与生物学有关的热力学定律
热力学定律是重要的统一生物学原理。这些原则支配着所有生物有机体的化学过程（代谢）。热力学第一定律，亦称热力学第一定律根据能量守恒定律，能量既不能被创造也不能被破坏。它可以从一种形式变为另一种形式，但封闭系统中的能量保持不变。
热力学第二定律指出，当能量被转移时，转移过程结束时可用的能量将比开始时少。由于熵是衡量封闭系统无序程度的指标，因此所有可用能量对生物体都没有用处。熵随着能量的转移而增加。
除了热力学定律外，细胞理论、基因理论、进化和稳态构成了研究生命的基础。
生物系统热力学第一定律
所有生物有机体都需要能量才能生存。在一个封闭的系统中，如宇宙，这种能量不会被消耗，而是从一种形式转化为另一种形式。例如，单元执行许多重要的过程。这些过程需要能量。在光合作用中，能量由太阳提供。光能被植物叶片中的细胞吸收并转化为化学能。化学能以葡萄糖的形式储存，葡萄糖用于形成植物体所需的复杂碳水化合物。
储存在葡萄糖中的能量也可以通过细胞呼吸释放。这一过程允许动植物有机体通过ATP的产生获取储存在碳水化合物、脂质和其他大分子中的能量。这种能量需要执行细胞功能，如DNA复制、有丝分裂、减数分裂、细胞运动、内吞、外吞和凋亡。
生物系统热力学第二定律
与其他生物过程一样，能量的传递不是100%有效。例如，在光合作用中，并非所有光能都被植物吸收。一部分能量被反射，另一部分作为热量损失。周围环境的能量损失会导致无序或熵的增加。与植物和其他光合生物不同，动物不能直接从阳光中产生能量。他们必须消耗植物或其他动物有机体作为能源。
生物体在食物链上的位置越高，它从食物来源获得的能量就越少。这些能量中的大部分在生产者和主要消费者的代谢过程中被消耗掉。因此，对于营养水平较高的生物体来说，可用的能量要少得多。（营养水平是帮助生态学家了解所有生物在生态系统中的具体作用的群体。）可用能量越低，能够支持的生物数量就越少。这就是生态系统中生产者多于消费者的原因。
生命系统需要恒定的能量输入来维持其高度有序的状态。例如，细胞是高度有序的，熵很低。在维持这一秩序的过程中，一些能量会流失到周围环境中或转化。因此，当细胞处于有序状态时，维持这种秩序的过程会导致细胞/生物体周围的熵增加。能量的转移导致宇宙中的熵增加。
- 发表于 2021-10-04 20:23
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- 分类：生物
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