Kategorie: Allgemein

Hier sei dem hochverehrlichen Leser in begreiflicher Sprache vorgestellt eine Nachricht zu Physik und Biologie, zu Nutz und Lust und tieferem Verständnis des Kapitalismus, worin hülfreich berichtet wird über Energie & dero vielerlei Bewandtnisse.

Okay, nochmal in Reinschrift: Um dem Kapitalismus aus evolutions-biologischer Sicht enger auf die Pelle zu rücken, dürfte eine etwas tiefer schürfende Betrachtung des Energiebegriffs angesagt sein. Das Ganze führt zum ökologischen Konzept der Energiepyramide. Nun haben Pyramiden eine Spitze – genau wie soziale Hierarchien. Sollte es da eine Verbindung geben?

Energie

Die materielle Welt befindet sich in ständiger Bewegung. Die Kräfte, die diese Bewe­gungen und Veränderungen bewirken, werden Energie genannt. In allgemeiner Form definieren Physiker Energie als die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten. Dabei werden meh­rere Formen unterschieden. So spricht man von mechanischer, elektro­magne­tischer, nuklearer, chemischer oder von Wärmeenergie. Um nur zwei Beispiele zu nennen: Wenn sich zwei Magneten aufeinander zu bewegen, geht das auf die Wir­kung elektro­magnetischer Energie zurück. Die kleinen Treibstoffexplosionen im Automotor, die die Kolben in die Höhe treiben und damit das Fahrzeug in Bewegung setzen, bilden ein Beispiel für chemische Energie.

Die zugrundeliegenden Wirkmechanismen dieser Energieformen sind bei weitem noch nicht voll erforscht und dürften auf unterschiedlichen Prinzipien beruhen. Inso­fern stellt der Begriff Energie eine ziemlich voluminöse Schublade dar.  

Energieumwandlung

Eine grundlegende Eigenschaft der Energie besteht in der Fähigkeit zur Umwand­lung, das heißt, dass eine Energieform in eine andere übergehen kann. Dies illustriert die untere Grafik. Die Energie, die in der chemischen Bindung des Methans (CH₄) eingeschlossen wird, wird beim Verbrennen freigesetzt und in Wärme umge­wandelt. Diese Wärmeenergie erhitzt flüssiges Wasser zu Wasserdampf, der ein kleines Windrad antreibt (kinetische Energie).

Zu den fundamentalen Eigenschaften der Energieumwandlung gehört, dass die Umwandlung nie zu hundert Prozent geschieht, sondern dass ein Teil der Energie dabei als Wärme verloren geht.

Da sie für Lebewesen einschließlich des Menschen eine hervorgehobene Rolle spielt, wird die chemische Energie ein wenig genauer unter die Lupe genommen.

Chemische Energie

In der Abbildung unten sehen wir links das Methanmolekül. Im Zentrum als rote Kugel dargestellt befindet sich das Kohlenstoffatom. Dies ist mit vier Wasser­stoff­atomen (blaue Kugeln) verbunden. Die weißen „Verbin-dungsstäbe“ zwischen den Atomen stellen die chemischen Bindungen dar. Diese enthalten eine bestimmte Energie­menge, deren Natur wir hier einmal beiseitelassen. Wo sich eine dieser Bindungen löst, wird die Energie frei, die als Energieimpuls das Molekül verlässt – vor allem als Wärme, wodurch zum Beispiel die Flamme des Bunsenbrenners aus dem oberen Bild am Brennen gehalten wird.

Ohne Energie läuft nichts

Auch der menschliche Körper ist in ständiger Aktion. Sogar wenn wir schlafen, atmen wir. Unser Herz schlägt weiter, wir wälzen uns und die elektrischen Entla­dun­gen in unseren Gehirnzellen gaukeln uns surreale Träume vor.

