¿Qué tan grandes podrían llegar a ser los dinosaurios con súper fuerza y ​​durabilidad?

En esta tierra paralela, todos los vertebrados recibieron la capacidad de producir eficientemente materiales superfuertes a partir de minerales/nutrientes fácilmente disponibles a mediados del Triásico.

Los detalles de estos metamateriales orgánicos compuestos no son muy importantes solo eso:

  • Los metamateriales tienen una densidad comparable a la del hueso, pero con más de 60 veces la resistencia a la compresión incluso del hueso más fuerte y una resistencia a la tracción y al corte mucho mayor. Esto también hace que estos materiales sean más fuertes que cualquier cosa que los humanos puedan sintetizar actualmente en grandes cantidades, por un margen justo.
  • Los metamateriales pueden ser tan duros como el diamante.

Supongamos también que cuando las criaturas recibieron esta habilidad, desarrollaron muy rápidamente la capacidad de producir estos materiales compuestos de tantas maneras diferentes como pueden producir hueso y queratina (para garantizar que realmente utilicen por completo el potencial de estos materiales).

Cuando se trata del aspecto de superfuerza de esta pregunta, suponga que los autótrofos en la base de la cadena alimentaria también comenzaron a producir más de un orden de magnitud de energía calórica a mediados del Triásico. Además, estos autótrofos y los animales que los comen han desarrollado nuevas reservas de energía química que pueden funcionar tan bien como las grasas y los carbohidratos, pero tienen densidades de energía similares a las del gas natural.

Dado que muchos dinosaurios en la historia evolutiva parecen haber alcanzado el tamaño máximo que permitía su biología, esta parece ser un área en la que uno debería poder hacer predicciones bastante decentes sobre la evolución especulativa.

Se está eligiendo el Triásico medio como punto de partida para esta pregunta de evolución especulativa, porque los dinosaurios ya estaban muy extendidos.

Entonces, con estas ventajas, ¿qué tan grandes y temibles se volverían los dinosaurios?

Las respuestas deben tener en cuenta que, además de los rasgos específicos mencionados anteriormente, estas criaturas aún están evolucionando a partir de dinosaurios reales. Con su biología inicial variando solo en las formas antes mencionadas.

Respuestas (2)

Usando la ley básica del cuadrado/cubo, un dinosaurio con 60 veces la fuerza ósea podría crecer 60^1/3 veces más grande (suponiendo que la fuerza muscular aumenta de manera similar). La raíz cúbica de 60 es aproximadamente 3,9, por lo que podrían ser un poco menos de cuatro veces más largos/altos y aún así moverse como el dinosaurio original a escala del "mundo real".

Por supuesto, a menos que tenga algo así como 4 veces el oxígeno disponible en el aire, su dinosaurio de escala 4x no durará mucho antes de asfixiarse; pesará 60 veces más, pero tendrá solo alrededor de 15 veces más área pulmonar para absorber oxígeno.

Quiero decir, si hay presiones selectivas sobre el dinosaurio como las hubo sobre las aves, no hay razón para que no se adapten: tener pulmones más eficientes, respirar más rápido, tener más glóbulos rojos, etc.
@VakusDrake Los pájaros con supercargadores son las raras especies que vuelan genuinamente alto. Un hematocrito más alto no solucionará las limitaciones sobre la rapidez con la que el oxígeno puede difundirse desde el aire en los pulmones, o el CO2 hacia afuera. Esta limitación también se aplica a la respiración más rápida (sin mencionar la velocidad del aire en una tráquea de varios metros de largo). Un pulmón "más eficiente" tendría más área por volumen, pero los alvéolos más pequeños serían más difíciles/más lentos de ventilar; el tamaño que tenemos es tan bueno como el que obtendrán.
No soy un experto en biología pulmonar, pero no creo que la asfixia sea segura. En lugar de simplemente ampliar todo en el pulmón de manera uniforme, podría tener una cavidad pulmonar ampliada, pero llena de alvéolos que están en la misma escala que el original. Estos llenarían el volumen más grande y tendrían un área de superficie más grande que los alvéolos ampliados, lo que podría permitir suficiente área de superficie para el intercambio de gases. Estos dinosaurios pueden crecer mucho más en una escala macro, pero la microanatomía no tiene por qué ser así.
La relación entre el área y el volumen está determinada por el tamaño de los alvéolos; mantenlos iguales, obtienes la misma proporción que tenía el mundo real.
Además, ahora tienes un T. Rex de 80 pies de altura. ¡¿No suficientemente grande?!
@ZeissIkon "Los pájaros con supercargadores son las especies raras que vuelan genuinamente alto". Mi punto es que podría haber presiones de selección para que los dinosaurios obtengan pulmones más eficientes, al igual que hubo presiones de selección para las aves que volaron a grandes alturas.
Así no es realmente cómo funciona la matemática cuadrada/cubo: el déficit es lineal (es decir, aumentar el tamaño en un factor de n aumenta el área de la sección transversal y, por lo tanto, la resistencia a la compresión, en un factor de n^2 pero aumenta el volumen) y por lo tanto, masa, por un factor de n ^ 3, lo que significa que la relación masa/fuerza aumenta por un factor de n). Con 60 veces la resistencia del material, la estructura podría ser 60 veces más grande con los mismos niveles de tensión. Dicho esto, el punto de oxígeno sigue en pie: el T. Rex de un cuarto de milla de altura tendrá 3600 veces el área de superficie pulmonar pero un cuarto de millón de veces la demanda de oxígeno.
@CraigMeier Si hay una presión de selección para pulmones más grandes y más eficientes (porque permite que el dinosaurio sea más grande), parece que los pulmones evolucionarían para no solo ser versiones ampliadas de los pulmones normales de los dinosaurios. Entonces, si el oxígeno sigue siendo el mayor cuello de botella, dependerá de cuán más grandes y eficientes puedan llegar a ser los pulmones. Dado que los dinosaurios grandes como los saurópodos ya tenían grandes sacos de aire en su cuerpo, parece que podrían aumentar el tamaño de sus pulmones de manera bastante dramática si se seleccionaran.

