Можно ли сократить углеродный цикл путем метаморфоза от растения к животному и наоборот?

Трудная часть, чтобы понять, не как . Трудная часть, почему .

На Земле растения и животные довольно сильно отличаются друг от друга. Но нет никакой физиологической причины, почему вы не можете комбинировать их черты. В конце концов, главное различие между растениями и животными заключается в том, что у растений есть хлоропласты, которые они используют для фотосинтеза. Вживите в животное несколько хлоропластов и дайте ему необходимые клеточные механизмы для их поддержки, и животное тоже сможет фотосинтезировать.

Причина, по которой растения и животные являются отдельными царствами, заключается в том, что получение энергии от солнца и получение энергии из пищи — это два совершенно разных образа жизни. Что наиболее важно, фотосинтез не дает большого количества энергии, и лучший способ получить больше энергии за счет фотосинтеза — это расти наружу (подставляя большую часть поверхности солнцу) и вверх (перерастая другие конкурирующие растения). вокруг еще сильнее. Поэтому растения не утруждают себя созданием средств активного транспорта, так как это контрпродуктивно для них.

Животное может получить некоторую дополнительную энергию от фотосинтеза, но это ничтожно мало по сравнению с количеством энергии, которое животные могут получить от еды, и становится еще более незначительным из-за того факта, что рост, подобный растению (вверх и наружу), сделает движение неудобным. . Среди животных, которые ведут сидячий, более «растительный» образ жизни — кораллы и губки — довольно часто вступают в симбиотические отношения с водорослями, но среди более подвижных видов это практически бессмысленно.

Животное могло бы получить больше пользы от фотосинтеза, если бы оно все равно впадало в состояние гибернации. Проблема в том, что основная причина, по которой животные впадают в спячку, в первую очередь связана с нехваткой пищи... а причина, по которой не хватает еды, обычно заключается в том, что условия не являются оптимальными для роста растений. . Так что нет особого смысла самому превращаться в растение.

Есть несколько животных, которые начинают жизнь в подвижном состоянии и становятся сидячими, когда становятся старше. Сидячее состояние тогда могло бы свободно расти наружу, как растение, и извлекать выгоду из фотосинтеза. Но очень немногие животные возвращаются из сидячего состояния обратно в подвижное — с точки зрения выживания вида гораздо разумнее просто размножаться после достижения этого состояния. Это особенно верно, если животное становится намного больше после того, как оседает, что, вероятно, имело бы место, если бы оно превращалось в растение.

Любая ниша, предлагающая преимущество свободного перехода от животного состояния к растительному, скорее всего, будет очень ситуативной и вряд ли просуществует достаточно долго, чтобы породить целый новый класс организмов. Но симбиоз между существующими растениями и животными развивается несколько легче, и его легче увидеть. Например, есть некоторые водные плоские черви, которые питают фотосинтезирующие водоросли.

Если бы былибыть гибридом растения-животного, я ожидаю, что животное будет иметь какую-то расширяемую структуру, которая позволит ему легко выставлять большую поверхность на солнце в короткие сроки. У многих рептилий есть подобные структуры для согрева крови — например, шейные или спинные оборки. Пускать корни было бы маловероятно, поскольку это потребовало бы гораздо более радикальных физиологических изменений, но, возможно, оборка могла бы стать больше, поскольку условия стали более «благоприятными для растений». При определенных условиях (возможно, после того, как насекомые съели большое количество растений в этом районе, так что доступной пищи мало, но достаточно ресурсов для использования растениями) животное может частично зарыться в землю, войти в состояние гибернации и на некоторое время принять растительный образ жизни. Если бы его оборка стала слишком большой, это сделало бы активное движение неудобным,

Конечно.

Хочешь слизевиков — боюсь, это может быть очередной случай, когда «природа сделала это первой». Давайте посмотрим на этот удивительный жизненный цикл клеточной слизевики (рисунок несколько упрощает его, и не обращайте внимания на фразу «растительный, животный» — он не имеет отношения к животным и растительным стадиям жизненного цикла, которые я предлагаю). здесь)

Слизевики начинаются как свободные амебоподобные клетки. В какой-то момент эти клетки объединяются, пока не образуют подвижную, почти многоклеточную сущность, известную как слизень. Этот слизень в конце концов прикрепляется к земле, принимая форму вертикального стебля. Затем этот стебель превращается в плодовое тело, называемое спорангием. Спорангии лопаются и выпускают споры в воздух до тех пор, пока жизненный цикл не начнется снова.

Теперь мы можем модифицировать его, чтобы он подходил многоклеточным формам жизни, подобным животным. Вместо того, чтобы объединять множество клеток в слизняка, просто попросите животное заменить первые три стадии. Это животное прикрепится к земле любым способом, а затем в своем новом сидячем теле переключится на фотосинтез. Он мог осуществлять фотосинтез, используя хлоропласты, «украденные» у растений, которые он ест — это объясняет часть «когда животное ест достаточно растительности».

Переход от вдыхания кислорода к вдыханию углекислого газа — это нормально — опять же, природа сделала это первой. Ночью растения вдыхают кислород. Единственная модификация, которую шаблон слизевика внесет в вашу идею, — это та часть, где растение превращается обратно в животное в течение своей жизни. личиночной стадии растения.

Восстановить баланс фотосинтеза

Поскольку ваша цель здесь состоит в том, чтобы сократить углеродный цикл и заставить один и тот же организм фиксировать углерод и вдыхать его, вероятно, стоит отметить, что растения уже делают это в меньшей степени.

Растения имеют как хлоропласты, так и митихондрии, и для получения энергии они полагаются как на фотосинтез, так и на клеточное дыхание. В течение дня, когда много солнечного света, растения осуществляют фотосинтез и фиксируют углерод в огромном избытке по сравнению с тем, что они фактически используют — вот как они растут. Однако как только солнце садится и темные реакции израсходовали исходные материалы, растения перестают вырабатывать кислород и вместо этого потребляют O ₂ , как и все мы.

Это означает, что легко представить себе идеально сбалансированный растительный организм, производящий ровно столько же О ₂ , сколько СО ₂ , и бесконечно циркулирующий этот углерод. Возможно, солнечный свет слишком слаб, чтобы поддерживать растение, или, возможно, оно выполняет какую-то энергоемкую деятельность, требующую использования всех органических сахаров, которые оно производит. Эти растения будут необычными, потому что, в отличие от большинства растений, они перестанут расти и останутся одного размера до конца своей жизни.

Проблема с животным/растением в том, что вы говорите о двух царствах жизни . Но это конкретно относится к концепции таксономии жизни на Земле. На Земле существует очень высокий уровень разделения, который отражает миллионы лет раздельной эволюции, восходящей к самой ранней многоклеточной жизни. На вашей планете эти виды не пересекают границы таксономии — теперь так работают виды. Вместо этого виды на вашей планете организованы в собственное древо жизни со своими собственными родами, типами и царствами. И мы можем предположить, что существует одно царство, в котором находятся эти «гибридные» виды.

Итак, мы также можем предположить, что мы не привязаны к особенностям земных видов. Давайте предположим, что эта биология все еще основана на клетках. Но детали клеточных мембран? Нужно ли рассказывать читателю что-то конкретное о них? Единственная причина, по которой вы можете упомянуть клетки, заключается в том, что они облегчают рассказывание историй.

Что касается механизма, то, пожалуй, самым простым решением были бы симбиотические отношения. Пусть растительные аспекты обеспечиваются водорослями, которые растут внутри или на хозяине. В растительной фазе клетки животных выделяют ненужные белки, чтобы водоросли могли расти, и наоборот.