这里,我们要区分一下“原料”和“能源”。原料是环境中的物质,而“能源”是系统的物质,“能源”可被“消费者”直接利用。而原料不能被“消费者”直接利用。把“原料”加工成“能源”是由“生产者”完成的。

在细胞系统中,葡萄糖是“原料”而不是“能源”,葡萄糖不能直接被核糖体等“消费者”利用,只能通过线粒体(生产者)把葡萄糖中稳定的化学能转化成ATP中活泼的化学能时,ATP才是细胞系统的“能源”。

在人体系统中,食物中的糖类、蛋白质、脂类与血液中的葡萄糖、氨基酸等是不同的。食物中的有机物是“原料”,而血液中的葡萄糖、氨基酸是“能源”。食物中的有机物只有通过消化系统(生产者)消化、分解、吸收才能成为“能源”。

在植物系统中,光能、二氧化碳、无机盐是原料,不是“能源”,只有通过叶子的光合作用合成有机物时,才能是“能源”。

在社会系统中,工业、农业两个物质生产部门利用自然资源为原料,生产出社会所需的粮食、纺织品等社会所需的物质。工业、农业部门是“生产者”,各种食品、纺织品、生活用品等物质是“能源”,政府、军队、学校、文化等部门只消耗“能源”,是“消费者”。商业、运输部门、交通部门是“交换者”。生产、生活的废水、废渣、废气是“废物”。

社会系统的新陈代谢过程是这样的:工业、农业两个物质生产部门(生产者)利用自然资源和能源生产出社会需要的食品、纺织品、生活用品等劳动产品(能源);这些“能源”经过商业部门、运输部门到达政府、军队、学校以及其它“消费者”手中;“消费者”在消耗商品的过程中要产生生活垃圾、污水等“废物”,这些“废物”要通过运输部门送到大自然中,或回收利用。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


社会系统的新陈代谢过程图

在生态系统中,植物进行光合作用,合成有机物是“生产者”,动物直接或简接以植物为食物是“消费者”,微生物分解有机物,促进物质的循环利用是“交换者”。氧气、有机物是生态系统的“能源”;动植物尸体、粪便、二氧化碳等是生态系统的“废物”。

生态系统的新陈代谢是这样的:植物(生产者)利用光能、水、CO2和无机盐合成有机物放出氧气(能源),动物(消费者)通过食用植物获得“能源”;微生物在食草动物纤维素的消化过程中具有重要作用。动物利用“能源”后产生粪便,动物的尸体、粪便被微生物(交换者)分解成无机盐,供植物生产利用。

牛羊等反刍动物的瘤胃中含有大量细菌和纤毛虫,对纤维素的消化具有重要的作用。没有复胃的食草动物如马和兔,在小肠与大肠交界处有发达的盲肠,含有微生物可以消化纤维素。


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


生态系统的新陈代谢过程图

机器是人造系统,一般讲,机器可以分为三部分:一、动力装置(生产者),一般由电动机、内燃机等组成;二、传动装置(交换者),常见的传动装置有皮带传动、齿轮传动、连杆传动、链传动等;三、工作装置(消费者),不同的机器,工作装置差异很大。

工作装置可以利用的能量一般是机械能(能源),机器的“能源”是由电动机(生产者)把电能转换而来的,或是内燃机(生产者)把化学能转换而来。工作装置(消费者)利用动力装置的机械能(能源)以后,产生内能,内能通常通过冷凝装置或散热装置散走,也有直接散到空气中的。

一般机器的工作过程是这样的:动力装置(生产者)把电能或化学能转化成机械能(能源);机械能(能源)通过传动装置(交换者)传递给工作装置(消费者);工作装置利用机械能,产生内能通过冷凝装置散失,或直接散入空气中。


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


一般机器的新陈代谢过程图

电路系统的工作原理与机器的工作原理不同。在电路系统中,电源是“生产者”,导线是“交换者”,用电器是“消费者”。电源把其它形式的能转化成电能,电能是“能源”。

电路系统工作时,首先是电源(生产者)把其它形式的能转化成电能(能源);电能(能源)通过导线(交换者)传递给用电器(消费者);用电器利用电能后也会产生内能(废物)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


