[Prisvan Sagonce]

Здравствуйте, товарищи. Нужна помощь в решении интересного вопроса по изменению гравитации и влияния этого изменения на физиологию животных и растений.

В общем, есть такая ситуация:
На Земле за несколько сотен тысяч лет гравитация постепенно увеличилась в 10 раз. Нужно перечислить как можно большее количество конкретных изменений строения представителей тех или иных систематических групп животных и растений с краткими обоснованиями.

В принципе, чтобы облегчить задачу, можно делать выводы без опоры на "в 10 раз" - гравитация просто УВЕЛИЧИЛАСЬ за данный промежуток времени.

Собственно, перерыв несколько научных статей, удалось выделить следующие изменения:
1. Увеличение объема крови и гемоглобина, и, как следствие, увеличение массы скелета (костномозговой части в частности) как основного органа кроветворения у наземных животных, и увеличение объема почек и селезенки у водных животных (рыб), как основных органов кроветворения.
2. Повышение прочности скелета. Гравитационное поле Земли влияет на молекулы кальция в оболочках и мембранах клеток, изменяя силу и прочность связей межмолекулярного и молекулярного взаимодействия. Увеличение гравитации повлечет за собой усиление процессов связывания кальция в костях, что повлияет на изменение прочности скелета.
3. Уменьшение линейных размеров животных и растений, и обратно – увеличение массы организма в целом, и в частности мышечной ткани у животных.

Поправьте, если что не так, и предлагайте свои варианты с кратким научным обоснованием.

Спасибо.

@темы: Биология, Медицина/здоровье, Экология, Наука, Физика

Comments

[Kordhard]

На Земле за несколько сотен тысяч лет гравитация постепенно увеличилась в 10 раз.

В принципе, чтобы облегчить задачу, можно делать выводы без опоры на "в 10 раз" - гравитация просто УВЕЛИЧИЛАСЬ за данный промежуток времени.

- Что за бред? Это гипотетическое предположение, типа "что было бы, если бы она увеличилась" - или это утверждение, что так и було? Если первое - то нет никаких систем для сравнения, чтобы делать каике-то выводы на этот счёт. Если второе - то это антинаучный бред какой-то! С какого болта гравитация в период существования на Земле многоклеточных организмов, а тем более - хордовых, должна была меняться? У нас что, масса планеты сильно выросла, или где?

[Тьорга]

Если бы гравитация увеличиласьв 10 раз, то, например, не развилось бы прямохождение у предков человека. И исчезли бы птицы - летать стало бы банально невыгодно энергетически. Основными формами стали бы пресмыкающиеся - пусть и теплокровные (кстати, не факт).
Я не понимаю, зачем увеличение объема крови и мышц? Эволюция так не работает. Она бы сработала в сторону уменьшения энергетических затрат - именно ползание, а не ходьба. Возможно вообще она пошла бы в сторону создания разумных слизней. Или жизнь бы так и не вышла из океана на сушу.
Понимаете, природа действует точно как "невидимая рука рынка". Если что-то нерентабельно, оно просто исчезает или не возникает. Увеличение объема крови и укрепление костяка могли бы случиться, если бы в эволюцию вмешалась некая внешняя сила, которой позарез были бы нужны обычные животные, только живущие в таких вот стремных условиях. А так дополнительные мышцы, литры крови и армированный костяк - это банально лишний вес. Ничего не дается даром.

[Prisvan Sagonce]

Kordhard, боюсь, построение формулировки данной задачи от меня совершенно не зависит. Да и сама задача в принципе. Стоит воспринимать это просто как обособленный от реальных событий вариант развития.

Тьорга, спасибо за ответ, мне стоит это учесть.
А по поводу увеличения объема крови и массы скелета - просто предположил, что при подобном и без того нереальном развитии событий гравитация начала увеличиваться от, предположительно, нашего времени. Хотя, возможно, стоит рассматривать данный фактор (увеличение гравитация) как изначальный, не исключаю. Но, отвечая на вопрос - я пошел от обратного за неимением авторитетных научных источников. Исследования в области микрогравитационных воздействий показали, что, например, в условиях невесомости происходит нарушение связывания ионов кальция в скелетной ткани (и в целом проблемы с созреванием остеобластов, если ничего не путаю). Также вычитал в статье, что в водной среде и действующей в ней архимедовой силы линейные размеры и масса тела водных животных увеличиваются, т.е. с уменьшением гравитации. Можно сделать вывод, что при увеличении гравитации будет происходить обратный эффект. Да тут даже природа показывает - самые крупные организмы на Земле обитают в воде, где сила гравитации меньше. Тоже самое и с кровью и гемоглобином.

