Táplálékhálózatok – A Nap ehetővé téve
A növények a Nap energiáját
kémiai energiává alakítják, és cukrok, keményítő, cellulóz, fehérjék, olajok
formájában tárolják. Ebből indul az emberi és állati táplálkozás döntő része.
Még a hús, tej, tojás és hal is végső soron növényi vagy algás eredetű
energiára épül, hiszen a haszonállatok takarmányt fogyasztanak, a vízi
táplálékhálózatok alapját pedig mikroszkopikus fotoszintetizáló szervezetek
adják. Az ember tehát akkor is a Napból él, amikor kenyeret eszik, és akkor is,
amikor húst, sajtot vagy halat.
Fényevő növények
Az emberi táplálkozás végső
energiaalapja a fotoszintézis: a növények, algák és cianobaktériumok a fény
energiáját kémiai kötésekké alakítják, és így teszik „ehetővé” a Napot. Field
et al. (1998) klasszikus becslése szerint a Föld teljes nettó primer produkciója
mintegy 104,9 petagramm szén évente, nagyjából azonos nagyságrendű szárazföldi
és óceáni hozzájárulással. Ez azért fontos, mert a szárazföldi ember könnyen
erdőkben, rétekben és szántóföldekben gondolkodik, miközben az óceánok
mikroszkopikus algái és cianobaktériumai ugyanúgy a bolygó nagy
„napfénybefogói” közé tartoznak.
A bioszféra zöld súlya
Bar-On et al. (2018) globális
biomassza-becslése látványosan mutatta meg, hogy a földi élet tömegének döntő
része növényi biomassza. A növények adják a bioszféra széntömegének legnagyobb
hányadát, messze meghaladva az állatokét. Ez a száraz szám valójában
világképformáló adat: nem az állatok tartják fenn a Föld élő rendszerét, hanem
elsősorban a fotoszintetizáló szervezetek. A látványos állatvilág – rovarok, halak,
madarak, emlősök, köztük az ember – csak a zöld alapra épülő felső emelet. A
ház alapja a fotoszintézis.
A tápláléklánc nem lánc, hanem hálózat
A „tápláléklánc” szó hasznos, de
leegyszerűsítő. A természetben ritkán van egyetlen egyenes út a növénytől a
növényevőig, majd a ragadozóig. Inkább táplálékhálózatokról kell beszélnünk: a
fűféléket sáskák, mezei pockok, nyulak, őzek és háziállatok fogyaszthatják;
ezeket ragadozók, paraziták, dögevők és lebontók kapcsolják tovább a
rendszerbe. A növényi maradványokat gombák, baktériumok, ugróvillások, atkák,
földigiliszták és más talajlakók bontják le, majd a tápanyagok visszakerülnek a
növényekhez. A Nap energiája tehát nem egyszerű csővezetéken áramlik át az
élővilágon, hanem szerteágazó, állandóan változó hálózatban.
A zöld növény mint belépőkapu
A fotoszintetizáló szervezeteket
primer producenseknek nevezzük, mert szervetlen anyagokból – szén-dioxidból,
vízből, ásványi tápanyagokból – szerves anyagot építenek. Ez a szerves anyag
azután belép a táplálékhálózatba. A búza (Triticum aestivum)
szemtermése kenyérré, a rizs (Oryza sativa)
magja főtt rizzsé, a kukorica (Zea mays) termése
puliszkává, tortillává vagy takarmánnyá, a burgonya (Solanum tuberosum) gumója főtt
étellé, a szójabab (Glycine max) magja fehérjeforrássá,
olajjá vagy állati takarmánnyá válik. Mindezekben ugyanaz a folyamat rejlik:
fényből kémiai energia, kémiai energiából táplálék, táplálékból emberi élet.
