What Happens If We Throw an Elephant From a Skyscraper? Life & Size 1

Summary

Dieses Video erklärt, wie die Größe von Lebewesen ihre Biologie und Erfahrung der Welt beeinflusst. Ein Mäuseexperiment zeigt, dass kleinere Tiere aufgrund ihrer Oberfläche-zu-Volumen-Relation weniger von der Schwerkraft betroffen sind und daher von einem Fall überleben können. Große Tiere wie Elefanten haben dagegen eine geringere Oberflächenrelation und werden von dem Aufprall schwer verletzt. Die Video-Serie wird weitere Welten verschiedener Größen erkunden und die physikalischen Gesetze, die für sie gelten, erklären.

Takeaways

• 🐭 **Größe bestimmt das Überleben**: Eine Maus überlebt einen Fall aus großer Höhe, weil ihre Größe die Auswirkungen der Schwerkraft verringert.
• 🐘 **Physikalische Gesetze variieren mit der Größe**: Die physikalischen Gesetze sind für verschiedene Größen von Tieren unterschiedlich.
• 🔍 **Skalierung verändert alles**: Wenn ein Objekt zehnmal so lang wird, wächst seine Oberfläche um das Hundertfache und sein Volumen um das Tausendfache.
• 🌌 **Leben reicht von Bakterien bis zu Blauwalen**: Das Leben erstreckt sich über sieben Größenordnungen.
• 🌐 **Jede Größe hat ihre eigenen Regeln**: Jede Größe lebt in ihrer eigenen, einzigartigen Welt mit eigenen Vor- und Nachteilen.
• 🐜 **Kleinste Dinge sind immun gegen Stürze**: Kleine Dinge wie Insekten sind praktisch immun gegen Stürze aus großer Höhe.
• 💥 **Elefanten zerstören sich beim Aufprall**: Elefanten haben aufgrund ihrer Größe eine sehr geringe Oberflächen-zu-Volumen-Relation, was zu einem starken Aufprall führt.
• 💧 **Oberflächenspannung ist gefährlich für Insekten**: Für Insekten kann die Oberflächenspannung von Wasser lebensbedrohlich sein.
• 🔬 **Insekten haben sich entwickelt, um Wasser abzuweisen**: Insekten haben eine wachsenbedeckte Exoskelett, um Wasserabweiseigenschaften zu entwickeln.
• 🌬️ **Luft wird bei sehr kleinen Größen zunehmend fest**: Für winzige Insekten wie die Feenmücke ist die Luft wie eine zähflüssige Masse.
• 🔮 **Evolution musste sich an die verschiedenen Größen anpassen**: Die Evolution musste sich wiederholt an die physikalischen Regeln anpassen, als das Leben im Laufe der letzten Milliarden Jahre zunahm.

Q & A

Warum überlebt die Maus den Fall, aber der Elefant und der Hund nicht?

Die Maus überlebt aufgrund der physikalischen Gesetze, die sich für verschiedene Größen verhalten. Kleine Tiere sind praktisch immun gegen Stürze aus großer Höhe, weil sie weniger von der Schwerkraft betroffen sind.

Wie verändert sich das Volumen und die Oberfläche eines hypothetischen kugelförmigen Tieres, wenn es zehnmal so groß wird?

Wenn das Tier zehnmal so lang wird, wächst seine Hautfläche um das Zehnfache und sein Volumen, also sein Inneres, um das Tausendfache.

Warum ist die Oberflächenfläche in Relation zum Volumen beim Elefanten so gering?

Ein Elefant ist so groß, dass er im Verhältnis zu seinem Volumen sehr wenig Oberflächenfläche hat. Daher wird eine große Menge an kinetische Energie über einen kleinen Raum verteilt und die Luft bremsen ihn kaum.

Wie können Insekten, trotz ihres kleinen Gewichts, schwere Stürze überleben?

Insekten haben ein enormes Verhältnis an Oberflächenfläche zu ihrer winzigen Masse, was dazu führt, dass sie praktisch keine schweren Verletzungen durch Stürze erleiden, selbst aus Flugzeughöhen.

Was ist die Wirkung von Wasseroberflächenspannung für Insekten?

Die Wasseroberflächenspannung ist für Insekten so stark, dass Wasser für sie tödlich sein kann. Sie entwickelt ein starkes Zusammenhalten, das sie an Wasseroberflächen kleben kann.

Wie haben Insekten sich entwickelt, um Wasseroberflächenspannungen zu überleben?

Insekten haben eine wasserabweisende Exoskelett-Oberfläche entwickelt, oft mit einer dünnen Schicht Wachs und winzigen Haaren, die das Wasser von ihrem Körper abhalten und es leichter ablegen.

