Способы первичного поглощения организмами энергии из среды.

[loky1109]

Собственно о чём это я.
Насколько я знаю на нашем шарике бывают продуценты двух "видов": фотосинтетики и хемосинтетики. Использующие, соответственно, энергию электромагнитного излучения видимого спектра и энергию окисления неорганических веществ.
Однако Капитан очевидность говорит нам, что на дилетанстский взгляд это далеко не единственные теоретически доступные виды энергии, к которым (воз)можно было бы присосаться.
Сходу в голову приходят:
1) электросинтез;
2) механосинтез;
3) радиосинтез (от радиации);
4) термосинтез;
5) синтез на основе электромагнитного излучения невидимого спектра;
6) в порядке бреда - гравитационный синтез;
7) возможно фантазия подскажет что-то ещё.

Собственно вопросы.
В общих чертах понятно, почему это вот всё не представлено (или представлено настолько не значительно, что не нашли) в окружающей нас природе - есть гораздо более выгодные варианты и/или нет в достаточном количестве "свободной" энергии нужного типа.

А есть ли этому на НЕ дилетантский взгляд именно принципиальные препятствия?
Если принципиальных препятствий нет, то какие нужно создать условия, для реализации данных механизмов?

[ziggyStardust]

В общих чертах понятно, почему это вот всё не представлено (или представлено настолько не значительно, что не нашли) в окружающей нас природе - есть гораздо более выгодные варианты и/или нет в достаточном количестве "свободной" энергии нужного типа.

Да не сказал бы я, что так уж все и понятно... вселенная просто "набита" мерой способности к изменению движения в виде "нейтрино"... кажется же - "нейтринный фотосинтез", что может быть выгоднее?... Ан нет его ...

[Maki]

6) в порядке бреда - гравитационный синтез;

Вечный двигатель.jpg

3) радиосинтез (от радиации)

Candidatus Desulforudis Audaxviator.txt

Интересная тема. Посмотрим, что по этому поводу скажут специалисты.

[loky1109]

вселенная просто "набита" мерой способности к изменению движения в виде "нейтрино"

И к неуловимости. Не важно сколько нейтрино вокруг есть, важно - со сколькими сможешь провзаимодействовать и получить профит.

3) радиосинтез (от радиации)

Candidatus Desulforudis Audaxviator.txt

Это всё же хемосинтетик, просто топливо для хемосинтеза у него радиоактивного генеза, но мне что-то подсказывает, что и с водородом иного происхождения оно вполне сможет договориться.

[MenFrame]

радиосинтез (от радиации);

https://lenta.ru/articles/2007/05/25/fungi/

[Foma]

Собственно о чём это я.
Насколько я знаю на нашем шарике бывают продуценты двух "видов": фотосинтетики и хемосинтетики. Использующие, соответственно, энергию электромагнитного излучения видимого спектра и энергию окисления неорганических веществ.
Однако Капитан очевидность говорит нам, что на дилетанстский взгляд это далеко не единственные теоретически доступные виды энергии, к которым (воз)можно было бы присосаться.
Сходу в голову приходят:
.....

Собственно вопросы.
В общих чертах понятно, почему это вот всё не представлено (или представлено настолько не значительно, что не нашли) в окружающей нас природе - есть гораздо более выгодные варианты и/или нет в достаточном количестве "свободной" энергии нужного типа.

А есть ли этому на НЕ дилетантский взгляд именно принципиальные препятствия?
Если принципиальных препятствий нет, то какие нужно создать условия, для реализации данных механизмов?

