Круговорот энергии: Круговорот энергии

Содержание

Круговорот энергии

Энергия доступна для живых организмов в форме солнечной радиации и связывается в процессе фотосинтеза. Расходование энергии происходит в виде химической энергии. При превращении энергии в тепло происходит ее потеря. Из рис. 16 видно, что энергия между мертвым органическим веществом и системой редуцентов, превращающей органические остатки в неорганические вещества, может передаваться в обоих направлениях. Но этот процесс не является круговоротом энергии, он лишь отражает способность системы редуцентов неоднократно “перерабатывать” органическое вещество. При этом каждый джоуль лучистой солнечной энергии используется только один раз, и жизнь на Земле возможна только благодаря новому ежедневному постоянному поступлению солнечной энергии.[ …]

Потеря энергии при ее переносе с одного трофического уровня на другой определяет структуру экологической пирамиды, отражающей соотношение биомасс между продуцентами, консументами и редуцентами. Поэтому о круговороте энергии говорить нельзя.

Поток энергии движется в одном направлении. Он подчиняется закону однонаправленности потока энергии. Поток солнечной энергии определяет организованность биогеоценозов, их сбалансированность, оптимальность взаимоотношений между живой и неживой природой, флорой и фауной.[ …]

В результате энергия, накопленная зелеными растениями в цепях питания, стремительно иссякает. Поэтому пищевая цепь не может включать более 4 — 5 звеньев. Потерянная в цепях питания энергия может быть восполнена только за счет поступления новых ее порций. В экосистемах не может быть круговорота энергии, подобно круговороту веществ. Жизнь и функционирование любой экологической системы возможны только при односторонне направленном потоке энергии в виде солнечного излучения или при притоке запасов готового органического вещества.[ …]

Строго говоря, круговорот энергии в экосистеме не равен нулю. Но его величина очень и очень малая. Так, коэффициент круговорота энергии в экосистеме составляет не более 0,24%, и поэтому организмы не смогут снова использовать энергию. [ …]

Да и в изучении круговорота энергии в лесном сообществе, надо думать, лесоводы окажутся небесполезными.[ …]

Под биотическим круговоротом понимается поступление элементов из почвы, воды и атмосферы в живые организмы; превращение в организмах поступающих элементов в новые сложные соединения и возвращение их в почву, воду и атмосферу в процессе жизнедеятельности с ежегодным спадом части органического вещества или с полностью отмершими организмами, входящими в состав биогеоценоза. Полного круговорота веществ в пределах биогеоценоза не происходит, так как часть веществ всегда уходит за его пределы. Обмен веществ сопровождается передачей и превращением энергии. Обмен веществ сопровождается передачей и превращением энергии. Однако круговорота энергии нет, так как она практически не возвращается от редуцентов к продуцентам. Это свидетельствует о том, что экосистемы в термодинамическом смысле не являются замкнутыми, и для их функционирования является необходимым приток энергии извне, первоисточником которой является энергия Солнца.

[ …]

В соответствии с этим, запас энергии, накопленный в растительной биомассе, в цепях питания стремительно иссякает. Потерянная энергия может быть восполнена только за счет энергии Солнца. В связи с этим, в биосфере не может быть круговорота энергии, подобного круговороту веществ. Биосфера функционирует только за счет однонаправленного потока энергии, постоянного поступления ее извне в виде солнечного излучения.[ …]

Закон однонаправленности потока энергии: с одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой более высокий уровень в среднем около 10% поступившей на предыдущий уровень энергии. Обратный поток с более высоких на более низкие уровни намного слабее — не более 0,25%. Поэтому потому говорить о «круговороте энергии» нельзя. См. Закон пирамиды энергий (Р. Линдемана).[ …]

Существует принципиальная разница в поведении энергии и материи. Материя циркулирует в системе; элементы и вещества, входящие в состав живого, имеют свои циклы, свои круговороты. Энергия, однажды использованная экосистемой, превращается в тепло и утрачивается для системы.[ …]

Совокупность БРЦ составляет биологический (биотический) круговорот, который является основой функционирования и эволюции жизни в планетарном масштабе. Биологический круговорот представляет собой процесс развития жизни по спирали, в котором живое все время как бы выходит за пределы замкнутого цикла, создавая новые формы, включающиеся в круговорот, и как форма организации биосферы благодаря спиральной структуре обеспечивает и непрерывность жизни, и ее прогрессивное развитие. В биологическом круговороте потери вещества минимальны, информация теряется с гибелью видов и необратимыми генетическими перестройками, в энергетических циклах преобладает однонаправленный поток энергии от растений-продуцентов с последующим выносом ее через консументы в околоземное и космическое пространство, при этом коэффициент круговорота энергии от редуцентов к продуцентам не превышает 0,24%.[ …]

Таким образом, каждая экосистема поддерживает свое существование за счет круговорота биогенов и постоянного притока солнечной энергии. Круговорот энергии в экосистемах практически отсутствует, поскольку от редуцентов она (энергия) возвращается к консументам в мизерных количествах. Считают, что коэффициент круговорота энергии не превышает 0,24%. Энергия может накапливаться, сберегаться (т. е. преобразовываться в более эффективные формы) и передаваться из одной части системы в другую, но она не может быть снова пущена в дело, как вода и минеральные вещества. Единожды пройдя от растений-продуцентов через консументы к редуцентам, энергия выносится в околоземное и космическое пространство. При движении через экосистему поток энергии затрагивает в основном ее биоценоз, поэтому он подробно рассмотрен ранее.[ …]

Обратный поток, связанный с потреблением веществ и продуцируемым верхним уровнем экологической пирамиды энергии более низкими ее уровнями, например, от животных к растениям, намного слабее — не более 0,5% (и даже 0,25%) от общего ее потока, поэтому говорить о круговороте энергии в биоценозе не приходится.[ …

]

В отличие от веществ, непрерывно циркулирующих по разным блокам экосистемы, которые всегда могут повторно использоваться, входить в круговорот, энергия может быть использована один раз, т. е. имеет место линейный поток энергии через экосистему.[ …]

Иначе не возникла и не сохранилась бы их целостность. Сквозной поток энергии, проходя через трофические уровни биоценоза, постепенно гасится. В 1942 г. Р. Линдеман сформулировал закон пирамиды энергий, или закон (правило) 10%, согласно которому с одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой, более высокий ее уровень (по «лестнице»: продуцент — консумент — редуцент) в среднем около 10% поступившей на предыдущий уровень экологической пирамиды энергии. Обратный поток, связанный с потреблением веществ и продуцируемой верхним уровнем экологической пирамиды энергии более низкими ее уровнями, например, от животных к растениям, намного слабее — не более 0,5% (даже 0,25%) от общего ее потока, и потому говорить о круговороте энергии в биоценозе не приходится.

[ …]

Факты и положения о биосфере накапливались постепенно в связи с развитием ботаники, почвоведения, географии растений и других преимущественно биологических наук, а также геологических дисциплин. Те элементы знания, которые стали необходимыми для понимания биосферы в целом, оказались связанными с возникновением экологии. Биосфера является определенной природной системой, а ее существование в первую очередь выражается в круговороте энергии и веществ при участии живых организмов.[ …]

Круговорот веществ и энергии [Биотический, Биологический]

Основные статьи: Экосистема, Биосфера

Содержание (план)

Биотический круговорот веществ и энергии — это переход элементов из внешней среды в живые организмы, участие их в клеточном метаболизме, затем поступление во внешнюю среду и снова использование их живыми организмами.

Все составные компоненты биосферы — горные породы, природные воды, газы, почва, растения, животные, микроорганизмы — связаны с беспрерывным процессом круговорота.