Wie nutzen einige Insekten die Oberflächenspannung von Wasser, um unter Wasser zu atmen?

Einige Insekten haben eine dichtbehaarte Oberfläche entwickelt, die Luftblasen in ihrem Fell bei Wassereinwärtsbewegungen hält. Diese Luftblasen ermöglichen es ihnen, unter Wasser zu atmen, da die Luft durch die Haarstruktur nicht durch Wasseroberflächenspannung durchdrungen werden kann.

Was ist die Wirkung der Luft für winzige Insekten wie die Feenmücke?

Für sehr kleine Insekten wie die Feenmücke ist die Luft wie eine zähflüssige Masse, die sie durchschwimmen müssen. Ihre Flügel sind eher haarige Arme und nicht wie typische Insektenflügel, um in dieser zähen Luft zu fliegen.

Warum gibt es keine Ameisen so groß wie Pferde oder Elefanten so klein wie Amöben?

Die physikalischen Gesetze sind für jede Größe so unterschiedlich, dass die Evolution wiederholt um sie herum ingenieuriert hat, was die Grenzen für die Größe von Lebewesen bestimmt.

Warum ist die Größe ein so unterschätzter Regulator für Lebewesen?

Größe bestimmt alles über unsere Biologie, wie wir gebaut sind, wie wir die Welt erfahren, wie wir leben und sterben, weil die physikalischen Gesetze für verschiedene Größen unterschiedlich sind.

Outlines

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🐘 生物尺寸对生存的影响

本段视频脚本通过一个假设的实验——将一只老鼠、一只狗和一头大象从摩天大楼上扔到一堆床垫上，来探讨生物尺寸对生存的影响。老鼠因为其较小的体积，能够从高空坠落后幸存，而狗和大象则因为体积大，无法承受落地时的冲击力而死亡。视频解释了尺寸如何成为生物生存的关键因素，因为不同尺寸的生物遵循不同的物理法则。尺寸决定了生物的生物学特性、结构、对世界的体验以及它们如何生活和死亡。视频还讨论了尺寸如何影响生物的体积、表面积和重量，以及这些因素如何影响生物从高处坠落时的生存机会。例如，大象的表面积相对于其体积的比例非常小，导致其在落地时受到极大的冲击力，而昆虫由于体积小，表面积相对于其质量的比例大，因此即使从高空坠落也不会受到严重伤害。此外，视频还提到了表面张力对小型生物如昆虫的影响，以及它们如何适应这种环境。

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🔍 微小生物的奇异世界

第二段视频脚本继续探讨了生物尺寸对生存环境的影响，特别是对于非常小的昆虫，如仙女蝇。这些微小的生物生活在一个与我们截然不同的世界中，其中空气对它们来说就像是一种糖浆状的物质，使得它们的飞行更像是在粘稠的介质中游泳。仙女蝇的翅膀更像是带有毛发的手臂，而不是传统意义上的昆虫翅膀，它们必须通过抓住并推动空气来移动。视频提出了关于生物尺寸的进一步问题，比如为什么没有像马一样大的蚂蚁，或者像阿米巴一样小的大象，并预告了将在下一部分视频中讨论这些问题。最后，视频提到了订阅每月通讯的信息，鼓励观众订阅以不错过新视频和额外内容。

Keywords

💡Größe

Größe ist ein zentrales Thema des Videos und beeinflusst alles über die Biologie von Lebewesen, wie sie gebaut sind, wie sie die Welt erfahren und wie sie leben und sterben. Im Video wird gezeigt, dass die physikalischen Gesetze für verschiedene Größen von Tieren unterschiedlich sind. Größe ist ein entscheidender Faktor, der das Überleben bei einem Fall aus großer Höhe bestimmt, da kleinere Tiere weniger von der Schwerkraft beeinflusst werden und eine größere Oberfläche pro Volumen haben, was den Aufprall absorbieren kann.

💡Schwerkraft

Die Schwerkraft ist eine der grundlegenden physikalischen Kräfte, die im Video als Faktor diskutiert wird, der das Schicksal von Tieren unterschiedlicher Größe bei einem Fall beeinflusst. Je kleiner ein Tier ist, desto weniger beeinflusst es es von der Schwerkraft, was bedeutet, dass kleinere Tiere wie Mäuse und Insekten oft unversehrt von hohen Fallen überleben können.

