Electricitatea dătătoare de viață - Modul în care ființele vii împart energia luminii solare ScienceBlog
Cea mai mare parte a luminii care ajunge pe pământ de la soare se transformă în căldură și mai devreme sau mai târziu părăsește din nou globul nostru. Cu toate acestea, energia solară a devenit o energie electrică dătătoare de viață la care participă toată lumea - prin intermediul lanțului alimentar.
«Soarele a răsărit lângă Paderborn,/Cu un gest foarte îmbufnat./Este într-adevăr o afacere mohorâtă// Iluminează pământul prost! " - Cu aceste cuvinte din «Germania. Heinrich Heine acordă pământului nostru o mare importanță, deși în versul său amar nu prea mai are nimic altceva. Soarele ne acordă doar o zece miliarde de lumină - și mai mult de jumătate din ea este apoi înghițită de atmosfera noastră sau reflectată înapoi în spațiu.
Fiecare metru pătrat al suprafeței pământului primește în medie aproximativ 1700 kilocalorii de energie sub formă de lumină vizibilă, care este transformată în mare parte în căldură și, mai devreme sau mai târziu, părăsește pământul ca raze infraroșii.
Captarea energiei solare
Cu toate acestea, organismele unicelulare au reușit să capteze o mică parte din această energie luminoasă și să trăiască din ea cu aproape patru miliarde de ani în urmă. Alte ființe vii au învățat curând să se hrănească cu acești mâncători de lumină - și astfel indirect cu soarele. Energia solară a devenit o electricitate dătătoare de viață, ale cărei nenumărate ramuri alimentează diversitatea vieții de pe planeta noastră. Doar organismele unicelulare primitive care trăiesc adânc sub suprafața pământului sau în vecinătatea fisurilor vulcanice și folosesc procesele geochimice ca sursă de energie scapă de acest curent.
Energia este abilitatea de a lucra. Nu poate fi creat și nici distrus, nu poate fi transformat decât dintr-o formă în alta: de la lumină la căldură, de la mișcare la curent electric - și de la aceasta la aproape toate celelalte forme de energie. Deși kilocaloria este în mod oficial depășită ca măsură de energie, este încă utilizată de publicul larg. O kilocalorie poate încălzi un litru de apă cu un grad Celsius - și ne permite să mergem cam treisprezece metri sau să trăim un minut. Sub denumirea greșită „calorie”, ea tiranizează viața a nenumărați oameni care rețin energie din corpul lor pentru a se răsfăța cu un ideal bizar de subțire.
Indiferent cât de mult ne bucurăm noi, oamenii, de lumina încălzitoare a soarelui - nu ne poate hrăni direct. Fiecare locuitor tropical înfometat este un tantal modern. Numai plantele și organismele unicelulare care utilizează lumina pot folosi bagheta magică a luminii pentru a transforma dioxidul de carbon și apa în „biomasă” organică. Acest lucru oferă erbivorelor combustibil pentru focurile respirației celulare și, prin urmare, energia vieții.
Scurgerea energiei solare în lanțul alimentar
Cu toate acestea, erbivorele provin foarte mult de la acest tip de parazitism: pot economisi doar o zecime din energia luminii stocate în plante în propria lor biomasă, deoarece folosesc energia pentru a se mișca și pentru a menține temperatura și compoziția chimică a corpului lor constante. Prin urmare, un kilogram de furaje vegetale oferă adesea mai puțin de o sută de grame de carne. Pierderea de energie este și mai mare pentru prădători, deoarece aceștia își vânează de obicei prada cu cheltuieli mari de energie pe distanțe mari.