Собственно объяснение из статьи

Среди исследователей биологической роли гравитации П. А. Коржуев впервые обратил внимание на большое различие у представителей разных групп животных в обеспеченности организма гемоглобином. Он показал, что переход из воды на сушу вызывает резкое увеличение количества крови и гемоглобина (в расчете на массу тела животного) у высших представителей позвоночных по сравнению с таковыми у первичных позвоночных. Например, у хрящевых и костистых рыб имеется соответственно 1,1 и 1,8 г/кг гемоглобина, у птиц-10,2 г/кг и млекопитающих-12,1 г/кг. Ученый объяснил эти различия разным действием гравитации на организмы, находящиеся в водной и воздушной среде: в воде из-за действия выталкивающей силы затрачивается меньше энергии на поддержание и передвижение тела, чем у наземных животных. На основе этих данных был сделан вывод о том, что обеспеченность гемоглобином является косвенным показателем энергетического обмена организма.
Было выяснено также, что синтез гемоглобина у водных животных происходит в селезенке и почках, а у наземных животных — не только в костном мозге, как считалось ранее, а во всем скелете. Эта особенность синтеза гемоглобина у наземных животных обусловлена неодинаковой нагрузкой на различные части скелета в связи с преодолением сил гравитации при передвижении животных, поэтому скелет стал органом кроветворения. Таким образом, гемопоэтическая функция скелета оказала решающее влияние на всю эволюцию наземных позвоночных животных.
Из приведенных данных следует, что органы кроветворения эволюционно тесно связаны с гравитацией и ее изменением. Поэтому можно предполагать, что и в настоящее время эти органы находятся под контролем гравитации.

Но ошибки никак не исключаю, естественно, я не специалист в данной области, а голословным не хочется быть, строя собственные гипотезы. Поэтому действую исключительно исходя из подобный данных.

[ehoo]

Prisvan Sagonce, определитесь с вводной.
Если брать ваши условия

На Земле за несколько сотен тысяч лет гравитация постепенно увеличилась в 10 раз.

, то за такой срок скорее всего наземная жизнь вымрет, останутся только придонные формы из Марианской впадины, которые переберутся ближе к поверхности.
Если не в 10 раз, а втрое, то живность перейдет на крокодилий тип скелета и образ жизни - жить в воде, редко вылезать на сушу, волочить брюхо по земле
Если гравитация вырастет вдвое и за более длительное время, то уже есть варианты поразнообразнее

[Prisvan Sagonce]

ehoo, увы, дали формулировку конкретно в 10 раз, и я совершенно не представляю, чем они руководствовались, но что есть, то есть. Уточнение о том, что "можно делать выводы без опоры на "в 10 раз", нужно лишь для того, чтобы не заморачиваться с в 9 раз это, в 10 или в 11. Сама цифра уже поражает. Естественно, речи о том, что гравитация увеличилась всего в 2 раза не идет, пусть это и действительно достаточно интересный вариант. Прошу прощения за подобную ошибку в формулировке.
Тем не менее большое спасибо за ответ.

[Lloy]

1. Увеличение объема крови и гемоглобина, и, как следствие, увеличение массы скелета

хз, я не биолог, но предположила бы, что не масса скелета увеличится, а плотность костной ткани. А сама масса, наоборот, будет стремиться к уменьшению - тяжелое тело тяжелее таскать. Так что прочное костлявое тело, причем, даже не ползущее, а катящееся, как бочка - катиться проще, чем ползать(да и кровь к пузу не так приливает). Страшное зрелище.

[NeruBobovai]

Prisvan Sagonce, какой интересный вопрос!
Не думаю, что все вымрут, раз процесс будет постепенный. Хотя птицы наверное вымрут подчистую. Остальные приспособятся.
Что же до изменений... кроме утяжеления и упрочнения скелета и уменьшения общих размеров, я бы начала думать в сторону процессов насыщения крови кислородом.
Увеличение гравитации обязательно вызовет увеличение атмосферного давления. Возможно - постепенное изменение состава воздуха. Плюс более "густая" атмосфера будет пропускать меньше солнечной энергии, что приведет к мутации растений (более темно-зеленый окрас поначалу, далее мне уже трудно сказать). Кстати такая атмосфера скорее всего будет очень "возмущенной" - значит вряд ли будут высокие деревья (да и гравитация не позволит), скорее всего будет ковровые заросли с плотным куполом.
Перемещение видов обратно в воду неизбежно - меньшая гравитация, повышение температуры и большее насыщение газами (за счет увеличившегося давления).
Как-то так - но я не специалист, мне очень жаль, не могу ничем больше помочь.

