Životodarná elektrina - Ako sa živé bytosti delia o energiu slnečného žiarenia ScienceBlog
Väčšina svetla, ktoré sa dostane na zem zo slnka, sa premení na teplo a skôr či neskôr opäť opustí našu planétu. Solárna energia sa napriek tomu stala životodarnou elektrinou, na ktorej sa zúčastňujú všetci - prostredníctvom potravinového reťazca.
«Slnko vyšlo blízko Paderbornu,/Veľmi mrzutým gestom./Je to skutočne mrzutá záležitosť -/Osvieť hlúpu zem! “ - S týmito slovami z «Nemecka. Zimná rozprávka »dáva Heinrichovi Heinemu veľký význam pre našu zem, hoci inak mu na ňu v jeho trpkom veršovanom eposu nezostáva veľa. Slnko nám poskytuje iba desať milióntiny svojho svetla - a viac ako polovicu z toho potom pohltí naša atmosféra alebo sa odrazí späť do vesmíru.
Každý meter štvorcový zemského povrchu prijíma v priemere okolo 1700 kilokalórií energie ročne vo forme viditeľného svetla, ktoré sa väčšinou premení na teplo a skôr či neskôr opustí Zem ako infračervené lúče.
Zachytávanie slnečnej energie
Napriek tomu sa jednobunkovým organizmom podarilo zachytiť malú časť tejto svetelnej energie a žiť z nej takmer pred štyrmi miliardami rokov. Ostatné živé bytosti sa čoskoro naučili živiť týmito jedákmi svetla - a teda nepriamo aj slnkom. Solárna energia sa stala životodarnou elektrinou, ktorej nespočetné vetvy napájajú rozmanitosť života na našej planéte. Tomuto prúdu unikajú iba primitívne jednobunkové organizmy, ktoré žijú hlboko pod zemským povrchom alebo v blízkosti sopečných štrbín a využívajú ako zdroj energie geochemické procesy.
Energia je schopnosť pracovať. Nemôže byť ani stvorený, ani zničený, ale iba prevedený z jednej formy do druhej: zo svetla na teplo, z pohybu na elektrický prúd - a z toho takmer vo všetkých ostatných formách energie. Aj keď je kilokalória oficiálne ako meradlo energie zastaraná, stále ju používa široká verejnosť. Jedno kilokalórie dokáže zahriať liter vody o jeden stupeň Celzia - a poďme prejsť asi trinásť metrov alebo minútu žiť. Pod nesprávnym pomenovaním „kalória“ tyranizuje životy nespočetných ľudí, ktorí zadržiavajú energiu z tela, aby si dopriali bizarný ideál štíhlosti.
Bez ohľadu na to, ako veľmi si my ľudia užívame hrejivé svetlo slnka - nemôže nás to priamo vyživovať. Každý hladujúci tropický obyvateľ je moderné tantal. Iba rastliny a jednobunkové organizmy využívajúce svetlo môžu kúzelnou paličkou svetla premeniť oxid uhličitý a vodu na organickú „biomasu“. To poskytuje bylinožravcom palivo pre požiare bunkového dýchania a tým aj životnú energiu.
Únik slnečnej energie v potravinovom reťazci
Pre bylinožravcov je takýto parazitizmus veľmi drahý: Môžu ušetriť asi len desatinu svetelnej energie uloženej v rastlinách na vlastnú biomasu, pretože používajú energiu na pohyb a udržiavanie konštantnej teploty a chemického zloženia tela. Jeden kilogram rastlinného krmiva preto často poskytuje menej ako sto gramov mäsa. Strata energie je u predátorov ešte väčšia, pretože svoju korisť lovia zvyčajne s veľkým výdajom energie na veľké vzdialenosti.
