שינויים

לכאורה, קיום הביוספירה ואף קיומנו שלנו סותר את חוקי התרמודינמיקה. הביוספירה וכלל צורות החיים הינן מערכות מורכבות להפליא המקיימות את עצמם לאורך זמן. הן מערכות הדורשות רמת סדר גבוהה ותאימות בין החלקים השונים. החומרים המרכיבים אותנו, החלבונים, הינן מולקולות ענק בעלות רמת מורכבות עצומה וסדר קפדני המאפשר את חיינו. הבעייה היא שהחוק השני של התרמודינמיקה אומר לנו שמערכות נהרסות באופן טבעי ולפי המדידות שעשינו, החומרים שמרכיבים אותנו היו אמורים להתפזר לכל עבר עוד לפני שנולדנו. אם כך כיצד מתאפשר קיומנו וקיום הביוספירה שמסביבנו?

לכאורה, קיום הביוספירה ואף קיומנו שלנו סותר את חוקי התרמודינמיקה. הביוספירה וכלל צורות החיים הינן מערכות מורכבות להפליא המקיימות את עצמם לאורך זמן. הן מערכות הדורשות רמת סדר גבוהה ותאימות בין החלקים השונים. החומרים המרכיבים אותנו, החלבונים, הינן מולקולות ענק בעלות רמת מורכבות עצומה וסדר קפדני המאפשר את חיינו. הבעייה היא שהחוק השני של התרמודינמיקה אומר לנו שמערכות נהרסות באופן טבעי ולפי המדידות שעשינו, החומרים שמרכיבים אותנו היו אמורים להתפזר לכל עבר עוד לפני שנולדנו. אם כך כיצד מתאפשר קיומנו וקיום הביוספירה שמסביבנו?

הדרך היחידה להקטין אנטרופיה במערכת סגורה היא על ידי השקעת אנרגיה מבחוץ. הביוספירה שלנו קולטת אנרגיה המגיעה אליה בשטף בלתי פוסק מחוץ לכדור הארץ, [[אנרגיה סולארית|אנרגיית השמש]]. זהו ה"מנוע" שמאפשר 99.99999% מהחיים על פני כדור הארץ.

הדרך היחידה להקטין אנטרופיה במערכת סגורה היא על ידי השקעת אנרגיה מבחוץ. הביוספירה שלנו קולטת אנרגיה המגיעה אליה בשטף בלתי פוסק מחוץ לכדור הארץ, [[אנרגיה סולארית|אנרגיית השמש]]. זהו ה"מנוע" שמאפשר 99.99999% מהחיים על פני כדור הארץ.  

'''[[ייצור ראשוני|היצרנים הראשוניים]]''', הצמחים הירוקים והאצות הירוקות, מטמיעים את אנרגיית השמש בתהליך הפוטוסינתזה. תהליך זה מאפשר לחבר את האטומים החופשיים של היסודות האורגנים למולקולות מורכבות. הפוטוסינתזה מאפשרת גם לבנות באמצעות מולקולות אלו תנאים לקיום מערכות ביולוגיות מורכבות. האנרגיה שהצמחים קולטים מהשמש זורמת דרך כל המערכת הביוספרית ומאפשר לה לתחזק את עצמה. האוכל שאנחנו אוכלים מקורו בצמחים והוא מספק לגופנו את האנרגיה הדרושה כדי למנוע ממנו להתפרק. רוב האנרגיה שאנחנו קולטים מהמזון מיועדת רק למטרת שימור המבנה הכימי שלנו, כך גם רוב האנרגיה שקולטת הביוספירה מהשמש משמשת לשימור הסדר בביוספירה ולמניעת הכחדתה.

'''[[ייצור ראשוני|היצרנים הראשוניים]]''', הצמחים הירוקים והאצות הירוקות, מטמיעים את אנרגיית השמש בתהליך הפוטוסינתזה. תהליך זה מאפשר לחבר את האטומים החופשיים של היסודות האורגנים למולקולות מורכבות. הפוטוסינתזה מאפשרת גם לבנות באמצעות מולקולות אלו תנאים לקיום מערכות ביולוגיות מורכבות. האנרגיה שהצמחים קולטים מהשמש זורמת דרך כל המערכת הביוספרית ומאפשר לה לתחזק את עצמה. האוכל שאנחנו אוכלים מקורו בצמחים והוא מספק לגופנו את האנרגיה הדרושה כדי למנוע ממנו להתפרק. רוב האנרגיה שאנחנו קולטים מהמזון מיועדת רק למטרת שימור המבנה הכימי שלנו, כך גם רוב האנרגיה שקולטת הביוספירה מהשמש משמשת לשימור הסדר בביוספירה ולמניעת הכחדתה.

