas en la tierra con ecosistemas basados ​​completamente en los excrementos de los murciélagos. Los murciélagos salen de la cueva todas las noches, se dan un festín de insectos, luego regresan a las cuevas y, ah... hacen sus necesidades en el suelo de la cueva. Técnicamente, esto todavía depende en última instancia de la fotosíntesis, pero si está buscando un medio para mantener en funcionamiento un ecosistema de cuevas, es una buena opción.

2. bacterias _ Hay una serie de ecosistemas en la tierra que dependen de bacterias quimiosintéticas. El ejemplo clásico es, por supuesto, los fumadores negros en las profundidades del océano de la tierra, donde las bacterias que se alimentan de los productos químicos liberados por los respiraderos calientes forman la base de una cadena alimentaria. Hay otros lugares donde existen cadenas alimenticias similares en cuevas, etc.

3. Hidrocarburos . Esta es una palabra elegante para las sustancias químicas que están compuestas de carbono e hidrógeno, y son muy buenas para almacenar energía. De hecho, lo más probable es que esté utilizando esa energía en este momento: el carbón y el petróleo son hidrocarburos. Los hidrocarburos se forman fácilmente en la naturaleza, y es plausible que puedas construir una cadena alimenticia basada en ellos.

En última instancia, siempre que haya alguna forma de convertir la energía libre en energía química, puedes tener vida.

Supongamos un planeta similar a Io, pero más grande, que gira alrededor de un 'Júpiter' que orbita en la zona habitable.

Debido a que el planeta es más grande, tiene una mayor proporción de volumen a superficie. Por lo tanto, tiene proporcionalmente más generación de calor de marea que radiación de cuerpo negro al espacio.

Ahora el planeta también tiene una atmósfera cargada de CO2 con un gran efecto invernadero. También hay mucho sulfuro de hidrógeno en la atmósfera liberado por la actividad volcánica. La atmósfera es densa y de alta presión, como la de Venus.

Io produce un toroide de plasma que contiene muchos iones libres de azufre y oxígeno de su atmósfera que escapan al espacio y luego son ionizados por la radiación masiva de Júpiter. Nuestro planeta hace lo mismo, y su mayor gravedad atrae muchos de los iones hacia su atmósfera superior.

En las temperaturas más frías de la atmósfera superior aún densa, las cadenas de polifenileno se unen con enlaces de azufre en un proceso replicable. Estas cadenas desarrollan "células" que consisten en hebras largas de apenas más de una molécula de espesor que recolectan los iones de azufre y oxígeno que flotan libremente, combinándolos en dióxido de azufre y utilizando la energía libre de Gibbs para crear o romper enlaces de azufre. Los hilos largos y delgados de PPS flotan en la atmósfera pesada, subiendo y bajando con las corrientes térmicas de la superficie volcánica del planeta.

Eventualmente, algunos hilos aprenden un nuevo truco: pueden usar la energía de la emisión de dióxido de azufre para disociar el sulfuro de hidrógeno. Luego almacenan el hidrógeno y lo atrapan en una "cámara" hecha de hebras de PPS, proporcionando así una poderosa flotabilidad en la densa atmósfera. La vida ahora puede expandirse en formas multicelulares y diversificarse.

Uno puede imaginar un mundo en el que haya depredadores parecidos a pájaros con grandes alas cubiertas de colectores de energía solar mucho más eficientes que los que se ven en las plantas (más cerca en eficiencia a los paneles solares; 10-20%). Estas criaturas consumen mucha energía, pero necesitan nutrientes. Entonces, producen "fruta", excrementos altamente densos en energía de los que se alimentan sus presas. ¿Su presa? Animales parecidos a ratones que consumen la fruta pero, como no tiene nutrientes, también tiene que "comer" tierra para obtener los elementos necesarios para la vida además del carbono, el hidrógeno y el oxígeno. Las aves inhalarían principalmente CO2 y exhalarían O2, convirtiendo la luz solar y el carbono en azúcares para la fruta. Los ratones serían los "animales", inhalando oxígeno y exhalando CO2.

