Животворното електричество - Как живите същества споделят енергията на слънчевата светлина ScienceBlog
Повечето от светлината, която достига до земята от слънцето, се трансформира в топлина и рано или късно отново напуска нашето земно кълбо. Въпреки това слънчевата енергия се е превърнала в животворно електричество, в което всички участват - чрез хранителната верига.
«Слънцето изгря близо до Падерборн,/С много мрачен жест./Това наистина е мрачен бизнес -/Осветете глупавата земя! " - С тези думи от «Германия. Зимна приказка »придава на Хайнрих Хайне голямо значение за нашата земя, макар че иначе в горчивия си стихосписък не му остава много за нея. Слънцето ни дава само десет милиарда от своята светлина - и повече от половината от него след това се поглъща от нашата атмосфера или се отразява обратно в космоса.
Всеки квадратен метър от земната повърхност получава средно около 1700 килокалории енергия под формата на видима светлина, по-голямата част от която се превръща в топлина и рано или късно напуска земята като инфрачервени лъчи.
Улавяне на слънчева енергия
Независимо от това, едноклетъчните организми успяха да уловят малка част от тази светлинна енергия и да живеят от нея преди почти четири милиарда години. Скоро други живи същества се научиха да се хранят с тези ядящи светлина - и по този начин косвено със слънцето. Слънчевата енергия се превърна в животворно електричество, безбройните клонове на което подхранват разнообразието на живота на нашата планета. Само примитивни едноклетъчни организми, които живеят дълбоко под земната повърхност или в близост до вулканични пукнатини и използват геохимични процеси като енергиен източник, избягват това течение.
Енергията е способността да се върши работа. Той не може нито да бъде създаден, нито унищожен, а само преобразуван от една форма в друга: от светлина в топлина, от движение в електрически ток - и от това в почти всички други форми на енергия. Въпреки че килокалорията е официално остаряла като мярка за енергия, тя все още се използва от широката общественост. Една килокалория може да загрее един литър вода с един градус по Целзий - и нека да вървим около тринадесет метра или да живеем за минута. Под неправилното наименование „калория“ тя тиранизира живота на безброй хора, които задържат енергия от телата си, за да се отдадат на причудлив идеал за стройност.
Колкото и да се радваме ние, хората, на затоплящата се слънчева светлина - тя не може да ни подхрани директно. Всеки гладуващ тропически обитател е модерен тантал. Само растенията и използващите светлина едноклетъчни организми могат да използват вълшебната пръчица от светлина, за да превърнат въглеродния диоксид и водата в органична „биомаса“. Това осигурява на тревопасните животни гориво за пожарите на клетъчното дишане и по този начин жизнена енергия.
Изтичане на слънчева енергия в хранителната верига
Растителноядните животни обаче се справят скъпо от този вид паразитизъм: Те могат да спестят само около една десета от запасената в растенията светлинна енергия в собствената си биомаса, тъй като използват енергия за движение и поддържане на температурата и химичния състав на телата си постоянни. Следователно един килограм растителна храна често осигурява по-малко от сто грама месо. Загубата на енергия е още по-голяма за хищниците, тъй като те обикновено ловят плячката си с големи енергийни разходи на големи разстояния.
„Просмукването“ на слънчевата енергия в тази хранителна верига е драматично. В дивата природа растенията съхраняват само около половин процент от слънчевата светлина, която излъчват като биомаса, тревопасни животни с няколко стотни от процента и хищници десет пъти по-малко. Ето защо знаем за големи стада северни елени или антилопи, но не и за тигри или леопарди. Още по-лошо би било за животните, които се хранят с други хищници. Хищник, който яде предимно леопарди, ще трябва да се върне на опашка толкова назад в опашката за слънчева енергия, че никога не би могъл да се възпроизведе достатъчно. Така че не е чудно, че леопардът няма естествен враг. Тези неумолими правила на хранителната верига важат и за нас, хората. Всеки от нас трябва да консумира около 700 000 килокалории химическа енергия годишно под формата на използваема храна, за да води здравословен и нормален живот в дългосрочен план. Като вегетарианци жителите на град Цюрих биха могли да живеят на по-малко от сто квадратни километра обработваема площ, но с диета с чисто месо необходимата площ - и следователно цената на храната - би била около пет до десет пъти по-голяма.
Култури, гени
Стремежът към слънчева енергия също е оформил развитието на човешките култури. Като ловци и събирачи, нашите номадски предци трябваше да обикалят широки области, за да осигурят своя дял от слънчевата енергия. Именно земеделието и интензивното говедовъдство им позволиха да се справят с по-малки площи, да се установят, да основат градове и да развият висока култура. За да произвеждаме все повече и повече храна в по-малки и по-малки пространства, сега използваме огромни количества вода, изкуствени торове, пестициди и петрол. За да създадем една килокалория храна, често се налага да изгорим една килокалория нефт. Промишленото ни производство на храни се превърна в гротескна машина, която превръща маслото в храна.
Нашите гени също ни помагат в търсенето на слънчева енергия. Пример за това дават два тясно свързани рода Ariaal в Кения, единият от които живее като номадски животновъди в планините, а другият като заседнали фермери в низините. Рядък вариант на гена (генен вариант на допаминовия рецептор DRD4 (бел. На редактора)), който е особено често срещан при хора с агресия, липса на концентрация, импулсивност и хиперактивност, се среща в номадските ариали основно в добре подхранени и мускулни ариали, но главно в заседналата ария недохранени и мускулести мъже. Това показва, че този генетичен вариант е изгоден за номадите, но неблагоприятен за заседналите фермери. Импулсивността, агресивността и способността да реагират бързо могат да помогнат на номадите да защитават стадата, да откриват нови пасища или да се учат като деца дори при нестабилни условия на живот - и по този начин да осигурят адекватно хранене. В една селска общност обаче подобни характеристики биха били по-скоро пречка.
Независимо от слънчевата енергия - ядрен синтез?
Ние, хората, продължихме напред в опашката за слънчева енергия: с опитомяването на огъня открихме слънчевата енергия, която използващите светлината живи същества съхраняват в продължение на години или дори милиони години. А с вятърни и водни колела, слънчеви електроцентрали и слънчеви клетки избягвахме изцяло тази опашка. Но само ядреното делене отвори широко приложим източник на енергия, който не е наследство на нашето слънце. Може би един ден ще успеем да създадем изкуствени слънца чрез укротеното сливане на атомни ядра във термоядрени реактори. Те биха ни дали на хората топлина и електрическа енергия, но не и достатъчно светлина за живота на нашата „глупава земя“. Те никога не биха могли да заменят живителния поток от естествена слънчева светлина.