La fuerza ósea y la alimentación no fueron un factor limitante para el tamaño de los dinosaurios. La mayoría de los factores limitantes son:

  • Respiración : no se trata de litros de oxígeno por segundo, sino de la diferencia en la presión parcial de O2 y CO2 (¡no valores absolutos, sino diferencia!). El dinosaurio grande tiene vasos sanguíneos largos y largos, y mucho tiempo para que los gases pasen por el cuerpo. Cada celda por la que pasa este flujo reduce el O2 y aumenta el CO2. Significa que un cuerpo más grande requiere una mayor diferencia entre O2 y CO2 al principio para permitir que todas las células del cuerpo respiren. O un flujo sanguíneo alto y, por lo tanto, un metabolismo más alto, pero esto conduce a la siguiente limitación. Este factor de limitación es exactamente la razón por la cual todos los animales terrestres actuales tienen los tamaños que tienen ahora y ya no tenemos megafauna.
  • Regulación térmica : el tejido vivo es principalmente solo agua. Y el agua tiene cierta conductividad térmica definida. Significa que las partes internas del cuerpo de los dinosaurios no pueden ser más profundas que un umbral desde la superficie del dinosaurio, o simplemente se cocinan vivas. Este umbral depende del metabolismo y de algunos mecanismos de termorregulación (si cortamos las orejas de elefante, moriría por sobrecalentamiento), pero no puede ser más profundo que unos 2-3 metros para animales refrigerados por aire (es decir, todos en tierra) con metabolismo, que alow persiguiendo y cazando (eso nos lleva a la siguiente limitación).
  • Velocidad de movimiento : cuando aumentamos el tamaño, la masa aumenta como un cubo, pero la fuerza de los huesos y los músculos aumenta como un cuadrado. Significa que el dinosaurio se vuelve "relativamente más débil" y más lento: tiene menos fuerza para tener más masa. Si aumentamos los músculos demasiado, la respiración de estos músculos se convierte en un problema (¡un camino más largo para los gases!) y también la termorregulación (más potencia, más calor). ¿Por qué el guepardo (¡un gato del tamaño de un perro grande!) no puede correr a 120 km/h por mucho tiempo? Exactamente por esto: su torrente sanguíneo no puede proporcionar suficiente oxígeno a sus músculos, y funciona con las reservas de energía internas de sus músculos. Los dinosaurios extremadamente grandes tendrían una masa mil veces mayor que el guepardo, y para ellos incluso 10 km/h sería una velocidad inalcanzable (como lo fue para algunos de los dinosaurios más grandes que conocemos)

Toda esta limitación conduce a algunos comportamientos inusuales de los dinosaurios. Los grandes eran extremadamente lentos: tanto rapaces como presas. La caza de megabests era como una carrera de adoquines (es una hipérbole, por supuesto. T-rex fue capaz de atrapar humanos, pero en comparación con su tamaño se vería como el aterrizaje de un A380).

Entonces, ¿qué harían los dinosaurios con ese tipo de metamaterial? No aumentarían mucho el tamaño (solo porcentajes), pero desarrollarían dientes más afilados y mortíferos (¡los herbívoros podrían comer troncos de árboles!) Y garras, y fuerte a prueba de balas (cañón) armadura.

¿Qué tan grandes podrían llegar a ser los dinosaurios con súper fuerza y ​​durabilidad?
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