¿Qué órganos o modificaciones se necesitan para tener un árbol que obtenga energía de los rayos o la electricidad?

Un rayo tiene en promedio una caída de voltaje en el rango de$10^9$a$10^{10}$V y una corriente en el rango de 2 a 200 kA. Esto significa que para almacenarlo para uso futuro, cualquier cosa tendría que manejarse entre$2 \cdot 10^{12}$y$2 \cdot 10^{15}$W, calculado multiplicando la caída de tensión por la corriente.

Espero que se dé cuenta de que esos números son gigantescos, no están muy lejos de la energía solar que golpea a todo nuestro planeta ($50 \cdot 10^{15}$W). El relámpago sucede porque los pocos kilómetros de aire entre la nube y el lugar donde cae el relámpago prefieren dejar libre esa energía en lugar de retenerla.

Además, el mecanismo para almacenar esa increíble cantidad de energía debería actuar con la misma constante de tiempo de la descarga del rayo, que es de 5 a 500 milisegundos, y debería poder almacenarla sin liberarla (ver la atmósfera) .

No creo que sea posible que un organismo vivo basado en la vida tal como la conocemos pueda manejar esa cantidad de energía mientras sale con vida.

Como dijo L.Dutch, los rayos son súper energéticos y cualquier planta probablemente no sobreviviría a su impacto. Lo que puedo imaginar es que el bosque se beneficia de que algunos de sus árboles reciban el golpe del equipo y se quemen. Aquí hay algunas ideas (que pueden no ser realistas):

• Un árbol podría arder de una manera que irradie una gran cantidad de rayos UV que ayudarían a crecer a los árboles circundantes.
• Las raíces podrían convertirse en carbón que nutriría a los árboles circundantes.
• Los rayos podrían, de alguna manera, librar al bosque de algunos insectos que se alimentan de árboles que, de lo contrario, representarían un gran problema para los árboles. Si no hubiera tales insectos, los árboles podrían ser más vulnerables a ellos de una manera en la que podrían tener más de lo que buscan esos insectos.

Las raíces podrían tener alguna conductividad especial. Si un árbol lo consiguiera, igual se quemaría, pero también enviaría una buena cantidad de electricidad a otros árboles. Esto por sí solo no sería un beneficio, pero podría usarse como una forma de transformar el enorme voltaje en niveles que otros árboles sobrevivirían.

• La corteza de los árboles podría cubrirse con una capa que se endurecería con la electrificación.
• Estos podrían ser un poco luminiscentes, un árbol golpeado podría cargar los árboles circundantes cargando baterías recargables basadas en química.

En lugar de centrarse en la dinámica del rayo real, tal vez podría considerar los mecanismos que ocurren antes de la descarga y descomposición del aire. La iluminación se forma de nube a nube, dentro de las nubes y de nube a suelo, pero también de suelo a nube.

Las Conferencias Feynman tienen una discusión sobre los campos eléctricos en la atmósfera. https://www.feynmanlectures.caltech.edu/II_09.html y señale que estamos caminando en un gradiente potencial la mayor parte del tiempo de todos modos, por lo que para su mundo podría buscar cómo tener extremos de eso. Creo que la gente ha intentado encontrar formas de capturar la carga que llevan las gotas de lluvia, pero no tuvo mucho éxito.

En su caso con la vegetación, como se menciona en las publicaciones anteriores, es más probable que los mecanismos de protección para ayudar a descargar el ataque real evolucionen primero, o que aún sean necesarios para proteger la planta.

De todos modos, la carga acumulada no ocurre instantáneamente, por lo que tal vez podría haber mecanismos que ocurran en una escala de tiempo biológica.

Las anguilas eléctricas tienen celdas especializadas, cada una de las cuales puede tener un voltaje de aproximadamente 100 milivoltios, y luego tienen varios miles de esas celdas apiladas para producir voltajes de 800-1000 voltios con un amperaje sustancial que puede descargarse con bastante rapidez.

Entonces, tal vez podría haber una estructura celular similar donde se produce alguna forma de rectificación cuando se produce la acumulación de carga, lo que permite que una estructura similar a una batería celular se cargue químicamente o polarizando un material. O tal vez la estructura de la planta también podría formar una estructura similar a un supercondensador, este sería un órgano de área de superficie muy alta dentro de la planta donde una nanoestructura conductora está recubierta por un aislante. Aunque en nuestro mundo en la tierra, los supercondensadores tienden a ser dispositivos de bajo voltaje. O tal vez algo de ingeniería genética esté involucrada.

Al escribir esto, estoy pensando principalmente en un entorno no similar a la Tierra. Sin embargo, incluso en la tierra, los árboles pueden verse como circuitos eléctricos y hay personas que intentan alimentar los circuitos eléctricos de los árboles. (No producen mucha energía)

Si un árbol se maneja de alguna manera para crear una corteza que actúa como un cable o un pararrayos (como la incrustación con grandes cantidades de hierro o cobre), entonces puede haber una manera.

Si el árbol capta los suspiros de una tormenta eléctrica, como los efectos de la presión y la humedad, entonces podría comenzar a almacenar grandes cantidades de dióxido de carbono y agua justo debajo de la corteza. Entonces protegerían las hojas de alguna manera (muchas opciones). Cuando el rayo cae sobre el árbol, la energía se utilizará como sustituto de la luz en el proceso fotosintético y producirá cantidades masivas de glucosa a partir del dióxido de carbono y el oxígeno que almacena debajo de su corteza.

Idealmente, este árbol sería parte de una red masiva de árboles para difundir la energía, pero aún así, la mayor parte de la energía probablemente se enviará al suelo para evitar freír el árbol. Ser parte de una red haría que todo el proceso fuera más lucrativo ya que las posibilidades de ser golpeado aumentarían exponencialmente.

Creo que hay un problema en términos de marcos de tiempo evolutivos, en el sentido de que las condiciones que causan tormentas eléctricas persistentes son muy raras y dependen en gran medida de sistemas climáticos más amplios, que cambian en lo que son, en una escala evolutiva, períodos de tiempo muy cortos, por lo que es dudoso que cualquier organismo similar a un árbol pueda evolucionar en el tiempo disponible.

Creo que un organismo como este, un organismo electrosintético en lugar de fotosintético, solo podría existir realmente en un planeta donde los rayos son una fuente de energía más confiable que la luz solar, lo que creo que apunta a algo así como un planeta rebelde (es decir, un planeta que tiene expulsado de su sistema estelar natal), con una atmósfera espesa que retiene energía(1). No creo que estos organismos, en general, sean particularmente parecidos a árboles. Me imagino que lo que veríamos es algún tipo de estructura de varillas sobre el suelo, para atraer descargas eléctricas, y debajo del suelo, estructuras bastante extensas para dispersar la energía en cantidades utilizables y convertir la energía eléctrica en energía química, que luego puede almacenarse en caché y utilizado a lo largo del tiempo para mantener las funciones biológicas del organismo.

(1) Solía ​​suponer que los planetas rebeldes siempre serían planetas helados y helados, ya que no tienen un sol que los caliente, pero según modelos recientes, porque estos planetas no sufren los efectos de la radiación estelar. , son más capaces de lo que piensas de retener atmósferas espesas y calientes a lo largo del tiempo.

Necesita una batería interna, las baterías no son demasiado complejas y uno podría imaginar que existe una versión biológica.