paleoforum.ru

Если брать травоядных - по-моему, вклад симбиотических автотрофов даже с учетом высокой продуктивности будет невысоким по сравнению с традиционными источниками питания.
Впрочем, можно посчитать (по первым попавшимся в инете данным).
Так, спирулина даёт по белку 39-45 т/га протеина в год. Учтите, в эти "га" на самом деле включается объем (до глубины проникновения света). Но даже если ориентироваться на 45 т/га, животное с поверхностью кожи 2,5 м2 (суммарная площадь кожи человека) за 1 год нафотосинтезирует 11,25 кг протеина, или
30,8 г/сутки. Суточная потребность взрослого человека в белке - порядка 90 г. Т.е. за счет симбиоза с фотосинтетиками животное размером с человека теоретически может покрыть порядка 30% потребностей в белке. Однако на практике:
1) В расчетах не учтена толщина фотосинтезирующего слоя. Так, по нескольким навскидку просмотренным публикациям, она измеряется десятками метров. Берём 1 м для спирулины. Тогда, при толщине кожи 1 см (пусть животное будет толстокожее) полученные результаты надо уменьшить в 100 раз. Уже не 30%, а 0,3% потребностей по белку.
2) Далеко не вся поверхность кожи находится под лучами солнца. Соответственно, уменьшаем ещё.
3) Для такого симбиоза нужна весьма сложная перестройка организма/ В частности - что делать с шерстью? Идеальный вариант - сделать волоски прозрачными по типу белого медведя, и заселить водорослями. Увеличим толщину фотосинтезирующего слоя, заодно - маскировка. Частично обходим проблему (1). Однако необходима система доставки воды и минеральных веществ в каждый волосок, а также система транспорта органики из волосков в организм...

В общем, считаю, что для крупных животных "овчинка выделки не стоит".

Насколько я помню, у белого медведя волоски светопроводящие, они подводят свет к его темной коже

Спирулина взвешена в воде, и отдельные организмы не прилегают друг к другу? Я правильно понимаю? (Иначе бы и свет не проникал на 10 м, очевидно)

Разве интенсивность фотосинтеза (производство углеводов) у 10 м слоя спирулины не такое же как у хорошо снабжаемого водой тонкого листа покрытосеменного растения? (Тогда оно и в лесах должно быть выше, чем в травах).

Цитата: "Alexy"Разве интенсивность фотосинтеза (производство углеводов) у 10 м слоя спирулины не такое же как у хорошо снабжаемого водой тонкого листа покрытосеменного растения? (Тогда оно и в лесах должно быть выше, чем в травах).

Продуктивность одноклеточных (хоть по белкам, хоть по углеводам) всегда гораздо выше, чем у многоклеточных.
Если же брать конкретно по площадям - у поля, засеянного пшеницей/кукурузой/рисом/соей продуктивность ~ на порядок меньше, чем у мелководного водоёма той же площади со спирулиной. Что по суммарной биомассе (включая белки, углеводы, полисахариды, липиды), что - конкретно по белку. Я брал в расчетах белок, поскольку животные состоят в основном из белка, вдобавок по белку сходу нашёл данные.  

Конечно, можно посчитать более точно, но полагаю - даже с учетом плотной упаковки фотосинтезирующих клеток и прочих ухищрений вклад симбиотических фотосинтетиков (хоть в энергетику, хоть - в биомассу) вряд ли превысит десятые доли процента или первые проценты.

А вот летающие фотосинтетики ("зелёные бабочки"), возможно, и могут иметь преимущество в "темнохвойных" или тропических лесах. Скажем, набрал воды для фотосинтеза - взлетел на ветку повыше, и фотосинтезируй. Как растения -эпифиты, только с крылышками. Правда, сразу может возникнуть давление отбора на паразитизм - типа, чем время от времени летать на землю за водой и минеральными веществами, не лучше ли присосаться к дереву и качать оттуда?

Кстати, Alexy, почему бы Вам не пофантазировать на эту тему? В развитие "зелёных бабочек", переходящих к получению воды и минеральных веществ от дерева, можно предложить симбиоз. от дерева остаётся только ствол с корневой системой, а роль листьев выполняют бабочки. Их преимущество перед "классическими" листьями - можно перемещаться, даже взлетать над пологом, обеспечивая максимум солнечных лучей.

Я как раз и думаю, что они будут стараться держаться на лету повыше и конкурировать друг с другом за свет. А обычные деревья облепливать так, что большинство светлолюбивых видов деревьев просто вымрет.

Цитата: "sss"Продуктивность одноклеточных (хоть по белкам, хоть по углеводам) всегда гораздо выше, чем у многоклеточных...у поля, засеянного пшеницей/кукурузой/рисом/соей продуктивность ~ на порядок меньше, чем у мелководного водоёма той же площади со спирулиной.