Az energia útja veszteséges
A táplálékláncok egyik
legfontosabb törvényszerűsége, hogy az energiaátadás veszteséges. Amikor egy
növényevő elfogyasztja a növényt, a növényi energia jelentős része nem épül be
a testtömegébe: hőként elvész, légzésre, mozgásra, fenntartásra fordítódik,
vagy emésztetlenül távozik. A következő szinten ugyanez ismétlődik. A
klasszikus ökológiai szemlélet szerint a trófikus szintek között gyakran
nagyságrendileg 10% körüli energiaátadási hatékonysággal számolunk, bár a
tényleges érték élőhelytől, élőlénycsoporttól és tápláléktípustól függően
változik (Lindeman 1942; Pauly & Christensen 1995). Ezért van az, hogy
sokkal több növényi biomassza kell egy kilogramm marhahús, mint egy kilogramm
gabona, hüvelyes vagy gumós élelmiszer előállításához.
Miért drága ökológiailag a hús?
A hús, tej és tojás nem
„növényektől független” élelmiszer, hanem átalakított növényi energia. A
szarvasmarha, sertés, baromfi vagy juh a növényi biomassza egy részét állati
fehérjévé és zsírrá alakítja, de közben energia és anyag vész el a rendszerből.
Ezért az állati eredetű élelmiszerek ökológiai lábnyoma általában nagyobb, mint
a közvetlenül fogyasztott növényi élelmiszereké, különösen akkor, ha az
állatokat emberi fogyasztásra is alkalmas gabonával vagy szójával
takarmányozzák. Poore & Nemecek (2018) hatalmas adatbázison alapuló
elemzése szerint az élelmiszerek környezeti hatása termelőnként erősen
változik, de a kérődző húsok és tejtermékek sok esetben kiemelkedően nagy
földhasználati és üvegházgáz-kibocsátási terhet jelentenek.
Nem minden legelő ugyanaz
A hús ökológiai megítélésénél
ugyanakkor nem szabad mindent egyetlen mondattal elintézni. Más a helyzet, ha
állatokat emberi táplálkozásra közvetlenül kevéssé alkalmas gyepen tartanak, és
más, ha intenzív takarmánytermelésre épülő rendszerben hizlalják őket. A
gyepterületek egy része szántóföldi művelésre rosszul alkalmas, de
legeltetéssel mégis emberi táplálékká alakítható a rajtuk termő biomassza.
Ugyanakkor a túllegeltetés, a metánkibocsátás, az erdőirtással nyert legelők és
takarmányföldek, valamint a monokultúrás szója- és kukoricatermesztés súlyos problémákat
okozhatnak. A lényeg tehát nem az, hogy minden állati eredetű élelmiszer
egyformán rossz, hanem az, hogy az energia útja a növénytől az állatig mindig
veszteségekkel jár.
A szántóföld mint irányított fotoszintézis
A mezőgazdaság lényegében a fotoszintézis
emberi irányítás alá vont rendszere. A gazda magot vet, gyomot irt, trágyáz,
öntöz, nemesít, arat, tárol és kereskedik, de az alapműveletet mégsem ő végzi:
a Nap fényét a növény alakítja táplálékká. A búza (Triticum
aestivum) táblája, a kukorica (Zea mays)
állománya, a burgonya (Solanum tuberosum)
bakhátja, a napraforgó (Helianthus annuus)
kaszattermése vagy a repce (Brassica napus)
olajos magja mind olyan biológiai napelem, amely nem áramot, hanem ehető
szerves anyagot termel. Ezért a mezőgazdaság sikere végső soron mindig a fény,
víz, szén-dioxid, tápanyag, talajélet és növényi genetikai képesség
összehangolásán múlik.
A cellulóz nagy kerülőútja
A növények által megtermelt
biomassza jelentős része cellulózban, hemicellulózban és ligninben gazdag sejtfal.
Az ember ezt közvetlenül csak korlátozottan tudja hasznosítani: a rost fontos
az emésztésben, de energiahordozóként számunkra kevéssé hozzáférhető. A
kérődzők viszont bendőmikrobáik segítségével képesek a cellulózban gazdag
növényi anyag egy részét hasznosítani. Így lesz a fűből tej és hús. Ez
evolúciósan és mezőgazdaságilag óriási teljesítmény, de energetikailag
kerülőút. A növények közvetlen fogyasztása rövidebb út, az állati termékek
előállítása hosszabb és veszteségesebb út ugyanahhoz a napfényeredetű
energiához.
