Un Árbol Convierte el Desorden en Orden, con un poco de Ayuda del Sol

El concepto de entropía y la segunda ley de la termodinámica sugieren que los sistemas naturales progresan del orden al desorden. Si es así, ¿cómo desarrollan y mantienen los sistemas biológicos tan alto grado de orden?. ¿Es esto una violación de la segunda ley de la termodinámica?.

El orden puede ser producido con un gasto de energía, y el orden asociado con la vida en la Tierra se produce con la ayuda de la energía del Sol. Las materias primas de los nutrientes para la vida en la Tierra son solo dióxido de carbono y agua!. Los mecanismos de la vida animal y vegetal avanzada agregan nitrógeno, fósforo y azufre con la mayoría de los mecanismos operativos de la vida logrados con los elementos resumidos en el mnemónico CHONPS.

Los materiales de construcción se encuentran en un estado muy desordenado - gases, líquidos y vapores -. El árbol toma dióxido de carbono del aire, agua de la tierra, así como una pequeña cantidad de vapor de agua del aire. A partir de este comienzo desordenado, produce moléculas de azúcar altamente ordenadas y limitadas, como la glucosa. La energía radiante del Sol se transfiere a las energías de enlace de los átomos de carbono y otros, en la molécula de glucosa. Además de hacer azúcares, las plantas también liberan oxígeno que es esencial para la vida animal.

Las hojas usan la energía del Sol, en las diminutas fábricas de energía llamadas cloroplastos. Usando la clorofila en el proceso llamado fotosíntesis, convierten la energía del Sol en una forma almacenable, en moléculas de azúcar ordenadas.

Como ejemplo del ámbito de aplicación de este proceso, considerar un árbol de arce maduro. Puede tener 500 libras de hojas verdes empleadas en el proceso de fotosíntesis. Teniendo un área de superficie de hojas de varios cientos de metros cuadrados, es capaz de fabricar unas 2 toneladas de azúcar.

El proceso de la fotosíntesis en las plantas se pueden utilizar para producir trabajo. Parte de la energía se utiliza para la síntesis de hidratos de carbono. Estos carbohidratos pueden ser azúcares simples como la glucosa, o combinaciones complejas de azúcares. Algunos de los hidratos de carbono comunes son:

En los sistemas animales también existen pequeñas estructuras dentro de las células llamadas mitocondrias, que utilizan la energía almacenada en las moléculas de azúcar de los alimentos, para formar estructuras más altamente ordenadas.