Canibalismo y conservación de la energía

Question

Esta pregunta en el foro de biología se pregunta por qué el canibalismo no es una situación evolutivamente estable. A este respecto hay que distinguir ocasionalmente y exclusivo canibalismo - en este último caso se podría argumentar que la reducción de la población debida al canibalismo es siempre más rápida que la tasa de reproducción: $$ \frac{dN}{dt} = rN - cN,\\ r \leq c. $$ Aunque parece evidente con las cifras de un mamífero típico, como un león (que come al menos una vez a la semana, pero sólo produce unas pocas unidades de progenie al año). ¿Se podría hacer un argumento basado en la energía que se aplicara a cualquier especie (desde las bacterias hasta los organismos superiores)? En otras palabras, las especies no pueden ser sostenibles sin la afluencia de energía ("calorías") del exterior: comiendo otras especies, plantas, fotosíntesis, etc.

Actualización
Un par de aclaraciones en vista de la discusión en los comentarios:

• Desde el punto de vista del físico, los organismos vivos pueden considerarse como motores térmicos , tomando energía del medio ambiente (en forma de hidrocarburos, radiación solar, etc.) y utilizando esta energía para realizar un trabajo útil (construirse y replicarse). Así que las restricciones energéticas en la evolución y la dinámica es algo natural a tener en cuenta y ciertamente la física.
• Estoy buscando un modelo matemático, basado en los principios de la energía, que demuestre que en las especies caníbales el único equilibrio estable es la extinción. Probablemente sea similar a las ecuaciones de Lottka-Volterra, pero busco argumentos energéticos sólidos más que motivaciones empíricas. Supongo que se ha hecho alguna investigación real en este tema, así que se agradecerían las referencias a la literatura científica.

Referencia

• La termodinámica de las especies se considera habitualmente en ecología, véase, por ejemplo, la aquí :

  From a thermodynamic point of view, organisms are transduction mechanisms that distribute an influx of energy down along the steepest gradients to the ecosystem's diverse repositories of chemical energy, i.e., populations of species. Transduction machineries, i.e. ecosystems assembled from numerous species, may emerge and evolve toward high efficiency on large areas that hold more matter than small ones. This results in the well-known logistic-like relationship between the area and the number of species. The species-area relationship is understood, in terms of thermodynamics, to be the skewed cumulative curve of chemical energy distribution that is commonly known as the species-abundance relationship.

• Una revisión que esboza el uso de las leyes termodinámicas para estudiar el equilibrio energético y el comportamiento de no-equilibrio en los sistemas ecológicos: La termodinámica en la ecología: una revisión introductoria

Answer 1

Un simple argumento energético demuestra que el canibalismo exclusivo no es una estrategia viable a largo plazo.

Todos los procesos metabólicos son menores que $100\%$ eficiente. Por tanto, cada generación pierde parte de su aportación energética al medio ambiente en forma de energía térmica irrecuperable. En una especie exclusivamente cannabálica, esto significa que el aporte de energía disponible para cada generación sucesiva es menor que la energía disponible para la generación anterior. Es básicamente la misma razón por la que no se puede sobrevivir para siempre quemando la propia grasa corporal.

Supongo que es concebible que una especie pueda adaptarse a esta reducción del presupuesto energético teniendo un metabolismo cada vez más lento en cada generación, pero rápidamente se acabaría con una especie que, a efectos prácticos, fuera indistinguible de las rocas.