Suponiendo que el océano es lo suficientemente profundo y no está superpoblado, ¿hay algún límite superior para el tamaño que puede crecer un "monstruo marino"?
En la tierra, las criaturas están limitadas por la gravedad, deben poder generar las fuerzas necesarias para moverse (sin mencionar cazar, escapar y reproducirse). Sin embargo, en el agua la flotabilidad no los limita de la misma manera (razón por la cual la natación se usa a menudo para la rehabilitación después de una lesión).
¿Existen restricciones similares en el agua o el tamaño de una criatura solo está limitado por su comida y espacio?
Físicamente no hay límites estrictos ya que los problemas de peso se resuelven mediante la flotabilidad. Terminaría con sistemas internos interesantes para manejar cosas como la respiración, el flujo sanguíneo, etc., pero se pueden proponer soluciones para todos ellos.
Sin embargo, los problemas inmediatos que resultarán ser factores limitantes son:
Movilidad
Solo la superficie exterior de la criatura está en contacto con el agua, a medida que crece más y más también se vuelve cada vez menos móvil ya que cada vez que el tamaño se duplica, la superficie en contacto con el agua aumenta cuatro veces pero la masa aumenta ocho veces. .
Respiración
La criatura necesita absorber oxígeno de alguna manera y distribuirlo por el cuerpo. La cantidad de cuerpo a soportar en relación a la superficie capaz de absorber oxígeno tiene el mismo problema que la movilidad. Además está el problema de hacer circular ese oxígeno a los lugares donde se necesita.
Alimento
Este es un problema mayor de lo que parece haber considerado. Cuanto más crece la criatura, menos móvil y ágil se vuelve. Es notable, por ejemplo, que las ballenas azules comen criaturas diminutas a bocados masivos en lugar de intentar cazar su alimento.
Incluso si toda la superficie de la criatura fueran bocas (en cuyo caso, ¿dónde van las aletas y las branquias?), eventualmente llegarás a un límite en el que simplemente no puede comer lo suficiente para soportar su volumen.
Podría postular un sistema piramidal donde la más grande de estas criaturas come versiones más pequeñas, que comen versiones más pequeñas, y así sucesivamente.
Sin embargo, el problema con esto es que los más grandes necesitarían alguna forma de atrapar a los más pequeños en cantidades suficientes para sostenerse. Es teóricamente posible, pero aún habría límites.
Un ecosistema de ejemplo hipotético
Podrías tener un planeta oceánico poblado esencialmente por una forma de vida dominante. La forma de vida tiene redundancia masiva, un sistema nervioso distribuido y múltiples corazones/branquias/aletas/etc. Si se arranca una sección, sella la herida y vuelve a crecer el área faltante en constante crecimiento.
Etapa 1: Larva
En su forma más pequeña, vive y se alimenta de enormes lechos flotantes de algas marinas.
Etapa 2: Proto
A medida que crecen, comienzan a cazarse entre sí, arrancando trozos de los más pequeños para comer. Los más pequeños en su mayoría sellan el daño y comienzan a crecer nuevamente tratando de evitar ser comidos, pero muchos de ellos terminan manteniendo su tamaño mientras que algunos crecen.
Etapa 3: Pastoreo
Las versiones más grandes se mueven pastando en las algas flotantes. A veces se comen a los más pequeños, pero la mayoría de las veces no pueden atraparlos. Ocasionalmente, pueden arrancar trozos de un Proto descuidado y obtener un impulso de proteína de esa manera.
Etapa 4: Gran Pastador
Cientos de metros de ancho, la criatura se abre camino a través de las algas flotantes, dejando un rastro despejado detrás de él y consumiendo cualquier cosa más pequeña que sea lo suficientemente tonta como para interponerse en su camino.
Etapa 5: sésil
A medida que la criatura crece y se vuelve más lenta, las algas marinas ya no pueden sostenerla, el movimiento usa más energía de la que gana. Se hunde hacia las profundidades del océano y se queda en silencio, camuflándose en las profundidades. En su mayoría, hiberna esperando que los Grazers o los más grandes pasen por encima, cuando uno hace que los tentáculos masivos se disparen y los arrastren hacia sus fauces que esperan.
La forma sésil tendría un efecto interesante en el sentido de que el área superior tendría pocos herbívoros, lo que permitiría que las criaturas más pequeñas crecieran y las algas poblaran en abundancia fértil, hasta que las criaturas más pequeñas crecieran lo suficiente como para que valiera la pena comerlas. Esta abundancia atraería a más herbívoros a la zona, solo para que fueran consumidos a su vez.
Ocasionalmente, las corrientes oceánicas llevarían dos formas sésiles lo suficientemente cerca una de la otra. Esto daría como resultado una batalla titánica en la que cada uno arrancaría pedazos al otro y lo consumiría hasta que al final uno saliera victorioso y devorara al más pequeño o los dos se separaran nuevamente.
