Estoy tratando de construir un mundo para un juego en el que he estado trabajando, así que he estado diseñando un planeta que se ajuste a una gran fauna y flora. Lo que me gustaría saber es si la masa de un planeta tiene algún efecto sobre el tamaño de los organismos en dicho planeta.
Básicamente, sí: cuanto menos masa, más fácil es hacerse grande. Entonces hay una relación inversa.
Las cosas grandes necesitan comer muchas cosas pequeñas u otras cosas grandes (no tanto), a menos que sean parásitos o depredadores en los que puedan vivir de cosas más grandes.
Una de las principales fuerzas impulsoras de la gran cantidad de biomasa necesaria para los animales súper grandes siempre serán las plantas. Dado que las plantas prosperan con el CO2, existe una correlación limitada entre el CO2 y la vegetación desenfrenada. Los dinosaurios vivían en una tierra que tenía niveles de CO2 que son tóxicos para los humanos.
Por lo tanto, la gran fauna es más probable en planetas grandes (más área de superficie = más sol), baja densidad (gravedad ligera) con alto CO2, todo lo cual puede proporcionar una vegetación desenfrenada que luego alimenta a las especies intermedias que permiten la gigafauna.
Ah y estabilidad. La complejidad evolutiva requiere mucho tiempo, por lo que necesita alguna forma de protección contra las partículas solares, como un campo magnético impulsado por un núcleo de hierro.
Premisa necesaria: estamos hablando de una muestra con tamaño 1, ya que en el momento en que lo escribo solo conocemos un planeta que alberga vida.
Los principales efectos que el tamaño de un planeta podría tener sobre el tamaño máximo de su forma de vida se deben directamente a la gravedad e indirectamente a los biomas que sustentan las formas de vida grandes.
Es razonable decir que el clima es lo que limita el tamaño de los organismos actuales en la Tierra, porque sabemos que en climas pasados, muchos tipos de organismos crecieron mucho más: libélulas de 70 cm, tiburones de 15 m, ratas de 2 toneladas, etc. Si el tamaño del planeta no es lo que limita el tamaño de los organismos hoy en día, tampoco hay razón para suponer que fue el límite en el período Cretácico; en otras palabras, los dinosaurios en la Tierra podrían haber sido aún más grandes con una atmósfera diferente.
La buena noticia es que te da mucho margen de maniobra independientemente del tamaño del planeta que propongas, porque no tenemos datos sobre qué límites impone. La mala noticia es que no tenemos datos; si desea proponer árboles de una milla de altura, es una conjetura qué tipo de planeta necesitaría.
Sin embargo, podemos hacer muchos cálculos de servilleta, principalmente usando la relación línea-cuadrado-cubo: cuando duplicas la longitud de un objeto , aumentas su área de superficie en 2 2 = 4 y su volumen en 2 3 = 8 .
Si duplicas el ancho de la Tierra, su volumen (y por lo tanto su masa y gravedad) es ocho veces mayor. Entonces, la atmósfera es ocho veces más densa y los pulmones de un gato podrán absorber ocho veces más oxígeno. Pero el gato pesa ocho veces más, por lo que necesitará ocho veces más energía para ponerse de pie, bombear sangre a la cabeza, etc. Pero por otro lado, su masa es la misma por lo que no necesita más energía para moverse horizontalmente. Esto (muy vagamente) implica que podría crecer un poco más, pero no el doble .
Puede seguir agregando detalles a esto, pero mi instinto es que no hay un término que domine cuando varíe el tamaño del planeta entre cero e infinito. Supongo que, en términos generales, la longitud del gato es proporcional al tamaño del planeta, pero con rendimientos decrecientes en cualquiera de los extremos (un tipo de curva sigmoidea).
Otro ángulo de ataque sería considerar que el tamaño es una función del tiempo: se necesita más tiempo para crecer. Dado que un organismo con una vida útil de un día evoluciona mucho más rápido que uno que vive mil años, el primero siempre se adaptará mejor a las condiciones cambiantes. Para crecer realmente, necesitas un entorno que no cambie (aunque esto no se relaciona con el tamaño del planeta de una manera simple).
Dentro del rango relativamente estrecho de tamaños posibles para los planetas sólidos (por no hablar de los planetas similares a la Tierra), no existe una relación obvia con el tamaño del organismo que esos planetas podrían sostener.
Si pero no.
