View
213
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
ŚRODOWISKO NATURALNE CZŁOWIEKA:BIOSFERA CZY CYWILIZACJA?
WYKŁAD 8BIOLOGICZNA NATURA CZŁOWIEKA
CZEGO NAM TRZEBA?
POZYCJA TAKSONOMICZNA CZŁOWIEKA
Lucas Cranach (ok. 1510)
Królestwo zwierzęta AnimaliaTyp strunowce ChordataPodtyp kręgowce VertebrataGromada ssaki MammaliaPodgromada łożyskowce PlacentaliaRząd naczelne PrimatesPodrząd HaplorrhiniNadrodzina małpy człekokształtne
HomininoideaRodzina człowiekowate Hominidae
Homo sapiensWzrost 1,21-2,00 m
Średnio: ♂1,65 m; ♀1,54 m
Masa śr. 62,0 kg
Natężenie strumienia energii (mocy) układów technicznych i organizmów (wartości przybliżone).
Natężenie strumienia
energii (moc, tempo
metabolizmu)
Układy techniczne Układy żywe
10 µW
(0.00001 W)
Zegarek elektroniczny Larwa Tribolium
1 W Latarka kieszonkowa Średni dobowy metabolizm sikory bogatki
10 W Mikrokomputer (bez monitora) Metabolizm kota
100 W Żarówka, telewizor Metabolizm człowieka przy lekkiej pacy
1000 W Żelazko, czajnik Metabolizm człowieka przy ciężkiej pracy
10 kW Średnie tempo zużycia energii przez jednego mieszkańca W. Brytanii
50 kW Samochód osobowy Respiracja 5 ha lasu
664000 MW Produkcja pierwotna netto całej biosfery
CAŁOŻYCIOWY BILANS ENERGII OSOBNIKA
C
RESPIRACJA
RKONSUMPCJA
PPRODUKCJA
C = A + FU = (P + R) + FU
ODCHODYFU
„WYDAJNOŚĆ” PRODUKCJI I ASYMILACJIORGANIZMY P/A P/C A/C
3545
3228
9262
3737
1014
2737
2,3 2,2 96
5,2 4,2 81
1,5 0,48 32
POMIARYMETABOLIZMU
1. KALORYMETRYCZNE2. RESPIROMETRYCZNE
3. IZOTOPOWE4. ŻYWIENIOWE
KALORYMETR LAVOISIERA
C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O + energia
TERMOERGULACJA U STAŁOCIEPLNYCH
WYSOKA PRZEWODNOŚĆ(GORSZA IZOLACYJNOŚĆ)
NISKAPRZEWODNOŚĆ(DOBRAIZOLACJA)
ZUŻYCIE ENERGII PRZEZ CZŁOWIEKA
Świat (średnio) < 2 kW/osobęPolska ok. 5 kW/osobęU.S.A. > 10 kW/osobę
Organizm ludzki w spoczynku: 70 – 80 Wprzy pracy: 350 – 600 W
Zużycie energii przez człowieka (▲) na tle fizjologicznego zapotrzebowania na energię (●) u ssaków (wg Weiner 1989)
Tem
po z
użyc
ia e
nerg
ii, W
Metabolizm minimalny
Metabolizm maksymalnyMaks. asymilacjaenergii z pokarmu
Zużycie energii na głowę, kW
0
5
10
15
20
25
30
35
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79 82 85 88 91 94 97
100
103
106
109
112
115
118
121
124
127
130
133
kraje swiata
kW
Fizjologiczne zapotrzebowanie człowieka:w spoczynku: 70 – 80 Wprzy pracy: 350 – 600 W
Zużycie energii na głowę (średnie dla regionów)
0
1
2
3
4
5
6
7
Świat
OECDŚr
. Wsc
hód
Były ZS
RREur.
Nie-
OECD
Chiny
AzjaAm. Ł
ac.
Afryka
Polska
Regiony
kW
2003: 10579 Mtoe = 14 000 GW
WZROST CAŁKOWITEJ PODAŻY ENERGII NA ŚWIECIE
Mtoe = Million Tonnes of Oil Equivalent
51%
15%
21%
11%
2%0%
Węgiel kamiennyWęgiel brunatnyRopa itd.Gaz wysokometanGaz zaaztotowanyelektr. Wodne
Udział różnych źródeł energii w PolsceŁączna podaż: 3516 PJ/rok (2003);
111,5 GW = ok. 3 kW/głowę
tzw. „ENERGETYCZNE ZASOBY ODNAWIALNE”
• Biomasa– Opał, biogaz, etanol, biodiesel itd.