Az óceánok láthatatlan legelői
A tengerekben a tápláléklánc
alapját nagyrészt mikroszkopikus fotoszintetizáló szervezetek adják. Ezeket
állati plankton, apró rákok, kagylólárvák, halivadékok és más fogyasztók eszik,
majd a táplálékhálózat magasabb szintjein halak, tintahalak, tengeri madarak és
tengeri emlősök jelennek meg. Pauly & Christensen (1995) kimutatták, hogy a
globális halászat jelentős mennyiségű vízi primer produkciót igényel, mert a
kifogott halak mögött több trófikus szint energiaigénye áll. Amikor halat
eszünk, gyakran nem közvetlenül a „tengert”, hanem az algák által befogott
napfényt fogyasztjuk, több állati közvetítőn áthaladva.
A lebontók asztala
A táplálékhálózat nem ér véget
azzal, hogy valaki megeszik valakit. A lehullott levél, az elpusztult gyökér, a
trágyamaradvány, az állati tetem és az emberi hulladék mind a lebontók
asztalára kerül. A gombák és baktériumok visszabontják a szerves anyagot,
felszabadítják a tápanyagokat, és lehetővé teszik, hogy a növények újra felvegyék
azokat. A talaj ezért nem puszta „piszok”, hanem az egyik legfontosabb
biológiai újrahasznosító rendszer. Ha a talajt tönkretesszük, a fotoszintézis
földi gépezetének egyik alapegységét rongáljuk meg.
A Nap ehetővé téve
A táplálékhálózatok története végső
soron alázatra tanít. Az ember szeret a tápláléklánc csúcsán álló lényként
gondolni magára, de ez csak féligazság. A csúcs alatt ott van a teljes zöld
alapzat: növények, algák, cianobaktériumok, talajlakó mikrobák, beporzók,
lebontók és a táj anyagforgalma. Mi nem a természet fölött ülünk, hanem annak
anyag- és energiaáramlásába vagyunk belekötve. A kenyér, a rizs, a gyümölcs, a
tej, a tojás, a hal és a hús mind ugyanarról beszél: a Földön a Nap fénye a
fotoszintézis révén válik testté, táplálékká és civilizációvá.
Irodalom
Bar-On Y. M., Phillips R. & Milo R. (2018): The biomass
distribution on Earth. – Proceedings of the National Academy of Sciences,
115(25): 6506–6511. DOI: 10.1073/pnas.1711842115
Field C. B., Behrenfeld M. J., Randerson J. T. & Falkowski P.
(1998): Primary production of the biosphere: integrating terrestrial and
oceanic components. – Science, 281(5374): 237–240. DOI:
10.1126/science.281.5374.237
Falkowski P. G., Fenchel T. & Delong E. F. (2008): The
microbial engines that drive Earth’s biogeochemical cycles. – Science,
320(5879): 1034–1039. DOI: 10.1126/science.1153213
Laws B. (2012): Ötven növény, amely megváltoztatta a történelmet.
– Kossuth Kiadó, Budapest, 224 pp. Fordította és magyar vonatkozásokkal
kiegészítette: Molnár V. Attila & Papp Mária.
Lindeman R. L. (1942): The trophic-dynamic aspect of ecology. –
Ecology, 23(4): 399–417. DOI: 10.2307/1930126
Molnár V. A. (ford.), Papp M. (lektorálta) (2011): A növények
ereje. Határtalan természet. – Reader’s Digest Kiadó Kft., Budapest. ISBN:
978-963-289-092-0.
Pauly D. & Christensen V. (1995): Primary production required
to sustain global fisheries. – Nature, 374: 255–257. DOI: 10.1038/374255a0
Poore J. & Nemecek T. (2018): Reducing food’s environmental impacts through producers and consumers. – Science, 360(6392): 987–992. DOI: 10.1126/science.aaq0216
Nincsenek megjegyzések:
Megjegyzés küldése