Un interesante experimento mental.

Primero, consideraría que la existencia de la vida es prueba suficiente de vida autosuficiente (o de lo contrario todo habría muerto, lo que hace que el punto sea discutible), así que básicamente responderé con lo que es la cadena alimenticia.

La cadena alimentaria es básicamente un grupo de animales vinculados por quién come quién, con productores primarios en la parte inferior (plantas). El productor primario toma energía del mundo y la almacena como energía (en forma de productos químicos). Los consumidores primarios (herbívoros), se comen a los productores primarios, haciendo suya la energía primaria, y luego los consumidores secundarios (carnívoros) se comen a los consumidores primarios por SU energía. (con algo así como un 20% de eficiencia de conversión. Varía de un animal a otro. Pero la tasa de pérdida de energía determinará cuántos animales hay en el siguiente nivel. Entonces, sin asumir una línea perfecta con un 20% de eficiencia, tendría 100 plantas, 20 herbívoros, y 4 carnívoros)

Básicamente, la vida no puede sobrevivir sin un productor primario (en la tierra, tenemos plantas que convierten la luz del sol, y en el fondo del mar, bacterias que convierten los productos químicos de los respiraderos del mar profundo). Sin embargo, el productor primario no tiene que ser obvio. Si puede tener un animal que pueda recolectar eficientemente lo que sus bacterias internas pueden convertir con quimiosíntesis , entonces no necesita plantas. (Técnicamente, así es como funciona en aguas profundas, pero la conversión de energía es tan baja que los animales anfitriones bien podrían ser plantas). la comida... tendrá que seguir moviéndose o flotar como alge)

La palabra plantse refiere a cualquier miembro del reino Plantae, que son replicadores dendriformes fotosintéticos sésiles del planeta Tierra. No hay razón para suponer que los replicadores de otros planetas se dividirían en las mismas categorías, o incluso que los mismos nombres se usarían en la comunidad científica si es así. Por lo tanto, si encuentra replicadores en otros lugares, la respuesta es sí, pero trivialmente.

Aparte de eso, no hay nada en las leyes de la física que requiera que la base de un ecosistema sean replicadores dendriformes fotosintéticos sésiles. Lo único que podemos decir con certeza es que la base del ecosistema serán los replicadores que dependen de la mayor fuente de energía disponible. En la Tierra, eso es la fotosíntesis. Dada la forma en que se forman las estrellas y los planetas, parece probable que la luz ambiental de una estrella sea esa fuente en la mayoría de los planetas, pero eso no descarta nada más. Solo tenga en cuenta que la probabilidad de vida será proporcional a la cantidad total de energía disponible, por lo que cualquiera que sea su fuente alternativa, tendrá que estar altamente disponible.

Una opción interesante sería un mundo que se entrofia lentamente donde todos los organismos de almacenamiento de energía similares a las plantas se extinguieron y la cadena alimentaria restante se está muriendo lentamente.

En tal entorno, todos los animales restantes son carnívoros o carroñeros que se consumen constantemente entre sí. Puede haber hongos y otros descomponedores que se nutren de pequeños restos de un animal, pero absolutamente ningún organismo capaz de realizar la fotosíntesis u otros medios para almacenar/generar energía.

Esto significa que, si bien los animales pueden sobrevivir cazándose unos a otros, todo el ecosistema disminuirá lentamente y colapsará debido a que no entra energía. Una especie de escenario apocaliptico/del fin del mundo.

EDITAR: al volver a leer la pregunta, puedo ver que estoy algo fuera de tema. Como nunca hubo una especie similar a una planta, podemos constituir eso con un planeta que tenía reservas enormes pero finitas de nutrientes consumibles que mantenían alimentados a los animales y no había una necesidad real de especies similares a las plantas mientras duró.

