Algunos animales microscópicos tienen una estructura similar a una rueda que impulsa un flagelo.

El problema con una rueda macroscópica natural es que la unidad de rueda y eje básicamente no está unida al resto del animal. Si lo fuera, los vasos sanguíneos serían arrancados o hechos un nudo. Por lo tanto, no puede llevar nutrientes a la parte de la rueda y no puede crecer ni estar viva por mucho tiempo.

El problema con las ruedas frente a las patas es que las ruedas no se adaptan bien a terrenos irregulares. Se hunden en el barro, se pegan a las ramas, caen en agujeros, etc. También tienen un uso muy limitado para escalar, saltar y todo tipo de actividades similares.

Las áreas en las que tienen una ventaja es en el uso de energía y la velocidad al viajar por grandes áreas planas. Con vehículos de ruedas artificiales fabricamos caminos y caminos para que los usen, en la naturaleza eso es mucho más difícil de hacer. Incluso cuando haya establecido caminos para ciertas rutas, deberá dejar esos caminos para buscar comida, alimentarse, esconderse, etc.

Es poco probable que incluso las grandes áreas verdes abiertas sean lo suficientemente planas fuera del camino, por lo que realmente está limitado a entornos como desiertos y playas. Curiosamente, ahí es donde encuentras tumble-weed y sidewinders en nuestro mundo, que tienen algunos elementos de movimiento circular.

Básicamente, el problema desde un punto de vista evolutivo es:

1. No hay ninguna ventaja en tener una rueda "parcial". A menos que pueda encontrar una ruta de A a B con una ventaja evolutiva (o al menos sin desventaja) en cada paso, es poco probable que evolucione. Este es el problema de los máximos locales.

2. Las ruedas son realmente buenas en algunas situaciones, pero completamente inútiles en otras. Si una criatura necesita piernas y ruedas, también podría usar las piernas.

3. Las criaturas con patas pueden viajar largas distancias de manera eficiente (ver avestruz), viajar muy rápido (el guepardo es el ejemplo obvio), trepar (monos), nadar (nutrias), correr, caminar e incluso volar. No hay una ventaja clara que se obtenga al tener ruedas. Por ejemplo, es poco probable que incluso una criatura con ruedas pueda correr más rápido que un guepardo.

Una de las principales razones por las que nuestros vehículos pueden viajar tan lejos y tan rápido no es el uso de ruedas, es el hecho de que utilizan combustibles fósiles u otra energía almacenada de alta densidad. El simple uso de ruedas no resuelve ese problema, después de todo, un ciclista humano es más rápido que un corredor humano, pero aún no son tan rápidos como un automóvil.

El problema es crear una rueda y un eje que no tengan conexiones de vasos sanguíneos o nervios.

La solución consiste en crear un organismo compuesto en el que cada parte sea un organismo separado. La rueda es un organismo separado, el eje es otro, la suspensión otro, el chasis otro, y así sucesivamente. Cada organismo tiene sus propios pulmones, sistema digestivo, sistema neural, etc. Dado que sus sistemas no se conectan, pueden girar entre sí.

Un buen modelo para tal criatura es la carabela portuguesa, donde cada individuo aparente es en realidad una vasta colonia de individuos, todos clones del óvulo fertilizado original. Cada individuo forma un subsistema especializado diferente. Respiran por separado, la criatura no tiene sistema de circulación, solo empuja trozos de comida en un vacío interno. No hay un sistema nervioso centralizado, sino una especie de activación en cascada desde un módulo individual a los que están cerca.

Pero, como se señaló, las ruedas no son realmente útiles sin superficies lisas. Mira qué pocos militares preindustriales dependían de armas con ruedas. En cambio, marcharon o montaron a caballo. Las armas con ruedas, como los cañones, eran enormemente difíciles de manejar, y no solo por su peso. Tendrías que tener un entorno especializado.

Recuerdo una historia corta hace décadas en la que una peculiaridad del ADN hizo que las plantas desarrollaran proteínas rizadas que hicieron que todas las plantas formaran bucles y se abrazaran al suelo. Todo el planeta estaría cubierto de bucles que atrapan los tobillos. Los animales del planeta se deslizaban como serpientes o rodaban como pelotas para evitar enredarse constantemente.

¿Las mismas leyes del cuadrado/cubo que hacen que el mecanismo sea peor que el tanque también se aplican a las especies evolucionadas, o es la eficiencia del movimiento giratorio un factor positivo importante?

