Az éltető elektromosság - Hogyan osztják meg az élőlények a napfény energiáját ScienceBlog
A napból a földre jutó fény nagy része hővé alakul, és előbb-utóbb újra elhagyja földgömbünket. Ennek ellenére a napenergia éltető villamos energiává vált, amelyben mindenki részt vesz - az élelmiszerláncon keresztül.
«Paderborn közelében felkelt a nap,/Nagyon mogorva mozdulattal./Ez valóban morózus üzlet -/Világítsa meg a hülye földet! " - Ezekkel a szavakkal «Németországból. Egy téli mese »Heinrich Heine-nek nagy jelentőséget tulajdonít a földünknek, bár egyébként keserű verseposzában kevés maradt rá. A nap csak tízmilliárdnyi fényt ad nekünk - és ennek több mint felét elnyeli a légkörünk, vagy visszaverődik az űrbe.
A földfelület minden négyzetmétere átlagosan körülbelül 1700 kilokalória energiát kap látható fény formájában, amely nagyrészt hővé alakul, és előbb-utóbb infravörös sugaraként távozik a földből.
Napenergia megragadása
Ennek ellenére az egysejtű organizmusoknak sikerült befogniuk ennek a fényenergianak egy kis részét, és csaknem négy milliárd évvel ezelőtt éltek belőle. Más élőlények hamar megtanulták táplálni ezeket a fényevőket - és így közvetve a napot is. A napenergia éltető villamos energiává vált, amelynek számtalan ága táplálja a bolygónk életének sokszínűségét. Csak azok a primitív egysejtű organizmusok kerülhetik meg ezt az áramot, amelyek mélyen a föld felszíne alatt vagy a vulkanikus hasadékok közelében élnek, és geokémiai folyamatokat használnak energiaforrásként.
Az energia a munkavégzés képessége. Nem hozható létre és nem semmisíthető meg, csak egyik formáról a másikra alakítható át: fénytől hővé, mozgásból elektromos áramgá - és ettől szinte minden más energiaformává. Noha a kilokalória hivatalosan elavult az energia mértéke, mégis a nagyközönség használja. Egy kilokalória egy liter vizet felmelegíthet egy Celsius-fokkal - és sétáljunk körülbelül tizenhárom métert, vagy éljünk egy percig. A helytelen elnevezésű "kalória" alatt számtalan ember életét zsarnokság alá helyezi, akik visszatartják energiájukat testükből annak érdekében, hogy elengedjék magukat a karcsúság furcsa eszményének.
Nem számít, mennyire élvezzük mi, emberek, a nap melengető fényét - ez nem táplálhat minket közvetlenül. Minden éhező trópusi lakos modern tantál. Csak a növények és a fényt hasznosító egysejtű szervezetek használhatják a fény varázspálcáját a szén-dioxid és a víz szerves „biomasszává” alakítására. Ez biztosítja a növényevők táplálékát a sejtek légzésének tüzéhez és ezáltal az életenergiához.
A napenergia szivárgása az élelmiszerláncban
A növényevők azonban nagyon kedvelik ezt a fajta parazitizmust: A növényekben tárolt fényenergia körülbelül tizedét tudják megtakarítani a saját biomasszájukba, mert energiát használnak a mozgáshoz, valamint testük hőmérsékletének és kémiai összetételének állandóan tartásához. Egy kilogramm növényi takarmány ezért gyakran kevesebb, mint száz gramm húst ad. Az energiaveszteség még ennél is nagyobb a ragadozók számára, mert általában nagy energiaráfordítással, nagy távolságokon vadásznak zsákmányukra.