Принципиальное препятствие очень простое - удельное энергопотребление организма и ее зависимость от определяющих параметров, прежде всего от массы. Например, для человека эта величина составляет W/M ~ 1 Вт/кг, для мыши ~10 Вт/кг, для бактерии ~1000 Вт/кг (см любопытные тексты здесь и здесь, а также закон Клайбера, W/M ~ M^-1/4). Отсюда следует, что простейшие формы жизни весьма требовательны к энергоресурсам, а следовательно и они, и все более сложные формы, которые от них произошли, были и будут в конечном итоге завязаны на довольно ограниченное количество источников энергии. В частности на нашей родной Земле рейтинг Energy harvesting по порядку величины выглядит как-то так:

Источник энергии                         Доступная мощность (общий поток, умноженный на кпд преобразования)
 Свет                                                  100 Вт/м²
 Перепады температуры                  1-100 Вт/м²
 Фоновая акустика и вибрации        0.01-1 Вт/м²
 Радиоизлучение от систем связи   0.001 Вт/м²

Первый номер списка наша земная жизнь освоила в виде фотосинтеза, второй через термальные источники, черные курильщики и прочие теплые места в конечном итоге  породил хемосинтез, а все остальные очевидно ниже того порога, за которым могут зародиться и развиваться простейшие. Поэтому, если говорить об условиях реализации экзотических механизмов добычи энергии, то оно ровно одно: доступная плотность мощности должна быть выше ~10-100 Вт/м² . Совершенно неважно, что это будет - ионизирующее излучение, потоки нейтрино или магнитные поля - если порог превышен, жизнь как-нибудь сумеет это освоить, сможет обеспечить себя энергией и развиваться дальше. Если не превышен, то уже ничто не поможет.

[Klapaucius]

Насколько я знаю на нашем шарике бывают продуценты двух "видов": фотосинтетики и хемосинтетики. Использующие, соответственно, энергию электромагнитного излучения видимого спектра и энергию окисления неорганических веществ.

Во втором случае чо сразу именно окисления? И вообще-то почему именно неорганических, когда органических уже полно?
Ну и в первом случае фотосинтез в невидимом для глаза спектре скорее всего возможен, но для нашего шарика наверное да, не особо актуален (хотя некоторые виды такого фотосинтеза, существующего на Земле вроде тут на форуме приводили в пример).

[mbrane]

Ну и в первом случае фотосинтез в невидимом для глаза спектре скорее всего возможен,

это врядли ...ультрафиолет губителен для органики... в инфракрасном но тоже ближнем еще возможен - но не сильно менее 1,2 эВ...

[loky1109]

Во втором случае чо сразу именно окисления?

Потому что так написано в Википедии. Понятно, что в общем случае, где-то в восстановительной атмосфере может быть и восстановление. Но, мне кажется, это частности.

И вообще-то почему именно неорганических, когда органических уже полно?

Вы слово "первичное" в заголовке темы видели? Меня интересуют исключительно продуценты.

[Klapaucius]

И вообще-то почему именно неорганических, когда органических уже полно?

Вы слово "первичное" в заголовке темы видели? Меня интересуют исключительно продуценты.

Я видел в заголовке темы "поглощение энергии из среды". Слово "первичное" мне непонятно, так как уже миллиарды лет, после того как первые же живые организмы "накакали" и "надышали", ни о какой "первичности" речи быть не может.

p.s. Кажется понял. Вы ставите вопрос о существующих организмах, которые вот так вот, берут энергию напрямую именно из небиологических процессов. Растения с их фотосинтезом - самый яркий пример, ну и типа есть второй пример - хемосинтез, причём почему-то только из окисления (хотя окислительный характер атмосферы обусловлен исключительно жизнью, а в почвах и недрах процессы протекают в обе стороны, пожалуй даже бывают окислительные без участия чистого кислорода - сейчас затрудняюсь привести конкретные примеры лучше чем ржавение железа в воде).

[loky1109]

Я видел в заголовке темы "поглощение энергии из среды". Слово "первичное" мне непонятно, так как уже миллиарды лет, после того как первые же живые организмы "накакали" и "надышали", ни о какой "первичности" речи быть не может.

То есть для вас слово "продуценты" смысла не имеет?