En realidad, la naturaleza prefiere a los animales grandes, particularmente a los mamíferos. Hay una ley de escala, cuyo nombre se me escapa por el momento, que dice que y el uso de energía de un mamífero escala con el 75% del aumento de masa. En otras palabras, una tonelada de elefante usa solo el 75% de la energía que consume una tonelada de ratones.

El tamaño promedio de los mamíferos solía ser casi el doble de lo que es ahora hasta que aparecimos con nuestros palos puntiagudos. A diferencia de cualquier otro depredador, los humanos pueden infligir heridas punzantes profundas, tal herida puede matar al animal más grande si golpea una arteria principal. Los pigmeos todavía cazan elefantes de esta manera, simplemente se deslizan hacia arriba y les hacen un agujero de 1 cm en la yugular y luego siguen a la bestia hasta que cae. Dado que no es mucho más difícil matar a un elefante que a un conejo, los primeros humanos modernos cazaban casi exclusivamente animales de caza mayor. La única defensa contra los humanos es hacerse más pequeños con más individuos, lo que obliga a los humanos a gastar más energía por unidad de energía devuelta.

Estudia a la megafauna gigante Rinocerontes, tenían el doble de altura y el triple de longitud que un elefante africano.

Entonces, con ruedas o sin ellas, sería una ventaja considerable crecer mucho.

Ahora que lo pienso, una combinación de ruedas y patas podría ser muy útil en bichos gigantes. Las ruedas distribuirían el peso y las patas proporcionarían fuerza motriz empujando o tirando y tal vez escalando ocasionalmente. Eso evitaría el problema de accionar un eje.

Estoy pensando que podría tener más sentido evolutivo que toda la criatura sea una rueda.

Rodaría, usando los músculos para deformar la forma de la rueda para proporcionar empuje. Tendría una especie de bocas en el exterior de su rueda para alimentarse.

Alternativamente, podría ser un tipo de criatura más regular que se enrolla en una rueda y se desenrolla para comer.

Algo así como una versión grande de una chinche.

Hay bastantes tipos de ruedas; He sido capaz de llegar a cinco tipos:

1. Ruedas de movimiento libre: son ruedas redondas sin fuerza motriz propia. En cambio, la rueda gira libremente sobre un eje fijo. Las ruedas traseras de un vehículo de tracción delantera son como estas. Múltiples ruedas girarían de forma independiente.
2. Ruedas bloqueadas: al igual que las ruedas de movimiento libre, no tienen fuerza motriz, pero en lugar de girar sobre un eje bloqueado, estas ruedas están conectadas directamente al eje, que gira libremente. Muchos juguetes para niños tienen un sistema como este. Múltiples ruedas en un solo eje girarían todas a la misma velocidad.
3. Ruedas motrices: son la versión con tracción de las ruedas bloqueadas. La fuerza de rotación (torsión) del eje hace que las ruedas giren.
4. Ruedas de tracción directa: cada rueda individual tiene un sistema de tracción interna. Por lo tanto, cada rueda se mueve de forma totalmente independiente de otras ruedas. Los grandes equipos de movimiento de tierras a menudo tienen ruedas como esta.
5. Bandas de rodadura: en lugar de una forma redonda fija, los oficios son una tira flexible que es "empujada" por un sistema de transmisión interno, generalmente ruedas.

Ruedas de movimiento libre

Esta opción es bastante posible, aunque daría lugar a algunas criaturas extrañas (ver diagrama). El sistema de conducción real podría ser piernas, garras o incluso un movimiento deslizante; las ruedas simplemente reducirían la fricción por deslizamiento y posiblemente sacarían a la criatura de un entorno peligroso, como superficies cáusticas o calientes.

La criatura necesitaría un hueso fijo que sobresalga de cada lado. El hueso terminaría en una esfera. Un órgano justo encima del hueso excretaría una sustancia cementante, similar al sistema de formación de perlas de la ostra. Recubriría la esfera, haciéndose gradualmente más grande. La esfera (y el hueso adherido) excretaría un líquido lubricante que también mantendría limpia la zona.

Aquí hay una criatura, vista de frente (¡muy linda!):

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Se repararían pequeñas cantidades de daños, mientras que los daños grandes provocarían que la rueda se rompiera y se reformara.

Ruedas bloqueadas

Esto puede ser aún más fácil de diseñar; una criatura con una parte inferior blanda y resbaladiza encontraría ramas redondas, rocas o cualquier otra cosa con forma de cilindro. Se colocaría encima del objeto, lo pellizcaría ligeramente y excretaría una sustancia resbaladiza. A medida que se arrastraba hacia adelante, el cilindro rodaba por el suelo. Estas ruedas permitirían que la criatura tuviera un medio de propulsión pequeño y de baja energía, pero aún así crecería bastante; también podría flotar, suponiendo que use árboles en lugar de rocas. Por supuesto, no funciona bien en terrenos que no son terriblemente planos.

