Het is niet helemaal juist om te zeggen dat de energie -efficiëntie van biologische systemen zeer laag is . Hoewel het waar is dat biologische systemen niet zo efficiënt zijn als door de mens gemaakte machines, werken ze binnen een heel andere set beperkingen en zijn ze geëvolueerd om verschillende dingen te prioriteren.

Hier is een uitsplitsing waarom biologische systemen misschien minder efficiënt lijken:

1. Multifunctionaliteit: Biologische systemen zijn ongelooflijk complex en multifunctioneel. Cellen en organismen moeten tegelijkertijd een breed scala aan taken uitvoeren:groei, reparatie, beweging, reproductie, enz. Dit betekent dat energie vaak wordt gebruikt voor meerdere doeleinden, waardoor het moeilijk is om de efficiëntie voor een enkele functie te isoleren en te kwantificeren.

2. Homeostase en redundantie: Biologische systemen geven prioriteit aan stabiliteit en veerkracht. Ze hebben complexe regulerende mechanismen om homeostase te behouden (een constante interne omgeving). Dit kan leiden tot energie "verlies" zoals het wordt gebruikt om het evenwicht te behouden, maar het is essentieel voor overleving en een goede functie. Bovendien is er vaak redundantie in biologische systemen, met meerdere routes of mechanismen voor het uitvoeren van hetzelfde proces. Dit zorgt voor robuustheid, maar kan inefficiënt lijken vanuit een puur energiegericht perspectief.

3. Entropie en de tweede wet van thermodynamica: Alle biologische systemen zijn onderworpen aan de tweede wet van de thermodynamica, die stelt dat entropie (stoornis) altijd toeneemt in een geïsoleerd systeem. Dit betekent dat enige energie onvermijdelijk verloren gaat als warmte tijdens elk biologisch proces. Hoewel biologische systemen mechanismen hebben ontwikkeld om dit verlies te minimaliseren, is het een fundamentele beperking die de efficiëntie beïnvloedt.

4. Evolutionaire afwegingen: Natuurlijke selectie is voorstander van organismen die het meest geschikt zijn voor hun omgeving. Dit betekent dat energie -efficiëntie, hoewel belangrijk, kan worden verhandeld tegen andere eigenschappen zoals snelheid, kracht of reproductief succes. Een cheetah moet bijvoorbeeld snel zijn, maar dat gaat ten koste van het energieverbruik.

5. Appels en sinaasappels vergelijken: Het vergelijken van de efficiëntie van biologische systemen met die van kunstmatige machines is vaak een vergelijking met appels-tot-oraars. Machines zijn ontworpen voor een enkele, specifieke taak met minimale beperkingen, terwijl biologische systemen zich moeten aanpassen aan een breed scala van omstandigheden en veel functies tegelijkertijd moeten uitvoeren.

Conclusie: Biologische systemen zijn efficiënt in de context van hun evolutionaire druk en de complexe biologische processen die ze uitvoeren. Hoewel ze misschien niet zo efficiënt zijn als door kunstmatige machines bij het uitvoeren van een enkele taak, zijn ze sterk geoptimaliseerd voor overleving, aanpassing en het handhaven van een complexe, delicate interne balans.