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 tamaño/forma/masa/volumen
Muchos sistemas vivos alteran sus propiedades físicas, como el tamaño, la forma, la masa o el volumen. Estas modificaciones ocurren en respuesta a las necesidades del sistema vivo y/o condiciones ambientales cambiantes. Por ejemplo, pueden hacer esto para moverse de manera más eficiente, escapar de los depredadores, recuperarse del daño o por muchas otras razones. Estas modificaciones requieren índices y niveles de respuesta apropiados. La modificación de cualquiera de estas propiedades requiere materiales que permitan dichos cambios, señales para realizar los cambios y mecanismos para controlarlos. Un ejemplo es el pez puercoespín, que se protege de los depredadores tomando sorbos de agua o aire para inflar su cuerpo y erguir espinas incrustadas en su piel.
Descomponer físicamente los materiales vivos
Los materiales vivos son aquellos que forman parte de los sistemas vivos (ya sea que estén vivos actualmente o en el pasado). Por ejemplo, un tronco caído, aunque muerto, se considera material vivo. Descomponer o descomponer los materiales vivos es importante para los sistemas vivos que se alimentan de ellos, así como para facilitar la descomposición de la materia orgánica. La descomposición aumenta el área superficial del material expuesta a la humedad, los hongos, las bacterias y otros sistemas vivos, muchos de los cuales utilizan enzimas y otros productos químicos para descomponerlo aún más. Pero los materiales vivos pueden ser difíciles de descomponer porque, para su propia supervivencia, su composición debe brindar apoyo y protección. Por lo tanto, los sistemas vivos requieren medios mecánicos (como moler, rasgar o masticar) para manipular estos materiales, así como también materiales fuertes que puedan superar la resistencia. Por ejemplo, los escarabajos pequeños que mastican madera tienen mandíbulas grandes y fuertes que les permiten cortar este material resistente.
Armar físicamente la estructura
Los sistemas vivos usan materiales físicos para crear estructuras que sirvan como protección, aislamiento y otros propósitos. Estas estructuras pueden ser internas (dentro o adheridas al propio sistema), como membranas celulares, caparazones y pelaje. También pueden ser externos (separados), como nidos, madrigueras, capullos o redes. Debido a que los materiales físicos son limitados y la energía requerida para reunir y crear nuevas estructuras es costosa, los sistemas vivos deben usar ambos de manera conservadora. Por lo tanto, optimizan el tamaño, el peso y la densidad de las estructuras. Por ejemplo, las aves tejedoras utilizan dos tipos de vegetación para crear sus nidos: fuerte, unas pocas fibras rígidas y numerosas fibras delgadas. Combinados, forman un nido fuerte pero flexible. Un ejemplo de una estructura interna es el hueso de un pájaro. El hueso se compone de una matriz mineral ensamblada para crear fuertes soportes cruzados y una superficie exterior tubular llena de aire para minimizar el peso.
Gestionar el desgaste mecánico
Un sistema vivo está sujeto a desgaste mecánico cuando dos partes se frotan entre sí o cuando el sistema vivo entra en contacto con componentes abrasivos en su entorno, como arena o coral. Algunos componentes abrasivos son una fuerza constante, como el movimiento de las articulaciones de los dedos, mientras que otros ocurren con poca frecuencia, como una tormenta de arena que se desplaza por un desierto. Los sistemas vivos se protegen del desgaste mecánico utilizando estrategias adecuadas al nivel y la frecuencia de la fuente, como tener superficies resistentes a la abrasión, piezas reemplazables o lubricantes. Por ejemplo, las articulaciones humanas como los hombros y las rodillas se mueven entre sí todo el día, todos los días. Para proteger del desgaste mecánico, un lubricante reduce la fricción entre el cartílago y la articulación.
