灵活的身体让蚯蚓能够在土壤中挖洞

灵活的身体让蚯蚓能够在土壤中挖洞

优化形状/材料

资源是有限的,保留它们的简单行为需要资源,尤其是能源。 生命系统必须不断平衡获得的资源的价值与消耗的资源的成本; 否则可能会导致死亡或阻止繁殖。 因此,生命系统优化而不是最大化资源利用。 优化形状最终可以优化材料和能源。 这种优化的一个例子可以在海豚的体型中看到。 由于长度与直径的最佳比例,以及其表面平坦的特征,减少了湍流,它采用流线型设计,可减少水中的阻力。

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防止屈曲

当生命系统受到压缩到导致结构损坏的程度时,就会导致屈曲。 例如,如果一个人向下推纸杯的顶部或侧面,纸杯的壁最终会屈服或弯曲。 尽管生命系统可以添加材料来强化结构,但这需要消耗宝贵的能量。 相反,它必须保守地使用能源和材料,以避免屈曲,并通过仔细放置材料来抵抗、吸收或偏转压缩力来加固结构。 例如,竹子等一些植物不是一根长的管状茎,而是沿着茎散布着更强的节点。 当压缩时,这些节点可以防止圆形茎呈现椭圆形,从而削弱结构并可能导致弯曲。

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管理压缩

当生命系统受到压缩时,就会有一个力在推动它,就像有人坐在椅子上一样。 当均匀地施加到生命系统的各个侧面时,压缩会导致体积减小。 当应用于两侧时,它会导致变形,例如在推动气球的两侧时。 这种变形可以是暂时的或永久的。 由于生命系统必须保持其最有效的形式,因此它们必须确保任何变形都是暂时的。 管理压缩还提供了减轻其他力的影响的机会。 生命系统有一些策略来帮助防止压缩或从中恢复,同时保持功能。 例如,成年非洲象的体重为 4,700 至 6,048 公斤。 因为他们必须用四只脚承受所有的重量,所以他们的脚的组织具有能够压缩吸收和分散力的功能。

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分配气体

对生命系统特别重要的气体是氧气、二氧化碳和氮气。 氧气和二氧化碳参与呼吸作用,因此有效地分配这些气体对于生命系统的生存非常重要。 然而,气体很难控制,因为它们很容易扩散。 为了适应这一点,生命系统有限制气体并利用气体特性的策略。 例如,土拨鼠和土丘白蚁建造隧道和土丘系统,利用风为地下房屋通风。

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分配液体

液体包括水以及体液,例如血液、胃液、富含营养的液体等。 为了生存,许多生命系统必须在其内部或不同位置之间移动这些液体。 由于其特性,液体往往会分散,除非以某种方式限制它们。 为了解决这个问题,生命系统制定了一些策略来限制液体的运输,并克服重力、摩擦力和其他力等障碍。 其中一些障碍也提供了机会。 树木和长颈鹿面临着同样的挑战:如何克服重力向上移动液体(分别是水和血液)。 但他们的策略却截然不同。 树利用毛细管作用和蒸发来移动水,这可能是由于水的极性和粘附性的特性。 长颈鹿紧致的皮肤提供压力以协助血液循环。 并防止血液积聚在腿部。

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