типа есть второй пример - хемосинтез, причём почему-то только из окисления (хотя окислительный характер атмосферы обусловлен исключительно жизнью

То, что [известный нам] хемосинтез основан на окислении слабо связано с окислительным характером атмосферы.

пожалуй даже бывают окислительные без участия чистого кислорода

Удивительно! Спасибо, Капитан. )

бывают окислительные без участия чистого кислорода - сейчас затрудняюсь привести конкретные примеры лучше чем ржавение железа в воде

Ржавение железа как пример окисления без участия кислорода это... Необычно.

[Nucleosome]

Отсюда следует, что простейшие формы жизни весьма требовательны к энергоресурсам

далеко не все, есть и очень медленно растущие, скажем бактерии делящиеся раз в год

1) электросинтез;

то есть от чего-то вроде молний, но в итоге это тот же фотосинтез - то есть источник тот же, и тут он уж слишком концентрированный и нестабильный, представить, что где-то будут стабильные молнии?.. не знаю, вот если на основе магнитных полей, скажем у нейтронной звезды - это уже интереснее. типа внутриклеточных катушек индуктивности

2) механосинтез;

весьма интересно, как-то даже подумал - вот были бы организмы которые производили бы энергию бьением ресничек в разветвлённой сети от крупных, до мелких протоков, под потоками ветра.

3) радиосинтез (от радиации);

это на Земле есть, уже написали, хотя как источник очень мал и рассеянный в коре

4) термосинтез;
5) синтез на основе электромагнитного излучения невидимого спектра;

это не жизнь в термальных источниках, как тут писали, те просто хемосинтетики, тут же нечто вроде живой тепловой машины, не знаю как может выглядить, но могут быть например какие пузырьки, приходящие в движение от разного нагрева, проблема тут в том, что перепады температур на Земле с её атмосферой редко обеспечат достаточный КПД этого

6) в порядке бреда - гравитационный синтез;

ну это как раз просто - тот же принцип что и на ветру, только улавливающий падение, ну конечно воды прежде всего, течение в реке или водопаде. к примеру некие организмы будут вступать в симбиоз с теми кто будет строить им плотины как бобры, с них будет водопад, под ним они будут его ловить воронками с ворсинками и растити за счёт их бьения, а "бобры" питаться ими

7) возможно фантазия подскажет что-то ещё.

что-то насчёт слабого взаимодействия ничего не приходит в голову

в целом же можно сказать, что главная проблема источника энергии - его концентрация - поэтому строят ГЭС, но не строят ДЭС (дождевые) - т. е. ловящие дождь, а происходит так потому, что во втором случае антенна, ловщая энергию будет слишком громозкой и затраты на неё не отобьются. интересно, что в случае с цивилизации у нас не очень отбивается солнце, но хорошо - ветер, а в живом мире наоборот

[loky1109]

представить, что где-то будут стабильные молнии?

Вроде на Европе предполагают что-то такое.

не знаю, вот если на основе магнитных полей, скажем у нейтронной звезды - это уже интереснее.

Ну или там, да.

это на Земле есть, уже написали, хотя как источник очень мал и рассеянный в коре

А эта статья, на которую ссылка, она точно не утка?

ну это как раз просто - тот же принцип что и на ветру, только улавливающий падение, ну конечно воды прежде всего, течение в реке или водопаде

Не, это как-раз механосинтез. Гравитационный - из гравитационных волн энергию берёт. Потому и в порядке бреда.

[Nucleosome]

Вроде на Европе предполагают что-то такое.

да, вспомнилось когда-то читал, там с молниями всё хорошо. ну тогда опять довольно просто - организм ловит электротоки и использует их на создание трансмембранного потенциала, употребляя его на синтез АТФ, примерно как в нейронах, только там он тратит свои силы на это, а тут - из вне

А эта статья, на которую ссылка, она точно не утка?