• Energia wiatru• Energia rzek i pływów• Energia słoneczna
– Panele cieplne, ogniwa fotowoltaiczne• Energia geotermalna
O: 35 kg; C: 17.5 kg; H: 6.25 kg; N: 1.5 kg; P: 0.5 kg; S: 0.1 kg
Na: 70g; K: 120g; Cl: 74g; Mg: 16g; Si: 18g
Fe, Zn, Cu, I, Mn, F, Cr, Se, Mo, Co...
Tycjan, 1538
Co: 1mg
Homo sapiens, ok. 61 kg
Michał Anioł, 1535 Homo sapiens
Wzór stechiometryczny organizmu ssaka
H375000000 O132000000 C85700000 N6430000 Ca1500000 P1020000 S206000 Na183000 K177000 Cl127000 Mg40000 Si38600 Fe2680 Zn2110 Cu76 I14 Mn13 F13 Cr7 Se4 Mo3 Co1
C:N:P = 84:6:1
Wzór stechiometryczny ciała ludzkiego
H375000000 O132000000 C85700000 N6430000 Ca1500000 P1020000 S206000 Na183000 K177000 Cl127000 Mg40000 Si38600 Fe2680 Zn2110 Cu76 I14 Mn13 F13 Cr7 Se4 Mo3 Co1
C:N:P = 84:6:1
C, O
H, O
N, P, K, Ca ...
Autotrof pobiera C i O (CO2)niezależnie od innych pierwiastków
Pobieranie biogenów (N, P, K, Ca ...) z roztworu glebowego zależy od ilości transpirowanej wody
SELEKTYWNE PRZYSWAJANIEROLA GRZYBÓW (MIKORYZA)
C, H, O, N, P, K, Ca, Na, S ....
Heterotrof pobiera wszystkie pierwiastki naraz, w takich proporcjach, w jakich są w pokarmie.
SELEKTYWNA ASYMILACJASELEKTYWNE ŻEROWANIEROLA GRZYBÓW
SKŁADCIAŁA
SKŁADPOKARMU
NADMIAR DOWYDALENIA
KONSUMPCJAPOKARMU
STRATEGIA MONOFAGA
żerowanie w nadmiarzewydalanie nadmiaru
SKŁADCIAŁA
SKŁADPOKARMU
KONSUMPCJAPOKARMU
STRATEGIA POLIFAGA
pobieranie różnych pokarmówdla skompensowania składu
SKŁADCIAŁA
SKŁADPOKARMU KONSUMPCJA
POKARMU
WYBIÓRCZE ŻEROWANIESTRATEGIA PASOŻYTA
pobieranie wybranych tkanek,części ciała, produktów
FUNKCJE PRZEWODU POPKARMOWEGO
MIKROKOSMKI
KOSMKI
STOMACH
JELITO GRUBE
JELITO ŚLEPE
JELITOCIENKIE
ŻOŁĄDEK
PRZEDŻOŁĄDEK
WOLE
Weiner 1992
PIERWOTNA DIETA LUDZI• Australopiteki:
– pokarm roślinny– białko roślinożerców (np. termity)– padlina
• Współcześni łowcy-zbieracze:– 1/3 energii z pokarmu roślinnego– 2/3 energii z pokarmu zwierzęcego (m.in.
bezkręgowce - owady)
Adaptacje kudzkiego przewodupokarmowego do pokarmów
roślinnychzwierzęcych
• Struktura przewodu pokarmowego
• Brak celulazy• Brak syntezy witaminy B12• Ograniczona synteza
tauryny• Enzymy: elastaza i
kolagenoza• Zdolność wchłaniania
hemu
• Enzymy: amylaza ślinowa, trzustkowa
• Brak syntezy witaminy C
OGIEŃ
• Pierwsze (dyskusyjne) ślady użytkowania ognia: 790 000 lat temu (dolny paleolit)
• Pewne ślady kontrolowanego użytkowania ognia: 400-200 tys. lat temu
Homo erectus
„Hipoteza kulinarna”
• Ogień poszerzył niszę pokarmową:– Niejadalne (trujące) podziemne bulwy* – Mięso skażone patogenami
*np. ziemniak – solanina, niestrawne węglowodany
ROLNICTWOUprawa traw wielkonasiennych (zbóż);
Początki: ok. 10 tys lat temu; rozwój od 6 tys. lat
wadykorzyści• Obfitość pokarmu• Przewidywalność
• Pokarm trudnostrawny– Ogień, żarna
• Pokarm skrajnie mało urozmaicony
• Nagła zmiana obyczajów pokarmowych
• Obecność glutenu, kwasu fitynowego– Celiakia, anemia, krzywica
Uprawa soi
korzysci wady• Ziarno zawiera do 50%
białka• Trucizny (0brona roślin)
– Inhibitory trypsyny– Gotowanie nie wystarcza– fermentacja
PRZETWARZANIE ŻYWNOŚCI w celu dostosowania do ograniczeńfizjologicznych człowieka:
• mechaniczne• termiczne• z udziałem innych organizmów
Recommended