Optimizar forma/materiales
Los recursos son limitados y el simple hecho de retenerlos requiere recursos, especialmente energía. Los sistemas vivos deben equilibrar constantemente el valor de los recursos obtenidos con los costos de los recursos gastados; el no hacerlo puede resultar en la muerte o impedir la reproducción. Por lo tanto, los sistemas vivos optimizan, en lugar de maximizar, el uso de los recursos. La optimización de la forma finalmente optimiza los materiales y la energía. Un ejemplo de tal optimización se puede ver en la forma del cuerpo del delfín. Está aerodinámico para reducir la resistencia en el agua debido a una relación óptima entre longitud y diámetro, así como características en su superficie que quedan planas, lo que reduce la turbulencia.
Modificar flotabilidad
La flotabilidad es una fuerza hacia arriba ejercida por el aire o un líquido sobre un objeto sólido que trabaja contra el peso del objeto. Un halcón se desliza por el aire y un pato flota en el agua debido a su flotabilidad. Algunos sistemas vivos (como los huevos de peces) pueden permanecer sedentarios y, por lo tanto, mantener la misma flotabilidad en todo momento. Pero la mayoría debe ajustar su flotabilidad porque no pueden sobrevivir mucho tiempo a menos que cambien de posición. Estos sistemas vivos requieren estrategias no solo para ser flotantes, sino también para ajustar el nivel de flotabilidad. A menudo modifican la flotabilidad agregando o disminuyendo la sustentación, o cambiando su peso. Por ejemplo, las aves como los cóndores que planean durante mucho tiempo cambian la orientación direccional de las plumas de las puntas de las alas para controlar la flotabilidad. Los peces alteran la cantidad de aire en sus vejigas natatorias para aumentar o disminuir su peso, alterando así su flotabilidad.
Proteger del viento
El viento somete a los sistemas vivos a diversas fuerzas, como compresión, torsión, turbulencia y tensión. Estas fuerzas ponen a los sistemas vivos en riesgo de perder la capacidad de realizar funciones esenciales para la vida, como cuando se arranca una planta. El viento puede ser el resultado de fenómenos meteorológicos o de movimientos rápidos en el aire, como cuando se vuela. El viento normalmente no es una fuerza constante o predecible, por lo que los sistemas vivos deben poder funcionar tanto con su presencia como sin ella, ajustándose a su dirección y velocidad. Un buen ejemplo es cómo las hojas y los tallos de las plantas son flexibles para que puedan alinearse con el viento, en lugar de ser golpeados por él.
Mover dentro/a través de gases
Los sistemas vivos deben moverse a través de gases (que son menos densos que los líquidos y los sólidos) como los de la atmósfera terrestre. El mayor desafío de moverse en gases es que debido a que el sistema vivo es más pesado que el gas, debe vencer la fuerza de la gravedad. Moverse de manera eficiente en este medio liviano presenta desafíos y oportunidades únicos para los sistemas vivos. Como resultado, han desarrollado innumerables soluciones para optimizar la resistencia y aumentar la sustentación para que puedan mantenerse en el aire y aprovechar las corrientes variables. Además, deben vencer la gravedad al pasar de un líquido o sólido al aire. La mosca de las hadas, el insecto más pequeño que se conoce, es una diminuta avispa que debe moverse por el aire. Para la avispa, el aire se siente como un líquido pesado y, para moverse a través de él, usa remos de plumas especiales en lugar de alas.