Prevenir fractura/ruptura
El impacto o la tensión de alta fuerza pueden hacer que los materiales que componen los sistemas vivos se separen en dos o más piezas (lo que se denomina fractura) o se rompan o exploten repentinamente (lo que se denomina ruptura). Por ejemplo, una vieira evita la falla estructural por fractura porque su caparazón está compuesto de dos materiales de rigidez variable. Cuando una grieta se mueve del material rígido de la vieira al menos rígido, este último reduce la fuerza en la punta de la grieta, evitando así que se extienda más.
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.
Evitar pandeo
Cuando un sistema vivo se comprime hasta el punto de causar daños estructurales, se produce el pandeo. Por ejemplo, si una persona empuja hacia abajo la parte superior o el costado de un vaso de papel, la pared del vaso eventualmente cederá o se doblará. Aunque un sistema vivo podría agregar material para fortalecer una estructura, esto requiere gastar una energía preciosa. En su lugar, debe utilizar la energía y los materiales de forma conservadora para evitar el pandeo, reforzando las estructuras mediante la colocación cuidadosa de los materiales para resistir, absorber o desviar las fuerzas de compresión. Por ejemplo, en lugar de un tallo largo y tubular, algunas plantas como el bambú tienen nudos más fuertes dispersos a lo largo de sus tallos. Cuando se comprimen, estos nodos evitan que los vástagos redondos adquieran una forma ovalada que debilita la estructura y podría provocar pandeo.
Administrar corte
El efecto del esfuerzo cortante en un sistema vivo es el deslizamiento de superficies internas paralelas entre sí. El deslizamiento ocurre en paralelo con la fuerza. Piense en sostener dos tablas de madera una encima de la otra y deslizar una hacia la derecha y la otra hacia la izquierda. Esto puede ser fácil hasta que agregue pegamento, lo que aumenta su resistencia al corte y los hace más difíciles o imposibles de deslizar. El cizallamiento puede ocurrir en sólidos, líquidos y gases. Los sistemas vivos deben aumentar su resistencia al corte para superar este tipo de fuerzas. Por ejemplo, los escarabajos oscuros juntan sus alas en vuelo para evitar el movimiento lateral usando muchos pelos pequeños en cada ala. Estos pelos se entrelazan para proporcionar resistencia al corte, del mismo modo que sería difícil deslizar dos cepillos de pelo juntos.
Administrar compresión
Cuando un sistema vivo está bajo compresión, hay una fuerza que lo empuja, como una silla con una persona sentada en ella. Cuando se aplica uniformemente a todos los lados de un sistema vivo, la compresión da como resultado una disminución del volumen. Cuando se aplica en dos lados, da como resultado una deformación, como cuando se empuja en dos lados de un globo. Esta deformación puede ser temporal o permanente. Debido a que los sistemas vivos deben conservar su forma más eficiente, deben asegurarse de que cualquier deformación sea temporal. El manejo de la compresión también brinda la oportunidad de disminuir los efectos de otras fuerzas. Los sistemas vivos tienen estrategias para ayudar a prevenir la compresión o recuperarse de ella, mientras mantienen su función. Por ejemplo, los elefantes africanos adultos pesan entre 4,700 y 6,048 kilogramos. Debido a que deben soportar todo ese peso en sus cuatro patas, los tejidos de sus patas tienen características que permiten que la compresión absorba y distribuya las fuerzas.