💡Oberflächenverhältnis

Das Oberflächenverhältnis, also das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen eines Objekts, spielt im Video eine wichtige Rolle bei der Erklärung, wie verschiedene Tiere mit physikalischen Gesetzen umgehen. Ein gutes Oberflächenverhältnis kann den Aufprall bei einem Fall absorbieren und verringert die Geschwindigkeit durch Luftwiderstand, was für die Überlebensfähigkeit von Tieren wie Mäusen und Insekten von Vorteil ist.

💡Kinetische Energie

Kinetische Energie ist die Energie, die ein Objekt aufgrund seiner Bewegung hat. Im Video wird erklärt, dass größere Tiere wie Elefanten eine viel höhere kinetische Energie haben, bevor sie den Boden treffen, was zu einem starken Aufprall und damit zu einem größeren Schaden führt. Dies führt dazu, dass Elefanten bei einem Fall aus großer Höhe zerstört werden.

💡Kohesion

Kohesion ist die Kraft, die Wassermoleküle anziehen und eine Oberflächenspannung erzeugt. Im Video wird gezeigt, wie diese Kraft für Insekten, die klein genug sind, gefährlich sein kann. Wasser kann für sie wie Kleber wirken, da ihre Oberflächen zu klein sind, um die starke Oberflächenspannung zu überwinden.

💡Insekten

Insekten werden im Video als Beispiele für Lebewesen verwendet, die in einer Welt leben, die von den physikalischen Gesetzen stark beeinflusst wird, die für sie anders sind als für größere Tiere. Sie haben entwickelt, sich mit Oberflächenspannungen und Luftwiderstand zurechtzufinden, und einige Insekten können sogar unter Wasser atmen, dank der Oberflächenspannung.

💡Evolution

Evolution ist der Prozess, durch den Lebewesen an ihre Umwelt anpassen und überleben. Im Video wird betont, wie Evolution wiederholt um die physikalischen Gesetze herumgestaltet hat, um Lebewesen in verschiedenen Größen zu ermöglichen. Dies zeigt, wie die Vielfalt der Lebensformen durch die Anpassung an unterschiedliche physikalische Umgebungen entstanden ist.

💡Fairy Fly

Die Fairy Fly ist ein Beispiel für ein sehr kleines Insekt im Video, das in einer Welt lebt, in der die Luft wie eine zähflüssige Substanz ist. Ihre Flügel sind anstatt wie die von Insekten eher wie behaarte Arme, die sie benutzen, um durch die Luft zu 'schwimmen', was zeigt, wie die Evolution an die Bedingungen in sehr kleinen Lebensräumen angepasst hat.

💡Luftwiderstand

Luftwiderstand ist die Kraft, die eine Bewegung durch die Luft behindert. Im Video wird erläutert, wie Luftwiderstand für kleinere Tiere wie Insekten nützlich sein kann, da er ihre Fallgeschwindigkeit reduzieren kann und ihnen somit mehr Zeit zum Entfliehen oder zum Landen gibt.

💡Wasserabweisend

Wasserabweisend ist ein Eigenschaft von Oberflächen, die Wasser ablehnen und keine oder nur minimale Feuchtigkeit aufnehmen. Im Video wird erklärt, wie Insekten wie Käfer eine wasserabweisende Oberfläche entwickelt haben, um die gefährliche Oberflächenspannung von Wasser zu überleben, indem sie eine Schutzschicht aus Haaren und Wachs entwickeln.

Highlights

Mice survive falls due to their small size and the scaling of physical laws.

Size is a critical, yet underappreciated, factor in the biology and experience of living organisms.

Physical laws vary for different sizes, impacting how organisms are built and how they live and die.

Scaling size changes everything, from the effect of gravity to the impact of a fall.

Smaller animals have a higher surface area to volume ratio, which distributes impact and slows them down.

Elephants, due to their large size, have a small surface area to volume ratio, leading to severe impact and destruction upon landing.

Insects can survive falls from great heights because of their massive surface area relative to their tiny mass.

Surface tension becomes a deadly force for small creatures like insects due to their size.

Insects have evolved water-repellent features to counteract the life-threatening effects of surface tension.

Some insects use nanotechnology-like adaptations to create an air bubble for underwater breathing.

As size decreases, even air becomes more solid, affecting the movement and lifestyle of the smallest insects.

Fairy Flies, being extremely small, experience air as a syrup-like substance, altering their method of flight.

Evolution has had to adapt to the unique physical rules of different sizes over the course of a billion years.

The video series will explore why certain sizes are not represented in the natural world, such as ants the size of horses.

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Transcripts

Let's start this video by throwing a mouse, a dog, and an elephant

from a skyscraper onto something soft.

Let's say, a stack of mattresses.

The mouse lands and is stunned for a moment,

before it shakes itself off,

and walks away pretty annoyed,

because that's a very rude thing to do.