Биотический круговорот происходит с участием всех живых существ. Это — важный фактор, обеспечивающий существование биосферы, способствующий сохранению её целостности и равно­весия. Количество элементов, входящих в состав организмов на Земле, не безгранично. Если бы элементы лишь потреблялись организмами и не возвращались обратно в среду, то рано или поздно они исчерпались бы и жизнь могла прекратиться. Как отмечал академик В. Р. Вильямс, единственный способ, который обеспечивает неограниченность малого количества, это вращение его по кругу. Именно этот способ был выбран самой природой.

Круговорот веществ

Химические элементы (вещества), составляющие биосферу, находятся в состоянии циклического круговорота. Преобладающим видом круговорота веществ является био­генная миграция. Помимо биогенного способа миграции существует и физико-химический способ.

Биогенная миграция

см. Биогенная миграция атомов

Несмотря на то, что коли­чество элементов биогенной миграции ограничено, она обеспечивает существование жизни и её развитие в течение долгих лет. В биогенной миграции участвуют организмы, образующие (продуценты), потребляющие (консументы) и расщепляющие (реду­центы) органические вещества.

Круговорот и превращение энергии

Единственный источник, который обеспечивает круговорот веществ на Земле, — это солнечная энергия.

Зелёные растения — аутотрофы, — используя солнечную энергию, синтезируют из неорганических веществ органические, которые расщепляются другими организмами — гетеротрофами. Из минерализованных веществ растения синтезируют новые органи­ческие соединения. Материал с сайта http://wikiwhat.ru

Ежегодно поступающий на Землю поток энергии Солнца составляет 10,5 × 1020 кДж. 42% этой энергии отражается и возвращается в космическое пространство, а 58% поглощается атмосферой и почвой, из них 20% отражается от земной поверхности. 10% поглощённой солнечной энергии расходуется на испарение влаги из воды и почвы. Каждую минуту на поверхности Земли испаряется около 1 млрд тонн воды. Беспрерывный круговорот воды между водными бассейнами и сушей является одним из важных факторов, обеспечивающих существование жизни на Земле и взаимоотношения растений и животных с неживой природой. Только 0,1—0,2% солнечной энергии, поступающей на поверхность Земли, используется зелёными растениями для осуществления процессов фотосинтеза. Эта энергия играет очень большую роль в обеспечении круговорота химических элементов, хотя она очень мала по сравнению с той энергией, которая расходуется на испарение воды и согревание земной поверхности.

Вопросы к этой статье:
  • Объясните круговорот веществ и энергии.

  • Что такое биологический круговорот?

Круговорот веществ и поток энергии в экосистемах

Экосистема может существовать недолго — например, заливной лужок высохнет за один год, стоит только реке чуть изменить русло. А вот экосистемы тайги, пустынь, морей живут тысячи лет. Что является причиной столь долгого и устойчивого их существования? Дело в том, что компоненты экосистемы возобновляются, идет круговорот веществ, превращение энергии, имеет место постоянство видового состава.

1.      Главным источником энергии для нашей планеты является звезда Солнце. Именно от безостановочного притока энергии зависит жизнедеятельность всех земных экосистем, круговорот веществ в природе.

2.      Фотосинтезирующие растения преображают энергию светила в энергию химических связей органических соединений.

3.      Последовательная передача энергии по пищевым цепям идет в соответствии со вторым законом термодинамики, а именно — преобразование одного вида энергии в другой происходит с неизбежной потерей части энергии.

4.      Исходя из этого закона, мы можем сделать вывод: круговорота энергии в природе не бывает! Она теряется в цепях питания, то есть у нее самой нет цепи.

Итак, энергия, поступившая в экосистему, похожа на одноразовую картонную посуду — она красива, но использовать ее можно только один раз, и к концу пикника она теряется свою функциональность. В отличие от энергии, химические вещества — это фарфоровые тарелки, служащие годами, они используются многократно, с круговым потреблением и превращением. Химические вещества многократно пропускают через себя живые организмы экосистемы (продуценты, консументы, редуценты) — это и есть биологический круговорот веществ.

Биологический круговорот подразумевает следующие стадии:

1.      Поступление химических элементов в разнообразные живые организмы из воды, почвы, атмосферы.

2.      Превращение их в новые соединения.

3.      Возвращение элементов в ходе жизнедеятельности организмов в воду, почву и атмосферу.

Вечный круговорот веществ в естественных экосистемах можно считать замкнутым, хотя полностью замкнутым он бывает редко. А вот в агроценозе круговорот разомкнут — человек отнимает у системы часть химических веществ вместе с урожаем и вносит их в состав удобрений. Еще одна важная сторона круговорота — накопление различных веществ (химических элементов) в земной толще в качестве полезных ископаемых.

Продуктивность биоценозов

Солнечная энергия, которую потребляют растения-автотрофы, преображается в энергию химических связей синтезируемых внутри растений веществ. В этом процессе важен такой показатель, как скорость фиксации солнечной энергии — он определяет количество биомассы, которое способен произвести биоценоз. Вся совокупность произведенной биомассы растительных и животных организмов — это продукция биоценоза.

Итак, продукция биоценоза, или биологическая продукция, — это биомасса, произведенная за единицу времени на единицу площади или объема (например, г/м2, г/м3, кг/га, т/км2 и др.). Иногда учитывают массу сырого вещества, но обычно ведется подсчет сухого вещества. В продукции биоценоза выделяют фитомассу (растительную биомассу), зоомассу (животную биомассу), бактериомассу, а также биомассу неких групп или организмов отдельных видов.

 

круговорот воды, The Water Cycle for Schools, Russian

Sources/Usage: Public Domain.

Вы можете думать, что каждая капля дождя, падающая с неба, или вода, которую мы пьем, совершенно новая, но она всегда была и есть частью круговорота воды в природе.

 

Sources/Usage: Public Domain.

круговорот воды, The Water Cycle for Schools, RussianВы можете думать, что каждая капля дождя, падающая с неба, или вода, которую мы пьем, совершенно новая, но она всегда была и есть частью круговорота воды в природе.
  •  Солнечное тепло дает энергию для круговорота воды в природе.
  • Солнце испаряет воду из океанов и превращает ее в водяной пар. Этот невидимый пар поднимается в атмосферу, где воздух холоднее.
  • Водяной пар конденсируется в облаках.
  • Вулканы выбрасывают пар, который образует облака.
  • Воздушные потоки перемещают облака вокруг Земли.
  • Капли воды образуются в облаках и затем падают на Землю в виде атмосферных осадков (дождь и снег).
  • В холодном климате атмосферные осадки накапливаются в виде снега, льда и ледников.
  • Снег тает, превращается в ручьи, которые текут в реки, океаны и просачиваются в землю.
  • Часть льда испаряется непосредственно в атмосферу, пропуская фазу таяния (сублимация).
  • Выпадающие на суше осадки стекают вниз по склонам, пополняя водой озера, реки и океаны.
  • Часть дождевой воды просачивается в землю, инфильтруется и питает подземные воды.
  • Вода из озер и рек может просачиваться в землю.
  • Вода движется под землей так как на нее действует сила тяжести и давление.
  • Подземные воды вблизи поверхности земли поглощаются растениями.
  • Подземные воды могут просачиваться в реки и озера и проявляться на поверхности земли в виде родников.
  • Растения поглощают подземную воду и испаряют ее в атмосферу через листья.
  • Часть поземных вод проникает очень глубоко в землю и остается там длительное время.
  • Подземные воды поступают в океаны, продолжая круговорот воды в природе.

