Modelele Unificatoare ale Naturii

Toate organismele consumă energie, iar energia este o resursă costisitoare; utilizarea excesivă a energiei poate avea consecințe fatale sau poate duce la incapacitatea organismelor de a se reproduce. Prin urmare, energia este folosită cu moderație, adaptându-se la cantitatea limitată de energie disponibilă. Nici o formă de energie folosită de oameni nu este cu adevărat „gratuită”, deoarece necesită consum de energie pentru a fi obținută. În schimb, sursele naturale de energie sunt disponibile gratuit, deoarece sunt regenerabile, se găsesc la nivel local și nu necesită extragerea lor. Sursele gratuite de energie includ soarele - utilizat de plante pentru fotosinteză, curenții de aer care se urcă, vântul, mineralele dizolvate în adâncime, materialele organice în descompunere și substanțele nutritive provenite de la animale sau plante, pe care organismele le folosesc pentru a se hrăni.

În natură, resturile unui organism sau corpul în descompunere devine o sursă de hrană și resursă pentru alte organisme. În timp ce vorbim despre „reciclare”, „upcycling” este o descriere mai precisă a ceea ce se întâmplă în natură. Există de obicei multe organisme, sau mai precis, ecosisteme de organisme, care descompun materialele organice complexe și moleculele în particule mai mici care pot fi apoi preluate și reasamblate în materiale complet noi. Așa cum există un ciclu hidrologic, există multe alte cicluri care implică materia organică (ciclul carbonului, ciclul azotului etc.) care funcționează ca sisteme locale, regionale și ale întregului pământ.

A fi rezilient înseamnă de a avea capacitatea de a se recupera după tulburări sau schimbări semnificative, imprevizibile ale mediului local, cum ar fi cele cauzate de un incendiu, inundație, viscol. Diversitatea, redundanța, descentralizarea, auto-reînnoirea și auto-repararea pot permite reînnoirea, revenirea în natură și capacitatea de a menține funcționarea în ciuda unei perturbări. La nivel de sistem, „diversitatea” se referă la prezența mai multor forme, procese sau sisteme care satisfac o nevoie funcțională. Diversitatea poate include o varietate de răspunsuri comportamentale, fizice sau fiziologice la o schimbare a mediului.

Deoarece energia și materialele sunt atât de prețioase, natura caută un echilibru între resursele folosite și resursele cheltuite. Energia cheltuită pentru creșterea în exces, de exemplu, ar putea duce la rezerve de energie insuficiente sau caracteristici care dăunează capacității unui organism de a supraviețui și de a se reproduce, ceea ce înseamnă că nu va putea transmite genele sale. Există control și echilibru atât în ​​organisme, cât și în ecosisteme, dintre care unele apar de-a lungul generațiilor. Creșterea de dragul creșterii va avea ca rezultat efecte secundare dăunătoare. Uneori, aceste efecte secundare sunt imediat evidente și posibil reversibile, iar uneori rămân ascunse mult timp până când inversarea proceselor este prea târziu.

Printre varietatea de modalități prin care organismele interacționează între ele, există multe exemple de interacțiuni care oferă beneficii reciproce. Beneficiile pot fi pur și simplu produse secundare ale unor comportamente specifice - de exemplu, atunci când resturile unui organism devin resursa altui organism - sau pot apărea din relații strânse care au evoluat în timp. Simbiozele mutuale sunt un exemplu de relație strânsă între diferite tipuri de organisme, în care toți partenerii beneficiază de relație. Un alt tip de relație strânsă include cooperarea între membrii unui grup familial.

Pentru a fi în acord cu mediul lor, organismele și ecosistemele trebuie să primească informații de la mediul înconjurător și să poată acționa în mod corespunzător ca răspuns la aceste informații. Aceasta include trimiterea și primirea de semnale către și de la alte organisme sau chiar în corpul unui organism. La acest sistem de trimitere, primire și răspuns s-a ajuns prin milioane de ani de evoluție.

Organismele desfășoară procese chimice în interiorul și în apropierea propriilor celule. Acest lucru face imperativă utilizarea substanțelor chimice, proceselor chimice și materialelor derivate din chimie, care susțin procesele vitale. Chimia vieții se bazează pe apă și utilizează un set specific de elemente chimice configurate în structuri 3D precise. Combinația între arhitectura 3D și compoziția este esențială pentru a maximiza auto-asamblarea, pentru a ghida activitatea chimică și performanța materialului și pentru a permite biodegradarea în constituenți utili atunci când procesul lor este încheiat.

Natura construiește folosind resurse abundente, încorporând resurse rare doar cu moderație.

Șansele de supraviețuire cresc atunci când indivizii sunt capabili să recunoască condițiile și oportunitățile locale și să localizeze și să gestioneze resursele disponibile. Supraviețuirea depinde și de capacitatea de a răspunde adecvat la informațiile obținute din mediul local. Organismele și ecosistemele care există într-o anumită locație au evoluat ca răspuns direct la condițiile de mediu locale. Unele dintre aceste condiții de mediu sunt ciclice, cum ar fi mareele, ziua și noaptea, anotimpurile, inundațiile sau incendiile anuale. Organismele utilizează aceste modele ciclice predictibile ca oportunitate, evoluând pentru a umple o nișă specifică.

Natura folosește forma, mai degrabă decât materiale și energie adăugate, pentru a îndeplini cerințele funcționale. Acest lucru permite organismului să realizeze ceea ce trebuie să facă folosind un minim de resurse. Formele pot fi găsite sub forma spatelui unui gândac și în structura cu mai multe straturi a unei păduri tropicale. Dacă observăm o formă în natură, cu excepții foarte rare, există aproape întotdeauna un motiv funcțional în spatele acelei forme.