Плюс ко всему, я бы не стала исключать сознательное вмешательство в эволюцию. Даже на нынешнем уровне мы вполне способны создавать направленные мутации на закрепление желаемого признака. Думаю, какая-бы причина не вызвала увеличение гравитации, это очень сильно бы продвинуло вперед нашу биологию, медицину и генную инженерию.
Ведь ничто так не способствует прогрессу как желание выжить

[CD_Eater]

когда-то читал фантастику, где описывалась планета, на которой была гравитация в 10+ раз больше земной
главной особенностью тамошних организмов была генетически закреплённая паническая боязнь всего что находится над тобой
например, если построить нечто нависающее (напр., как козырёк перед входом в подъезд), то никакая местная фауна под него не залезет, боясь смерти от случайно упавшего кусочка этого козырька
второй особенностью было то, что все организмы там были ползающими и плоскими
и, конечно, никто не летал

[Тьорга]

NeruBobovai, ага. Если стартовая точка - сегоднящний день, то человечество, я думаю, сможет вылепить весьма занятный и пригодный для жизни мирок, а не просто пассивно наблюдатьза процесом. Опять же, если дела обстоят так, то нельзя исключать из расклада "вторую природу" - то есть, технологии. Как генетические, так и более банальные. Например превращение в киборгов. Или метаморфов. И что угодно еще - за сто тысяч лет голь может по-всякому исхитриться. И с животными. которых не захочет потерять (котиками, например, или белочками, или птичками) тоже что-то намудрить. чтобы они таки жили. С выступлением на сцену хомо (условно) сапиенса все становится куда менее предсказуемым.

[Prisvan Sagonce]

Lloy, да, тут вы правы, это мой просчет. Будет идти уменьшение массы тела. Однако мне кажется, что скелетная масса будет возрастать в некоторых случаях. Чтобы не сломаться под подобным воздействием гравитации. С другой стороны, плотность костей также влияет. Тут я не могу сказать однозначно, однако спасибо за замечание, исправлюсь.

NeruBobovai, вы прелесть. Большое спасибо за подобный расписанный ответ, он очень помог. Я уж, простите за каламбур, не подумал подумать в сторону подобных изменений.

вряд ли будут высокие деревья (да и гравитация не позволит), скорее всего будет ковровые заросли с плотным куполом.

Я сегодня, к своему счастью, сумел выловить профессора, занимающегося влиянием гравитации на растения. Если интересно, то он на вот это предположение высказал догадку, что скорее всего не будет травянистого яруса, как такового, из-за низкой прочности, напротив, будет много маленьких, очень маленьких деревьев с прочным стволом за счет механической ткани и упрочнения клеточной стенки. Получается, что тот же травянистый покров будет представлен маленькими деревьями с высокой прочностью. Задним числом подумал, что вы это и имели ввиду, но пусть будет

[Kordhard]

Это всё ненаучные гадания на кофейной гуще. Если бы у нас было несколько планет с биосферой и разной гравитацией, то мы могли бы как-то экстраполировать имеющиеся данные куда-то. А у нас ОДНА планета с ПОСТОЯННОЙ гравитацией. И мы не знаем примеров существования никаких других биологических форм, кроме бактерий, на планетах с иной гравитацией. Мы имеем только эксперименты по выращиванию земных растений в невесомости - и не более того!

[CD_Eater]

Если бы у нас было несколько планет с биосферой

как наивно так думать
даже две одинаковые планеты (две земли) при абсолютно одинаковых условиях будут иметь очень разную биосферу
на другой "земле" вы не увидите ни одного знакомого организма
да, бог играет в кости )))

[Kordhard]

даже две одинаковые планеты (две земли) при абсолютно одинаковых условиях будут иметь очень разную биосферу

- На каком основании сделан сей вывод?

на другой "земле" вы не увидите ни одного знакомого организма да, бог играет в кости )))

- Ряд учёных имеют другое мнение. В стиле: "А был ли у бога выбор при заданных условиях и законах физики?"

Я готов поверить, что некоторые биологические виды будут иметь некоторые отличия. По аналогии с фауной Австралии, например. Но вот РАДИКАЛЬНО иными они будут вряд ли.

[CD_Eater]

Kordhard, достаточно посмотреть на фауну разных континентов
они по биологическим представлениям недалеко ушли от их общих предков, но какое сильное различие!
а у фауны двух планет не будет даже общих предков

думаю, что на "альтернативной" земле запросто может отсутствовать, например, четырёхлапость, которую мы видим почти везде на нашей земле

[CD_Eater]

А был ли у бога выбор при заданных условиях и законах физики?

выбор был не у бога, а у кидаемых им костей )))
в биосфере нишу занимает (и не даёт развиться другим конкурентам) та популяция, которая случайно оказалась рядом и случайно подходит по параметрам
а вовсе не та, которая идеально подходила бы для этих условий (которую бы туда поместил бог)