„Infiltrarea” energiei solare în acest lanț alimentar este dramatică. În sălbăticie, plantele depozitează în jur de jumătate de procent din razele solare ca biomasă pe parcursul vieții lor, erbivore de câteva sutimi de procent și prădători de zece ori mai puțin. De aceea știm despre turme mari de reni sau antilopi, dar nu despre tigri sau leoparzi. Ar fi și mai rău pentru animalele care se hrănesc cu alți prădători. Un prădător care a mâncat în principal leoparzi ar trebui să stea la coadă atât de mult înapoi în coada de energie solară încât să nu se poată reproduce niciodată suficient. Așadar, nu este de mirare că leopardul nu are dușman natural. Aceste reguli inexorabile ale lanțului alimentar se aplică și nouă oamenilor. Fiecare dintre noi trebuie să consume anual aproximativ 700.000 de kilocalorii de energie chimică sub formă de alimente utilizabile pentru a duce o viață sănătoasă și normală pe termen lung. Ca vegetarieni, locuitorii orașului Zurich ar putea trăi pe mai puțin de o sută de kilometri pătrați de suprafață de cultivare, dar cu o dietă pură din carne, suprafața necesară - și, prin urmare, prețul alimentelor - ar fi de aproximativ cinci până la zece ori mai mare.
Culturi, gene
Căutarea energiei solare a modelat, de asemenea, dezvoltarea culturilor umane. Ca vânători și culegători, strămoșii noștri nomazi au trebuit să străbată zone întinse pentru a-și asigura cota de energie solară. Agricultura și creșterea intensivă a bovinelor au făcut posibil ca ei să se înțeleagă cu suprafețe mai mici, să se stabilească, să întemeieze orașe și să dezvolte o cultură înaltă. Pentru a produce din ce în ce mai multe alimente în spații din ce în ce mai mici, acum folosim cantități enorme de apă, îngrășăminte artificiale, pesticide și petrol. Pentru a crea o kilocalorie de alimente, trebuie adesea să ardem o kilocalorie de ulei. Producția noastră industrială de alimente a devenit o mașină grotescă care transformă uleiul în alimente.
De asemenea, genele noastre ne ajută în căutarea energiei solare. Un exemplu în acest sens este oferit de două clanuri Ariaal strâns înrudite din Kenya, dintre care unul trăiește ca crescători de vite nomade în munți și celălalt ca fermieri sedentari în câmpiile joase. O variantă genică rară (varianta genică a receptorului de dopamină DRD4 (nota editorului)), care este deosebit de frecventă la persoanele cu agresivitate, lipsă de concentrare, impulsivitate și hiperactivitate, se găsește în ariile nomade în principal în ariile bine hrănite și musculare, dar în principal în aria sedentară. bărbați subnutriți și musculoși. Acest lucru indică faptul că această variantă genetică este avantajoasă pentru nomazi, dar dezavantajoasă pentru fermierii sedentari. Impulsivitatea, agresivitatea și capacitatea de a reacționa rapid ar putea ajuta nomazii să apere turmele, să descopere noi pășuni sau să învețe în copilărie chiar și în condiții de viață instabile - și astfel să asigure o nutriție adecvată. Cu toate acestea, într-o comunitate a satului, astfel de caracteristici ar fi mai mult o piedică.
Independent de energia solară - fuziunea nucleară?
Noi, oamenii, ne-am împins drumul înainte la începutul cozii pentru energia solară: odată cu îmblânzirea focului, am deschis energia solară pe care ființele vii care foloseau lumina o stocaseră de-a lungul anilor sau chiar milioane de ani. Și cu roți de vânt și apă, centrale solare și celule solare, am evitat în totalitate această coadă. Dar numai fisiunea nucleară a deschis o sursă de energie aplicabilă pe scară largă, care nu este o moștenire a soarelui nostru. Poate că într-o zi vom putea crea sori artificiali prin fuziunea îmblânzită a nucleelor atomice în reactoarele de fuziune. Acestea ne-ar oferi oamenilor căldură și energie electrică, dar nu suficientă lumină pentru viața pe „pământul nostru prost”. Nu ar putea înlocui niciodată curentul dătător de viață al soarelui natural.