13,124
עריכות
שינויים
קפיצה לניווט
קפיצה לחיפוש
משורה 22:
שורה 22: − + − + שורה 99:
שורה 99: − +
החלפת טקסט – "ע"י" ב־"על ידי"
==סוקציה ביולוגית במונחי תרמודינמיקה==
==סוקציה ביולוגית במונחי תרמודינמיקה==
הרעיון שסידרנו בוחן את התהליך מנקודת מבט תרמודינמית. בבסיס הניתוח עומדים שני יסודות:
הרעיון שסידרנו בוחן את התהליך מנקודת מבט תרמודינמית. בבסיס הניתוח עומדים שני יסודות:
*רמת האנטרופיה של הסביבה המדוברת, אשר ניתנת לתיאור ע"י מספר ההבדלים בסביבה,
*רמת האנטרופיה של הסביבה המדוברת, אשר ניתנת לתיאור על ידי מספר ההבדלים בסביבה,
*והגורמים המפחיתים את האנטרופיה ומאפייניהם.
*והגורמים המפחיתים את האנטרופיה ומאפייניהם.
בתחילת התהליך ("שלב 0") ישנה אדמה חרוכה, מונוטונית ואחידה מאוד (מעוטת הבדלים) ולכן בעלת אנטרופיה גבוה.
בתחילת התהליך ("שלב 0") ישנה אדמה חרוכה, מונוטונית ואחידה מאוד (מעוטת הבדלים) ולכן בעלת אנטרופיה גבוה.
חברת החלוץ המתיישבת בה מורכבת מצורות חיים פשוטות בעלות משך חיים קצר, אשר כמעט ואינן מקיימות אינטראקציות. צורות החיים הללו משתמשות באנרגיה אותן הן מטמיעות ומפחיתות באופן דרסטית את האנטרופיה של הסביבה. זאת ע"י מגוון תהליכים ובעיקרם:
חברת החלוץ המתיישבת בה מורכבת מצורות חיים פשוטות בעלות משך חיים קצר, אשר כמעט ואינן מקיימות אינטראקציות. צורות החיים הללו משתמשות באנרגיה אותן הן מטמיעות ומפחיתות באופן דרסטית את האנטרופיה של הסביבה. זאת על ידי מגוון תהליכים ובעיקרם:
* יצירת מולוקולות ארוכות משמעותית לעומת אלו הקיימות. זוהי למעשה הפחתת האנטרופיה המשמעותית ביותר. מידת האנטרופיה בתרכובות אורגניות, ולו הפשוטות ביותר, נמוכה בסדרי גודל לעומת מולקולות אנאורגניות טבעיות. חישבו על המסובכות והסדר של חלבון קצר או רקמת תאית, לעומת מולקולה אנאורגנית מורכבת ביותר המכילה לרוב פחות מעשרה אטומים!
* יצירת מולוקולות ארוכות משמעותית לעומת אלו הקיימות. זוהי למעשה הפחתת האנטרופיה המשמעותית ביותר. מידת האנטרופיה בתרכובות אורגניות, ולו הפשוטות ביותר, נמוכה בסדרי גודל לעומת מולקולות אנאורגניות טבעיות. חישבו על המסובכות והסדר של חלבון קצר או רקמת תאית, לעומת מולקולה אנאורגנית מורכבת ביותר המכילה לרוב פחות מעשרה אטומים!
* הכנסת מאגר של מולקולות מהספרה הא-ביוטית (אותן רק חלק המיצורים יכול לנצל) לספרה הביוטית (חלק גדול יותר מהיצורים יכולים לנצל).
* הכנסת מאגר של מולקולות מהספרה הא-ביוטית (אותן רק חלק המיצורים יכול לנצל) לספרה הביוטית (חלק גדול יותר מהיצורים יכולים לנצל).
===התהליך===
===התהליך===
בתהליך הסוקצסיה סביבה שעברה מחיקה של מבנה ההבדלים או חלקו יוצרת מבנה הבדלים חדש ע"י התהליכים יוצרי ההבדלים. תחילה מופיעים התהליכים היוצרים הבדלים גדולים ולאחר מכן מופיעים תהליכים היוצרים הבדלים קטנים יותר ובונים את הרמות הבאות במבנה. כל תהליך תופס נישה וממלא אותה עד שיוחלף ע"י תהליך אחר או שהמבנה יהרס. כל נישה תפוסה ע"י תהליך אחד בלבד, כלומר אין שני תהליכים המבצעים את אותו של בהפחתת האנטרופיה של המערכת. אם נמתח ציר אורך מרמת האנטרופיה התחילית של מערכת לרמת אנטרופיה אפס ונחלק את המרחב המתקבל ע"י ציר רוחב המבטא את ההבדלים הקיימים, על כל שטח במרחב הזה נוכל למקם תהליך אחד בלבד בזמן נתון.