电路系统新陈代谢过程图

系统虽然千差万别,但由于系统都是利用能量进行运动的,因此不同的系统在结构组成上和新陈代谢的方式上有相似性。

除上述提到的系统的相似性以外,系统在结构上和功能上有以下几点共同之处。

一、一般地讲,系统的结构中“交换者”都比较简单。

如:生态系统中的“交换者”——微生物远比动物、植物结构简单。

电器系统的“交换者”——导线远比用电器、电源简单。

机器系统的“交换者”——传动装置一般比较简单。

细胞系统中的“交换者”——基质比线粒体、内质网、核糖体简单。

社会系统中的“交换者”——商业部门,一般讲不象工业部门、政府、军队、学校等机构需要社会的分工,在社会系统中,商业部门是分工最少,也是最简单的部门。

在植物系统中的“交换者”茎和维管组织结构一般比较简单。

当然,以上说的是一般情况,“交换者”比较复杂的系统也是有的。

二、“消费者”一般是系统最复杂的结构。

如:生态系统的“消费者”——动物比植物和微生物要复杂。

电器系统的“消费者”——用电器一般比较复杂。

机器系统的“消费者”——工作装置一般比较复杂。

细胞系统的“消费者”——细胞核、内质网等比较复杂。

社会系统的“消费者”——政府、军队、学校等有复杂的职务分工、部门分工,因此是最复杂的。

人体系统的“消费者”——神经系统等的结构就十分复杂。

植物系统的“消费者”——花、果实、种子远比根、茎、叶要复杂。

三、系统的“生产者”一般都同时利用“能源”产生“废物”。

如:人体的“生产者”——消化系统、呼吸系统、排泄系统也需要血液中的氨基酸、葡萄糖和氧气,同时产生尿酸、尿素和二氧化碳。

社会系统的“生产者”——工农业部门,农民、工人都需要农业机械、化肥、农药等,同时工、农业生产会产生大量工业废水、废渣、废气。

在植物系统中“生产者”——根、叶都要消耗一定的有机物,根消耗“能源”提供吸收矿质元素主动运输的能量,也是根生长、伸长不可缺少的要素。叶子主要进行光合作用,同时光呼吸、叶片的生长都要消耗“能源”。

在生态系统中,“生产者”——植物生产的有机物十分之一被动物摄取。植物的生长、繁殖都需要大量的“能源”。

在机器系统中有部分能量在“生产者”电动机或热机中损耗掉了。在电路系统中,“生产者”电源的内阻也损耗了一部分电能。

 

由于系统都具有新陈代谢这一本质特征,因此,系统在结构和运动方式上具有上述相同点。但同时,由于不同层次的系统具有巨大的差异性,因此,系统的新陈代谢也有着显著的不同之处。

首先,系统中“交换者”的作用不同。在人体系统中,“交换者”——循环系统同时具有运输“能源”和“废物”的作用。而在生态系统中,“交换者”——微生物主要在“废物”——动植物尸体、粪便的循环再利用中起重要作用。在机器系统中,“交换者”——传动装置主要在“能源”机械能的传递中起作用,而在“废物”内能的散失上基本不起作用。在电路系统中“交换者”——导线主要传导电能(能源),对“废物”内能的散失不起作用。

其次,不同层次的系统,能够利用的“原料”有很大差异。植物系统可以利用太阳能;而动物和人体系统只能利用特定有机物的化学能;细胞就只利用葡萄糖;社会系统利用的是自然资源;不同的机器系统可利用的能源不同:飞机用的是航空煤油,汽车用的是汽油,坦克、轮船用的是柴油,电车用的是电能,电脑、电视、空调、录音机等用的都是电能。不同的电路系统用的能源也不相同:电池是利用化学能的,水力发电机利用的是机械能,核电站用的是核能等等。

最后,系统的“消费者”利用“能源”后产生的作用不相同。在细胞系统中,细胞核利用ATP(能源)可以复制和转录,核糖体利用ATP可以合成蛋白质,肌球蛋白和肌动蛋白利用ATP可以收缩,神经突出利用ATP可以产生兴奋。

在人体系统中,神经系统有了“能源”(葡萄糖、氨基酸、CO2),可以思维和调节;运动系统便有了“能源”可以收缩;生殖系统利用“能源”可以繁殖;免疫系统有了“能源”能够吞噬细菌,分泌抗体。

在植物系统中,花有了“能源”(有机物和氧气)可以授粉,种子有了“能源”可以萌发。

在社会系统中,政府有了“能源”(食品、生活用品、建筑、办公用品等)可以管理社会;军队有了“能源”可以战斗;学校有了“能源”可以为社会培养人才;警察有了“能源”才可以维持治安。

在生态系统中,动物是“消费者”,鸟儿有“能源”才能飞翔;鱼儿有“能源”才能遨游;鹿群有“能源”才能奔驰……。总之,动物只有有了“能源”才能生存和繁衍。

在机器系统中,车轮有了“能源”(机械能)才能转动,螺旋浆有了“能源”才能驱动轮船,车床有了“能源”才能加工零件。

在电路系统中,用电器是“消费者”,电能是能源。电灯有了电才能照明;发动机有了电才能转动;电炉有了电才能发热;喇叭有了电才能发出声音;电脑有了能源才能工作……。

系统“消费者”的功能多样性,谛造了一个五彩缤纷的世界。

 

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