„Prienik“ slnečnej energie do tohto potravinového reťazca je dramatický. Vo voľnej prírode si rastliny počas života uchovávajú iba asi pol percenta slnečných lúčov ako biomasu, bylinožravce niekoľko stotín percenta a dravce desaťkrát menej. Preto vieme o veľkých stádach sobov alebo antilop, ale nie o tigroch alebo leopardoch. Bolo by to ešte horšie pre zvieratá, ktoré sa živia inými predátormi. Predátor, ktorý jedol hlavne leopardy, by musel stáť v rade tak ďaleko späť v rade na slnečnú energiu, aby sa nikdy nemohol dostatočne reprodukovať. Takže niet divu, že leopard nemá prirodzeného nepriateľa. Tieto neúprosné pravidlá potravinového reťazca platia aj pre nás ľudí. Každý z nás musí ročne spotrebovať asi 700 000 kilokalórií chemickej energie vo forme použiteľného jedla, aby mohol dlhodobo viesť zdravý a normálny život. Ako vegetariáni mohli obyvatelia mesta Zürich žiť na necelých sto štvorcových kilometroch kultivačnej plochy, ale pri strave z čistého mäsa by bola požadovaná plocha - a teda cena jedla - asi päť až desaťkrát vyššia.
Kultúry, gény
Snaha o slnečnú energiu ovplyvnila aj vývoj ľudských kultúr. Ako lovci a zberači sa naši kočovní predkovia museli túlať po rozsiahlych oblastiach, aby si zabezpečili svoj podiel slnečnej energie. Práve poľnohospodárstvo a intenzívny chov dobytka im umožnili vychádzať s menšími oblasťami, usadiť sa, zakladať mestá a rozvíjať vysokú kultúru. Na výrobu stále väčšieho množstva potravín v menších a menších priestoroch teraz používame obrovské množstvo vody, umelých hnojív, pesticídov a ropy. Aby sme vytvorili jedno kilokalórie z potravy, musíme často spáliť jedno kilokalórie z ropy. Z našej priemyselnej výroby potravín sa stal groteskný stroj, ktorý premieňa olej na jedlo.
Naše gény nám tiež pomáhajú pri hľadaní slnečnej energie. Príkladom sú dva blízke klany Ariaal v Keni, z ktorých jeden žije ako kočovný farmár v horách a druhý ako sedaví poľnohospodári v nížinách. Vzácny génový variant (génový variant dopamínového receptora DRD4 (pozn. Red.)), Ktorý je obzvlášť častý u ľudí s agresivitou, nesústredenosťou, impulzívnosťou a hyperaktivitou, sa nachádza v nomádskych áriách hlavne v dobre vyživovaných a svalových áriách, ale hlavne v sedavej árii. podvyživených a svalnatých mužov. To naznačuje, že tento genetický variant je výhodný pre nomádov, ale nevýhodný pre sedavých farmárov. Impulzivita, agresivita a schopnosť rýchlo reagovať by mohli pomôcť nomádom brániť stáda, objavovať nové pastviny alebo sa učiť ako deti aj za nestabilných životných podmienok - a zabezpečiť tak primeranú výživu. V dedinskej komunite by však takéto vlastnosti boli skôr prekážkou.
Nezávislý na slnečnej energii - jadrová fúzia?
My ľudia sme sa posunuli vpred na začiatku fronty na slnečnú energiu: skrotením ohňa sme otvorili slnečnú energiu, ktorú živé bytosti využívajúce svetlo skladovali roky alebo dokonca milióny rokov. A s veternými a vodnými kolesami, solárnymi elektrárňami a solárnymi článkami sme sa tomuto radu úplne vyhli. Ale iba jadrové štiepenie otvorilo všeobecne použiteľný zdroj energie, ktorý nie je dedičstvom nášho slnka. Snáď jedného dňa budeme schopní vytvoriť umelé slnká prostredníctvom skrotenej fúzie atómových jadier vo fúznych reaktoroch. Toto by nám ľuďom poskytlo teplo a elektrickú energiu, ale nie dostatok svetla pre život na našej „hlúpej zemi“. Nikdy by nedokázali nahradiť životodarný prúd prirodzeného slnečného žiarenia.