полагаю - даже с учетом плотной упаковки фотосинтезирующих клеток и прочих ухищрений вклад симбиотических фотосинтетиков (хоть в энергетику, хоть - в биомассу) вряд ли превысит десятые доли процента или первые проценты.

Так ведь симбиоз будет именно с одноклеточными.

Неужели рис или тростниковые заросли+ряска+водяные лилии+многоклеточные водоросли на порядок менее продуктивны, чем была бы спирулина в том же водоеме.

Собственно, я уже привел (очень грубые) расчеты по одноклеточным выше. В самом идеальном варианте - для прокорма животного, сопоставимого по пропорциям и пищевым потребностям с человеком явно не хватает (максимум - первые проценты или доли процента от потребностей). Можно зайти и с другой стороны.
По первичной Биологической продукции (нафотосинтезированная органика)экосистемы разделяются на четыре класса. http://www.ecolife.ru/slovar/slovar2.shtml
1. Экосистемы очень высокой Б.п. — свыше 2 кг/м2 в год. К ним относятся высокие и густые заросли тростника в дельтах Волги, Дона и Урала. По Б.п. они близки к экосистемам тропических влажных лесов и коралловых рифов.
2. Экосистемы высокой Б.п. — 1—2 кг/м2 в год. Это липово-дубовые леса, прибрежные заросли рогоза или тростника на озере, посевы кукурузы и многолетних трав, выращенные с использованием орошения и высоких доз минеральных удобрений.
3. Экосистемы умеренной Б.п. — 0,25—1 кг/м2 в год. Это преобладающая часть сельскохозяйственных посевов, сосновые и березовые леса, сенокосные луга и степи, заросшие водными растениями озера, «морские луга» из водорослей.
...

Выводы практически не меняются. Если продуктивность "фотосимбионтов" на единицу поверхности животного будет как в экосистемах высокой Б.п. - животное размером и с пропорциями человека нафотосинтезирует максимум 5 кг органики в год, или 13,7 г органики в день.
Суточная потребность человека в органике (белки+жиры+усвояемые углеводы) ~ 569 г (разные сайты дают немного разные цифры). Даже если симбионты будут давать идеально сбалансированную по белкам, жирам, углеводам продукцию (что малореально, поскольку часть будет тратиться на самоподдержание, клеточные стенки и т.д.) - они обеспечат ~2,4% потребностей хозяина в органике. Стоит ли "огород городить" из-за 2-3% максимум?

Я считал "по человеку", но думаю, с учетом схожей биохимии для всех млеков выводы будут сходными.

Тем не менее, прежде, чем сказать "Гыыыыы!"...
Если представить себе очень мелкий вид рыб, у которого в покровах и плавниках поселились одноклеточные симбионты... А у совсем крошек типа Paedocypris progenetica - ещё и в тканях тела, ибо оно практически прозрачно.
Это позволит лучше снабжаться кислородом в сильно освещённом и прогретом, заведомо заморном водоёме.

К тому же, если не брать фотосинтез, границы симбиоза позвоночных с одноклеточными можно расширить. У Айвена Сандерсона в книге "Карибские сокровища" описана ящерица, умеющая светиться. Мало того, по каналу "Animal Planet" показали, как один из герпетологов нашёл героя той самой книги (тогда мальчика, а сейчас уже старенького дядю), прошёл с ним в ту самую пещеру, и нашёл там такую ящерицу, у которой в темноте светились расположенные в ряд бляшки по бокам тела. Неясно только, светилась ли она сама, или это был эффект "свечения" кошачьего глаза.

Так вот, я уже сочинил в одной из глав лягушку из балканской пещеры, которая имеет органы свечения. В проекте Spec есть идея жабы со светящимся выростом типа как у рыбы-удильщика, и в пещере Ваитомо поселили туатару со светящимся кончиком языка. А ещё у них есть хищное европейское сумчатое "баскервилль", которое находится в симбиозе со светящимся грибом, который образует светящуюся полоску на спине зверя. Последняя идея, на мой взгляд, просто какая-то диковатая. Может, лучше начать разработки идей светящихся видов, или иных форм симбиоза, нежели фантазировать на тему фотосинтезирующей бабочки? Она и так неплохо кормится. А вот светящаяся бабочка или муха - это другой вопрос. И вопрос здесь - "зачем"? Если будет хорошо обоснованная с точки зрения выживания необходимость, то светящийся вид возникнет быстро и независимо от других. Простой пример навскидку: существует много видов жуков-светляков, но самый крупный светящийся жук, кукухо, принадлежит к семейству щелкунов. Стало быть, у него способность светиться появилась независимо.

Насчет лягушек. Кожные выросты, как у волосатой лягушки, могут на несколько порядков увеличить площадь тела + хладнокровность + мелкий мозг. И тогда питательных веществ вполне может хватить даже на размножение. Лягушка может просто в зависимости от времени суток переплывать к более осветвленной части водоема.

