Откуда берется энергия в экосистеме Dune?

Неверные предположения в вопросе

Согласно «Энциклопедии дюн», мир Арракиса не является экологически бесплодным. Есть местные растения, что указывает на то, что фотосинтез происходил в течение геологического периода времени.

Наконечник, полость, когда-то занятая зубным нервом, обычно содержала небольшое количество самого смертоносного доступного яда, чаще всего смешанное производное местных пустынных растений .

И есть также признаки (например, солончаки), что сам мир ранее был заболоченным, предположительно до появления песчаной форели. Это говорит о том, что существуют подповерхностные остатки этих биологических процессов.

Так что же едят черви (и их потомство)?

Энциклопедия включает в себя очень подробное описание экосистемы Дюны и жизненного цикла Шай-Хулуда.

Песчаные черви

Крупные взрослые песчаные черви потребляют питательные вещества непосредственно из воздуха, а также часть из перерабатываемой грязи. Энергия, необходимая для катализа этих химических реакций, исходит от статического электричества и тепла, которые возникают в результате трения. Результатом является выход большего количества энергии, чем выход усилия.

Дыхание осуществлялось через поры в жесткой серебристо-серой наружной коже. Кровеносной системы как таковой не было, так как большая часть питательных веществ находилась в виде газов. Каждый сегмент имел ряд мембранных «перегородок» для поглощения питательных веществ.

и

МЕТАБОЛИЗМ ВЗРОСЛЫХ ЧЕРВЕЙ: Взрослые особи G. Arraknis были настоящими автотрофами , производившими все свои пищевые потребности из неорганических соединений на поверхности планеты. Энергия для запуска синтетических реакций была получена за счет движения червя через свободный песок, что вызывало перепад электростатического заряда. Образовавшиеся электроны передаются акцептору электронов, который, как полагают, представляет собой соединение цианида меди, восстановленная форма которого накапливается в теле червя. Донором электронов, вероятно, был SiO₂, хотя точный механизм неизвестен. В ходе реакции выделяется молекулярный кислород. Присутствие воды вызывало ненормальный разряд электронов, поскольку анионы и катионы на теле червя растворялись в свободной воде. Таким образом, вода была ядом для червя.

и

Тепло от трения о движении червя по песку довело синтетические реакции до конца. Большинство произведенных питательных веществ были газообразными: метан, этан, пропан и бутан, масляная кислота, пропионовая кислота, уксусная кислота и муравьиная кислота. Избыточные газы, не использованные для получения питательных веществ, буквально воспламенялись от жары песка. Таким образом, у червя всегда было пламя глубоко внутри полости тела. Избыточное тепло также помогало запускать синтетические реакции, сохранять питательные вещества в газообразной форме для адсорбции и испарения любой случайной H ^₂ O.

песчаная форель

Меньшая песчаная форель, по-видимому, питается химическими веществами, вырабатываемыми взрослыми червями.

Многие питательные вещества, необходимые песчаной форели, были продуктами распада женского организма. Песчаная форель вырабатывала экзоферменты, которые расщепляли питательные вещества до фрагментов, усваиваемых личинками.

и

Питательные вещества поглощались из воды и воздуха через клеточную стенку.

На более поздних стадиях песчаная форель стала автотрофом , как и ее старшие родственники, превращая неорганические вещества в органические посредством химического синтеза.

Химические реакции во время удара спайса вызвали изменения в выживших личинках, стимулируя их присоединиться к своим телам на преметаморфической стадии. В этот момент начались изменения в обмене веществ, благодаря чему объединенные личинки стали похожи на взрослого червя. Вода постепенно становилась токсичной, и развилась рудиментарная автотрофия.

Цикл плохо изучен

Круговорот специй так и не был полностью объяснен Гербертом. Некоторые моменты цикла носят спекулятивный характер, например, точное отношение планктона к червям. Например, мы до сих пор не знаем, откуда взялся планктон; их производство форелью или червями всегда подразумевается только их присутствием на планетах, измененных форелью. (См. изображение ниже для справки.)