Woher beziehen wir diese Körperenergie? Ganz einfach – aus unserer Nahrung. In Form von chemischer Energie. Die nun allerdings nicht so explosiv umgesetzt wird wie im Bunsenbrenner, sondern durch chemische Werkzeuge, also Enzyme und einer großen Zahl nachgeschalteter Verbindungen, die in der Lage sind, diese Umwand­lung bei erträglicher Körpertemperatur zu bewerkstelligen.

Um sie nutzbar zu machen, muss Nahrung vor allem erst einmal verdaubar sein. Und natürlich sollte sie möglichst viel Energie enthalten. Gemessen wird das in Kalorien oder Joule. Das ist ein Maß dafür, wie viel Hitze (Energie) die Nahrungsstoffe abge­ben, wenn sie verbrannt werden (auch so eine Energieum­wandlung).   

Um seine Lebensfunktionen aufrecht zu erhalten, benötigt der Körper eine ständige Zufuhr an neuer Nahrung. Nun eignen sich bei weitem nicht alle Stoffe als Nahrungs­mittel. Von Sand und Steinen lässt sich schwerlich satt werden. Die Lösung: Warum nicht einfach andere Lebewesen anzapfen mit ihren leckeren, gut verdaulichen und energiereichen Körperbestandteilen? Aber was heißt anzapfen? Auffressen dürfte die Sache besser treffen. Wahrhaft ganze Legionen von Organismen leben davon, dass sie sich andere Lebewesen einverleiben. Eine Ausnahme bilden die Pflanzen: Mit ihrem ausgetüftelten Stoffwechsel sind sie in der Lage, die Energie der Sonne direkt zu verwerten und mit Hilfe von Kohlendioxid (CO₂) aus der Luft, Wasser und anorganischen Stoffen aus dem Erdreich all ihre kompli-zierten Moleküle aufzubauen und die biologischen Funktionen in Schwung zu halten. No animal was harmed!

Allerdings ziehen sie damit die Begehrlichkeiten anderer Lebewesen auf sich: die der Pflanzenfresser. Nun sind Pflanzenfresser zu deren tiefen Bedauern nicht die einzigen Tiere auf der Welt. Gibt es doch welche, die voll brennendem Verlangen auf die leckeren, gut verdaulichen und noch energiereichen Körperbestandteile eben jener Pflanzenfresser schielen – die Rede ist von den Fleischfressern. Und um das Maß voll zu machen, finden sich dann auch noch größere Fleischfresser, die Appetit auf die kleineren Fleischlieb­haber entwickeln.

Die Energiepyramide

Bei der Biologie, genauer gesagt, bei der Ökologie, entleihe ich mir hier das Konzept der Energie­pyramide. Grob gesagt ist damit gemeint, dass die Energiedichte umso weiter zunimmt, je höher es die Nahrungskette hinaufgeht. Die Rede ist dabei natürlich von chemischer Energie, die – wie wir gesehen haben – in Form von Nahrung aufgenommen im Stoffwechsel verwertet wird und für alle Prozesse wie Wachstum, Regeneration und alle Arten von Aktivität zwingend notwendig ist.

Ziemlich am Fuße der Pyramide finden sich die Pflanzen (Producers), die Son­nen­licht und anorgani­sche Nährstoffe in chemische Energie umwandeln. Über ihnen stehen die Pflanzen­fresser, die sich diese Energie einverleiben. Dadurch weisen Tiere eine deutlich höhere Energiedichte als Pflanzen auf.

Fleisch enthält mehr Energie, mehr Kalorien, als Gras oder Blätter. Raubtiere, die sich von Pflanzenfressern (oder kleinen Raubtieren) ernähren, stehen in dieser Pyramide also weit oben. Säugetier­raubtiere sind intelligenter, stärker, beweglicher und ausdauernder als Faultiere oder widerkäuende Rinder. Ihre Akkus sind sozusagen bis zum Anschlag geladen.

Als Faustformel gilt, dass jeweils nur 10% der Energie, die aus der unteren Ebene bezogen wird, nutzbar gemacht werden kann. Der Rest geht als Wärme verloren.