К слову о продуктивности одноклеточных. Они не только до 50% по своей массе состоят из белков (все аминокислоты, включая незаменимые), но еще и постоянно выделяют питательные вещества в среду.

А я разве против? Я просто посчитал возможность снабжения органикой крупного позвоночного за счет "фотосимбионтов". Получается - неэффективно. А что касается рыбки и кислорода - почему бы и нет? Только надо аккуратно посчитать. Что касается свечения - какие-то хищные личинки мух в тропических пещерах ловят насекомых на светящуюся паутину. И вообще, ИМХО, потенциальные возможности симбиозов ещё далеко не реализованы.
Хотя как-то часто забывается, что любое животное (от насекомых до позвоночных) - это симбиоз с микробами, в первую очередь - кишечной микрофлорой. Во взрослом человеке - 1-2 кг микробов.

Всякие там светящиеся морские организмы, вплоть до рыб, светятся за счет бактерий.

А вот микробы на поверхности тела пока свой потенциал пока не реализовали. Думаю, будущее здесь за мицелиальными грибами. По крайней мере у некоторых насекомых сапротрофные грибы на поверхности тела служат для маскировки, а (умеренно) паразитические - плотным воздушным мицелием защищают колонию от хищников и паразитов.

Цитата: "sss"Экосистемы очень высокой Биологической продукции (нафотосинтезированная органика) — свыше 2 кг/м2 в год. К ним относятся высокие и густые заросли тростника в дельтах Волги, Дона и Урала. По Б.п. они близки к экосистемам тропических влажных лесов и коралловых рифов.

Тут имеются в виду как я понял углеводы+белки?

Цитата: "sss"спирулина даёт по белку 39-45 т/га протеина в год

А сколько спирулина дает по углеводам?

Кстати, насчет "волосатой лягушки". А зачем ей собственными кожными выростами обзаводиться? Можно поселить в коже мицелиальные грибы или грибоподобные протисты типа сапролегнии. А в гифы внедрить фотосинтезирующую цианобактерию. Тогда получится лягушка, обросшая "зелёной плесенью". Причем потеря части плесени - не фатальна, новая отрастет. Заодно - маскировка. Гриб обеспечивает водоросли стабильные условия, защищает от поедания простейшими и мелким зоопланктоном. Водоросль снабжает гриб органикой. Почти лишайник, только эндосимбиоз. Лягушка частично оттягивает органику у гриба (можно придумать достаточно простой механизм). Осталось придумать - какая выгода грибу от лягушки.  :roll:

Цитата: "Alexy"

Цитата: "sss"спирулина даёт по белку 39-45 т/га протеина в год...

Экосистемы очень высокой Б.п. — свыше 2 кг/м2 в год. К ним относятся высокие и густые заросли тростника в дельтах Волги, Дона и Урала. По Б.п. они близки к экосистемам тропических влажных лесов и коралловых рифов.

2 кг/м2 в год - это 20 000 кг/га в год= 20 т/га в год. Т.е. только в 2 - 2,5 раза меньше спирулины.

Точнее, примерно в 5 раз. 39-45 т - это чистый протеин, а суммарная продукция (с учетом углеводов, жиров и т.д.) - что-то порядка 70 т. Но это ситуации принципиально не меняет.

И вообще, чего Вы пристали к травоядным? Лучше зелёных бабочек разрабатывайте - тема, навскидку, перспективная. Или давайте грибо-волосатую лягушку изобретать.

Такая высокая продуктивность наверное не у всех одноклеточных, а только у синезеленых водорослей? Видимо из-за собственной азотфиксации?

"чего Вы пристали к травоядным? Лучше зелёных бабочек разрабатывайте - тема, навскидку, перспективная. Или давайте грибо-волосатую лягушку изобретать." - понятное дело, что бабочки перспективны, ведь их полет не очень много энергии отбирает.
И вообще, чем ниже энергетические запросы у животного, тем ему выгоднее фотосинтезировать, как я понимаю. Так что фотосинтезирующая лягушка и даже крокодил - тоже перспактивны. Из теплокровных это могло бы быть выгодно животным с большой поверхностью, например крыланам.

Хотя вероятность того, что такой симбиоз разовьется аж с несколькими группами современных животных, крайне мало вероятен.

Интересно, грибные составляющие лишайников - это полифилетическая группа, или разные группы лишайников возникли независимо?

Цитата: "Alexy"Такая высокая продуктивность наверное не у всех одноклеточных, а только у синезеленых водорослей? Видимо из-за собственной азотфиксации?

Да нет, вспомнить хотя бы хлореллу - тоже примерно 50% белка + выделение лишнего в среду.

Идея с грибами мне понравилась. Эволюционирует так новый класс позвоночных с настоящим огородом на спине -))) Лет так через миллиард -))) А может и меньше. Это сейчас наивный народ считает, что крупных ароморфозов больше не будет.