מזה כמה אלפי שנים בני האדם מסדרים מחדש חלקים מהביוספירה לשימושם. אנחנו משקיעים אנרגיה שמקורה בביוספירה (מזון, עצים לבעירה, נפט) כדי לסדר מחדש חלקים ממנה, חומרי גלם, בצורה שתקל על חיינו. אולם לאחר שסיימנו את השימוש בהם אנחנו משליכים אותם חזרה לתוך הביוספירה. המוצרים המסודרים שלנו זרים למצבה הנוכחי של הביוספירה ומערערים את היציבות שלה. פחמן דו חמצני מקטין את שחרור החום לחלל, מתכות כבדות מרעילות את כל צורות החיים, האוזון מתפרק ומעלה את רמות הקרינה בביוספירה. עקב פעילותינו על הביוספירה להשקיע יותר אנרגיה בתחזוק העצמי שלה, להשקיע אנרגיה נוספת כדי להביא את הפסולת שלנו למצב שבו איננה פוגעת בביוספירה, למצב בו הייתה מצויה בביוספירה מלכתחילה.  

מזה כמה אלפי שנים בני האדם מסדרים מחדש חלקים מהביוספירה לשימושם. אנחנו משקיעים אנרגיה שמקורה בביוספירה (מזון, עצים לבעירה, נפט) כדי לסדר מחדש חלקים ממנה, חומרי גלם, בצורה שתקל על חיינו. אולם לאחר שסיימנו את השימוש בהם אנחנו משליכים אותם חזרה לתוך הביוספירה. המוצרים המסודרים שלנו זרים למצבה הנוכחי של הביוספירה ומערערים את היציבות שלה. פחמן דו חמצני מקטין את שחרור החום לחלל, מתכות כבדות מרעילות את כל צורות החיים, האוזון מתפרק ומעלה את רמות הקרינה בביוספירה. עקב פעילותינו על הביוספירה להשקיע יותר אנרגיה בתחזוק העצמי שלה, להשקיע אנרגיה נוספת כדי להביא את הפסולת שלנו למצב שבו איננה פוגעת בביוספירה, למצב בו הייתה מצויה בביוספירה מלכתחילה.  

אך כמויות האנרגיה העומדות לרשות הביוספירה מוגבלות על ידי כושרה להטמיע את אנרגיית השמש על ידי [[ייצור ראשוני|היצרנים הראשוניים]], בנוסף על כך השימוש שלנו במאגרי הצמחים של הביוספירה לצרכינו אף מקטין עוד יותר את יכולתה של הביוספירה להטמיע אנרגיה.  

אך כמויות האנרגיה העומדות לרשות הביוספירה מוגבלות על ידי כושרה להטמיע את אנרגיית השמש על ידי [[ייצור ראשוני|היצרנים הראשוניים]], בנוסף על כך השימוש שלנו במאגרי הצמחים של הביוספירה לצרכינו אף מקטין עוד יותר את יכולתה של הביוספירה להטמיע אנרגיה.  

הבעייה העיקרית בתהליך התיקון של הביוספירה היא '''בעיית הקצב'''. הקצב בו הביוספירה מבצעת את הסידור מחדש שלה איטי בהרבה מהקצב בו אנו מייצרים את הפסולת. כל החומרים בקרום כדור הארץ נמצאים במצבם הנוכחי לאחר שבמשך מיליארדי שנות אבולוציה זרם אנרגיה איטי אך קבוע איפשר לביוספרה להעלות את הסדר הגלום בה, לכן גירעון האנרגיה של הביוספירה איננו רק במונחים כמותיים אלא במונחי זמן, במונחים של זרמי אנרגיה.  