вроде нет. где-то ещё про это читал. но не копался

Гравитационный - из гравитационных волн энергию берёт. Потому и в порядке бреда.

а-а-а... ну тут опять та же проблема - рассеянность энергии. сколько там поймать можно и где? уловили когда столкнулись две чёрные дыры с всплеском рассеившим 3 массы солнца (!)
да, я забыл про 5 пункт (потому он прилип к 6) - с инфракрасного излучения брать можно, надо только делать антенну длиннее из двойных связей, в остальном будет тот же фотосинтез, и опять возникает проблема рассеинья - молекулы большие, громозкие, а ловят мало, ну и КПД там видимо меньше

[Юрий Б.]

6) в порядке бреда - гравитационный синтез;
7) возможно фантазия подскажет что-то ещё.

Если в порядке бреда - тогда термоядерный синтез.

[Maki]

7) возможно фантазия подскажет что-то ещё.

Разница парциального давления. Сидит такая прозрачная мембрана на бактериальном мате, защищает его от хищников, а через неё диффундируют газы. Тоже, по сути, механосинтез - но на молекулярном уровне.

всьма интересно, как-то даже подумал - вот были бы организмы которые производили бы энергию бьением ресничек в разветвлённой сети от крупных, до мелких протоков, под потоками ветра.

Кстати, почти 1:1 описаны коралловые полипы и прочие морские фильтраторы. На течении их иногда прилично "колбасит". А уж в полосе прибоя -  для механосинтеза и вовсе энергетическое изобилие. Но использовать эту энергию они, за сотни миллионов лет, так и не научились.
Проблема, вероятно, в низком КПД. Сперва механическую энергию надо преобразовать во что-то, работающее на молекулярном уровне. А потом при помощи этого "чего-то" (электричества?) синтезировать органику.

[Klapaucius]

Я видел в заголовке темы "поглощение энергии из среды". Слово "первичное" мне непонятно, так как уже миллиарды лет, после того как первые же живые организмы "накакали" и "надышали", ни о какой "первичности" речи быть не может.

То есть для вас слово "продуценты" смысла не имеет?

Слово "продуценты" было не в заголовке. И да, я его не только не знал, но и в русском языке это заимствование можно понять как минимум двояко, если не погуглить самую малость в яндексе. Причём и это не помогает, бывает (выборочно, не очень часто) сразу забываю не употребляемые мной термины.

типа есть второй пример - хемосинтез, причём почему-то только из окисления (хотя окислительный характер атмосферы обусловлен исключительно жизнью

То, что [известный нам] хемосинтез основан на окислении слабо связано с окислительным характером атмосферы.

А неизвестных нам, к сожалению, неизвестно. Так как вот есть такая атмосфера. Или иногда где-то в пещерах или глубоко на дне океана находят даже биоценозы, но опять же не будь кислородной атмосферы, появились ли бы они, являются ли пережитками более ранних времён?

бывают окислительные без участия чистого кислорода - сейчас затрудняюсь привести конкретные примеры лучше чем ржавение железа в воде

Ржавение железа как пример окисления без участия кислорода это... Необычно.

Ржавение-ржавление железа без участия воды или пара если и возможно, но протекает медленно даже по вселенским масштабам времён. А вот с участием... Про отсутствие кислорода - в земной воде он есть, в растворе. Правда когда вода в виде паров, повышенная влажность, в кислородной атмосфере железо тоже ржавеет - так что мой пример был плоховат.

[Dem]

1) электросинтез;
3) радиосинтез (от радиации);
5) синтез на основе электромагнитного излучения невидимого спектра;

В наличии.

2) механосинтез;
4) термосинтез;

Слишком низкий градиент энергии для одноклеточных.

[loky1109]

В наличии.

А где в наличии электросинтез?

[Rattus]

А где в наличии электросинтез?

https://www.popmech.ru/science/240057-kak-bakterii-pitayutsya-elektrichestvom/