Биологическая эволюция. Круговорот вещества и энергии с позиции иерархической термодинамики

Наличие верхнего индекса * у G подчеркивает, что система является сложной, т.е. в ней и

над ней совершается не только работа расширения. Верхний индекс j обозначает один из

видов иерархии (ch – химической или молекулярной, im – межмолекулярной или

супрамолекулярной, org – организменной, pop – популяционной, …). В этом случае

величина ∆G*j системы (соответствующей иерархии) возрастает вследствие притока

энергии в систему из окружающей среды. Энергия из окружающей среды может

поглощаться различными структурными иерархиями. Эти процессы отражаются

маленькими (красными пунктирными) направленными вверх стрелками (↑) внутри

областей на чертеже, принадлежащих указанному иерархическому уровню. Так, структуры

молекулярной и супрамолекулярной иерархий, прежде всего, поглощают свет солнца. Это

запускает хорошо известные процессы фотосинтеза. Действие гравитации, механических

сил и некоторых электромагнитных воздействий проявляется (в виде тропизмов) на уровне

достаточно крупных структур, например, организмов. Эти и подобные им воздействия

формируют дизайн организмов и других иерархических структур. Пища – источник

внешней энергии поглощается различными иерархическими структурами организмов.

Далее она перерабатывается и используется структурами организма для его

жизнедеятельности, например, роста биотканей или для эпигенетического воздействия

«пищевых молекул» на генетический аппарат организма [4, 7] и т. п.

Сравнительно большие направленные вниз стрелки внутри, выделенных на рисунке

областей, разных иерархий показывают процессы самосборки: биомолекулы →

супрамолекулярные структуры → организмы → популяции → экосистемы и т. д. Эти

процессы являются самопроизвольными и согласно второму началу термодинамики

характеризуются уменьшением величин ∆G*j систем.

Маленькие направленные вверх стрелки (первые слева из двух направленных вверх

стрелок) показывают увеличение со временем величин ∆G*j соответствующей иерархии

системы как результат действия принципа стабильности вещества, который проявляется в

обогащении структур j-той (например, супрамолекулярной) иерархии сравнительно мало-

стабильными структурами (j-1) –той (например, молекулярной) иерархии.

Большая направленная вниз стрелка в правой части рисунка указывает, что процессы

самосборки (термодинамической самоорганизации), а также процессы распада

метаболитов – молекулярных структур, как и структур всех других иерархических

уровней, согласно второму началу характеризуются падением величин ∆G*j системы.

Таким образом, представленная схема круговорота вещества и энергии в биосфере

отражает все известные превращения, учитываемые иерархически обобщенным

уравнением Гиббса, которое позволяет оценивать изменения свободной энергии – функции

Как фермеры разных стран выращивают продовольственные культуры? — Конвенция о биологическом разнообразии

Как фермеры разных стран выращивают продовольственные культуры?

Выращивать зерновые без опылителей трудно, если вообще возможно, даже при наличии природных богатств, энергии, инструментов и денег. Опылители оплодотворяют цветущие зерновые, перенося пыльцу с одного цветка на другой.Опылять цветы  могут насекомые, птицы, мелкие млекопитающие и даже ветер. Чаще всего опылителем являются пчелы; благодаря пчелам из цветков кофе вырастают кофейные бобы в Колумбии, из цветков  манго — плоды манго в Индии, из цветков маракуйи — плоды маракуйи в Бразилии и из цветков арбуза — плоды арбузов в Китае. И не забывайте, что пчелы еще дают мед.

Задавались ли вы когда-либо вопросом о  том, как фермерам удается выращивать здоровые зерновые на одном участке земли год за годом, сохраняя при этом в почве запас питательных веществ? Круговорот питательных веществ — важная разновидность эксплуатации экосистемы, благодаря которой питательные вещества используются несколькими организмами и позже возвращаются в почву, чтобы начать новый цикл. В Южной Африке фермеры для выпаса приводят своих овец на большие пастбища. Травы и цветы на пастбищах через свои корни забирают питательные вещества из почвы. Различные виды трав и растений впитывают различные питательные вещества и перерабатывают их в витамины и минералы. Когда овца ест растения, питательные вещества поступают в ее организм и используются для роста. Некоторые питательные вещества не будут впитываться в организме животного и просто пройдут через пищеварительную систему. Через некоторое время черви, бактерии и микроорганизмы расщепят питательные вещества в овечьих экскрементах, чтобы превратить их в удобрения или навоз, и питательные вещества вернутся в почву. Теперь питательные вещества доступны для трав и цветов, и может начаться новый цикл.

Знаете ли вы,

— что рою пчел нужно пролететь 55 тыс. миль, чтобы  собрать 1 фунт меда?

— что пчела может летать со скоростью 15 миль/час?

— что в мире существует 914 пород овец и что более 85  из них выращивают в Великобритании?

Два круговорота вещества и энергии на Земле. О чем рассказывает свет

Два круговорота вещества и энергии на Земле

Достигнув Земли, солнечная энергия способствует осуществлению на ней ряда процессов, без которых была бы невозможна органическая жизнь в ее высокой стадии. Особенно замечательны два круговорота веществ и энергии на Земле, происходящие под действием солнечного света.

Один из них — круговорот воды. Он связан с тепловыми действиями света. Солнечный свет нагревает и испаряет воду, поднимает с поверхности рек, морей и океанов и из почвы миллионы и миллионы тонн воды до верхних слоев атмосферы. Создавая в атмосфере, опять-таки благодаря тепловому действию, разность температур и давлений, он перемещает эти тонны воды, распределяет ее по всем широтам и долготам и способствует ее выпадению на поверхность Земли в виде осадков. В силу этого непрерывно питается почва и земные водоемы, не пересыхая, текут реки, вода снова и снова стремится перейти на низший уровень. На этой основе создана гидроэнергетика. В ней человек использует в конечном счете не что иное, как преобразованную солнечную энергию.

Но полезная работа солнечного света не ограничивается только этим. Растворяя различные соли в почве, вода способствует усвоению растениями различных питательных веществ, необходимых для их роста. Без этого круговорота воды, вызываемого действием солнечного света, жизнь на Земле была бы невозможной.

Солнечный свет вызывает на Земле и другой не менее важный круговорот — круговорот углерода и кислорода. Он связан с химическими действиями света.

Углерод С необходимо входит в состав органических клеток животных и растений и их преобразованных остатков — угля, нефти, древесины и пр. С другой стороны, повсюду в природе сгорание этого элемента, т. е. его соединение с кислородом О (окисление), дает энергию, необходимую для жизнедеятельности организмов, а равно и для производственной деятельности человека.

Сгорание углерода, а следовательно, уменьшение в природе свободных углерода и кислорода происходит всюду и в больших масштабах (дыхание человека и животных, горение топлива, гниение органических остатков и т. п.). Если бы этот процесс шел только в одну сторону, то в конце концов свободный углерод, т. е. один из существенных строительных материалов, из которого образуются органические клетки, исчез бы. Исчез бы также и кислород, необходимый для получения энергии в организмах. В результате окисления углерода получилась бы углекислота CO2, обладающая в обычных условиях большой стойкостью и отравляющими свойствами.

Однако, к счастью, в природе создаются и условия, при которых идет и обратный процесс. Он связан с растительным царством. Растения вырабатывают хлорофилл, в зернах которого под воздействием солнечного света происходит расщепление углекислоты CO2. В результате этого процесса вновь образуются свободные углерод и кислород (потому-то в лесах «легко дышится»).

Таким образом, получается вечный круговорот: углерод и кислород то соединяются, давая энергию животным и человеку, но переходя при этом в инертное состояние, то вновь расщепляются и становятся свободными, создавая возможность растительным и животным организмам строить свои клетки и при новом окислении углерода получать все новые количества энергии.

Этот круговорот непрерывно повторяется, непрерывно создается энергия и потенциальная возможность жизни. Но это — не «вечный двигатель»; этот круговорот — результат работы солнечного света, проявление его энергии, преобразуемой в определенных условиях (хлорофилл) в потенциальную энергию углерода и кислорода, которые, соединяясь, приводят к дальнейшему преобразованию энергии в теплоту.