A napenergia "beszivárgása" ebbe az élelmiszerláncba drámai. A vadonban a növények csak az általa sugárzott napfény mintegy fél százalékát tárolják biomasszaként, a növényevők néhány száz százalékot, a ragadozók pedig tízszer kevesebbet tárolnak. Ezért ismerünk nagy rénszarvas- vagy antilopcsordákat, de nem tigriseket vagy leopárdokat. Még rosszabb lenne azoknál az állatoknál, amelyek más ragadozókkal táplálkoznak. A főként leopárdokat fogyasztó ragadozónak olyan messze kell állnia a napenergia sorában, hogy soha nem tudott kellőképpen szaporodni. Tehát nem csoda, hogy a leopárdnak nincs természetes ellensége. A tápláléklánc ezen kérlelhetetlen szabályai ránk, emberekre is érvényesek. Mindannyiunknak évente körülbelül 700 000 kilokalória kémiai energiát kell fogyasztania felhasználható élelmiszer formájában, hogy hosszú távon egészséges és normális életet élhessünk. Vegetáriánusokként Zürich városának lakói kevesebb mint száz négyzetkilométer termesztési területen élhettek, de tiszta húsú étrend mellett a szükséges terület - és így az élelmiszer ára - ötször-tízszer nagyobb lenne.
Kultúrák, gének
A napenergia iránti törekvés az emberi kultúrák fejlődését is formálta. Vadászokként és gyűjtögetőként nomád őseinknek széles területeken kellett bejárniuk a napenergia-részesedésük biztosítása érdekében. A mezőgazdaság és az intenzív szarvasmarha-tenyésztés tette lehetővé számukra a kisebb területekkel való kijutást, letelepedést, városok alapítását és magas kultúra kialakítását. Annak érdekében, hogy egyre több ételt állítsunk elő egyre kisebb helyiségekben, most hatalmas mennyiségű vizet, műtrágyát, növényvédő szereket és kőolajat használunk. Egy kilokalórianyi élelmiszer előállításához gyakran egy kilokalória kőolajat kell elégetnünk. Ipari élelmiszertermelésünk olyan groteszk géppé vált, amely az olajat étellé változtatja.
Génjeink is segítenek a napenergia keresésében. Erre mutat példát két kenyai szoros rokonságban álló Ariaal klán, amelyek közül az egyik nomád tanyásként a hegyekben él, a másik pedig ülő földművesként az alföldön. Ritka génvariáns (a DRD4 dopaminreceptor génváltozata (szerkesztő megjegyzése)), amely különösen gyakori az agresszivitással, gyenge koncentrációval, impulzivitással és hiperaktivitással rendelkező embereknél, a nomád ariásokban elsősorban jól táplált és izmos, míg az ülő arialis főleg alultáplált és izmos férfiak. Ez azt jelzi, hogy ez a genetikai változat előnyös a nomádok számára, de hátrányos az ülő gazdálkodók számára. Az impulzivitás, a támadási hajlandóság és a gyors reakciókészség segíthet a nomádoknak az állományok megvédésében, új legeltetési területek felfedezésében vagy bizonytalan életkörülmények között gyermekként való tanulásban - és ezáltal a megfelelő táplálkozás biztosításában. Egy falusi közösségben azonban az ilyen jellegzetességek inkább akadályt jelentenének.
Függetlenül a napenergiától - a magfúziótól?
Mi, emberek, előre léptünk előre a napenergia-sorban: a tűz megszelídítésével megnyitottuk azt a napenergiát, amelyet a fényt hasznosító élőlények éveken át, vagy akár évmilliókig tároltak. Szél- és vízikerékekkel, naperőművekkel és napelemekkel pedig teljesen elkerültük ezt a sort. De csak a maghasadás nyitott széles körben alkalmazható energiaforrást, amely nem a napunk öröksége. Talán egy nap képesek leszünk mesterséges napokat létrehozni a fúziós reaktorokban az atommagok megszelídített fúzióján keresztül. Ezek melegséget és elektromos energiát adnának nekünk embereknek, de nem elegendő fényt adnának az élethez a „hülye földünkön”. Soha nem pótolhatják a természetes napfény életet adó áramlását.