Como ya se mencionó, los factores directos incluyen la gravedad y la biomasa disponible. Es importante recordar que las reglas son diferentes para los ecosistemas marinos, terrestres y aéreos. Los ecosistemas marinos permiten organismos más grandes porque la fuerza de flotación del agua niega la mayor parte del peso de los animales. Esto permite que grandes cantidades de plancton y algas habiten en la parte superior del océano, lo que sustenta redes alimentarias más complicadas que sus contrapartes terrestres. En tierra, los ecosistemas están predominantemente confinados a dos dimensiones. La luz no penetra en la roca como lo hace el agua, lo que significa que sus productores están limitados a la superficie disponible. La mayoría de las plantas crecen altas para aumentar su superficie, mientras que las raíces extraen minerales del subsuelo. Los productores acuáticos no suelen crecer mucho, ya que pueden absorber nutrientes directamente de su entorno.
Ambientes terrestres
El tamaño de la fauna terrestre depende de la biomasa disponible. En un mundo de menor gravedad, los huesos y los tejidos pueden ser menos densos, lo que significa que un extraterrestre del tamaño de un elefante tendría menos masa que un elefante. O, lo que es más importante, un extraterrestre con la masa de un elefante tendría dimensiones más grandes (más volumen) que un elefante. Esta escala se efectuaría por la ley del cuadrado-cubo. Esto solo funciona si la fuente de alimento permanece en la misma densidad. Dado que las hojas no soportan carga, las hojas en un mundo de baja gravedad podrían ser igual de nutritivas, aunque la madera del árbol sea menos densa. Sin embargo, cosas como los pastos podrían ser potencialmente menos densos (o no, no se conocen biosferas alienígenas, por lo que depende de usted).
Aumentar el área de superficie de un planeta aumentaría la cantidad de espacio para que crezcan las plantas, lo que significa que habría más biomasa disponible, sin embargo, esto también tiene el costo de aumentar la gravedad a menos que comprometa la densidad (lo que afecta la capacidad de los planetas para retener Una atmósfera).
La disposición de los continentes es probablemente el factor más importante para determinar qué tan productivo es su entorno. Tener todos sus continentes unidos en un supercontinente le daría a sus criaturas una gran variedad de hábitats, pero reduciría su biodiversidad ya que los animales mejor adaptados simplemente dominarían. El cretácico es una buena plantilla ya que tuvo un clima cálido con altos niveles del mar que es enormemente productivo para los ecosistemas marinos o costeros. Los continentes grandes son buenos, pero los supercontinentes pueden conducir a grandes áreas desérticas (Pangea, Eurasia). Los límites naturales como mares y océanos son esenciales si desea tener diferentes tipos de fauna grande: compare la diversidad de megafauna en América del Norte y del Sur antes y después del Gran Intercambio Americano. La superficie de la Tierra ya tiene un 75% de agua, así que Hay mucho espacio para aumentar la masa terrestre sin aumentar el tamaño del planeta. Simplemente no lo aumente demasiado ya que los océanos son necesarios para la regulación del clima.
Entornos Aéreos
En el aire, la densidad de los nutrientes es solo una fracción de la del agua porque el aire es 1000 veces menos denso. Una atmósfera extremadamente espesa puede aumentar la productividad de los entornos aéreos, pero tiene un costo. El efecto invernadero depende de la cantidad de gas de efecto invernadero (el CO2 es el más abundante) que hay en el aire. El aumento del espesor atmosférico debe hacerse con gases inertes siempre que sea posible, para que no termine con Venus. El oxígeno también es importante ya que la respiración depende de la presión parcial, mientras que la inflamabilidad depende de la concentración: a altas densidades, existe un compromiso entre que el fuego se vuelve imposible y el oxígeno alcanza niveles peligrosos (el oxígeno es un gran donante de electrones).
Ambientes marinos
Los entornos marinos no se verían muy afectados por la masa del planeta. Un planeta más grande tiene un área de superficie más grande, lo que aumenta la energía disponible que se puede recolectar del sol. Sin embargo, aumentar el radio del planeta tiene el costo de aumentar la gravedad, lo que afecta a los ecosistemas terrestres. Las ballenas azules son bastante enormes, pero su estrategia de alimentación se vuelve ineficiente más allá de su tamaño máximo registrado (~ 33 m). Sin embargo, el límite principal de la productividad de los océanos en la tierra es la disponibilidad de hierro en el océano. El aumento de la cantidad de hierro u óxido de hierro en la corteza podría permitir que el polvo rico en hierro sature los océanos. Si la entrada de hierro fuera constante, esto aumentaría la densidad del plancton en los océanos, lo que haría que la alimentación por filtración fuera más económica. El tamaño máximo y/o la población de ballenas azules podría aumentar significativamente, potencialmente donde la depredación de las ballenas azules puede ser sostenible para los grandes depredadores. Entonces, los ambientes marinos no necesitan planetas enormes para crear criaturas enormes. El agua tampoco varía mucho en densidad (la salinidad es un factor más importante que la gravedad en la densidad del agua), por lo que el peso no cambiaría mucho con la gravedad.
Robbie Goodwin
Creador de nómadas