Энергию, выделяемую при сжигании углерода, равно как и энергию падающей воды, можно рассматривать как преобразованные формы солнечной энергии. Эти формы энергии под действием солнечного света непрерывно в природе возобновляются. В недрах Земли в течение миллионов лет накоплены огромные запасы преобразованной солнечной энергии. Но, как уже было сказано, потребности в энергии в наше время весьма велики, и они быстро растут. Ни энергия накопленных в Земле угля и нефти, ни гидроэнергия в перспективе не такой уж далекой не смогут эти потребности удовлетворить. Где же искать новые, более перспективные источники?

Geography4Kids.com: Циклы BGC: Энергетический цикл


Энергия не вращается так, как это делают питательные вещества и атомы. Энергия поступает в экосистему от Солнца и выходит после того, как организмы взяли столько, сколько им нужно. Организмы выделяют энергию обратно в биосферу в виде тепла. Энергия также поступает в экосистему из недр Земли. Обычно это тепло, а не электромагнитное излучение Солнца. На планете ограниченное количество углерода (C), азота (N) и кислорода (O).Эти элементы перерабатываются через ресурсы планеты. Энергия отличается тем, что она поступает в биосферу, а затем уходит.
Нашим основным источником энергии является Солнце. Миллионы миль от Земли; наша звезда имеет миллионы ядерных реакций, создающих большое количество энергии. Небольшое количество этой энергии достигает Земли. Существует множество различных видов энергии. Мы получаем видимый свет, тепло и ультрафиолетовое излучение. Не все это хорошо для планеты, но все это меняет наш мир.Земля поглощает лишь небольшой процент всей энергии, попадающей на планету.

Живые организмы Земли в основном используют тепло ( инфракрасное излучение) и видимый свет. Жара полезна для всех и позволяет нашей планете поддерживать температуру, при которой может выжить жизнь. Наиболее важное использование видимого света состоит в том, чтобы (1) видеть и (2) помогать растениям запускать процесс фотосинтеза. Фотосинтез — это процесс, который происходит, когда энергия Солнца используется для питания химического процесса, в результате которого образуются сахара и крахмалы.

Количество энергии, попадающей на Землю, равно количеству уходящей энергии плюс количество использованной. Иногда энергия захватывается планетой. Существует ситуация, называемая парниковым эффектом , которая заставляет энергию планеты медленно увеличиваться с течением времени. В современном мире мы производим много соединений, которые плавают в атмосфере. Если бы этих соединений было достаточно, инфракрасное излучение, отраженное Землей, могло бы попасть в атмосферу, и температура стала бы медленно повышаться.




Или поищите на сайтах по конкретной теме.


NOAA Ocean Today: «Черный углерод» (видео NOAA)



Encyclopedia. com (BGC Cycles):
http://www.encyclopedia.com/topic/biogeochemical_cycle.aspx
Википедия (GEWEX):
http://en.wikipedia.org/wiki/ Global_Energy_and_Water_Cycle_Experiment
Британская энциклопедия (Циклы питательных веществ):
http://www.britannica.com/EBchecked/topic/66191/biosphere/70867/Цикличность питательных веществ

Разделы Physics4Kids

Сеть научных и математических сайтов Rader


ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЦИКЛ


ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЦИКЛ

“Легкого выхода нет. Если бы был, я бы купил.И поверьте мне, это было бы одним из моих любимых занятий.”

Опра Уинфри

Вы когда-нибудь замечали, что в нашем мире, кажется, существует нескончаемый парад “причуд”? Особенно это касается диеты и физических упражнений. Такие «причуды» обещают быструю потерю веса, мгновенную коррекцию фигуры или и то, и другое? Отсеять ложную информацию и уловки может быть сложнее, чем может показаться. Существует так много отзывов, «доказательств» и обещаний, что умные рекламщики могут оставить у вас ощущение, что вы единственный, кто не воспользуется преимуществом «верной вещи».В конечном счете, это слишком заманчиво для многих, и вскоре мы выкладываем с трудом заработанные доллары за то, что есть сегодня, а завтра исчезнет, ​​и мы мало изменились по сравнению с опытом. Уловки для похудения и фитнеса составляют индустрию на миллиард долларов, которая уходит нас с огромным количеством таблеток, порошков и планов, которые нужно разобрать

Несколько лет назад я был очарован статьей в журнале Time.

(http://www.time.com/time/health/article/0,8599,18

,00.html)

В этой статье предполагается, что существует тип жира, который может сделать нас худыми. Его называют «бурым жиром». В этой и других подобных статьях утверждается, что активация бурого жира приведет к потере веса без необходимости в диете или физических упражнениях. Доказательства того, что это может сработать, получены в исследованиях, показавших, что мыши худеют, когда в их телах активируется бурый жир. Кроме того, было показано, что многие люди с худощавым телосложением имеют большее количество бурого жира. Исследователи говорят нам, что всего 50 г бурого жира могут потреблять до 20% от общего дневного расхода калорий (Lidell and Enerback, 2010).Однако неизвестно, как активировать, регулировать или увеличивать количество бурого жира у людей. Также неизвестно, какие побочные эффекты это могло бы вызвать, если бы это было предпринято.

У вас наверняка уже есть вопросы. Хотите узнать, что такое бурый жир? Как это работает? Это работает? Почему мы не слышим о медицинских методах лечения, использующих его? Как бурый жир сжигает энергию, а не хранит ее? Что делает жир коричневым, а не белым?

Вы знаете, что у средств массовой информации есть ненасытный аппетит к рекламе следующей «величайшей вещи» в отношении диеты и физических упражнений. Ваша способность разумно реагировать на этот тип информации будет значительно улучшена благодаря глубокому пониманию метаболизма.

Метаболизм в его наиболее упрощенном описании «большой картины» — это в значительной степени история химических связей, а точнее электронов в этих связях. Вы, наверное, помните, что электроны — это субатомные частицы с отрицательным зарядом. Электроны также движутся со значительной энергией и скоростью, поскольку они притягиваются к протонам (которые являются положительными и находятся в атомных ядрах).Итак, что, если бы мы могли взять несколько электронов высокой энергии и сохранить их где-нибудь. Позже, когда мы захотели собрать часть энергии электронов для выполнения какой-то работы, мы могли пойти за ними. Примерно так работает батарея. Умные люди выяснили, как хранить электроны высокой энергии, и когда мы хотим, чтобы эти электроны что-то делали (например, текли через нить накаливания фонарика), мы можем получить их и использовать. Живые существа также используют электроны высокой энергии для питания биологических процессов. Мы, люди, не подключаем себя к батарее Duracell, но мы едим продукты, в которых хранятся электроны высокой энергии.

Рассмотрите рисунок 1. Наша история начинается с солнца. Земля получает энергию от солнца. Эта энергия называется солнечной энергией. Вы можете почувствовать часть этой энергии, когда выходите на улицу в теплый день. Солнечная энергия поглощается растениями, и когда растение получает солнечную энергию, оно использует эту энергию для возбуждения электронов.

Электрон в связи между кислородом и водородом имеет определенное количество энергии. Электрон в связи между углеродом и водородом имеет еще большее количество энергии.Когда солнечный свет падает на растение, солнечная энергия используется для разрыва связи кислород-водород, а затем для создания связи углерод-водород. В этом невероятном и сложном процессе, называемом фотосинтезом, растения используют воду в качестве источника кислородно-водородных связей, а углекислый газ (CO 2 ) служит источником углерода, который примет водород с его вновь возбужденным электроном. Вспомним, что всякий раз, когда атом получает больше электронов, мы говорим, что атом был восстановлен на , , а всякий раз, когда атом теряет электроны, мы говорим, что атом окислился на .В нашей истории фотосинтеза CO 2 восстанавливается, а H 2 O окисляется.