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A medida que creciera, tendría que encontrar cilindros cada vez más grandes, lo que puede limitar el crecimiento. Por otra parte, unos pocos árboles caídos bien colocados, ¡y esta criatura puede terminar siendo del tamaño de una casa!

ruedas motrices

Este fue el método de manejo con el que tuve más problemas. Lo mejor que se me ocurre es un sistema como las ruedas bloqueadas de arriba, excepto que los "pies" que empujan a la criatura empujan el centro de la rueda, en lugar de simplemente deslizarse. Eso le permitiría a la criatura tener pies diminutos y un cuerpo fofo, pero aun así moverse con facilidad.

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Ruedas de transmisión directa

En realidad, estos son bastante fáciles de imaginar; una criatura parecida a una babosa encuentra (o construye) un gran cilindro hueco. Luego se sube al interior y "camina", empujando las ruedas hacia adelante. ¡La rueda no solo lo protege contra los depredadores, sino que también le permite alcanzar velocidades muy altas bajando colinas!

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peldaños

Similar a las ruedas de transmisión directa, esta criatura es bastante parecida a una babosa. Excreta un lubricante delgado y resbaladizo. Cuando no tiene rueda alrededor, el lubricante se seca en una película pegajosa y gomosa. A medida que la babosa se mueve, tira de la película desde su parte posterior, a lo largo de su frente y debajo de sí misma. La película recoge rocas, palos y otros desechos a medida que se empuja hacia el suelo. En el extremo de lectura de la bala, voltea la película hacia arriba, donde se pega y se convierte en una banda de rodadura gomosa. Las babosas pueden utilizar esta huella para protegerse, tanto de los enemigos como de un entorno hostil (suelo caliente o seco, sal u otras trampas, etc.).

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¿Funcionaría?

La mayor desventaja de las ruedas en la naturaleza es que las ruedas se hunden, se atascan o reducen la velocidad. Las ruedas son terribles para escalar. Caminar, deslizarse y excavar son medios de transporte más confiables. Si las criaturas con ruedas "ganaron", tendría que haber una buena razón. Espacios amplios, llanos, con materiales abundantes y buen motivo para tener ruedas. De los que enumeré, la bala en un tubo es probablemente la mejor posibilidad. No es difícil perforar una rama o envolver una hoja en un tubo, y si protege a su habitante, ¡mucho mejor!

Muchas respuestas se han centrado en el problema de la unión de los vasos sanguíneos, etc.; No estoy seguro de que sea un gran problema.

Estoy imaginando una criatura que rueda libremente a la que le creció una rueda a partir de un material parecido a una cornamenta muerta alrededor de un eje; el punto de crecimiento se adelgazaría periódicamente lo suficiente como para romperse, momento en el cual la rueda comenzaría a girar.

La rueda se usaría hasta que se desgastara y se desprendiera, momento en el que el proceso comienza de nuevo.

El proceso podría estar relacionado con un evento estacional, como una sequía regular que expone un lecho de lago muy plano cada año; ¿posiblemente como una ruta de tiempo crítico a un lugar de desove o algo así?

Podría deslizarse bastante bien, o si quisieras salir por completo, las criaturas a las que comenzaran a desarrollarse nódulos descentrados en la rueda podrían bombearlos como un monociclo y moverse aún más rápido, por lo que podrían seleccionarse para .

lagartos

Mi conjetura especulativa es que podría evolucionar del subgrupo, Lacertalia , que es su propio grado evolutivo . El modo de locomoción de algunos lagartos ya se parece a las ruedas, como el corredor de carreras (pero solo visualmente), y han proporcionado las articulaciones adecuadas para un modo de movimiento circular completo.

¿Cómo (y por qué) pueden evolucionar para tener ruedas?

Pura especulación, pero podría ver a un lagarto más exitoso (más rápido y más ágil) eventualmente obteniendo múltiples patas de la misma articulación hasta que sus cuatro apéndices parezcan radios de rueda de carreta sin el borde (solo los radios con patas al final).

Eventualmente, esto de esta nueva especie desarrolla una membrana en los pies, para navegar en climas húmedos e incluso caminar sobre el agua . A medida que estos pies palmeados evolucionan ("crecen") entre sí, ahora tiene cuatro ruedas de carreta. Siéntase libre de cerrar los espacios entre cada radio de la rueda del carro hasta que tenga una especie de lagarto genial.

