Thermodynamik und Effizienz

Fazit der folgenden Gedanken:
In geordneten Systemen ist Funktionsteilung und Koordinierung zwangsläufig.

1. Zwang zur Einsparung

Leben ist seit Beginn geordnete Materie und ist daher gezwungen, sich mittels Anstrengung gegen die Zunahme an Entropie zu wehren. Dies lässt sich vom zweiten Hauptsatz der Thermodynamik ableiten. Energie, meist aus Nährstoffen bezogen, wird benötigt. Diese Abhängigkeit bewirkt zwangsläufig einen Druck zur Einsparung. Von zwei möglichen Zuständen wird sich jener mit weniger Energiebedarf durchsetzen. Jede Abweichung/Änderung wird energetisch bewertet. Durch den geringeren Bedarf wird eine Einsparung energetisch belohnt.

2. Effizienz

Effizienz berücksichtigt den Aufwand zur Erreichung eines Nutzens. Effizient jene Variante, welche die benötigte Funktion (also den Nutzen) mit wenig Aufwand realisiert. In diesen Überlegungen ist unterschwellig eine Meßgröße integriert. Aufwand und Nutzen sind an sich nicht vergleichbar. Wohl aber die Energie (oder eine andere Meßgröße, wie Zeit, Kosten usw. - folgend als Energie bezeichnet), welche der Aufwand verbraucht und der Nutzen bringt. Wegen des Energiebedarfs (Punkt 1) wird die effiziente Veriante bevorzugt.

3. Handel, Arbeits- oder Funktionsteilung

erhöht die Effizienz. Adam Smith hat dies am Beispiel der Nadelfabrik erörtert und dies läßt isch mathematisch berechnen, siehe Zweiteilung und allgemeiner Vielteilung .

4. Funktionelles System

Der Organismus ist eine Gesamtsystem, bestehend aus vielen funktionellen Teilsystemen. Diese sichern in gegenseitiger Abhängigkeit die Existenz des Organismus. Diese Art der Betrachtung ist schon beschrieben. Hier interessieren zusätzlich die energetischen Zusammenhänge:
Die funktionellen Teile erwirtschaften Energie, welche die Funktion und Existenz der einzelnen Teile sichern. Jeder funktioneller Teil strebt gemäß Punkt 1 nach optimaler Energienutzung. Und dies ergibt einen Konflikt:

5. Konflikt

Wenn jeder Teil für sich das Optimum an Energieausnutzung anstrebt, so ist der Organismus gefährdet. Das Optimum aus der Sicht des einzelnen Teils ist viel nehmen und wenig tun. Der optimale Zustand aus egoistischer Sicht wäre gefräßig und faul. Der gemeinsam erwirtschafte Energiepool wäre bald leer.
Aber dieser Konflikt ist lösbar: Die gemeinsame Energiemenge bedarf einer leistungsabhängigen Verteilung! Wie aber dies realisieren ?

6. Die Notwendigkeit einer Verteilung

Jeder Teil strebt nach bester Existenz für sich. Anderseits benötigt der Organismus funktionelle Aktivität. Also ein Tun und dies verbraucht Energie. Es braucht einen Ansporn, um aktiv zu werden.

Lösung: Das funktionelle Teil dann optimal versorgen, wenn dieses seine funktionelle Leistung in der benötigten Menge erfüllt. Bei keiner oder wenig oder zuviel an funktioneller Leistung gibt es keine oder wenig Energie. Erst bei einer Aktivität in benötigter Menge erfolgt die optimale Versorgung. Und da der funktionelle Teil diesen Zustand gemäß Punkt 1 anstrebt, wird dieser funktionell aktiv. Keine Leistung ohne Gegenleistung oder so ähnlich formuliert.

Damit wäre nicht nur der im Punkt 5 erwähnte Konflikt gelöst, sondern die Verteilung steuert auch die Menge an Funktion.

7. Realisierung

Wie die Verteilung realisieren? Dazu ein Beispiel:

Dieses Beispiel zeigt einen Lösungsansatz: Funktionell abhängige Teile werden aus einem Nährstoffreservoir versorgt. Und da sind wir bei der Gliathese Durch die Unmenge funktioneller Abhängigkeiten in heutigen Lebewesen sind entsprechend viele kleine Reservoirs notwendig und diese werden durch die Astrozyten realisiert. Bei der akuten Handlung sind die Neuronen aktiv und dann bewertet die Glia.

8. Verallgemeinerung

Diese Ordnung, bestehend aus funktionellen Teilen in einem Gesamtsystem, ist nicht auf Lebewesen beschränkt. Der zweite Hauptsatz gilt allgemein, ebenso die Bemerkungen zur Funktion, zum funktionellen Teil und gegenseitiger Abhängigkeit (Punkt 3).

Juli 2015