Подведем итоги. Растения берут CO 2 и H 2 O, они используют солнечную энергию для возбуждения части электронов в H 2 O и затем передают возбужденный электрон с водородом углероду. Теперь у нас есть связь C-H с более высокой энергией. Восстановленный CO 2 может быть преобразован в различные молекулы с разным количеством связей C-H. Эти молекулы составляют сахара, липиды и белки, о которых вы узнали.Если бы вы посмотрели на химическую структуру любых сахаров, липидов или белков, вы бы увидели множество связей С-Н.

Таким образом, растения создают своего рода «батарейку». Углерод-водородные связи, образованные растениями, могут длительное время существовать в виде сахаров, липидов и белков. Если позволить электронам с высокой энергией вернуться и образовать связь O-H, энергия должна будет высвобождаться. Это то, что делает наше тело. Наши клетки способны облегчить перенос высокоэнергетических электронов в связях C-H обратно в связи O-H и использовать высвобождаемую энергию.

Надеюсь, вы видите этот цикл энергии. Мы потребляем связи C-H, когда потребляем углеводы, липиды и белки. В наших клетках мы «обрабатываем» связи C-H таким образом, что это позволяет нам возвращать электроны с высокой энергией обратно к кислороду. Энергия высвобождается, и мы используем энергию, чтобы управлять клетками нашего тела. Кроме того, если вы обратите внимание на рисунок 1, CO 2 и H 2 O создаются снова, когда мы позволяем электронам с высокой энергией возвращаться обратно в кислород. Растения используют CO 2 и H 2 O, и цикл продолжается.

Биоэнергетика — это изучение того, как энергия передается посредством химических реакций в живых системах. Наши клетки всегда разрывают и создают связи. Имейте в виду, что всякий раз, когда мы наблюдаем реакцию, связанную с синтезом новых молекул, мы называем это реакцией Anabolic (подумайте об «анаболических стероидах», и вас не должно удивлять, что эти стероиды стимулируют реакции, которые создают новые белки в мышечных клетках). ).

Катаболические реакции происходят, когда молекулы расщепляются на все более мелкие части.В наших клетках происходит несколько катаболических реакций для расщепления сахаров, белков и липидов на все более и более мелкие части, пока, наконец, связи C-H не будут обработаны, чтобы можно было использовать энергию этих связей. Метаболизм относится ко всем катаболическим и анаболическим процессам, в которых участвует клетка. Детали метаболизма могут быть сложными и обычно требуют изучения биологии и химии для полного понимания. В этом классе мы надеемся предоставить упрощенный обзор метаболизма и показать вам «общую картину» того, как наши клетки захватывают энергию, присущую электронам в углерод-водородных связях, а затем используют эту энергию для производства АТФ.

Изображение создано JS в УБЯ Айдахо. Клипарт с сайта clker.com; Лицензия общественного достояния; http://www.clker.com/clipart-4079.html и http://www.clker.com/clipart-stew-pear-with-leafs.html

Изображение является графическим представлением энергетического цикла. Солнечная энергия солнца возбуждает электроны в достаточной степени, чтобы они могли облегчать связь с углеродом вместо кислорода (фотосинтез). Мы едим эти связи C-H в углеводах, липидах и белках.Клетки нашего тела позволяют высокоэнергетическим электронам в связях C-H вернуться в более низкое энергетическое состояние в связях O-H, и мы производим CO2 и h3O, которые могут возвращаться обратно, чтобы снова использоваться в фотосинтезе.

**Вы можете использовать кнопки ниже, чтобы перейти к следующему или предыдущему чтению в этом модуле**

Распечатать эту страницу

Энергия цикла|Дом

ДИЗАЙНЕРСКАЯ НЕФТЕГАЗОВАЯ КОМПАНИЯ

• Соответствие нормативным требованиям

• Обязательство жизненного цикла

• Приверженность сообществу

• Приверженность принципам устойчивого развития

• Экологичность

• Ответственное управление выбросами углерода

ПОГОВОРИМ О БИЗНЕСЕ

В Cycle мы используем собственные разработанные и лицензированные технологии в сочетании с разумной экономикой проекта, нашей собственной командой по обслуживанию скважин и оборудованием для оптимизации слаборазработанных и малоэффективных нефтегазовых активов в Западной Канаде. Использование тщательного капитала, эффективных программ капитального ремонта и реактивации превращает заброшенные активы в прибыльные активы.

ПОГОВОРИМ О БИЗНЕСЕ

Поддерживая операционные расходы на низком уровне, Cycle может обновлять проблемные активы, которые, по мнению других компаний, «не стоят затраченных усилий»

Cycle использует тщательный подход к капиталу и разумной экономике проекта, чтобы снизить общую стоимость владения ранее проблемными активами. Благодаря найму собственной бригады по обслуживанию скважин, собственному оборудованию и снижению эксплуатационных расходов активы, которыми ранее пренебрегали, сохраняют прибыльность.

Благодаря разработке и внедрению эффективных программ реактивации и капитального ремонта проблемные скважины становятся прибыльными.

Проектирует и внедряет комплексные программы реактивации и капитального ремонта, предназначенные для возврата проблемных скважин к оптимальной производительности. Используя собственные и лицензированные технологии, Cycle эффективно и действенно обновляет ранее нерентабельные скважины.

Давая новую жизнь слаборазработанным и проблемным нефтегазовым активам, Cycle способствует устойчивости энергетической отрасли, окружающей среды и экономики.

Внедрение подхода «не тратить, не хотеть» к нефтегазовым активам не только помогает поддерживать окружающую среду, промышленность и экономику, но и обеспечивает рост и развитие более разумных капитальных, технологических и операционных процессов в энергетическом секторе.

Зеленый водород замыкает цикл чистой энергии

Электролиз позволяет производить водород из воды без выбросов. Альтернативой для хранения этой энергии являются топливные элементы.Фото: Ministryio de Energía — Gobierno de Chile.

ФРАНЧЕСКО РОДЕЛЛА | Вольфрам

Электростанция, которая хранит чистую электроэнергию до тех пор, пока ее не потребуется вернуть в сеть. Фабрика, которая вырабатывает электричество от солнца и использует этот природный ресурс для производства удобрений с меньшим загрязнением. Автомобили с запасом хода более 600 километров и временем дозаправки всего пять минут, не выбрасывающие CO 2 . Растет число проектов , в которых возобновляемый водород является главным героем , и многие из них уже стали реальностью.На самом деле продвижение такого рода инициатив лежит даже в основе правительственных инициатив, таких как инициатива, предложенная Испанией в течение следующего десятилетия. Но как мы сюда попали?

Использование водорода не ново. «Он широко используется в промышленности для очистки бензина, производства аммиака и метанола, в производстве стали, стекла, полупроводников, пищевой промышленности и фармацевтики», — объясняет Хавьер Брей, президент Испанской водородной ассоциации (AEh3) и предприниматель. и учитель, специализирующийся в этом секторе.На протяжении десятилетий наиболее распространенным и почти единственным способом получения этого химического элемента был процесс риформинга , состоящий из «расщепления молекулы углеводорода, такой как природный газ, сохранения водорода и сброса CO 2 ». в атмосферу», — добавляет Брей. Но мы сталкиваемся с той же старой проблемой: образуются вредные выбросы.

Зеленое решение было слишком дорогим

Однако существует чистая альтернатива: получение водорода в процессе электролиза.Этот метод позволяет производить водород и кислород из воды и электричества с помощью устройств, называемых электролизерами . По словам Марии Эскудеро, исследователя из Копенгагенского университета, если это электричество будет поступать из возобновляемых источников, весь производственный цикл будет завершен без выбросов CO 2 . Таким образом, мы можем получить возобновляемый/зеленый водород.

