Der erste Hauptsatz der Thermodynamik

Der erste Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass Energie nicht erzeugt oder zerstört, sondern nur umgewandelt werden kann. Dies kann innerhalb einer klassischen Nahrungskette demonstriert werden, in der die Lichtenergie der Sonne von Pflanzen als Strahlungsenergie genutzt wird. Sie wird in chemische Energie umgewandelt und dann in komplexen Kohlenhydraten gespeichert. Die Pflanzen werden dann von Tieren verzehrt und während des Verdauungsprozesses geben die Zucker Energie in Form von Wärme ab. Der Zucker produziert auch chemische Energie, die entweder durch Arbeit verbraucht wird, in Makromolekülen wie Glykogen und Fettsäuren gespeichert oder von einem Raubtier verzehrt wird. Die Abfallprodukte und abgestorbenen organischen Stoffe von Tieren werden dann von Bakterien und Pilzen zersetzt und in den Boden zurückgeführt. So bieten sie den Pflanzen Nahrung für ihr Wachstum und der Kreislauf wiederholt sich.

Der erste Hauptsatz der Thermodynamik

Bei der Fotosynthese werden aus Photonen komplexe Kohlenhydrate hergestellt, welche Pflanzen selbst zum Leben und wachsen nutzen. Durch diesen Prozess wird gleichzeitig Sauerstoff an die Atmosphäre abgegeben.

Die Pflanzen dienen als Nahrung für pflanzenfressende Tiere (Herbivore) und während des Verdauungsprozesses werden Zucker abgebaut. Dabei wird Energie freigesetzt, die entweder als Wärme abgegeben wird oder zur Bereitstellung chemischer Energie aus Glucose. Diese chemische Energie wird für zelluläre Prozesse, die es dem Tier ermöglichen, zu überleben und sich fortzupflanzen, genutzt. Die Energie kann auch in Makromolekülen als chemische Energie gespeichert werden. Glykogen kann beispielsweise in der Leber oder in den Muskeln gespeichert werden und kann in Zeiten hohen Energiebedarfs schnell genutzt werden. Es kann auch als Energiereserve in Form von Fettsäuren eingelagert werden. Das Tier kann dann diese Energie schließlich weiter an ein Raubtier (Karnivore) geben, welches diese Energie auf ähnliche Weise nutzen wird.

Die Abfallprodukte aus jedem Schritt werden ebenfalls in die Luft, das Wasser oder den Boden zurückgeführt, welche die Nahrungskette erhalten. Destruenten, wie Bakterien und Pilze, fressen abgestorbene organische Stoffe und führen sie in den Boden zurück. So können sie von Pflanzen wieder zum Wachstum genutzt werden.