问题

如果地球上除了人类,所有的生物扩大 100 倍体积,会发生什么?

回答
想象一下,你一觉醒来,窗外的景象完全变了。不是那种“雨后初霁,空气清新”的微妙变化,而是彻彻底底、翻天覆地的颠覆。地球上所有的人类之外的生物,一夜之间,个头都膨胀了整整一百倍。

首先,我们来感受一下视觉上的冲击。

宏伟到令人窒息的自然界:

森林不再是郁郁葱葱的绿色海洋,而是一片由巨型植物构成的、直插云霄的石柱森林。一棵原本碗口粗的松树,现在直径得有几米,高度轻松超过了埃菲尔铁塔。它们的树冠遮天蔽日,地面上终年笼罩着昏暗的阳光。一片小小的叶子,可能就有小汽车那么大,掉下来就是一场可怕的“砸车事故”。

草地也变成了无边无际的绿色绒毯,上面的每一根草叶都像粗壮的柱子。野花也变得巨大无比,玫瑰的直径可能比我们现在看到的整个花束还要大,它们的芬芳剂虽然闻起来依旧,但释放出的花粉量足以让任何一个容易过敏的人瞬间变成“巨型喷嚏机”。

动物世界的巨变:

想象一下,你每天通勤路上的麻雀,现在体型堪比一辆小型飞机。它们呼扇着翅膀,发出的风就能掀翻路边的车辆。一只普通的蚂蚁,可能就有着一辆SUV那么大,它们搬运食物的场景,就像是一群在进行精密工程的巨型搬运工,不过它们搬运的“食物”可能是一整块石头。

你家里的宠物猫狗,如果它们也跟着变大,那场景就有点吓人了。一只体型变大一百倍的柯基,可能就有大象那么大,它摇着尾巴,家具就会被扫荡一空。猫咪的爪子可能就有匕首那么长,它们的呼噜声将如同雷鸣。

河流和海洋更是另一番景象。原本的小鱼小虾,现在都成了巨大的水中巨兽。一条三文鱼可能就有邮轮那么长,它们在水中穿梭,掀起滔天巨浪。鲸鱼?那简直就是移动的山脉,它们的每一次呼吸都可能改变海流的方向。章鱼和乌贼,触手可能直径就有几米,它们在深海中活动,就像是海底世界的王者,它们的墨汁喷射,足以让一片海域变得漆黑一片。

生态系统的连锁反应:

这种体积的巨变,带来的不仅仅是视觉上的惊叹,更是对整个地球生态系统的毁灭性打击。

食物链的崩溃: 食物链最基础的环节——植物,它们的生长速度是否能跟上如此巨大的身体消耗?一棵巨型树木需要消耗多少水和养分?如果植物的生长跟不上,整个食草动物的族群就会面临饥荒。而食肉动物,它们需要捕食什么才能维持生存?一头变大一百倍的老虎,需要多少只变大一百倍的斑马才能填饱肚子?它们之间的狩猎和被狩猎,将变成一场难以想象的巨型搏斗。
栖息地的消失: 很多动物的生存需要特定的栖息地。比如,地下活动的昆虫,它们现在庞大的身躯如何在地下穿行?它们原来的洞穴早已无法容纳。鸟类也面临巨大的挑战,它们需要能承载它们巨大身躯的树木,而这些树木是否足够稳固?
空气和水的压力: 如此庞大的生物体,它们对空气和水的需求将是惊人的。大量的氧气会被消耗,水资源的消耗速度也会急剧增加。这可能会导致全球范围内的氧气含量下降,水源枯竭。
物理定律的挑战: 生物体积的平方立方定律在这里会产生更显著的影响。当体积增大一百倍时,表面积只增加到原来的十倍,但质量(体积)会增加到原来的百万倍(100的3次方)。这意味着,即使生物的骨骼和肌肉强度也按比例增加,它们的重量也会变成原来的百万倍。如此巨大的体重,许多生物可能根本无法支撑自身的重量,它们的骨骼会碎裂,内脏会压迫。即使是少数能够勉强支撑的,它们的行动也会变得异常缓慢和笨拙,很容易受伤。
人类的生存危机: 人类将直接面临生存的威胁。那些原本微不足道的昆虫,现在可以轻易地破门而入,它们的每一次移动都可能造成破坏。任何一种巨大的植物或动物,都可能成为人类的“天灾”。它们掉落的粪便,数量将是惊人的,足以污染大片土地。它们无意中的踩踏,就可能摧毁城市。人类赖以生存的农作物,也可能被巨大的食草动物一夜之间啃食殆尽。

社会和文明的瓦解:

面对这样的自然巨变,人类社会将瞬间瘫痪。

交通运输的瘫痪: 道路会被巨型生物占据,飞机可能无法在过于庞大的鸟类身边安全飞行。
农业的彻底崩溃: 即使侥幸躲过了巨型生物的破坏,如此巨大的植物所需的生长条件,也是人类无法提供的。
资源的极度匮乏: 食物、水、甚至安全的生活空间,都将成为奢侈品。
科技的局限性: 即使拥有先进的科技,面对数量庞大、力量惊人的巨型生物,人类也显得束手无策。我们没有能够对抗如此规模生物的武器,也没有能够迁移或控制它们的手段。