Помимо сокращения выбросов, этот процесс позволяет решить проблему «прерывистости» возобновляемых источников энергии, как в случае с солнечной или ветровой энергией, поскольку таким образом избыточного электричества можно хранить в виде водорода до тех пор, пока мы необходимо преобразовать его в энергию в периоды дефицита.Одним из способов получения энергии является процесс, противоположный электролизу, с использованием устройств, называемых топливными элементами. Это идеальный механизм для секторов, которым необходимо снизить воздействие на окружающую среду, таких как транспорт. И это решение уже реально сегодня.

Если водород может быть главным героем благотворного цикла, который начинается с сырья, такого как вода, и завершается с выработкой энергии, не выделяя ничего, кроме пара, почему он до сих пор не играл более важную роль? Хесус Мартин, инженер Национального водородного центра, и другие эксперты, с которыми были проведены консультации, согласны с тем, что до недавнего времени серьезным препятствием была цена на возобновляемую энергию , которая слишком высока, чтобы отказ от углеводородов был выгоден.

 

Последние стратегии, ведущие к обезуглероживанию к 2050 году, сосредоточены на 100% экологически чистых возобновляемых источниках энергии из зеленого водорода. Кредит: Дуглас Фрабетти.

Необходимость обезуглероживания всего

«В последние годы эти расходы резко упали, в то время как производительность электролизеров и топливных элементов значительно улучшилась», — объясняют Эскудеро, Мартин и Брей. Кроме того, глобальная необходимость декарбонизации всех секторов становится все более очевидной, как отмечает президент AEh3.Если использовать метафору, это как если бы планеты почти выровнялись, так что водород может взять на себя ведущую роль в нашем будущем. «Нет больше никаких оправданий», — говорит исследователь из Дании.

В этом контексте мы также должны добавить решения политических лидеров в различных частях мира в соответствии с этим видением. Европейская комиссия, например, представила в начале июля стратегию с установленными сроками для широкого использования водорода к 2050 году. Несколько недель спустя правительство Испании последовало ее примеру с национальным планом, в котором изложены такие цели, как не менее . 25% водорода, используемого в промышленности, является возобновляемым ; а также иметь в эксплуатации не менее 100 водородных генераторов, 150 автобусов, 5000 легковых и тяжелых автомобилей и до двух линий коммерческих водородных поездов в течение десяти лет.

Дорожные карты такого рода устанавливают глобальные цели по декарбонизации , охватывающие несколько секторов, говорит Брей. По мнению Эскудеро, это единственный способ достичь целей, поставленных почти 200 странами в 2015 году посредством Парижского соглашения по сдерживанию глобального потепления. «Необходимо срочно обезуглерожить транспорт, производство электроэнергии и химическую промышленность, а это можно сделать только с помощью возобновляемых источников энергии и зеленого водорода», — говорит Эскудеро. Для Хесуса Мартина изменения в технологической и энергетической модели будут происходить постепенно, и мобильность станет сектором, в котором мы, граждане, сможем коснуться все более распространенного присутствия водорода.

Предприятие Hyflexpower, продвигаемое Европейским Союзом, будет производить и хранить зеленый водород из возобновляемой электроэнергии для компании Siemens.

Мощность-в-ч3-в-мощность

Тем временем исследовательские группы, подобные той, которую возглавляет Эскудеро в Дании, добиваются успехов в повышении эффективности и долговечности, а также в снижении стоимости ключевых устройств, которые будут использовать преимущества этого элемента (электролизеры и топливные элементы).А существующие проекты в Европе множатся, хотя между странами есть различия — если в Дании уже ведутся работы по разработке ультрасовременных установок зеленого водорода для транспорта, то в Испании их пока меньше десяти.

Например, в мае года была запущена первая инициатива, в значительной степени финансируемая Европейским Союзом , чтобы показать, как на практике работает установка Power-to-h3-to-Power. Завод производит водород из избыточной возобновляемой электроэнергии и хранит его до тех пор, пока его не потребуется преобразовать обратно в энергию для завода. Таким образом, он заменяет до 100% природного газа, используемого в промышленном процессе . Проект под названием Hyflexpower будет осуществляться в Сайя-сюр-Вьен, Франция, благодаря партнерству между несколькими компаниями и университетами.

· — —
Tungsteno — это журналистская лаборатория для изучения сути инноваций. Разработано Materia Publicaciones Científicas для блога Sacyr.

Энергетический цикл и граница хаотической системы Ци

За последние 20 лет некоторые численные хаотические модели, такие как система Чена [1], система Люй [2], хаотическая система Ци [3] и некоторые гиперхаотические системы [4, 5].Эти системы были построены с помощью математики и моделирования, тогда как система Лоренца [6] была смоделирована на основе физического процесса. В нескольких исследованиях изучалось применение системы Лоренца в метеорологии [7] и механике [8]. Основное внимание в исследованиях этих числовых систем, а также системы Лоренца было сосредоточено на их динамическом анализе. Темы обычно включают связанный анализ [9], апериодические решения, чувствительность к начальным условиям, теорию бифуркаций [10], схемные реализации, вычисление показателей Ляпунова [11,12], дробный порядок [13], связь на основе хаоса, доказательство хаоса. существование, управление хаосом [14] и синхронизация.Однако эти аспекты исследования не могут объяснить механизм или причину возникновения динамических мод, а также не могут интерпретировать физические аналоги переменных состояния. Чтобы исследовать их, необходимо исследовать механику этих числовых систем. Направления исследований включают анализ силы, интерпретацию физических аналогов, преобразование энергии между внутренней энергией и подводимой энергией. Арнольд [15] представил систему Колмогорова, описывающую диссипативно-вынужденную динамическую систему или гидродинамическую неустойчивость с функцией Гамильтона.Пазини и Пелино [16] дали единый взгляд на системы Колмогорова и Лоренца, предоставив тем самым силовой анализ системы Лоренца. Повторяемость динамики [17] и цикличность энергии [8] для системы Лоренца также исследовались с пониманием, полученным из системы Колмогорова.

Хотя вывод системы Лоренца отличается от этих числовых хаотических систем, все они имеют схожие векторные поля и хаотическую динамику. Следовательно, с точки зрения механики, оба типа систем должны управляться одинаковыми силами.Преобразование числовой хаотической системы в систему Колмогорова может построить мост между физическими хаотическими системами и числовыми хаотическими системами. Ци и Лян [18] преобразовали четырехкрылую хаотическую систему Ци в систему Колмогорова, провели силовой анализ и интерпретировали состояние хаоса как угловой момент.

Таким образом, функция Гамильтона и система Колмогорова служат отправной точкой в ​​изучении механизма этих числовых хаотических систем. Кроме того, функция Казимира, как и энстрофа или потенциальная завихренность в гидродинамическом контексте, очень полезна при анализе условий устойчивости и общем описании динамической системы. Он представляет собой постоянную движения гамильтоновой системы; более того, оно определяет слоение фазового пространства [8,19]. Энергетика системы Лоренца с использованием функции Казимира уже изучалась [20].

Изучение энергетических циклов имеет важное значение в механике, поскольку в физических процессах происходит мгновенный обмен между кинетической энергией, потенциальной энергией, диссипативной и подведенной энергией. Каждый тип энергии представлен типом силы. Когда многократные обмены энергией осуществляются часто и существенно, механизм усложняется и может возникнуть хаос.Поскольку каждый тип крутящего момента имеет соответствующую энергию, анализ энергии может отражать характеристики крутящего момента. До сих пор не было исследований энергетического цикла числовых хаотических систем.

