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Um in voller Tragweite zu begreifen, was vor etwa 10.000 Jahren mit unseren Urvorfahren geschah und warum sich dies bis heute auf unsere täglichen Entschlüsse auswirkt, ist es notwendig, einen ziemlich weiten Umweg zu machen und zu allererst darauf einzugehen, welche immense Bedeutung der Erwerb von Energie für alle Lebewesen - Pflanzen und Tiere, Einzeller wie Vielzeller - hat. Da wir Energie mit unseren Sinnesorganen nicht unmittelbar wahrnehmen, beurteilen wir die so mannigfach gestalteten Lebewesen in erster Linie nach ihrer körperlichen Gestalt und ihrem Verhalten, nach den Organen, aus denen sich ihre Körper zusammensetzen, deren Tätigkeit und Zusammenwirken, nach ihrer Fortpflanzung und dem Heranreifen von Nachkommen: wie aus einer befruchteten Keimzelle über Zellteilung und Zelldifferenzierung ein neues Lebensindividuum heranwächst. Daß hier wesentliche Kräfte am Werk sind, sagt uns die Vernunft. Näheres über diese Kräfte, ihren Ursprung und ihre Eigenschaften ist dagegen den meisten nur unzulänglich bekannt.

Was Energie letztlich ist, kann bis heute kein Physiker sagen. Dagegen sind die Eigenschaften dieses überaus Bedeutsamen bereits eingehend erforscht und gut bekannt. Daß dieses "Etwas" auch in allen Bereichen

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menschlicher Tätigkeit - besonders in der Technik, der Wirtschaft und der Politik - eine entscheidende Rolle spielt, braucht nicht besonders hervorgehoben zu werden. Die Energiekrise und die Atombombe haben dies wohl jedermann deutlich gemacht.

Erste, höchst erstaunliche Eigenschaft der Energie: Sie ist unzerstörbar. Sie kann weder geschaffen noch vernichtet werden. Jede Vorstellung, daß irgend ein Organ irgendeines Lebewesens Energie "erzeugen" könne, ist somit falsch. Was immer Lebewesen an Energie benötigen, muß ihnen entweder von Vorfahren mitgegeben oder dann in eigener Tätigkeit von ihnen aus Umweltquellen erworben werden.

Zweite, nicht minder erstaunliche Eigenschaft der Energie: Sie präsentiert sich in sehr verschiedenen Erscheinungsformen (Abb. 1) und kann sich von jeder dieser Erscheinungsformen in jede andere verwandeln. Wie sich das praktisch abspielt, läßt sich am besten an Hand eines Beispieles zeigen:

Eine der zahlreichen Erscheinungsformen von Energie ist die Gravitationskraft. Massen ziehen sich gegenseitig an. Das ist der Grund dafür, daß die Erde um die Sonne kreist, von dieser in ihre Bahn gezwungen ist, - und auch dafür, daß die Erde alle auf ihrer Oberfläche befindlichen Körper machtvoll an sich zieht: ebenso uns Menschen wie jeden Stein. Wenn Flüsse "abwärts" fließen, dann bewegen sie sich in Wahrheit so, daß sie dem Erdmittelpunkt näherkommen. Und schon stehen wir vor einem Beispiel der Energieumwandlung. Die Bewegungsenergie des Flusses ("kinetische Energie"), mit der er sich ein Bett gräbt, Erdreich und Baumstämme mit sich reißt, ist umgewandelte Gravitationsenergie. Je steiler der Abhang, umso stärker wird seine Kraft. Errichten wir unter einem Wasserfall eine Turbine, die einen Genera-

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tor betreibt, dann vermögen wir die im Fluß wirksame kinetische Energie in Elektrizität - eine weitere Erscheinungsform von Energie zu verwandeln. Senden wir diese dann über Drähte in eine Fabrik und betreiben wir mit ihr dort einen elektrischen Ofen, dann verwandeln wir Elektrizität in Wärme. Als solche wird die Zitterbewegung der kleinsten Materieteilchen - der Atome und Moleküle - bezeichnet, die sich sowohl in der Luft wie auch in den umliegenden Gegenständen und Flüssigkeiten ausbreitet: sie "erwärmt". Senden wir den elektrischen Strom statt dessen in eine Glühbirne, dann verwandeln wir elektrische Energie in Lichtenergie. Betreiben wir mit dem elektrischen Strom einen Generator, dann verwandeln wir Elektrizität wieder in Bewegungsenergie. Und lassen wir den Motor etwa eine Pumpe antreiben, die Wasser in ein höher liegendes Becken hochpumpt, dann verwandeln wir kinetische Energie wieder in Gravitationsenergie, die im Becken ruhend gespeichert bleibt - wir sprechen dann von "potentieller Energie" - jedoch sofort real als "freie", arbeitsfähige Energie in Erscheinung tritt, wenn wir den Hahn des Beckens öffnen - und sich der Wasserstrahl in die "Tiefe" ergießt.

Weitere, noch nicht genannte Erscheinungsformen von Energie sind etwa der Magnetismus, die Oberflächenspannung, die "chemische Energie" - jene Kräfte, die Atome zu Molekülen verbinden, und die besonders starke "Kernenergie", welche die winzigen Bestandteile der Atomkerne - die "Nucleonen", - aneinander kettet.

Für die Darlegung ist hier lediglich der Hinweis wichtig, daß alle diese Erscheinungsformen von Energie, die uns höchst verschieden vorkommen, letztendlich alle ein und dasselbe sind: Ein uns unsichtbares Etwas, dem eine höchst vielseitige Macht innewohnt⁴.

