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Lexikon der Biologie: Energie

Energie [von griech. energeia = Wirksamkeit, Tatkraft; Adj. energetisch], 1) Physik: die Fähigkeit eines Systems, Arbeit zu leisten, sein Arbeitsvermögen. Energieformen: potentielle Energie oder Lageenergie bezüglich der Lage eines Körpers in einem Schwere- oder sonstigen Kraftfeld, oder in elastischer Verformung bestehend (Feder; Biomechanik); kinetische Energie oder Bewegungsenergie bezüglich der Translations- oder der Drehbewegung eines Körpers bei einer bestimmten Geschwindigkeit; dazu gehört auch die sich als Wärmeenergie (bzw. Temperatur) äußernde kinetische Energie der ungeordnet bewegten Moleküle (Brownsche Molekularbewegung, Diffusion). Weitere Formen sind die zum Aufbau der elektrischen und magnetischen Felder (elektromagnetisches Feld) nötige Energie, die Strahlungsenergie der elektromagnetischen Wellen (elektromagnetisches Spektrum) und die Energie des elektrischen Stroms, die im allgemeinen in Joulesche Wärme verwandelt wird. Die chemische Energie ist auf die Energie der elektrischen Felder der Atom- und Molekülhüllen (Bindungsenergie), die Kernenergie („Atomenergie“) auf Felder innerhalb der Atomkerne (Atom) zurückzuführen. Für die Biologie ist neben der Umwandlung der von primären Energiequellen (u.a. fossile Brennstoffe) aufgenommenen Energie in chemische Energie noch die Umwandlung in elektrochemische Gradienten über Membranen und Redoxpotentiale von Bedeutung. Zur Beschreibung der Energienutzung in biologischen Systemen wird das Konzept der freien Energie angewandt. Die freie Energie ist der Anteil der Energie eines biologischen Systems, der bei konstanter Temperatur Arbeit leisten kann (Energiekonservierung, Enthalpie, Entropie). – Nach der Relativitätstheorie sind Masse m und Energie W einander äquivalent: W = m · c2 (c = Lichtgeschwindigkeit; c ≈ 300000 km/s). Die ineinander überführbaren Energieformen stehen nach dem Energieerhaltungssatz in einem festen Verhältnis, dem Energieäquivalent. SI-Einheit der Energie ist das Joule (J), 1 J = 1 kg · m2/s2. Gesetzlich nicht mehr zulässig (dennoch oft noch gebraucht) ist die Kalorie (cal); 1 cal = 4,1868 J. – Die Energie steht ebenso wie die Rohstoffe im Zentrum der Umweltdiskussionen. Theoretisch kann nach dem Energieerhaltungssatz Energie weder vernichtet noch erzeugt, sondern nur von einer Form in eine andere umgewandelt werden. Praktisch jedoch ist zum einen der Anteil an „nutzbarer“ Energie bei der Energiebereitstellung durch herkömmliche Kraftwerke optimierungsbedürftig (ein Großteil geht als Wärme „verloren“), zum anderen sinken die verfügbaren Bestände der meisten in der klassischen Energiewirtschaft genutzten Energiequellen ständig. Neben den Energiequellen Erdöl, Erdgas, Kohle, Wasserkraft und Kernkraft wird heute zunehmend der Einsatz „alternativer Energie“, d.h. „umweltfreundlicher“ oder auch „sanfter Energie“ diskutiert, wozu auch der Einsatz „regenerativer Energie“ (also Energie, die im Kreislauf in gewissem Umfang nach Primärenergieabgabe wieder nutzbar gemacht wird) gehört. Zu den umweltfreundlichen Energien zählt man u.a. die Energie der Gezeiten, des Windes, der Erde (geothermische Energie), der Sonne (Energieflußdiagramm), also Energie, die aus nicht-fossilen und nicht-nuklearen Primärenergieträgern stammt. Dazu gehört auch die Erzeugung sog. Bioenergie aus Biomasse unter Ausnutzung der Sonnenenergie. Zum Beispiel können mittels biotechnologischer Prozesse (Biotechnologie) biologische Abfälle (Abfall) für die Methanbildung (Biogas, methanbildende Bakterien), stärkehaltige Rohstoffe für die Gewinnung von Bioalkohol (Biokraftstoffe, Gasohol) und verschiedene Mikroorganismen zur photobiologischen Wasserstoffbildung herangezogen werden. Zum Energiegehalt von Organismen: vgl. Tab. und Ernährungsphysiologie (Tab.). chemisches Gleichgewicht, Davy (H.), energiereiche Verbindungen, Energiestoffwechsel, Energieumsatz, Helmholtz (H.L.F. von), kalorisches Äquivalent, Leibniz (G.W. von), Mayer (J.R. von). 2) Ethologie: aktionsspezifische Energie, Energiemodell der Motivation.

M.B./R.S.

Energie

Energiegehalte von Nahrungspflanzen

Alle Werte beziehen sich auf 100 g frische, eßbare, ungekochte Nahrung, falls nicht anders vermerkt.

