Capturar, absorber o filtrar gases
El oxígeno, el dióxido de carbono y el nitrógeno son gases de particular importancia para los sistemas vivos. Los sistemas vivos obtienen estos gases del agua y el aire atrapándolos, absorbiéndolos a través de superficies o filtrándolos. Los gases son de baja densidad y viscosidad, y cuando se disuelven en líquidos, tienen una concentración muy baja, por lo que extraerlos requiere estrategias especializadas. Como resultado, los sistemas vivos usan las propiedades de los gases, líquidos y sólidos para asistir en la captura, absorción y filtración. Por ejemplo, las branquias de los peces tienen muchos filamentos para crear una gran área de superficie para maximizar la cantidad de vasos sanguíneos que entran en contacto cercano con el oxígeno disuelto en el agua.
Distribuir gases
Los gases de particular importancia para los sistemas vivos son el oxígeno, el dióxido de carbono y el nitrógeno. El oxígeno y el dióxido de carbono están involucrados en la respiración, por lo que distribuir estos gases de manera eficiente y eficaz es importante para la supervivencia de un sistema vivo. Sin embargo, los gases son difíciles de contener porque se dispersan fácilmente. Para adaptarse a esto, los sistemas vivos tienen estrategias para confinar los gases y utilizar las propiedades de los gases en su beneficio. Por ejemplo, los perritos de las praderas y las termitas constructoras de montículos construyen sistemas de túneles y montículos que aprovechan el viento para ventilar sus hogares subterráneos.
Modificar el potencial químico
La construcción de una presa en un río que fluye crea una diferencia en el nivel del agua a ambos lados de la presa. La diferencia en el nivel del agua se llama potencial porque aprovecha la tendencia abiótica del agua para buscar su propio nivel. Una vez que haya una abertura en la presa, el agua se precipitará desde el nivel superior al nivel inferior hasta que se igualen. El flujo de agua se puede usar para hacer trabajo, como hacer girar una turbina para generar energía hidroeléctrica. De manera similar, se puede configurar un potencial químico para que realice un trabajo. Por ejemplo, en la fotosíntesis, la energía de un fotón solar que golpea una hoja obliga a un electrón a fluir a lo largo de la cadena de transporte de electrones. A medida que el electrón pasa por cada punto de la cadena, se libera un ion de hidrógeno dentro de la membrana tilacoide de la célula vegetal. A medida que los iones de hidrógeno se acumulan en un lado de la membrana tilacoide, se establece un potencial químico debido a la diferencia en la concentración de iones de hidrógeno en cada lado. Así como existe una tendencia abiótica para que el agua busque su propio nivel a ambos lados de la presa, existe una tendencia abiótica para que la concentración química de cualquier ion o molécula en particular “busque su propio nivel de concentración” a ambos lados de una membrana. En la fotosíntesis, los iones de hidrógeno encuentran su camino hacia el otro lado de la membrana tilacoide a través de un camino creado por un canal enzimático incrustado. El flujo de iones de hidrógeno a través del canal alimenta la maquinaria de síntesis química de la enzima.
