生物系统中的能源节省机制、集体行为与变异范围假设

能源节省机制在自然界中无处不在。气动和水动排气、涡 vortex 升力、伯努利吸力、热调节耦合、路径跟随、物理钩子、同步和合作等是其中一些较为著名的例子。虽然排气机制也出现在非生物系统中，如沉积物和粒子涡旋，但这些机制的广泛范畴在生物系统中更为多样化，包括细菌、精子、各种水生物种、鸟类、陆地动物、半流体生物如海龟幼崽以及人类系统。我们提出了能源节省机制的热力学框架，并综述了支持变异范围假设的证据。该假设认为，随着进化过程的进行，群体中最强成员和最弱成员之间的变异范围趋于收敛，收敛于能源节省机制产生的等效能源节省量。我们也综述了由于能源节省机制而产生的自组织结构，包括在短时间和长时间尺度上可观察到的对流过程，以及其中一种形式的集体位置锁定导致的高集体产出过程。