열역학 법칙은 생물학의 중요한 통일 원리입니다. 이러한 원리는 모든 생물학적 유기체에서 화학 과정 (대사)을 지배합니다. 에너지 보존 법칙으로도 알려진 열역학의 첫 번째 법칙은 에너지가 창조되거나 파괴 될 수 없다고 말합니다. 한 형태에서 다른 형태로 변경 될 수 있지만 폐쇄 시스템의 에너지는 일정하게 유지됩니다.
열역학 제 2의 법칙에 따르면 에너지가 전달되면 이전보다 전송 과정이 끝날 때 이용 가능한 에너지가 적을 것이라고합니다. 폐쇄 시스템에서 장애의 척도 인 엔트로피로 인해 이용 가능한 모든 에너지는 유기체에 유용하지 않습니다. 에너지가 전달됨에 따라 엔트로피가 증가합니다.
열역학의 법칙 외에도 세포 이론, 유전자 이론, 진화 및 항상성은 삶의 연구를위한 기본 원리를 형성합니다.
생물학적 시스템의 열역학 제 1 법칙
모든 생물학적 유기체는 생존하기 위해 에너지가 필요합니다. 우주와 같은 폐쇄 시스템 에서이 에너지는 소비되지 않지만 그 형태에서 다른 형태로 변형됩니다. 예를 들어, 세포는 여러 가지 중요한 과정을 수행합니다. 이러한 과정에는 에너지가 필요합니다. 광합성에서, 에너지는 태양에 의해 공급됩니다. 광 에너지는 식물 잎의 세포에 흡수되어 화학 에너지로 전환됩니다. 화학 에너지는 포도당 형태로 저장되며, 이는 식물 질량을 건설하는 데 필요한 복잡한 탄수화물을 형성하는 데 사용됩니다.
포도당에 저장된 에너지는 또한 세포 호흡을 통해 방출 될 수있다. 이 과정을 통해 식물과 동물 유기체는 ATP의 생산을 통해 탄수화물, 지질 및 기타 거대 분자에 저장된 에너지에 접근 할 수 있습니다. 이 에너지는 DNA 복제, 유사 분열, 감수 분열, 세포 운동, 세포 내 이입, 엑소 사이토 시스 및 아 pop 토 시스와 같은 세포 기능을 수행하는 데 필요합니다.
생물학적 시스템의 열역학 제 2 법칙
다른 생물학적 과정과 마찬가지로, 에너지 전달은 100 % 효율적이지 않습니다. 예를 들어 광합성에서 모든 빛 에너지가 식물에 흡수되는 것은 아닙니다. 일부 에너지는 반사되고 일부는 열로 손실됩니다. 주변 환경에 대한 에너지 손실은 장애 또는 엔트로피가 증가합니다. 식물 및 기타 광합성 유기체와 달리 동물은 햇빛으로부터 직접 에너지를 생성 할 수 없습니다. 그들은 에너지를 위해 식물이나 다른 동물 유기체를 소비해야합니다.
유기체가 더 높을수록 먹이 사슬이 높을수록 식품 공급원으로부터 수용 할 수있는 에너지가 적습니다. 이 에너지의 대부분은 먹는 생산자와 1 차 소비자가 수행하는 대사 과정에서 손실됩니다. 따라서, 영양이 높은 수준에서 유기체에 훨씬 적은 에너지가 가능하다. (영양 수준은 생태 학자들이 생태계에서 모든 생물의 특정 역할을 이해하는 데 도움이되는 그룹입니다.) 가용 에너지가 낮을수록 유기체의 수가 적을수록 지원할 수 있습니다. 이것이 생태계에서 소비자보다 더 많은 생산자가있는 이유입니다.
생활 시스템은 고도로 정렬 된 상태를 유지하기 위해 일정한 에너지 입력이 필요합니다. 예를 들어, 세포는 순서가 높고 엔트로피가 낮습니다. 이 순서를 유지하는 과정에서, 일부 에너지는 주변 환경에서 손실되거나 변형됩니다. 따라서 세포가 정렬되는 동안, 그 순서를 유지하기 위해 수행 된 과정은 세포/유기체의 주변 환경에서 엔트로피가 증가합니다. 에너지의 전달은 우주의 엔트로피를 증가시킵니다.