The dog breaks all of its bones

and dies in an unspectacular way,

and the elephant explodes into a red puddle of bones and insides

and has no chance to be annoyed.

Why does the mouse survive,

but the elephant and dog don't?

The answer is size.

Size is the most underappreciated regulator of living things.

Size determines everything about our biology,

how we are built, how we experience the world, how we live and die.

It does so because the physical laws are different for different sized animals.

Life spans seven orders of magnitude, from invisible bacteria to mites, ants,

mice, dogs, humans, elephants and, blue whales. Every size lives in its own

unique universe right next to each other, each with its own rules, upsides, and

downsides. We'll explore these different worlds in a series of videos. Let's get

back to the initial question: Why did our mouse survive the fall? Because of how

scaling size changes everything; a principle that we'll meet over and

over again. Very small things, for example, are practically immune to falling from

great heights because the smaller you are the less you care about the effect

of gravity. Imagine a theoretical spherical animal

the size of a marble. It has three features: its length, its surface area,

(which is covered in skin) and its volume, or all the stuff inside it like organs,

muscles, hopes and dreams. If we make it ten times longer, say the size of a

basketball, the rest of its features don't just grow ten times. Its skin will

grow 100 times and it's inside (so it's volume) grows by 1000 times. The volume

determines the weight, or more accurately, mass of the animal. The more mass you

have, the higher your kinetic energy before you hit the ground and the

stronger the impact shock. The more surface area in relation to your volume

or mass you have, the more the impact gets distributed and softened, and also

the more air resistance will slow you down. An elephant is so big that it has

extremely little surface area in ratio to its volume. So a lot of kinetic energy

gets distributed over a small space and the air doesn't slow it down much at all.

That's why it's completely destroyed in an impressive explosion of goo when it

hits the ground. The other extreme, insects, have a huge surface area in

relation to their tiny mass so you can literally throw an ant from an airplane

and it will not be seriously harmed. But while falling is irrelevant in the small

world there are other forces for the harmless for us but extremely dangerous

for small beings. Like surface tension which turns water into a potentially

deadly substance for insects. How does it work? Water has the tendency to stick to

itself; its molecules are attracted to each other through a force called

cohesion which creates a tension on its surface that you can imagine as a sort

of invisible skin. For us this skin is so weak that we don't even notice it

normally. If you get wet about 800 grams of water or about one percent of your

body weight sticks to you. A wet mouse has about 3 grams of water sticking to

it, which is more than 10% of its body weight. Imagine having eight full water

bottle sticking to you when you leave the shower. But for an insect the force

of water surface tension is so strong that getting wet is a question of life

and death. If we were to shrink you to the size of

an ant and you touch water it would be like you were reaching into glue. It

would quickly engulf you, its surface tension too hard for you to break and

you'd drown. So insects evolved to be water repellent. For one their exoskeleton is

covered with a thin layer of wax just like a car. This makes their surface at

least partly water repellent because it can't stick to it very well. Many insects

are also covered with tiny hairs that serve as a barrier. They vastly increase

their surface area and prevent the droplets from touching their exoskeleton

and make it easier to get rid of droplets. To make use of surface tension

evolution cracked nanotechnology billions of years before us. Some insects

have evolved a surface covered by a short and extremely dense coat of water

repelling hair. Some have more than a million hairs per square millimeter when

the insect dives under water air stays inside their fur and forms a coat of air.

Water can't enter it because their hairs are too tiny to break its surface tension.

But it gets even better, as the oxygen of the air bubble runs out, new oxygen

diffuses into the bubble from the water around, it while the carbon dioxide

diffuses outwards into the water. And so the insect carries its own outside lung

around and can basically breathe underwater thanks to surface tension.

This is the same principle that enables pond skaters to walk on water by the way,

tiny anti-water hairs. The smaller you get the weirder the environment becomes. At

some point even air becomes more and more solid. Let's now zoom down to the

smallest insects known, about half the size of a grain of salt,

only 0.15 millimeters long: the Fairy Fly. They live in a world even weirder than

another insects. For them air itself is like thin jello, a syrup-like mass

surrounding them at all times. Movement through it is not easy. Flying

on this level is not like elegant gliding; they have to kind of grab and

hold onto air. So their wings look like big hairy arms rather than proper insect

wings. They literally swim through the air, like a tiny gross alien through

syrup. Things only become stranger from here on

as we explore more diversity of different sizes. The physical rules are

so different for each size that evolution had to engineer around them

over and over as life grew in size in the last billion years. So why are there

no ants the size of horses? Why are no elephants the size of amoeba? Why?

We'll discuss this in the next part.

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