הבעייה העיקרית בתהליך התיקון של הביוספירה היא '''בעיית הקצב'''. הקצב בו הביוספירה מבצעת את הסידור מחדש שלה איטי בהרבה מהקצב בו אנו מייצרים את הפסולת. כל החומרים בקרום כדור הארץ נמצאים במצבם הנוכחי לאחר שבמשך מיליארדי שנות אבולוציה זרם אנרגיה איטי אך קבוע איפשר לביוספרה להעלות את הסדר הגלום בה, לכן גירעון האנרגיה של הביוספירה איננו רק במונחים כמותיים אלא במונחי זמן, במונחים של זרמי אנרגיה.  

===אנרגיה לייצור מוצרים===

===אנרגיה לייצור מוצרים===

כעת נדון באנרגיה המשמשת במערכת הכלכלית שלנו. כל יחידת אנרגיה המשמשת אותנו לסדר חלקים מהביוספירה בהתאם לצרכינו נובעת באופן עקיף מהביוספירה (ישנם מספר חריגים אותם נציין בהמשך). את [[משק האנרגיה העולמי|האנרגיה המשמשת להנעת הכלכלה]] שלנו אנחנו מפיקים בעיקר מ[[דלק מחצבי|דלקים מחצביים]] ([[נפט]], [[פחם]] גז). דלקים אלה מקורם הוא באנרגיה שהוטמעה לפני אלפי שנים על ידי [[ייצור ראשוני|היצרנים הראשוניים]] ונקברה באדמה. לאורך השנים תהליכים גאולוגים הביאו אותה לצורה הנוחה לנו לשימוש, שרשראות ארוכות של אטומי פחמן ומימן.  

כעת נדון באנרגיה המשמשת במערכת הכלכלית שלנו. כל יחידת אנרגיה המשמשת אותנו לסדר חלקים מהביוספירה בהתאם לצרכינו נובעת באופן עקיף מהביוספירה (ישנם מספר חריגים אותם נציין בהמשך). את [[משק האנרגיה העולמי|האנרגיה המשמשת להנעת הכלכלה]] שלנו אנחנו מפיקים בעיקר מ[[דלק מחצבי|דלקים מחצביים]] ([[נפט]], [[פחם]] גז). דלקים אלה מקורם הוא באנרגיה שהוטמעה לפני אלפי שנים על ידי [[ייצור ראשוני|היצרנים הראשוניים]] ונקברה באדמה. לאורך השנים תהליכים גאולוגים הביאו אותה לצורה הנוחה לנו לשימוש, שרשראות ארוכות של אטומי פחמן ומימן.  

כאשר אנו שורפים נפט אנו מנצלים את האנרגיה הזו שנוצרה לפני מיליוני שנים אך לא הגיעה לידי שימוש. יצירת הנפט לוקחת אלפי שנים ויתכן כי היא חד פעמי באופיה, הנפט שנשרף לא יחזור. בתהליך שריפת הנפט אנו מעלים את ה[[אנטרופיה]] שלו, משרשראות ארוכות ומסודרות למולקולות קטנות חופשיות באטמוספירה. אנו משתמשים באנרגיה הנוצרת בשריפה כדי להקטין את האנטרופיה במקום הרצוי לנו, חומרי הגלם המשמשים אותנו, אך בסופו של דבר אנו מגדילים את סך האנטרופיה בביוספירה, זאת לפי הוראת החוק השני.  

כאשר אנו שורפים נפט אנו מנצלים את האנרגיה הזו שנוצרה לפני מיליוני שנים אך לא הגיעה לידי שימוש. יצירת הנפט לוקחת אלפי שנים ויתכן כי היא חד פעמי באופיה, הנפט שנשרף לא יחזור. בתהליך שריפת הנפט אנו מעלים את ה[[אנטרופיה]] שלו, משרשראות ארוכות ומסודרות למולקולות קטנות חופשיות באטמוספירה. אנו משתמשים באנרגיה הנוצרת בשריפה כדי להקטין את האנטרופיה במקום הרצוי לנו, חומרי הגלם המשמשים אותנו, אך בסופו של דבר אנו מגדילים את סך האנטרופיה בביוספירה, זאת לפי הוראת החוק השני.