Енергиен баланс (екология) - биология

Молекулярен компас за подравняване на клетките

Какво кара листата да стареят през есента

Демокрацията на лешоядите токачки

Околната среда на Ekembo: Хората също живееха в открити пейзажи

| Генетика | Земеделие, горско стопанство и животновъдство

Сортът пшеница е създаден чрез кръстосване на диви треви

| Генетика | Земеделие, горско стопанство и животновъдство

Ечемик Pangenom: Важен етап по пътя към стъкларския завод

С намален прием на храна, по-дълъг живот

Методът без животни прогнозира токсичността на наночастиците

Клетъчна миграция: новооткрита функция на известен протеин

Енергиен баланс (екология)

Енергиен баланс, също Енергиен баланс (англ. енергиен бюджет), наречен е терминът, използван в екологията и екофизиологията за описание на балансовия анализ и представяне на непрекъснатите енергийни преобразувания. Следователно това е и клон на биоенергетиката.

Енергиен баланс и енергиен поток

Енергийният баланс може да бъде измерен за отделен организъм или популация. Докато при зелените растения енергията, необходима за метаболизма и растежа, се абсорбира под формата на радиационна енергия, при животните тя се получава като органично свързана енергия при хранене. И в двата случая енергията се освобождава чрез растеж, производство на потомство, секреторни функции и други процеси, които изискват енергия.

Нарича се трансферът на енергия, съхранявана в организмите в екосистемата по хранителна верига или в хранителната мрежа Енергиен поток определен.

Концептуален подход

Енергийните баланси се определят за определени периоди от време, напр. Б. за секунда, ден или година или дори през целия живот на индивида. Вместо енергиен баланс, човек трябва да бъде по-коректен от Текуща сметка говори (мощност = единица енергия за единица време). В този контекст обаче терминът „баланс на мощността“ не е уловил, вероятно за да се избегне объркване с аналогичните термини, използвани в енергийните технологии или икономиката.

Използваните енергийни единици са тези на физическа енергия (или работа) или мощност, напр. Б. [J] (Джоул) или [kJ] за енергийни баланси и z. Б. [J/s] (= вата) или [kJ/d] за баланси на мощността (наричани още ставки).

Опростен баланс на енергия или мощност за човек и животно може да бъде представено по следния начин:

C = A + E
A = P + R

C = степен на консумация (= степен на поглъщане, скорост на хранене)
A = скорост на асимилация (= скорост на абсорбция в чревната система)
P = скорост на производство (= скорост на растеж на тъканите и скорост на производство на яйца или ембриони)
R = честота на дишане (= честота на дишане)
E = скорост на поглъщане (= скорост на дефекация и екскреция)

Освен това, в зависимост от групата животни, може да има и други измерени променливи, като например енергийното съдържание, освободено в околната среда, което се губи при линеене (например при насекоми и змии). При много животни дефекацията и отделянето не могат лесно да бъдат разграничени чрез измерване, тъй като двата компонента се отделят смесени (птици, насекоми).

Методи за измерване и размер на пробата

На практика енергийните единици често не се измерват директно, а по-лесно определяеми променливи като прясна маса (= прясно тегло, мокро тегло), суха маса, суха маса без пепел и маса на органично свързан въглерод. По-специално, масата на органичния въглерод в храните, тъканите или продуктите от екскрецията, която може лесно да бъде измерена с помощта на горивен апарат (калориметър) или чрез реакция на химично окисляване, е добре корелирана с енергийното съдържание на въпросната проба, така че тя е подходящо заместително количество представлява. Честотата на дишане обикновено се изчислява от консумирания кислород или произведения въглероден диоксид. Измерванията върху животни и растения се извършват експериментално или в комбинирани експериментални и полеви анализи.

Пример: Човек консумира енергия с 8 000 - 10 000 kJ на ден с храна, която обаче може да варира значително. В горните формули това съответства на скоростта на потребление C. Това дава възможност за метаболитна продукция от 100 W. Тази стойност може временно да се увеличи значително, напр. до над 200 W при ходене със средна скорост или при теглене на лека кола и за кратко до над 1000 W с максимално физическо натоварване [1]. Това голямо количество енергия се изразходва под формата на механична работа, извършена от скелетните мускули, кръвоносните мускули и дихателните движения, а също и от клетъчните разходи за осморегулация и молекулярно-транспортни процеси. При всички тези дейности топлинната енергия се освобождава автоматично, което е страничен ефект от всички процеси на преобразуване на енергия. Сумата от произведената механична, клетъчна и топлинна енергия методично се записва като дихателна енергия R; разграждането на отделните енергийни компоненти често е трудно.

Екологично значение

Измерването на енергийните баланси позволява фундаментална представа за енергийните потоци в екосистемата и по този начин за разбирането на нейния енергиен и материален баланс. Също така в контекста на поведенческата и еволюционната биология, енергийните баланси формират важна основа за формирането на теории, тъй като всеки организъм може да вложи своя енергиен прием или в по-голям растеж, или в размножаване или в движение и т.н., за сметка на другите енергоемки дейности. Тук в еволюцията са разработени различни стратегии: Хищните бозайници и птици консумират относително голямо количество енергия за своята плячка, докато крокодилите се справят с принципа на дебнене със сравнително по-малко енергия и следователно могат да издържат на по-дълги периоди на глад.

Констатациите за енергийните баланси и тяхната оптимизация също формират теоретичната основа за изчисляване на производството в земеделието, животновъдството и аквакултурите. Те също така формират важна основа за изчисляване на земните материални баланси. Например, добитъкът отделя добри 6% от енергията си, погълната от храната (около 300 литра на ден) под формата на метан през въздуха, който диша, което не само влияе върху енергийния баланс на тези преживни животни, но също така влияе върху парниковия ефект на земята.

Енергийният баланс на цели екосистеми се нарича енергиен поток и се изчислява. Енергийните баланси и енергийните потоци са тясно свързани с материални баланси (вж. Също обмен на материали и енергия).