Bilanț energetic (ecologie) - biologie

Busolă moleculară pentru alinierea celulelor

Ceea ce face ca frunzele să îmbătrânească toamna

Democrația bibilicilor vultur

Mediul lui Ekembo: Oamenii au trăit și în peisaje deschise

| Genetica | Agricultură, silvicultură și creșterea animalelor

Soiul de grâu a fost creat prin traversarea ierburilor sălbatice

| Genetica | Agricultură, silvicultură și creșterea animalelor

Orzul Pangenom: Reper pe drumul către planta de sticlă

Cu aport redus de alimente, durată de viață mai lungă

Metoda fără animale prezice toxicitatea nanoparticulelor

Migrația celulară: funcția nou descoperită a unei proteine cunoscute

Bilanț energetic (ecologie)

Bilanțul energetic, de asemenea Bilanțul energetic (engl. buget energetic), este termenul folosit în ecologie și ecofiziologie pentru a descrie analiza bilanțului și prezentarea conversiilor continue de energie. Prin urmare, este și o ramură a bioenergeticii.

Bilanțul energetic și fluxul de energie

Bilanțurile energetice pot fi măsurate pentru un singur organism sau o populație. În timp ce la plantele verzi energia necesară metabolismului și creșterii este absorbită sub formă de energie radiațională, la animale se obține ca energie legată organic atunci când mănâncă. În ambele cazuri, energia este eliberată prin creștere, producția descendenților, funcții secretoare și alte procese care necesită energie.

Se numește transferul energiei stocate în organismele din ecosistem de-a lungul unui lanț alimentar sau în cadrul unei rețele alimentare Flux de energie desemnat.

Abordare conceptuală

Soldurile energetice sunt definite pentru anumite perioade de timp, de ex. B. pentru o secundă, o zi sau un an sau chiar pe parcursul întregii vieți a individului. În loc de un echilibru energetic, ar trebui să fim mai corecți Contul curent vorbi (putere = unitate de energie pe unitate de timp). Cu toate acestea, termenul „echilibru de putere” nu a prins în acest context, probabil pentru a evita confuzia cu termenii analogi folosiți în tehnologia energetică sau în economie.

Unitățile energetice utilizate sunt cele de energie fizică (sau de muncă) sau de putere, de ex. B. [J] (Joule) sau [kJ] pentru bilanțurile de energie și z. B. [J/s] (= watt) sau [kJ/d] pentru echilibrele de putere (numite și rate).

Un echilibru energetic sau de putere simplificat pentru uman și animal poate fi reprezentat după cum urmează:

C = A + E
A = P + R

C = rata consumului (= rata de ingestie, rata de consum)
A = rata de asimilare (= rata de absorbție în sistemul intestinal)
P = rata de producție (= rata de creștere a țesuturilor și rata de producție a ouălor sau embrionilor)
R = rata de respirație (= rata de respirație)
E = rata de ingestie (= rata de defecare si rata de excretie)

În plus, în funcție de grupul de animale, pot exista alte variabile măsurate, cum ar fi conținutul de energie eliberat în mediu care se pierde prin năpârlire (de exemplu, cu insecte și șerpi). La multe animale, defecația și excreția nu pot fi ușor diferențiate prin măsurare, deoarece cele două componente sunt eliberate amestecate (păsări, insecte).

Metode de măsurare și dimensiunea eșantionului

În practică, unitățile de energie nu sunt adesea măsurate direct, ci variabile mai ușor de determinat, cum ar fi masa proaspătă (= greutate proaspătă, greutate umedă), masa uscată, masa uscată fără cenușă și masa carbonului legat organic. În special, masa carbonului organic din alimente, țesuturi sau produse de excreție, care poate fi ușor măsurată prin intermediul unui aparat de ardere (calorimetru) sau printr-o reacție chimică de oxidare, este bine corelată cu conținutul de energie al probei în cauză, astfel încât să fie o cantitate de substitut adecvată reprezintă. Rata de respirație este de obicei estimată din oxigenul consumat sau din dioxidul de carbon produs. Măsurătorile pe animale și plante se efectuează experimental sau în analize combinate de analiză pe câmp experimental.

Exemplu: O persoană consumă o energie de 8.000 - 10.000 kJ pe zi cu alimente, care poate totuși fluctua foarte mult. În formulele de mai sus, aceasta corespunde ratei de consum C. Permite o producție metabolică de 100 W. Această valoare poate crește temporar considerabil, de ex. la peste 200 W când mergeți cu viteză medie sau când trageți o mașină ușoară și pentru o perioadă scurtă de timp la peste 1000 W cu efort fizic maxim [1]. Această cantitate mare de energie este cheltuită sub forma muncii mecanice efectuate de mușchii scheletici, mușchii circulatori și mișcările respiratorii, precum și de cheltuielile celulare pentru osmoreglare și procesele de transport molecular. În toate aceste activități, energia termică este eliberată automat, ceea ce este un efect secundar al tuturor proceselor de schimbare a energiei. Suma energiei mecanice, celulare și termice produse este înregistrată metodic ca energie respiratorie R; o defalcare a componentelor energetice individuale este adesea dificilă.

Importanța ecologică

Măsurarea bilanțurilor energetice permite informații fundamentale asupra fluxurilor de energie din ecosistem și astfel înțelegerea echilibrului său energetic și material. De asemenea, în contextul biologiei comportamentale și evolutive, echilibrele energetice constituie o bază importantă pentru formarea teoriilor, deoarece fiecare organism își poate pune aportul de energie fie într-o creștere mai mare, fie în activitatea de reproducere sau mișcare etc. Diferite strategii s-au dezvoltat aici în evoluție: mamiferele și păsările prădătoare consumă o cantitate relativ mare de energie pentru prada lor, în timp ce crocodilii se descurcă cu principiul pândirii cu relativ mai puțină energie și, prin urmare, pot suporta perioade mai lungi de foame.

Descoperirile despre bilanțurile energetice și optimizarea acestora formează, de asemenea, baza teoretică pentru calcularea producției în agricultură, creșterea animalelor și acvacultură. Ele constituie, de asemenea, o bază importantă pentru calcularea soldurilor materiale pământești. De exemplu, bovinele degajă un bun 6% din energia lor ingerată prin alimente (aproximativ 300 de litri pe zi) sub formă de metan prin aerul pe care îl respiră, ceea ce nu numai că afectează echilibrul energetic al acestor rumegătoare, dar influențează și efectul de seră al pământului.

Bilanțul energetic al întregilor ecosisteme este menționat și calculat ca flux de energie. Balanțele energetice și fluxurile de energie sunt strâns legate de soldurile materiale (a se vedea și schimbul de materiale și energie).