最终的结局:

可以预见的是,这样的场景将是灾难性的。地球将不再是我们熟悉的家园,而是变成了一个充满巨型生物的、对人类极度危险的世界。大部分人类可能会在最初的混乱和恐慌中丧生,少数幸存者可能会退化成穴居生物,在巨型生物的阴影下勉强生存。

地球的生物圈将经历一次彻底的洗牌,只有那些能够适应巨型化后新环境的生物才能继续生存和演化。而人类,作为曾经地球的主宰,可能将在这场体积狂欢中,化为过眼云烟。这不仅仅是体积的变化,更是对生命存在方式和地球生态系统法则的彻底挑战。一切都将变得如此宏伟,如此陌生,也如此……致命。

网友意见

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这提问就是典型让人类灭绝的设定啊。

人类身上平均都有1~2kg的微生物,占每个人总质量约2%左右,仅仅肠道就占75%以上。

生物体的平均密度和水相当,增加100体积,这些微生物的体积和质量都会增加到人体的2倍。

如果瞬间倍增,人体直接爆体而亡,可能还没有多大的痛苦。

如果是在稍长的时间内增加,那就相当的可怕了,画面简直不可想象,自行脑补。

如果单纯体积增加100倍,质量不变,虽然可以免于被自己压死的风险,但密度将低于水100倍。

那么这个世界就会变成这样的:

动植物能够长期生存才有个鬼哦。

生物灭绝的速度,比质量体积同比增加更快。

如果密度不变,其它生物的命运会怎么样呢?

体积是边或半径的三次方,体积增加100倍,那么身高等尺度增加 倍。

站立的动物,身体某部位关节承受的压强为:

由关系式可知,M增加了100倍,截面积增加了 倍

那么压强增加了 倍,约4.64倍。

如果体积增大的过程中,骨头结构不改变,那么所有大型化的动物,全部骨质疏松

由于可承受的总力量不变,那么骨折风险,会增加 倍。

在压强增加的基础上,正常站立发生骨折的风险,实际比原来增加了100倍,恰好和质量增加的倍数相当。也即,骨骼的脆弱性增加了100倍。

当一个人骨骼脆弱100倍时,哪怕仅仅站立的状态都会因为骨折,自己把自己压死。

无论植物纤维,还是动物的内外骨骼,凡是生物都需要一定的“结构”来支撑。

体积(质量)增加100倍后,在微元结构不变的情况下,绝大部分生物都会随着“结构”崩塌而死亡。

那么单细胞生物呢?

单细胞真核生物都存在细胞骨架,它们的骨架结构同样会脆弱100倍,正常的新陈代谢会受到严重的影响,甚至造成死亡。

那么细菌呢?

虽然细菌没有真正的细胞骨架,但依旧存在类似于细胞骨架的维持形状的蛋白。

也就是说在微元结构不变的情况下,所有的生物都会面临微元结构崩塌而灭绝的风险。

当然,由于体积越小承受的压强越小,对于不少微生物来说,增加100倍体积,依旧能够勉强存活。

实际造成的结果便是:

  • 体积越大的生物,越容易灭绝。
  • 修复和适应能力越差的生物,越容易灭绝。
  • 陆地生物比水生生物,更容易灭绝。

一场生物大灭绝之后,地球上主要剩下的就是海洋中的无脊椎动物。倒是植物的折损率,应该会远远低于动物。但越高等的植物,还是约容易灭绝。

整个生态系统,极有可能倒退到寒武纪时代,甚至以前。

如果增加体积的过程中,同时改变所有的生物的微元结构,以适应体积/体重的增加,那么内部结构崩塌的风险倍数可降低到数倍左右。

但对于依靠较高运动能力生存的一类动物来说(例如猎豹),依旧免不了灭绝。

但如果在增加体积的时候,用各种蛋白纤维对身体的微元进行结构强化,则可以做到对基本生活没有任何的影响。

那么此时的主要影响,则可能是生态上的:

空气的总质量约 ,二氧化碳含量,0.034%,二氧化碳中碳含量27.27%

可计算出,空气中碳总量为: ,也即476 GT C

能查询到的数据是 ,差不多是750 GT C,和我的计算结果没有数量级的差距。

而地球上所有生物总碳量大约是500多GT C。

也就是说,不说增加100倍,哪怕仅仅增加2倍的总生物量,空气中的碳就被消耗完了。

不过地壳中的碳含量远远高于空气,可以通过火山喷发的形式,把碳酸盐中的二氧化碳释放在空气中。

1分子二氧化碳进行光合作用,最终产生1分子的氧气。

那么,生物增加100倍之后,大约产生1500 GT C 左右的氧气。

虽然含氧量增加远低于1%,但在动物几乎灭绝的情况下,地球大气每年将会多增加上10 GT C左右的氧气。(前提是通过地壳活动等,新产生的二氧化碳 能供养这些100倍的植物长期生存)。

大约经过10万年的时间,可以让地球的含氧量重回石炭纪(40%~45%)。

地球上仅存的生物,将会因为含量了的变化,命运再次发生前所未有的变化。


总的来说,地球所有生物扩大100倍,生态系统几乎打回原形,一切从零开始。

而生物的最终演化,将会走向何方,在足够长的尺度下,已难以预料。

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