В этой статье векторное поле хаотической системы Ци разложено на инерционный момент, внутренний момент, диссипативный момент и внешний момент. Соответственно в системе выделяются кинетическая энергия, потенциальная энергия, диссипативная энергия и внешняя энергия. Скорость изменения энергии Казимира для хаотического аттрактора Qi определяет динамику системы.Механизм различных динамических режимов раскрывается из комбинации различных крутящих моментов, что объясняет физические явления и энергетические циклы. Оценка хаотического аттрактора дается через экстремальные точки функции Казимира. Обычно трудно найти границу хаотического аттрактора; даже при наличии доступного метода [9] решение положительно определенной матрицы в уравнении устойчивости по Ляпунову чрезвычайно сложно.

Остальная часть статьи организована следующим образом: Раздел 2 описывает преобразование между хаотической системой Ци и системой типа Колмогорова.Раздел 3 представляет разложение энергии системы на ее четыре формы и анализирует цикличность энергии с использованием функций Гамильтона и Казимира; также предлагается оценка хаотического аттрактора. В разделе 4 анализируется цикличность энергии между различными динамическими режимами и раскрывается причина возникновения хаоса. Наконец, делается вывод.

Изменение глобального атмосферного энергетического цикла Земли в ответ на изменение климата

  • Лоренц, Э. Н. Доступная потенциальная энергия и поддержание общей циркуляции. Tellus 7 , 157–167 (1955).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Филлипс, Н. А. Общая циркуляция атмосферы: численный эксперимент. кв. Дж. Р. Мет. соц. 82 , 123–164 (1956).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Крюгер А. Ф., Уинстон Дж. С. и Хейнс Д. А. Расчет атмосферной энергии и ее преобразование для Северного полушария за последние пять лет. Пн. Weather Rev. 93 , 227–238 (1965).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Статья Google ученый

  • Вайн-Нильсен, А. О годовом изменении и спектральном распределении атмосферной энергии. Tellus 19 , 540–559 (1967).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Пейшото, Дж. П. и Оорт, А. Х. Годовое распределение атмосферной энергии в планетарном масштабе. Ж. Геофиз. Рез. 79 , 2149–2159 (1974).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Оорт А. Х. и Пейшото Дж. П. Годовой цикл энергетики атмосферы в планетарном масштабе. Ж. Геофиз. Рез. 79 , 2705–2719 (1974).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Оорт А. Х. и Пейшото Дж.П. Об изменчивости атмосферного энергетического цикла за пятилетний период. Ж. Геофиз. Рез. 81 , 3643–3659 (1976).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Ху, К. , Тавайе, Ю. и Фэн, С. Изменения атмосферной энергетики Северного полушария: 1948–2000 гг. Дж. Клим. 17 , 1975–1986 (2004).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Ли, Л., Ingersoll, A.P., Jiang, X., Feldman, D. & Yung, YL. Энергетический цикл Лоренца в глобальной атмосфере на основе наборов данных реанализа. Геофиз. Рез. лат. 34 , L16813 (2007).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

  • Ли, Л., Цзян, X., Чахин, М.Т., Ван, Дж. и Юнг, Ю.Л. Механические энергии глобальной атмосферы в годы Эль-Ниньо и Ла-Нинья. Дж. Атмос. науч. 68 , 3072–3078 (2011).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Steinheimer, M., Hantel, M. & Bechtold, P. Конвекция в глобальном энергетическом цикле Лоренца с моделью ECMWF. Tellus 60 , 1001–1022 (2008 г. ).

    Артикул Google ученый

  • Ким, Ю. Х. и Ким, М. К. Исследование глобального энергетического цикла Лоренца с использованием MERRA и NCEP-реанализа 2. Клим. Дин. 40 , 1499–1513 (2013).

    Артикул Google ученый

  • Huang, J. & McElroy, MB. Вклад циркуляции Хэдли и Феррела в энергетику атмосферы за последние 32 года. Дж. Клим. 27 , 2656–2666 (2014).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Хуанг Дж. и МакЭлрой М.Б. Термодинамическое неравновесие атмосферы в условиях глобального потепления. Клим. Дин. 45 , 3513–3525 (2015).

    Артикул Google ученый

  • Шуберт, Г. и Митчелл, Дж. Л. в Сравнительная климатология планет земной группы (под редакцией Маквел, С. Дж. и др.) 181–191 (Univ. Arizona Press, 2013).

  • Лукарини В., Паскаль С., Боски Р., Кирк Э. и Иро Н.Обитаемость и мультистабильность планет земного типа. Астрон. Нахр. 334 , 576–588 (2013).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Статья Google ученый

  • Табатаба-Вакили, Ф. и др. Энергетический баланс Лоренца/Бура для атмосферы Марса на основе «повторного анализа» наблюдений космического корабля. Геофиз. Рез. лат. 42 , 8320–8327 (2015).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Зальцман Б.Уравнения, определяющие энергетику больших масштабов атмосферной турбулентности в области волновых чисел. Дж. Метеор. 14 , 513–523 (1957).

    MathSciNet Статья Google ученый

  • Оорт А. Х. Об оценках атмосферного энергетического цикла. Пн. Weather Rev. 92 , 483–499 (1964).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Дарков, Г.L. Суммарная энергетическая среда сильных штормов. Бык. Являюсь. метеорол. соц. 48 , 495–495 (1967).

    Google ученый

  • Лоренц, Э. Н. Доступная энергия и поддержание циркуляции влаги. Tellus 30 , 15–31 (1978).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Монкрифф, М. В. и Миллер, М. Дж. Динамика и моделирование тропических кучево-дождевых облаков и линий шквалов. Квартал. Дж. Р. Метеорол. соц. 102 , 373–394 (1976).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Рэндалл, Д. А. и Ван, Дж. Влажная доступная энергия условно нестабильной атмосферы. Дж. Атмос. науч. 49 , 240–255 (1992).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Бланшар, Д. О. Оценка вертикального распределения доступной конвективной потенциальной энергии. Прогноз погоды. 13 , 870–877 (1998).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Лукарини, В. Термодинамическая эффективность и производство энтропии в климатической системе. Физ. Ред. E 80 , 021118 (2009 г.).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Лукарини, В. и Рагоне, Ф. Энергетика климатических моделей: чистый энергетический баланс и перенос меридиональной энтальпии. Ред. Геофиз. 49 , 1–29 (2011).

    Артикул Google ученый

  • Storch, J. S.V. et al. Оценка энергетического цикла Лоренца для мирового океана на основе моделирования STORM/NCEP. J. Phys. океаногр. 42 , 2185–2205 (2012).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Pauluis, O. & Dias, J. Спутниковые оценки рассеяния в атмосфере, вызванного осадками. Наука 335 , 953–956 (2012).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Статья пабмед Google ученый

  • Лукарини, В. и др. Математические и физические идеи для науки о климате. Ред. Геофиз. 52 , 809–859 (2014).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Лалиберте, Ф. и др. Ограниченная мощность работы влажноатмосферного теплового двигателя в условиях потепления климата. Наука 347 , 540–543 (2015).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ MathSciNet Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Хуанг, Дж. Энергетическое будущее, благоприятное для климата: перспективы ветра. Докторская диссертация. (2014).

  • Хуанг, Дж. и МакЭлрой, М. Б. 32-летний взгляд на происхождение энергии ветра в условиях потепления климата. Продлить. Энергия 77 , 482–492 (2015).

    Артикул Google ученый

  • Оорт, А. в Global Atmospheric Circulation Statistics, 1958–1973 . 180–226 (Национальное управление океанических и атмосферных исследований, Генеральная прокуратура США, Вашингтон, округ Колумбия, 1983 г.).

  • Пейшото, Дж. П. и Оорт, А. Х. Физика климата Американский институт физики (1992).