Para las criaturas sujetas a los límites de tamaño impuestos por la ley del cuadrado-cubo como se describe en la respuesta de Tim B, no tiene sentido considerar los problemas que se encuentran en tamaños aún mayores. Entonces, para ballenas, calamares y peces, por ejemplo, vea esa respuesta. Sin embargo, para las criaturas de formas menos convencionales, el tamaño puede extenderse aún más, hasta el punto de que puede valer la pena considerar los límites adicionales que alcanzan las criaturas hipotéticas de tamaño realmente enorme. A medida que avanzamos a través de estos límites, llegamos a formas de vida en las que la definición de "criatura" se difumina un poco, por lo que sus propios requisitos de lo que debería constituir una criatura afectarán hasta dónde puede llegar en su propio mundo.
Para una forma de cuerpo consistente, duplicar la longitud cuadruplica el área de la superficie pero octuplica el volumen. Si la distribución interna también se mantiene constante, esto también octuplica la masa, lo que dificulta cada vez más las maniobras. La flotabilidad solo ayuda con el problema de apoyo de la masa. La inercia de una criatura masiva aún restringe su movimiento y, como señala Tim B, el área de superficie disponible para la propulsión no puede seguir el ritmo de la masa que crece mucho más rápido a medida que la criatura crece.
Las restricciones de disminución del área superficial por volumen pueden superarse cambiando de forma durante el crecimiento. El problema solo se aplica a una criatura que mantiene la misma forma a medida que crece. Una criatura que aumenta constantemente el área de superficie relativa de su forma a medida que crece podría mantener contacto con una gran superficie para la ingesta de alimentos y oxígeno, así como para la propulsión.
Por ejemplo, los animales que intercambian oxígeno y dióxido de carbono a través de la piel son mucho más pequeños que los animales que usan branquias o pulmones para cambiar su forma y aumentar su superficie. Incluso aumentar la escala de un pulmón no evita que el área de la superficie quede rezagada con respecto al volumen: una criatura más grande tiene más niveles de ramificación en sus pulmones, en lugar de solo la misma forma ampliada. Por ejemplo, el número de niveles de ramificación en un pulmón de ratón, si se aumentara al tamaño de un pulmón de ballena azul, tendría un área de superficie mucho menor que el pulmón de una ballena azul. Un pulmón grande no es simplemente un pulmón pequeño ampliado: es una aproximación más cercana a la estructura de árbol fractal de un pulmón idealizado.
Por lo tanto, el problema del intercambio de gases se puede solucionar con una estructura similar a sí misma que no se amplía simplemente, sino que se vuelve más compleja a tamaños más grandes. Sin embargo, esto todavía deja la propulsión limitada por la ley del cuadrado-cubo. Aunque los pulmones hacen posibles criaturas considerablemente más grandes que una ballena azul (las ballenas azules más grandes reportadas son casi el doble del tamaño de la ballena azul promedio), la propulsión significa que la ley del cubo cuadrado todavía se aplica eventualmente.
Tenga en cuenta que las ballenas azules pueden moverse considerablemente más rápido que la velocidad que usan para alimentarse; su tamaño no es el límite superior, incluso en función de la propulsión. En ausencia de depredadores (orcas) y la necesidad de migrar grandes distancias entre los lugares de alimentación y reproducción, las ballenas azules podrían ser considerablemente más grandes y menos móviles.
Para crecer más allá del límite impuesto por la propulsión, una criatura podría tener una estructura corporal externa que se ramifique, en lugar de solo ramificarse internamente. Esto permitiría que la mayor parte de su cuerpo sea superficial, disponible para el intercambio de gases, alimentación y propulsión. No solo habría más área disponible para el movimiento, sino que el movimiento puede ser menos importante con el acceso a mucha más agua en contacto con su superficie. Al alimentarse a través de toda su superficie (como el trichoplax ) en lugar de solo a través de su boca, es posible que no necesite moverse muy rápido.
La profundidad a la que puede descender una criatura está limitada por la presión que puede soportar. De manera similar, el tamaño de una criatura está limitado por la presión que puede soportar, ya que una criatura más profunda/más alta tendrá la parte inferior de su cuerpo a mayor presión incluso cuando la parte superior de su cuerpo esté en la superficie.
Incluso si la superficie exterior de la criatura puede soportar la presión, su funcionamiento interno tendrá dificultades más allá de cierta profundidad. Los pulmones no pueden inflarse contra una presión inmensa, incluso si el resto de la criatura puede soportar la presión. El corazón necesitará ser más fuerte para mantener la presión arterial muy alta requerida, y todo el sistema circulatorio estará sujeto a esta presión, incluso en aquellas partes del animal en agua a menor presión.