Name Energiegehalt in kJ (bzw. kcal)
Agaricus campestris (Champignon) 67 (16)
Allium cepa (Zwiebel, reif) 188 (45)
Allium cepa (Zwiebel, unreif) 147 (35)
Ananas comosus (Ananas) 218 (52)
Apium graveolens (Sellerie) 75 (18)
Arachis hypogaea (Erdnuß, geröstet) 2340 (559)
Asparagus officinalis (Spargel) 88 (21)
Avena sativa (Hafer) 1633 (390)
Bertholletia excelsa (Paranuß) 2705 (646)
Beta vulgaris (Rübe, Wildbete) 176 (42)
Brassica oleracea acephala gongylodes (Kohlrabi) 168 (40)
Brassica oleracea botrytis botrytis (Blumenkohl) 105 (25)
Brassica oleracea botrytis italica (Broccoli) 121 (29)
Brassica oleracea capitata capitata (Kopfkohl) 100 (24)
Brassica oleracea gemmifera (Rosenkohl) 197 (47)
Capsicum annuum (Gemüsepaprika) 105 (25)
Carica papaya (Papaya) 163 (39)
Citrullus vulgaris (Wassermelone) 117 (28)
Citrus limon (Zitrone) 134 (32)
Citrus sinensis (Orange) 188 (45)
Citrus × paradisi (Grapefruit) 168 (40)
Cocos nucifera (Kokosnuß) 1503 (359)
Cucumis sativus (Gurke) 50 (12)
Cucurbita pepo (Kürbis) 130 (31)
Daucus carota (Möhre) 176 (42)
Ficus carica (Feige, getrocknet) 1130 (270)
Fragaria spec. (Erdbeere) 155 (37)
Glycine max (Sojabohne, getrocknet) 1386 (331)
Glycine max (Sojabohnen-Sprosse) 193 (46)
Hibiscus esculentus (Okra) 134 (32)
Hordeum vulgare (Kulturgerste, Graupen) 1461 (349)
Ipomoea batatas (Süßkartoffel) 515 (123)
Juglans regia (Walnuß) 2738 (654)
Lactuca sativa (Salat) 63 (15)
Lycopersicon lycopersicum (Tomate) 84 (20)
Mangifera indica (Mango) 276 (66)
Musa × paradisiaca (Kochbanane, Mehlbanane) 498 (119)
Musa × sapientum (Obstbanane) 368 (88)
Oryza sativa (Reis, braun) 1507 (360)
Oryza sativa (Reis, weiß) 1516 (362)
Persea gratissima (Avocado) 1026 (245)
Phaseolus vulgaris (Gartenbohne, getrocknet) 1407 (336)
Phoenix dactylifera (Dattel, getrocknet) 1189 (284)
Pisum sativum (Erbse, reif) 1419 (339)
Pisum sativum (Erbse, unreif) 410 (98)
Prunus avium (Süßkirsche) 266 (63)
Prunus cerasus (Sauerkirsche) 226 (53)
Prunus persica (Pfirsich) 193 (46)
Psidium guajava (Guave) 293 (70)
Pyrus communis (Birne) 264 (63)
Raphanus sativus niger (Rettich) 84 (20)
Rubus fruticosus (Brombeere) 239 (57)
Secale cereale (Roggen) 1344 (321)
Solanum tuberosum (Kartoffel) 348 (83)
Spinacia oleracea (Spinat) 84 (20)
Triticum aestivum (Weizen) 1382 (330)
Vitis vinifera (Rosine) 1122 (268)
Zea mays (Mais) 1394 (333)


Energiegehalte von Tieren

„Kalorische“ Werte verschiedener Tierarten, bezogen auf Frischgewicht FG/bzw.Trockengewicht TG/bzw. aschefreies Trockengewicht aTG, in [kJ/g]

Name FG/TG/aTG
Alligator mississippiensis (Mississippi-Alligator) 4,6/20,3/–
Aphrodite hastata (Seeraupen-Art) 2,1/14,2/–
Apis mellifera (Honigbiene) –/20,5/–
Calliphora erythrocephala (Schmeißfliege) –/24,2/–
Daphnia magna (Großer Wasserfloh) –/23,4/24,7
Dugesia tigrina (Planarien-Art) –/–/11,3
Ephemera expectans (Eintagsfliegen-Art) –/20,5/–
Hydra litoralis (Grauer Süßwasserpolyp) –/–/25,1
Larus argentatus (Silbermöwe) 9,2/18,4/–
Lumbricus terrestris (Gemeiner Regenwurm) –/17,2/–
Microtus pennsylvanicus (Feldmaus-Art) –/18,8/–
Natica clausa (Nabelschnecken-Art) 3,3/18,4/–
Rana pipiens (Leopardfrosch) –/–/25,1
Salmo salar (Lachs) 5,9/15,5/15,9
Schistocerca americana (Springschrecken-Art) –/21,8/–
Spongilla lacustris (Geweihschwamm) –/5,4/27,2
Tenebrio molitor (Mehlkäfer) 11,7/28,5/29,3
Tetragnatha versicolor (Kieferspinnen-Art) –/21,8/23,4
Tetrahymena pyriformis (Birneninfusorien-Art) –/–/24,7
Tomocerus spec. (Springschwanz-Art) –/–/25,5

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Vollmer, Prof. Dr. Dr. Gerhard (G.V.)
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Wagner, Eva-Maria
Wagner, Thomas (T.W.)
Wandtner, Dr. Reinhard (R.Wa.)
Warnke-Grüttner, Dr. Raimund (R.W.)
Weber, Dr. Manfred (M.W.)
Wegener, Dr. Dorothee (D.W.)
Weth, Dr. Robert (R.We.)
Weyand, Anne (A.W.)
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Wülker, Prof. Dr. Wolfgang (W.W.)
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