  • Калнай, Э. и Канамицу, М. 40-летний проект повторного анализа NCEP/NCAR. Бык. Являюсь. метеорол. соц. 77 , 437–471 (1996).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Кистлер, Р. , Коллинз, В. и Саха, С. Повторный анализ NCEP-NCAR за 50 лет: ежемесячно означает компакт-диск и документацию. Бык. Являюсь. метеорол. соц. 82 , 247–267 (2001).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Канамицу, М.и Эбисузаки, В. Повторный анализ NCEP–DOE AMIP-II (R-2). Бык. Являюсь. метеорол. соц. 83 , 1631–1643 (2002).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Uppala, S.M. et al. Повторный анализ ERA-40. кв. Дж. Р. Метеор. соц. 131 , 2961–3012 (2005).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Беррисфорд, П. и др. Промежуточный архив ERA, версия 2.0, серия отчетов ERA 1 . 13177 (ЕЦСПП, Шинфилд Парк, Рединг, Великобритания, 2011 г.).

  • Ди, Д. П. и др. Реанализ ERA-Interim: конфигурация и производительность системы усвоения данных. кв. Дж. Р. Метеорол. соц. 137 , 553–597 (2011).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Rienecker, M.M. et al. MERRA: ретроспективный анализ современной эпохи НАСА для исследований и приложений. Дж. Клим. 24 , 3624–3648 (2011).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Молод А., Такач Л., Суарез М. и Бакмайстер Дж. Разработка модели общей циркуляции атмосферы GEOS-5: эволюция от MERRA к MERRA2. Геофизика. Модель Дев. 8 , 1339–1356 (2015).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Белингтон, П.Р. и Робинсон, Д.К. Сокращение данных и анализ ошибок для физических наук 3-е издание McGraw-Hill (2003).

  • Дави, Н. и Джейкоби, Г. Расширение данных о засухе для Центральной Азии с использованием годичных колец: Западно-Центральная Монголия. Дж. Клим. 19 , 288–299 (2006).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Эмануэль, К. А. Зависимость интенсивности ураганов от климата. Природа 326 , 483–485 (1987).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Эмануэль, К. Возрастающая разрушительная сила тропических циклонов за последние 30 лет. Природа 436 , 686–688 (2005).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Кнутсон, Т. Р. и Тулея, Р.E. Влияние потепления, вызванного CO2, на смоделированную интенсивность ураганов и осадки: чувствительность к выбору климатической модели и конвективной параметризации. Дж. Клим. 17 , 3477–3495 (2004).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Вебстер, П. Дж., Холланд, Г. Дж., Карри, Дж. А. и Чанг, Х. Р. Изменения числа, продолжительности и интенсивности тропических циклонов в условиях потепления. Наука 309 , 1844–1846 (2005).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Эмануэль, К., Сундарараджан, Р. и Уильямс, Дж. Ураганы и глобальное потепление: результаты масштабирования моделирования IPCC AR4. Бык. Являюсь. метеорол. соц. 89 , 347–367 (2008).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Knutson, T.R. et al. Тропические циклоны и изменение климата. Нац. Geosci. 3 , 157–163 (2010).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Статья Google ученый

  • Фишер-Брунс, И. , фон, С. Х., Гонсалес-Роуко, Дж. Ф. и Зорита, Э. Моделирование изменчивости штормовой активности в средних широтах в масштабах от десятилетия до столетия. Клим. Дин. 25 , 461–476 (2005).

    Артикул Google ученый

  • Симмондс, И.Режимы изменчивости атмосферы над Южным океаном. Ж. Геофиз. Рез. Океан 108 , (2003).

  • Митас, К. М. и Клемент, А. Укреплялась ли ячейка Хэдли в последние десятилетия? Геофиз. Рез. лат. 32 , (2005 г.).

  • Зайдель, Д. Дж., Фу, К., Рэндел, У. Дж. и Райхлер, Т. Дж. Расширение тропического пояса в условиях меняющегося климата. Нац. Geosci. 1 , 21–24 (2008).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Статья Google ученый

  • Лю, Дж., Song, M., Hu, Y. & Ren, X. Изменения силы и ширины циркуляции Хэдли с 1871 г. Clim. Прошлое 8 , 1169–1175 (2012).

    Артикул Google ученый

  • Гулев С. К., Золина О., Григорьев С. Изменчивость внетропических циклонов зимой в Северном полушарии по данным реанализа NCEP/NCAR. Клим. Дин. 17 , 795–809 (2001).

    Артикул Google ученый

  • МакКейб, Г.Дж., Кларк, М.П. и Серрез, М.К. Тенденции частоты и интенсивности приземных циклонов в северном полушарии. Дж. Клим. 14 , 2763–2768 (2001).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Лейбенспергер, Э. М., Микли, Л. Дж. и Джейкоб, Д. Дж. Чувствительность качества воздуха в США к частоте циклонов в средних широтах и ​​последствиям изменения климата 1980–2006 гг. Атмос. хим. физ. 8 , 7075–7086 (2008 г.).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ КАС Статья Google ученый

  • Маргулес, М. Uber die Energie der Sturme. Ярб. Централанс. метеорол. 40 , 1–26 (1903) (Перевод с немецкого C. Abbe, Smithson. Разное. Сбор . 51 , 553–595, 1910).

    Google ученый

  • Jiang, X. et al. Квазидвухлетние колебания и квазидвухлетние колебания-годовые колебания общего содержания озона в тропическом столбе: моделирование двумерной модели. Ж. Геофиз. Рез. 109 , (2004 г.).

  • Box, GEP, Hunter, JS & Hunter, WG Statistical for Experiments 2nd edn John Wiley & Sons Inc. (2005).

  • Бретертон К.С., Видманн М., Дымников В.П., Уоллес Дж.М. и Блейд И. Эффективное число пространственных степеней свободы переменного во времени поля. Дж. Клим. 12 , 1990–2009 (1999).

    ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Энергетический цикл – MHCC Biology 112: Биология для медицинских работников

    Живые существа получают энергию, расщепляя молекулы углеводов. Однако, если растения производят молекулы углеводов, зачем им их расщеплять? Углеводы — это запасные молекулы для энергии во всех живых существах. Хотя энергия может храниться в таких молекулах, как АТФ, углеводы являются гораздо более стабильными и эффективными резервуарами для химической энергии. Фотосинтезирующие организмы также осуществляют реакции дыхания, чтобы собрать энергию, которую они запасли в углеводах, например, растения имеют митохондрии в дополнение к хлоропластам.

    Вы могли заметить, что общая реакция фотосинтеза:

    6CO 2 + 6H 2 O →– C 6 H 12 O 6 + 6O 2

    — обратная общая реакция клеточного дыхания:

    6O 2 + C 6 H 12 O 6 → 6CO 2 + 6H 2 O

    Фотосинтез производит кислород как побочный продукт, а дыхание производит углекислый газ как побочный продукт.

    В природе отходов не бывает. Каждый отдельный атом материи сохраняется, перерабатываясь бесконечно. Вещества меняют форму или переходят из одного типа молекулы в другой, но никогда не исчезают ( Рисунок 16 ).

    CO 2 является формой отходов, образующихся при дыхании, не больше, чем кислород является побочным продуктом фотосинтеза. Оба являются побочными продуктами реакций, которые переходят в другие реакции. Фотосинтез поглощает энергию для создания углеводов в хлоропластах, а аэробное клеточное дыхание высвобождает энергию, используя кислород для расщепления углеводов.Обе органеллы используют цепи переноса электронов для выработки энергии, необходимой для запуска других реакций. Фотосинтез и клеточное дыхание функционируют в биологическом цикле, позволяя организмам получать доступ к поддерживающей жизнь энергии, которая берет свое начало в звезде за миллионы километров.

    Энергетический цикл

    Если не указано иное, изображения на этой странице лицензированы OpenStax в соответствии с CC-BY 4.

    Оставить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.