Alles in allem lässt sich sagen: So gesehen ist Ökologie vor allem Energiediebstahl im ganz großen Stil.

Und wie ist es beim Menschen?

So viel sollte mittlerweile klar sein: Energie ist Leben. Aus diesem Grund verbringen Menschen einen beträchtlichen Teil ihrer Zeit damit, sich diese Energie zu beschaffen – bis vor ungefähr zehntausend Jahren mit der Jagd auf Tiere (= energiereiches Fleisch) und vor allem mit dem Sammeln pflanzlicher Nahrung (= nicht ganz so energiereich, aber leichter zu beschaffen).  

Irgendwann allerdings ging unsere Spezies zum Ackerbau über. Durch immer weiter verbes­serte Anbau­methoden, verbunden mit der Viehzucht, erhöhte sich die Energie­ausbeute über die Jahrhunderte und Jahrtausende so sehr, dass wir den Planeten mittlerweile in eine Art Energiefarm verwandelt haben, die nach Gusto abgeerntet wird. Unsere Zuchttiere machen 60% der weltweiten Säugetierbiomasse aus (Biomasse = das Gewicht, das man erhielte, wenn man alle Säugetiere gleich­zeitig auf eine gigantische Waage stellt). Die Biomasse unserer Speisevögel ist dreimal schwerer als die der Wildvögel (1) (was ist schon ein Adler gegen eine ganze Geflügelfarm?). Fast 40% der Landmasse unseres Planeten wird landwirt­schaft­lich genutzt[2] (auf den Rest entfallen z.B. Hoch­gebirge, Wüsten und Antarktis).

Es lässt sich kaum anders sagen: Energiemäßig wird der gute alte Planet Erde von uns gnadenlos ausgebeutet (von den Roh- und Brennstoffen ganz zu schweigen). Aber wenn Energie so wichtig ist: Wie gehen Menschen miteinander um?

Nehmen wir einmal eine Gruppe von Menschen, die zusammen ein Haus bauen. Hausbau ist eine schweißtreibende Angelegenheit, die viel Energie verbraucht. Nach getaner Arbeit steckt diese Energie sozusagen im fertigen Haus. Dinge, die von Menschen durch Energieeinsatz hergestellt oder umgewandelt werden, können daher als geronnene Energie betrachtet werden.

Wie ist es mit einem Herrscher, der seine Untergebenen für sich einen Palast bauen lässt? Die Arbeiter haben keinen Zugang zum fertigen Prachtbau, oder höchstens für Reinigungsarbeiten. Verfügungsgewalt über die geronnene Energie namens Palast hat einzig und allein der Herrscher, der für die Errichtung selber keinen Finger krumm gemacht hat. Hier ist schlichtweg die Arbeit, die Energie, der Bauleute bergauf zum Monarchen geflossen.

Weiten wir das Ganze einmal auf eine komplette Gesellschaft auf, z.B. die des Mittelalters. 90% der Bevölkerung lebte und schuftete auf dem Land. Meistens als leibeigene Bauern, die erhebliche Abgaben (geronnene Energie) oder Frondienste („frische“ Energie) an ihren adligen Grundherren zu leisten hatten.

In einer geschichteten Gesellschaft, in der ein Bevölkerungsteil für einen anderen Arbeit leistet, bildet sich – siehe da! – eine Energiepyramide, die der aus der Ökologie fatal ähnlichsieht.

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Ganz offensichtlich lässt es sich an der Spitze wesentlich besser leben als am unteren Rand.

Im nächsten Kapitel widmen wir uns diesem Energiediebstahl im Gang der Geschichte. Dabei werden wir auch endlich wieder den Psychopathen und ähnlich angenehmen Früchtchen begegnen.

1. Suzman, James (2020); Work. A History of How We Spend Our Time. London, Oxford, New York.

2. https://www.zdf.de/nachrichten/heute/flaechenverbrauch-die-erde-in-der-zange-100.html