المحتوى
تتكيف جميع أشكال الحياة على الأرض مع مجموعة متنوعة من الظروف المحلية ، من الأكثر وفرة إلى النظام البيئي الأكثر مضياف. يجعل التنوع الهائل في الكائنات الحية وعمليات الحياة على الأرض من الصعب تحديد السمات الشائعة في جميع أشكال الحياة. الاحتياجات والعمليات البيولوجية للحشرة تحت الأرض ، على سبيل المثال ، تختلف اختلافًا كبيرًا عن تلك الخاصة بالأسد. ومع ذلك ، هناك بعض القواسم المشتركة. حدد علماء الأحياء أربعة احتياجات أساسية لبقاء جميع أشكال الحياة.
ماء
الماء عنصر حاسم في الحياة على الأرض ، وغالبًا ما يصبح نسبة كبيرة من كتلة الجسم للكائنات الحية. على الرغم من أن الكائنات الحية المختلفة لها أشكال مختلفة من استهلاك المياه ، من الامتصاص من خلال جذور النبات إلى طريقة الشرب من خلال جذع مثل الفيلة ، تستخدم جميع الكائنات المياه للحفاظ على العمليات البيولوجية ، ويجري تنظيم درجة الحرارة من الجسم ، إذابة المواد الغذائية ، وإفراز النفايات أو حفظ الدم المسال بما فيه الكفاية لتدفق من خلال الدورة الدموية. حتى الكائنات الحية الدقيقة ، مثل البكتيريا ، تحتاج إلى وصول منتظم إلى الماء للحفاظ على بنيتها الخلوية وعملياتها الحيوية.
الغذاء / الطاقة
تتطلب جميع الكائنات الحية استهلاكًا أو إنتاجًا للطاقة للحفاظ على العمليات الحيوية ، مثل الهضم أو الدورة الدموية أو التنفس أو الجهاز العصبي أو الحركة. بالطبع ، طرق الحصول على الطاقة متنوعة مثل أشكال الحياة المختلفة على الأرض. فالنباتات ، على سبيل المثال ، تصنع طاقتها الخاصة عن طريق إنتاج الكربوهيدرات البسيطة باستخدام الماء وثاني أكسيد الكربون وأشعة الشمس ، بينما تستهلك معظم الحيوانات كائنات منخفضة أخرى في السلسلة الغذائية للغذاء والطاقة. تحصل بعض الكائنات الحية الدقيقة على الطاقة عن طريق تكسير بعض المواد الكيميائية في بيئتها أو مباشرة من الشمس ، ولكن جميع الكائنات الحية تحتاج إلى مصدر للعيش والطاقة لتبقى على قيد الحياة.
هواء
ليست كل الكائنات الحية بحاجة إلى الأكسجين. في أعماق الحفرة البركانية ، تكيفت أشكال الحياة مع تنفس الغازات الكبريتية وازدهرت في نهاية المطاف ، ولكن جميع الكائنات الحية تتطلب نوعًا من التبادل الغازي لاستخراج عناصر مهمة من الغلاف الجوي وطرد الغازات المتبقية من أجسامها. يتنفس الإنسان الأكسجين بشكل طبيعي وينتهي ثاني أكسيد الكربون تمامًا مثلما يتنفس السمك الأكسجين المذاب في الماء من خلال الخياشيم ، لكن جميع الكائنات الحية تمر بعملية من نوع ما من خلال عملية التنفس مع الغلاف الجوي المحيط بها لتنظيم العمليات بيولوجية.
التوازن
القدرة على الحفاظ على التوازن ، والتوازن في العملية الداخلية للكائن الحي ، أمر حيوي لإدامة الحياة. جميع الكائنات لديها بعض القدرة على الحفاظ على الظروف الداخلية على الرغم من التقلبات الخارجية في درجات الحرارة أو الظروف الكيميائية ، مثل قدرة الإنسان على التعرق ليبرد في يوم حار. ومع ذلك ، فإن هذه الاستراتيجيات التكيفية لها حدود. لا يمكن للإنسان البقاء إلا عند درجات حرارة معينة أو تغيرات كيميائية قبل أن تصبح عملياته البيولوجية غير ممكنة. وبهذه الطريقة ، فإن البيئة المستقرة التي تتيح التوازن ، معتبرة أنها حالة معممة ، هي الضرورة الحيوية الرابعة للحياة على الأرض.