No tienes que tener "ningún organismo que un humano de la Tierra consideraría una planta", y no tienes que tener nada que extraiga su energía de la luz solar, pero absolutamente debes tener especies autótrofas , en el sentido más general: extrayendo energía de alguna fuente que no sea comer otros seres vivos.

Si su ecología consiste enteramente en criaturas que obtienen su energía comiendo otras criaturas, entonces es una máquina de movimiento perpetuo, lo cual es imposible.

Supongamos que hubiera un mundo [sin] un organismo que pudiera considerarse una planta según nuestra definición moderna

La definición que vinculaste dice:

organismos multicelulares que normalmente producen su propio alimento a partir de materia inorgánica mediante el proceso de fotosíntesis y que tienen paredes celulares más o menos rígidas que contienen celulosa

Veamos qué obtenemos cuando dejamos de lado cada parte individual de la definición:

• "multicelular" + "paredes celulares rígidas": Esto parece bastante simple. Si toma una planta y mantiene todo menos la estructura celular, obtiene un tipo de cosa masiva de "mancha" (tenga en cuenta que todavía se permite una capa exterior / casco, pero sin límites internos). Esta gota se llenaría con una sopa más o menos homogénea de bioquímicos, como el interior de una célula tal como la conocemos; simplemente grande en lugar de pequeño.
• "de materia inorgánica": Esto no se puede dejar de lado. En algún momento, necesita algo en su cadena alimenticia que comience con combustible inorgánico, o tendrá un serio problema de gallina o huevo.
• "fotosíntesis": De nuevo, fácil. La fotosíntesis es solo una forma conveniente de convertir energía externa ilimitada en energía química. Sabemos de otros. Por ejemplo, aquellos ecosistemas en las profundidades de los océanos que viven de géiseres submarinos calientes. Ciertamente puedes volverte creativo aquí. Cosas que viven muy cerca de la lava (ya sea en la superficie o haciendo un túnel muy abajo).

Una idea para un ecosistema basado en el calor:

• Las plantas que no son plantas hacen un túnel hasta que hace tanto calor que casi, casi se queman; todavía pueden convertir toda esa energía térmica en energía química para hacer las cosas que hacen los equivalentes de las plantas (crecer, producir semillas, etc.). Crecen hacia arriba (haciendo túneles y llenando el suelo allí abajo) hasta que hace demasiado frío para que crezcan más.
• El siguiente paso son los herbívoros que también hacen túneles hasta que viven justo encima del área sin plantas. Se alimentan de las partes demasiado frías de las plantas. No pueden matar a los que no son plantas, ya que no pueden bajar tanto como antes de ser dañados por el calor.
• Y así. Cada vez más animales viven encima de las capas inferiores y, a partir de ahí, básicamente todo funciona como nosotros.
• Finalmente, el primer animal terrestre saltó al aire y, a partir de ahí, la vida animal tal como la conocemos comenzó a desarrollarse. Por supuesto, todo sigue obteniendo su comida de los túneles que van cada vez más abajo, pero como hay un largo camino hacia abajo, todo es básicamente carnívoro, y solo en los niveles más bajos se encuentran herbívoros.

Podrías usar hongos como base para tu ecosistema, tanto en la escala microscópica (análoga a las bacterias) como en la macroscópica. Esos hongos podrían explotar un recurso inorgánico (como azufre, CO2, silicio, etc.) utilizando el calor como alternativa a la luz solar, o incluso en conjunto (para el calor, no para la fotosíntesis). Esto es similar a algunos ecosistemas oceánicos más complejos, donde los organismos metabolizan los compuestos inorgánicos agotados por los gases volcánicos.

¿Por qué asumir que la biología tiene que ser como la tierra? Pero para ceñirnos a esa suposición, ¿no tenemos animales que se alimentan solo de otros animales vivos? ¿Y no tenemos animales que se alimentan sólo de otros animales muertos?