Energiamérleg (ökológia) - biológia

Molekuláris iránytű a sejtek igazításához

Mi teszi a levelek öregedését ősszel

A keselyű gyöngytyúk demokráciája

Ekembo környezete: Az emberek nyílt tájakon is éltek

| Genetika | Mezőgazdaság, erdészet és állattenyésztés

A búzafajtát vad füvek keresztezésével hozták létre

| Genetika | Mezőgazdaság, erdészet és állattenyésztés

Árpa Pangenom: Mérföldkő az üveggyár felé vezető úton

Csökkentett táplálékfogyasztással, hosszabb élettartammal

Az állatmentes módszer megjósolja a nanorészecskék toxicitását

Sejtvándorlás: egy ismert fehérje újonnan felfedezett funkciója

Energiamérleg (ökológia)

Energiamérleg, szintén Energiamérleg (angol. energia költségvetés), az ökológiában és az ökofiziológiában használt kifejezés a mérlegelemzés és a folyamatos energiaátalakítás bemutatására. Ezért a bioenergetika egyik ága is.

Energiamérleg és energiaáramlás

Az energiaháztartás mérhető egyetlen organizmusra vagy populációra. Míg a zöld növényekben az anyagcseréhez és a növekedéshez szükséges energiát sugárzási energia formájában szívják fel, az állatoknál étkezés közben szervesen kötött energiaként nyerik. Mindkét esetben az energia felszabadul a növekedés, az utódtermelés, a szekréciós funkciók és más, energiát igénylő folyamatok révén.

Az ökoszisztémában az élőlényekben tárolt energia tápláléklánc mentén vagy táplálékhálón belüli átvitelét nevezzük Energia-áramlás kijelölt.

Fogalmi megközelítés

Az energiamérlegek meghatározott időtartamokra vannak meghatározva, pl. B. egy másodpercig, egy napig vagy egy évig, vagy akár az egyén teljes élettartama alatt. Energiamérleg helyett helyesebbnek kell lennie Jelenlegi fiók beszélni (teljesítmény = energiaegység időegységenként). A „teljesítménymérleg” kifejezés azonban ebben az összefüggésben nem fogott meg, valószínűleg annak elkerülése érdekében, hogy összekeverjük az energiatechnológiában vagy a közgazdaságtanban használt hasonló kifejezésekkel.

Az alkalmazott energetikai egységek fizikai energia (vagy munka) vagy erő, pl. B. [J] (Joule) vagy [kJ] az energiamérlegeknél és z. B. [J/s] (= watt) vagy [kJ/d] a teljesítménymérlegeknél (más néven sebesség).

Egyszerűsített energia- vagy teljesítménymérleg ember és állat a következőképpen ábrázolható:

C = A + E
A = P + R

C = fogyasztási arány (= lenyelési arány, étkezési arány)
A = asszimilációs sebesség (= felszívódási sebesség a bélrendszerben)
P = termelési sebesség (= a szövetek növekedési sebessége és a peték vagy embriók termelési sebessége)
R = légzési arány (= légzési gyakoriság)
E = evés mértéke (= ürítési ráta és kiválasztási ráta)

Ezenkívül az állatcsoporttól függően lehetnek más mért változók is, például a környezetbe juttatott energiatartalom, amely elveszik a vedlés során (pl. Rovarokban és kígyókban). Sok állatnál a székletürítést és a kiválasztódást nem lehet könnyen megkülönböztetni méréssel, mivel a két komponens keveredve szabadul fel (madarak, rovarok).

Mérési módszerek és a minta mérete

A gyakorlatban az energiaegységeket gyakran nem közvetlenül mérik, hanem olyan könnyebben meghatározható változókat, mint a friss tömeg (= friss tömeg, nedves tömeg), száraz tömeg, hamutalan száraz tömeg és a szervesen kötött szén tömege. Különösen az élelmiszerekben, szövetekben vagy az ürítési termékekben található szerves szén tömege, amely könnyen mérhető égési készülékkel (kaloriméter) vagy kémiai oxidációs reakcióval, jól korrelál a szóban forgó minta energiatartalmával, így ez megfelelő helyettesítő mennyiség képviseli. A légzési sebességet általában az elfogyasztott oxigén vagy az előállított szén-dioxid alapján becsüljük meg. Az állatokon és növényeken végzett méréseket kísérletileg vagy kombinált kísérleti-terepi elemzéssel hajtják végre.

Példa: Az ember étellel napi 8000 - 10 000 kJ energiát fogyaszt, ami azonban nagyon ingadozhat. A fenti képletekben ez megfelel a C. fogyasztási sebességnek. 100 W anyagcsere-teljesítményt tesz lehetővé. Ez az érték átmenetileg jelentősen megnő, például 200 W fölé, közepes sebességgel járva vagy könnyű autót húzva, és röviden 1000 W fölé, maximális fizikai megterheléssel [1 ]. Ezt a nagy mennyiségű energiát a vázizmok, a keringési izmok és a légzőmozgások által végzett mechanikai munka, valamint az ozmoreguláció és a molekuláris transzport folyamatainak sejtszintű kiadása fordítja. Mindezen tevékenységek során a hőenergia automatikusan felszabadul, ami valamennyi energiaváltozási folyamat kísérőjelensége. Az előállított mechanikus, sejtes és termikus energia összegét módszeresen R légzési energiaként rögzítik; az egyes energiakomponensek lebontása gyakran nehéz.

Ökológiai jelentőség

Az energiaegyensúlyok mérése alapvető betekintést enged az ökoszisztéma energiaáramlásába, és így annak energia- és anyagmérlegének megértésébe. A viselkedési és evolúciós biológia összefüggésében is az energiamérleg fontos alapot képez az elméletek kialakításához, mivel minden organizmus energiabevitelét akár nagyobb növekedési, akár szaporodási, akár mozgási tevékenységbe stb. Fordíthatja a többi energiát igénylő tevékenység rovására. Különböző stratégiák alakultak ki itt az evolúció során: A ragadozó emlősök és madarak viszonylag sok energiát fogyasztanak zsákmányukért, míg a krokodilok a viszonylag kevesebb energiával való lappangás elvével gazdálkodnak, és ezért hosszabb éhségidőket képesek elviselni.

Az energiamérlegre és azok optimalizálására vonatkozó megállapítások a mezőgazdaság, az állattenyésztés és az akvakultúra termelési számításainak elméleti alapját is képezik. Fontos alapot képeznek a földi anyagmérleg kiszámításához is. Például a szarvasmarhák táplálékkal elfogyasztott energiájuk jó 6% -át (kb. 300 liter naponta) metán formájában adják le a belélegzett levegőn keresztül, ami nemcsak befolyásolja e kérődzők energiamérlegét, hanem befolyásolja a föld üvegházhatását is.

A teljes ökoszisztémák energiamérlegét energiaáramlásnak nevezzük, és kiszámítjuk. Az energiamérlegek és az energiaáramlások szorosan kapcsolódnak az anyagmérlegekhez (lásd még az anyag- és energiacserét).