La rueda no es fácilmente compatible con otro dispositivo muy utilizado por la naturaleza: una tubería . Los vasos sanguíneos son conductos, pero también los nervios.

Un tubo no puede conectar un chasis estacionario a la rueda que gira libremente, con ambos extremos fijos. Dicho tubo se torcería (un extremo giraría 360 grados con respecto al otro tan pronto como la rueda hiciera una revolución completa). Si bien los humanos pueden resolver este problema técnico (algunos vehículos militares suministran aire comprimido a sus neumáticos giratorios, una medida contra pequeños pinchazos), esto requiere un dispositivo mecánicamente bastante complejo, evolutivamente desafiante para evolucionar.

Esto no es un problema si todo el organismo es una rueda (no hay chasis). Tales organismos existen. Alternativamente, una rueda podría consistir en tejido muerto (como cabellos o uñas), que ya no está conectado al organismo por medio de vasos. Tal vez podría ser útil, pero sin regeneración, la duración del servicio es limitada. Ok, podría ser un organismo de vida corta. Tal vez tales aparecerán en el futuro evolutivo.

para crear un movimiento circular, no necesita partes del cuerpo con forma de rueda real. una articulación simple que permita el movimiento cónico es suficiente. en realidad, los lagartos ya usan este tipo de movimiento. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1273693/

no se hundirá, no se atascará y no tendrá un solo propósito. en realidad, usamos la rueda porque es muy simple de hacer y mantener. Veo el futuro de nuestros vehículos terrestres como máquinas con patas.

No verías "ramas" con una ganadora o la otra. La evolución no es orgullosa. Hará lo que sea necesario.

Es notablemente difícil crear un sistema con ruedas o pisadas con orgánicos, principalmente porque es difícil conectar las dos partes lo suficiente para el crecimiento orgánico. Como en la respuesta Aify vinculó , terminarías con dos mitades simbióticas de una criatura o grupo de criaturas, cada una de las cuales necesitaría su propio tracto digestivo, mecanismos sensores, etc. En este caso, habría una fuerte presión para ser capaz de sobrevivir sin esta delicada simbiosis. Es probable que ambas mitades busquen ser móviles por sí mismas, sin la rueda. Por lo tanto, la evolución combinaría ambos patrones en una herramienta integral que maneja ambos modos de locomoción.

Yo diría que la naturaleza puede haber hecho esto... si argumentas que nuestras fábricas exudan llantas y cubos, ¡y las especies más inteligentes del planeta los usan para el 99% de la distancia recorrida! ¡Todo depende de cómo lo mires! ;-)

Los Mulefa de His Dark Materials son un ejemplo de una forma de vida que evoluciona para usar ruedas. En su caso, las ruedas no forman parte de sí mismas, sino que están formadas por otro organismo simbiótico.

El Mulefa evolucionó con un plan corporal de diamante, una extremidad al frente, una atrás y una a cada lado. En su mundo, hubo numerosos flujos de lava, creando superficies largas y lisas. También había árboles grandes que tenían vainas de semillas circulares de ~ 1 pie de diámetro. Estas vainas de semillas tenían un agujero en el centro desde donde se unían al tallo de los árboles.

En algún momento, los Mulefa descubrieron que podían enganchar las garras de sus extremidades delanteras y traseras en los agujeros de las vainas de semillas y luego usar sus extremidades laterales para patearse a sí mismos a lo largo de los suaves flujos de lava. Cuando una vaina de semillas se resquebrajaba, la Mulefa la desechaba y brotaban nuevas semillas.

Como las vainas de semillas más duras se usarían por más tiempo y se dejarían caer más lejos, los genes que produjeron vainas de semillas más duras se propagaron más lejos y produjeron más vainas de semillas. Con el tiempo, las vainas de las semillas se volvieron tan duras que requirieron muchos meses de uso antes de que se agrietaran y pudieran brotar.

Los Mulefa también se volvieron dependientes de las ruedas y desarrollaron una cultura compleja basada en ellas.

Como mencionó Whelkaholism, los flujos de lava podrían reemplazarse con un lecho de lago seco o alguna otra superficie dura y lisa.

Editar: La página de wikipedia en Wentelteefje vinculada a Locomoción giratoria en sistemas vivos , que contiene un análisis bastante extenso de las limitaciones de la locomoción basada en ruedas.

Además, Categoría: Animales rodantes .