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Bei den Lebewesen, mit denen wir uns nun näher beschäftigen wollen, ist Energie von besonderer Bedeutung, weil keine ihrer mannigfachen Funktionen ohne Energie möglich ist. Wie jeder weiß, bestehen Pflanzen und Tiere aus Zellen, in denen sich außerordentlich komplexe Vorgänge abspielen. Jeder dieser Vorgänge benötigt Energie. Aus Zellen bauen sich die Organe auf, die im arbeitsteiligen System des Körpers spezialisierte Leistungen verrichten. Bei Pflanzen verrichten die Blätter eine ganz andere Funktion als die Wurzeln oder die Blüten; bei Tieren sind Sinnes- und Fortbewegungsorgane, das Nervensystem und der Verdauungstrakt höchst verschieden strukturiert. Über materielle Gebilde sehr differenzierter Ausformung wird Energie zu höchst verschiedenartigen Dienstleistungen gebracht. Sie muß bei der Fortpflanzung den Aufbau dieser Organe bewirken, dann deren Steuerung, Funktionsausübung, Kontrolle und Erhaltung. Über entsprechend strukturierte Materie wird so Energie zu außerordentlich vielseitigen Leistungen veranlaßt⁵.

Da Energie, wie gesagt, nicht geschaffen werden kann, muß jedes Lebewesen entsprechende Mengen aus der Umwelt gewinnen und in seinen Dienst zwingen. Dies ist insofern eine primäre Funktion, weil alle übrigen Leistungen bereits Energie benötigen - also bereits erzielte Überschüsse zur Voraussetzung haben. Betrachtet man die Dinge so, dann wird aus etwas Unsichtbarem etwas entscheidend Wichtiges. Verliert ein Lebewesen die Fähigkeit, die für seine Funktionen notwendigen Energiemengen aus der Umwelt zu gewinnen und in seinen Dienst zu zwingen, dann "stirbt es": sein Leben endet. Die Organe verlieren dann ihre Bedeutung und zerfallen.

Für die Lebewesen genügt es jedoch nicht, ebenso viel

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Energieformen:

1. Kinetische Energie (Bewegungsenergie, z. B. einer Kanonenkugel)

 Wärme (Zitterbewegung der Atome und Moleküle)

3. Elektromagnetische Energie:

Licht
Elektrizität
Chemische Energie (die Bindungskräfte zwischen den Atomen, aus denen Moleküle bestehen)
Oberflächenspannung (legt etwa die Größe des Wassertropfens fest)
Magnetismus u. a.

5. Ruhmassenenergie (bildet die Masse der Elementarteilchen)

Abb. 1: Überblick über die wichtigsten Erscheinungsformen von Energie. Jede dieser Erscheinungsformen kann sich in jede der übrigen verwandeln. Aus historischen Gründen werden sie vielfach noch in verschiedenen Maßen gemessen. Etwa in Erg, Kalorien, Pferdekraftstunden, Meterkilopond, Wattsekunden, Elektronenvolt u. a. Heute wird als gemeinsames Maß für alle Erscheinungsformen das Joule verwendet.

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Energie aus Umweltquellen zu gewinnen, als die Gesamtheit ihrer Tätigkeiten beansprucht. Eine weitere Besonderheit der Energie besteht nämlich darin, daß bei ihren Umwandlungen kaum je eine Energieform zur Gänze in die andere übergeht. In der Regel verwandelt sich dabei ein beträchtlicher Teil in Wärme, die in die Umgebung entweicht. In der Technik spricht man in diesem Sinne vom "Wirkungsgrad" einer Energieumwandlung. So wird zum Beispiel durch den Motor des Autos die im Benzin enthaltene chemische Energie in die das Auto antreibende Bewegungsenergie umgewandelt. Hier beträgt der Wirkungsgrad 40 % - das heißt 60 % der Arbeitsfähigkeit der im Benzin enthaltenen chemischen Energie geht bei dem Vorgang verloren (entweicht als Wärme in die Umgebung) und nur 40 % wird dahin gebracht, das Auto anzutreiben. Bei der erwähnten Umwandlung von elektrischem Strom in Licht durch die Glühbirne ist der Verlust sogar noch erheblich größer. Hier beträgt der Wirkungsgrad nur 9 %. Das heißt, nur 9 % der eingesetzten Energie verwandeln sich in die andere, gewünschte Energieform - und der Verlust beträgt über 90 % ("Entropie").

Da im Körper aller Lebewesen mannigfache Energieumwandlungen stattfinden, ehe die vereinnahmte Rohenergie in den diversen Organen zur Ausübung der benötigten Spezialleistungen gebracht wird, müssen sie um ein Vielfaches mehr einnehmen als ihre mannigfachen Funktionen letztendlich beanspruchen. Auch diese, bisher nur wenig beachtete Tatsache unterstreicht die Behauptung der ersten Prämisse, daß dem Energieerwerb im Lebensgeschehen eine besondere Bedeutung zukommt. Gelingt einem Lebewesen diese zentrale Funktion nicht, dann erlischt automatisch seine Lebensfähigkeit. (Abb. 2)

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Abb. 2: Energieerwerb der Lebewesen. Da keine Bewegung und somit auch keine Lebensfunktion ohne arbeitsfähige Energie möglich ist, muß jedes Lebewesen mehr Energie aus der Umwelt gewinnen und in seinen Dienst zwingen, als die Gesamtheit seiner Tätigkeiten verbraucht. Gelingt dies nicht, dann stirbt es, kann den Lebensprozeß nicht fortsetzen.
Nach H. Hass 1970.

Leben ist ein Vorgang, der auf ein Zusammenspiel sehr vieler und sehr verschiedener Leistungen angewiesen ist. Voraussetzung für sie alle ist Energie. Ohne Energie gibt es keine Bewegung, keinen Prozeß, keinerlei Entwicklung, keinerlei Leistung. Auch nicht für den tausendsten Teil einer Sekunde.
 
 

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