Ключевая странность, которую я заметил, заключается в том, что песчаные черви, по-видимому, выращивают представителей своего вида в качестве пищи. Это не имеет большого смысла с эволюционной точки зрения из-за гипотезы красной королевы: хищник и жертва ведут постоянную эволюционную гонку вооружений. Голод червей напрямую конкурирует с их размножением, поэтому они будут вынуждены прекратить потреблять планктон. Это может быть стабильным только в том случае, если отношения являются высокоутонченными симбиотическими отношениями, похожими (хотя и более экстремальными), чем настоящие муравьи-дракулы, которые, как известно, пьют гемолимфу своих собственных личинок и куколок.

Не только это, но и питание планктоном сделало бы червя питающимся фильтром. Это противоречит тому, что они активные охотники, что само по себе невозможно. Черви просто слишком велики для активной охоты, чтобы обеспечить достаточное питание, и поэтому должны быть гораздо более послушными, чем территориальные хищники из канона. Если только, как предполагает роман, они не нападают только для того, чтобы защитить спайса и свое потомство от других видов.

Эти странности можно объяснить намеком романов на то, что цикл специй является ксенообразующим агентом. Другими словами, цикл спайса тщательно настроен, чтобы быть полностью самостоятельным и превращать враждебную среду в среду, подходящую для его собственного размножения.

Песчаные черви не могут быть автотрофами.

Герберт просто сделал химическую ошибку. Только так я могу это объяснить.

Дюна утверждает, что черви — это « кислородные фабрики », поэтому Энциклопедия Дюны пришла к выводу, что они автотрофы. Для взрослых червей невозможно быть автотрофами, потому что автотрофия не обеспечивает достаточной энергии для обеспечения метаболизма животных в макроскопических масштабах. Хотя на Земле были обнаружены некоторые фотосинтезирующие медузы и морские слизни, они довольно редки, предположительно из-за своей неэффективности по сравнению с вегетативными автотрофами.

Черви описываются как имеющие биологический эквивалент внутренних печей, что противоречит утверждению о производстве кислорода, поскольку в процессе горения (и дыхания) потребляется кислород. На самом деле они должны потреблять кислород, а не производить его.

Тот факт, что черви в первую очередь потребляют планктон, указывает на то, что они были гетеротрофами, а не автотрофами. На самом деле, планктон, скорее всего, был бы автотрофом.

«Наука о дюнах» Сибель Хехтель включает в себя эссе, которое противоречит каноническому объяснению и утверждает, что цикл вместо этого получает энергию от гидротермальных источников, хотя он допускает ряд ошибок, таких как забвение о песчаном планктоне. В нем также утверждается, как и в видеоролике «Потому что наука» о движении песчаных червей , что пески Арракиса имеют особый состав, облегчающий плавание.

Биохимические барьеры

Для червей просто невозможно выделить кислород. Это требует больше энергии, чем червь должен быть в состоянии получить. Зачем им развиваться, чтобы делать это, если это пустая трата энергии? Им не нужно было бы производить его для форели и планктона, поскольку эти организмы вполне могли бы производить свой собственный кислород, отделяя его от воды.

Тот простой факт, что черви бурно реагируют на воду, указывает на то, что их биохимия сильно отличается от земной жизни. Чтобы даже начать объяснять это, потребовалось бы глубокое погружение в спекулятивную биологию и далекое от работы Герберта. Явное предположение Герберта о том, что форель изолирует воду (и, таким образом, превращает планеты в пустыни) специально для пользы взрослого червя, только поднимает больше вопросов об их несомненно своеобразной эволюционной истории.

Аквагенная крапивница в реальной жизни — единственное, что, по моему мнению, может реально объяснить это несоответствие, не прибегая к сложным биохимическим объяснениям. Вместо того, чтобы черви не включали воду в свою биохимию, они должны потреблять ее в упакованной форме, которая не раздражала бы их чувствительные ткани.