El crecimiento más allá de este límite se puede hacer creciendo lateralmente, lo que lleva a una criatura amplia y poco profunda en lugar de crecer más profundo. Alternativamente, no tener un sistema circulatorio permitiría que una criatura crezca más profundamente. Sin embargo, esto requeriría una estructura corporal mucho más ramificada con muy poco volumen interno, ya que la mayor parte del cuerpo estaría cerca de la piel. Todavía se puede ver como un animal, pero a primera vista, la forma comienza a parecerse más a una planta u hongo móvil. En algún punto intermedio, puede encontrar criaturas que no tienen un sistema circulatorio global, sino varios sistemas circulatorios locales, cada uno restringido a un rango de presión determinado.
Cambiar a un fluido diferente (por ejemplo, un océano de metano) no elimina el problema de la presión. Los diferentes líquidos se pueden comprimir en diferentes grados, pero incluso con muy poca compresión, la presión aún aumenta con la profundidad; no se puede evitar cambiando el líquido. Un líquido menos denso experimentará una presión más baja a una profundidad dada, pero finalmente habrá una profundidad en la que la presión sea demasiado grande.
Esta no es solo el agua requerida para acomodar a la criatura, sino el agua requerida para acomodar su suministro de alimentos (ya sea vegetal, animal o microbiano). Con la profundidad limitada por la presión o por la profundidad total del agua, la cantidad de agua disponible depende de la superficie del cuerpo de agua.
Si la fuente de energía para el ecosistema es la luz solar, entonces solo un volumen cerca de la superficie está absorbiendo energía. Incluso en el caso más eficiente donde no hay una cadena alimenticia y la criatura toma directamente la luz del sol (algunos animales usan la fotosíntesis ), esto restringe el tamaño de la criatura a una profundidad limitada. Puede tener el mismo tamaño que la superficie del agua en la que vive, pero no puede extenderse a una profundidad arbitraria con un suministro de energía limitado.
Tener suficiente agua y energía no permite el crecimiento. Una criatura necesita las materias primas con las que construir su cuerpo. Ya sea que estos se absorban directamente del agua o se obtengan de los alimentos, en última instancia, esos materiales provienen del agua. Un océano de agua casi pura con muy pocos materiales disueltos albergará muy poca vida, lo que limitará el número y el tamaño de las criaturas. Incluso la limitación de una sola materia prima puede tener este efecto. Por ejemplo, el crecimiento de los océanos de la Tierra está limitado principalmente por la escasez de hierro. Hay suficientes materias primas para una explosión de crecimiento, pero esas materias primas no se pueden usar a ese ritmo porque no hay suficiente hierro. Verter una fuente de hierro en el mar provoca la proliferación de algas , un aumento repentino en la tasa de crecimiento.
Con la profundidad limitada por la presión, el tamaño habitable de un océano está limitado por la superficie del planeta. Un planeta de tamaño determinado solo puede tener un área oceánica limitada, incluso si el océano cubre toda su superficie. Simplemente agrandar el planeta solo ayuda hasta cierto punto. Más allá de cierto tamaño, un planeta más grande no proporciona más volumen de agua debido a las limitaciones de la gravedad.
Cuanto mayor sea el tamaño del planeta, mayor será la gravedad en la superficie. Esto significa que la presión del agua aumenta más rápidamente con la profundidad. Esto no solo restringe aún más la profundidad que una criatura puede ocupar sin ser aplastada, sino que incluso una criatura que puede soportar una gran presión se verá restringida por el hecho de que una mayor gravedad significa aguas menos profundas. Cuanto mayor sea la gravedad, menor será la profundidad del agua antes de que la presión impida que sea líquida. El hielo con el que estamos familiarizados es menos denso que el agua y flota sobre él. Someter este hielo a una presión intensa hace que se derrita. Sin embargo, someter el agua líquida a una presión aún mayor la obliga a convertirse en un tipo diferente de hielo .que es más denso que el agua. Hay varios tipos de hielo de alta densidad, pero lo relevante es que por debajo de la profundidad requerida para formar este hielo, no habrá agua líquida. El aumento de la temperatura del agua puede aumentar la profundidad a la que esto sucede, pero para una gravedad suficiente aún habrá un límite de hielo que limita la profundidad, y solo puede aumentar la temperatura mucho antes de hervir el agua superficial y derrotando al objeto.
Entonces, sí, hay un límite de tamaño máximo para una criatura en el océano, pero cuál es ese límite depende de lo que cuentes como una "criatura" y qué tan extremo puede sobrevivir en un entorno.
No, si son animales sésiles atados al fondo del océano. Lo que parecen ser miles de tales criaturas podrían estar todas unidas por "rizomas" que permiten que los nutrientes pasen de una a otra. Una especie de versión animal submarina de este hongo .
liath
mecalince