エネルギー節約:
* 光合成: 植物と一部の細菌は、太陽から光エネルギーを捕獲し、グルコース分子の結合に保存された化学エネルギーに変換します。このプロセスは、エネルギーを作成または破壊することはできず、変換されるだけであると述べている熱力学の最初の法則に準拠しています。
* 細胞呼吸: 生物は細胞呼吸を介してグルコースを分解し、細胞の主要なエネルギー通貨であるATP(アデノシン三リン酸)として保存された化学エネルギーを放出します。このエネルギーは、成長、動き、繁殖など、さまざまな生命プロセスに使用されます。
* エネルギーの流れ: エネルギーは、太陽から生産者(植物)、消費者(動物)、そして最終的には分解者に至るまで、生態系を直線的に流れます。各ステップで、熱力学の第2法則の結果である熱として、ある程度のエネルギーが失われ、エントロピー(障害)は常に孤立したシステムで増加すると述べています。
質量保全:
* 栄養サイクリング: 生物は環境から栄養素を入手し、体に組み込みます。これらの栄養素は、生産者から消費者、分解者、環境に戻る生態系を介して継続的に循環しています。
* 生物地球化学サイクル: 炭素、窒素、リン、硫黄などの必須の要素は、生体成分と非生成成分の両方を含む相互接続されたプロセスを通じて常にリサイクルされています。たとえば、炭素は大気、植物、動物、地球の地殻を循環します。
* 原子の保存: 生物を構成する原子は作成または破壊されるのではなく、消化、成長、繁殖などのさまざまなプロセスを再配置して渡されます。廃棄物や呼吸による損失を除いて、生物の質量は生涯を通じて比較的一定のままです。
キーポイント:
*リビングシステムはオープンシステムです エネルギーと物質を周囲と交換します。
*エネルギーと質量の保存は、すべての生物の生存と機能の基本です。
*これらのプロセスの混乱は、気候変動や栄養枯渇など、重大な生態学的な結果をもたらす可能性があります。
*これらの概念を理解することは、環境の課題に対処し、持続可能な慣行を促進するために重要です。
結論: 生きているシステムは、光合成、呼吸、栄養サイクリング、生物地球化学的サイクルなどのプロセスを通じて、エネルギーと大量の保全の原理を示しています。これらのプロセスは、生態系内のエネルギーと物質の流れのバランスを維持することにより、生命の連続性を保証します。