Energetik der Organismen (Allgemeine Energetik der Organismen) 



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Versuchstier einerseits auf ebener, anderer- 

 seits auf leicht geneigter Bahn gehen, so 

 besteht die Arbeit, welche geleistet wird, 

 im ersten Fade nur in der Bewegung der 

 Glieder zum Gange, im zweiten Falle auer- 

 dem in einer Hebung des Krpers um einen 

 bestimmten, mebaren Betrag. Ermittelt 

 man in beiden Fllen durch Bestimmung des 

 Sauerstoffverbrauchs und der Kohlensure- 

 produktion den Energieumsatz, so gibt die 

 Differenz beider Werte diejenige Energie- 

 menge, welche erforderlich war, um die Hebe- 

 arbeit zu leisten, woraus sich ohne weiteres 

 der Energieumsatz berechnen lt, der ntig 

 ist, um die Hebearbeit von 1 mkg zu leisten. 

 In dieser Weise wurden z. B. folgende 

 Werte gewonnen: 



Tierart 



arbeitendes 



Gewicht 



kg 



Energieverbrauch fr 



1 mkg Steigarbeit 



mker 



Hund . 

 Pferd . 

 Mensch 



26,9 



456,8 



76,0 



3,10 

 2,91 



2,80 



Es wird also bei allen drei untersuchten 

 Tieren etwa dreimal soviel Energie umge- 

 setzt,- als in der Steigarbeit in nutzbarer 

 Form zur Verwendung kommt, und man 

 pflegt zu sagen, der Wirkungsgrad oder 

 Nutzeffekt der Muskelmaschine betrgt ca. 

 33% (32,3 bis 35,7%). 



Diesen Wert des Nutzeffektes der Muskel- 

 maschine, der fr die theoretischen Vor- 

 stellungen ber die Art der Energieum- 

 wandelungen im Muskel wichtig ist, kann man 

 auch auf andere Weise bestimmen. Lt 

 man einen aus dem Krper herausgeschnit- 

 tenen Muskel Arbeit von mebarer Gre 

 leisten, und bestimmt gleichzeitig die ge- 

 bildete Wrmemenge, so ergibt sich gleich- 

 falls der Anteil der Gesamtenergie, der als 

 Bewegungsenergie erscheint. In solchen 

 Versuchen kann der Wirkungsgrad auf 

 57% steigen, d. h. nur 0,43 der umgesetzten 

 Gesamtenergie erscheinen als Wrme, 0,57 

 als nach auen geleistete Arbeit. 



Diese Tatsache schliet sogleich einen 

 denkbaren Fall der Umwandlung chemischer 

 Energie in mechanische aus: die Umwand- 

 lung auf dem Wege ber die Wrme. Fr 

 diese Art der Umwandlung, wie sie in unseren 

 Dampfmaschinen und Explosionsmotoren er- 

 folgt, ist der Wirkungsgrad um so grer, je 

 hher die auftretenden Temperaturdifferenzen 

 sind (s. S. 500). Der Wirkungsgrad, den man 

 z. B. bei einem umkehrbaren Kreisproze 

 (Carnot) erhalten kann, wenn die Temperatur- 

 differenz 100 betrgt, ist nur 0,268 der 

 umgesetzten Gesamtenergie. Die Temperatur- 

 erhhung ttiger Muskeln betrgt aber nur 

 Tausendstel eines Grades, und so ist ohne 



weiteres klar, da bei dem erwhnten hohen 

 Wirkungsgrad, der Muskel nicht nach dem 

 Prinzip einer Wrmemaschine arbeiten kann. 

 Ein weiteres Moment, das die Energieum- 

 wandlungen im Muskel charakterisiert, ist 

 der Temperaturkoeffizient der einzelnen 

 Prozesse, die in ihm ablaufen. Die che- 

 mischen Prozesse, die in seinem Stoffwechsel 

 ablaufen, haben einen positiven Temperatur- 

 koeffizienten, der wie fr chemische Reak- 

 tionen gewhnlich fr 10 etwa 2 bis 3 

 betrgt. Dagegen ist es von hchstem In- 

 teresse, da die Kraft, mit welcher die 

 Verkrzung im Muskel angestrebt wird, einen 

 negativen Temperaturkoeffizienten hat. 

 Die Spannung, die derselbe Muskel bei ver- 

 schiedenen Temperaturen erzeugt, betrgt z. B. 



bei 375 g\ T , 

 bei 18 205 g/ lv 



10 



0,2518. 



Da die chemischen Prozesse im Muskel 

 alle einen positiven Temperaturkoeffizienten 

 haben, so wird der negative Koeffizient des 

 physikalischen Prozesses der Umwandelung 

 chemischer in mechanische Energie vielfach 

 verdeckt. Von den Energieformen, die fr 

 die Umwandlungen in der Muskelmaschine 

 in Betracht kommen, Oberflchenenergie 

 und Volumenenergie, hat nun die erstere 

 einen negativen Temperaturkoeffizienten, so 

 da wir ihrer Beteiligung an den Energie- 

 umwandelungen im Muskel eine wesentliche 

 Rolle zusprechen mssen. In einer allge- 

 meinen Energetik mssen wir uns mit diesen 

 Andeutungen ber das Prinzip der Energie- 

 umwandlungen im Muskel begngen, da die 

 genauere Analyse des vitalen Geschehens im 

 kontrahierten Muskel in das Gebiet der 

 Muskelphysiologie gehrt (s. den Artikel 

 Muskeln, allgemeine Physiologie"). 



Die Flimmerbewegung und amboide 

 Bewegung geben keine neuen Gesichtspunkte 

 fr die Lehre von der Umwandlung che- 

 mischer Energie in Bewegung, und auch auf 

 die Bewegungen durch Turgorschwankungen, 

 wie sie bei Pflanzen vielfach vorkommen und 

 sehr eingehend analysiert sind, knnen wir 

 hier nicht nher eingehen. 



6e) Produktion von Wrme. Wrme 

 entsteht bei allen chemischen Umsetzungen, 

 welche im Betriebsstoffwechsel der Organis- 

 men ablaufen, als Nebenprodukt. Fr die 

 groe Mehrzahl der Tiere und Pflanzen ist 

 die Produktion dieser Energieform funk- 

 tionell bedeutungslos, nur bei Sugetieren 

 und Vgeln gewinnt sie eine lebenswichtige 

 Bedeutung. Arbeit leistet diese Energieform 

 innerhalb der Organismen nicht, wenigstens 

 kennen wir keinen Mechanismus, den wir als 

 Wrmemaschine ansprechen drfen (Nheres 

 ber Wrmeproduktion bei Tieren siehe im 

 Artikel Wrmehaushalt der Organis- 

 men"). 