בתהליך הסוקצסיה סביבה שעברה מחיקה של מבנה ההבדלים או חלקו יוצרת מבנה הבדלים חדש על ידי התהליכים יוצרי ההבדלים. תחילה מופיעים התהליכים היוצרים הבדלים גדולים ולאחר מכן מופיעים תהליכים היוצרים הבדלים קטנים יותר ובונים את הרמות הבאות במבנה. כל תהליך תופס נישה וממלא אותה עד שיוחלף על ידי תהליך אחר או שהמבנה יהרס. כל נישה תפוסה על ידי תהליך אחד בלבד, כלומר אין שני תהליכים המבצעים את אותו של בהפחתת האנטרופיה של המערכת. אם נמתח ציר אורך מרמת האנטרופיה התחילית של מערכת לרמת אנטרופיה אפס ונחלק את המרחב המתקבל על ידי ציר רוחב המבטא את ההבדלים הקיימים, על כל שטח במרחב הזה נוכל למקם תהליך אחד בלבד בזמן נתון.
עם הזמן נוצרות נישות חדשות ואותם מאכלסים תהליכים חדשים. ההבדלים שתהליכים אלו יוצרים הינם כמובן קטנים יותר. התהליכים החדשים הינם מורכבים יותר, מורכבים מתהליכי משנה רבים יותר וככל שהם נמצאים ברמה עמוקה יותר במבנה הם מתאפיינים בכמות הולכת וגדלה של המשתנה הספציפי לסביבה.
עם הזמן נוצרות נישות חדשות ואותם מאכלסים תהליכים חדשים. ההבדלים שתהליכים אלו יוצרים הינם כמובן קטנים יותר. התהליכים החדשים הינם מורכבים יותר, מורכבים מתהליכי משנה רבים יותר וככל שהם נמצאים ברמה עמוקה יותר במבנה הם מתאפיינים בכמות הולכת וגדלה של המשתנה הספציפי לסביבה.
היות שאנרוטפיה עולה תמיד ובכל מקום, חלקים מההבדלים הקיימים בסביבה נמחקים באופן קבוע ובנישות שהתפנו ונוצרו מתבססים תהליכים אחרים. מחיקת ההבדלים מתבצעת באותו הקצב בכל רמות המבנה, אולם מכיוון שככל שרמה עמוקה יותר היא גם מבוזרת יותר, מתקיימים ברמות הגבוהות הרבה אירועים שוליים של מחיקת הבדלים בקצב גבוה לעומת הרמות הבסיסיות של המבנה בהן מתרחשים אירועים משמעותיים של מחיקת הבדלים בקצב נמוך. לפיכך הסביבה ומבנה ההבדלים שלה (אשר ניתן להתייחס אליהם כזהים) משתנה ללא הרף במחזורים הנובעים מקצב המחיקות בכל רמה ומקצב יצירת ההבדלים החדשים בכל רמה. סביבה בה קצב יצירת ההבדלים גבוה מקצב מחיקתם תמשיך להתקיים גם אם תחווה משברים. סביבה בה קצב יצירת ההבדלים נמוך ממחיקם תיכלה בסופו של דבר.
היות שאנרוטפיה עולה תמיד ובכל מקום, חלקים מההבדלים הקיימים בסביבה נמחקים באופן קבוע ובנישות שהתפנו ונוצרו מתבססים תהליכים אחרים. מחיקת ההבדלים מתבצעת באותו הקצב בכל רמות המבנה, אולם מכיוון שככל שרמה עמוקה יותר היא גם מבוזרת יותר, מתקיימים ברמות הגבוהות הרבה אירועים שוליים של מחיקת הבדלים בקצב גבוה לעומת הרמות הבסיסיות של המבנה בהן מתרחשים אירועים משמעותיים של מחיקת הבדלים בקצב נמוך. לפיכך הסביבה ומבנה ההבדלים שלה (אשר ניתן להתייחס אליהם כזהים) משתנה ללא הרף במחזורים הנובעים מקצב המחיקות בכל רמה ומקצב יצירת ההבדלים החדשים בכל רמה. סביבה בה קצב יצירת ההבדלים גבוה מקצב מחיקתם תמשיך להתקיים גם אם תחווה משברים. סביבה בה קצב יצירת ההבדלים נמוך ממחיקם תיכלה בסופו של דבר.