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最优即均衡

已有 1654 次阅读 2021-9-3 13:59 |个人分类:随想|系统分类:科普集锦

       从组成细胞的物质分子,到组成组织或器官的细胞,再到生态系统中同种及异种的生物体都在寻求最优的数量。寻求最优的原则就是获取恰到好处的数量,也就是达到相对均衡状态时的数量。

       在分子水平上,生命用精细的信息调控机制来保持各种物质分子的最优化状态。例如,当生物细胞内自由基的含量升高时,超氧化物歧化酶、过氧化氢酶等消除自由基的催化酶的含量往往会增加;当自由基的含量达到正常水平时,这些消除自由基的催化酶的含量也会随之降回至本底水平。

       在个体水平上,优化是涉及许多相互作用的部位和功能的错综复杂的乐曲。例如,在搜寻能量供体(食物)方面,鹰和隼的眼睛可以看到 1.6 公里以外的一只兔子;北极熊的鼻子能嗅到 4.8 公里以外的海豹;大耳狐的耳朵能听到地下洞穴内小虫移动的声音等。在捕获能量供体方面,狮子的牙齿和爪子可以帮助它们杀死并撕开猎物;鹰和隼的喙坚硬且呈钩状,利于它们捕捉并撕开猎物;毒蛇利用牙齿将毒素注射入猎物体内以麻醉或杀死猎物等。再例如,鹿角的生成涉及强度、减震性、重量、再生能力等众多变量,这些变量中的任何一项的变化都可能会对其他变量产生影响,例如较高的矿物质含量可能会使鹿角的强度增加,但也会让鹿角更重,进而影响鹿角的生长速度。

       然而,在各个变量的优化过程中,单个变量在自身角度的最大化,有可能会降低整个系统的灵活性,进而降低生物的环境适应能力。生物有时会放弃某一变量的最优化而向最大化方向倾斜,最终因“物极必反”致使自身走向灭绝。例如,爱尔兰麋鹿的鹿角主要用以吸引异性,因而具有厚重的外观,最多可达3.7米宽,当环境发生变化时,如大规模森林化,超大的鹿角在一定程度上严重影响了麋鹿的运动,进而引发了该物种的灭绝。

       综上所述,生物的进化历程,是生物的各个组成成分在一定环境条件下不断优化的过程,是生物的各个组成部分、生物个体之间以及生物与环境之间不断优化的过程,是能量供体、生物体和能量受体趋于相对均衡的过程。




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