If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ha webszűrőt használsz, győződj meg róla, hogy a *.kastatic.org és a *.kasandbox.org nincsenek blokkolva.

Fő tartalom

Egy hektár földterület felszántásához szükséges energiaráfordítás

Videóátirat

A legutóbbi videóban arról volt szó, hogy az idő múlásával az emberek egyre több kalóriát tudtak kinyerni adott nagyságú földterületről. Hangsúlyozni szeretném, hogy a legutóbbi videóban említett számokat azért választottam, hogy egyszerűsítsem a számításokat és általános képet adhassak. Nem szeretném, ha azt hinnéd, hogy ma egy négyzetkilométernyi földterület pontosan 1000 embert tud eltartani. Ez nagymértékben függ attól, hogy milyen földterületről beszélünk. A terület mekkora hányadát használja a mezőgazdaság? Milyen növényeket termesztenek? És így tovább. Milyen életmódot folytatnak az emberek? Hány kalóriára van szükségük? A legutóbbi videó célja az volt, hogy felismerd: létezik egy felső korlát, és ez a föld tényleges termelékenységétől függ. Ebben a videóban azt gondoljuk át, – az előzőben ezen a tengelyen mutattam meg, hogy egyre több kalóriát nyerünk ki a földből – ebben a videóban pedig azon szeretnék elgondolkodni, hogy különböző technológiák segítségével hogyan sikerült az embereknek egyre kevesebb munkával ennyi kalóriát szerezniük a földből. Nyilván nem arról van szó, hogy ha van földed, a dolgok maguktól megteremnek. A vadonban, gondolom, így van, de ha földműveléssel foglalkozik valaki, akkor energiát kell befektetnie a földbe. Meg kell művelnie a földet. Ezen az ábrán azt látjuk... Az ábra ebből a könyvből származó információkra épül. A könyv címe: Energia és társadalom. Arra vagyunk kíváncsiak, hogy az emberek milyen különböző módokon művelték a földet. Nem a teljes folyamatot nézzük, vagyis egy adott növény termesztéséhez szükséges teljes energiabefektetést. A földművelés egyetlen lépésére fogunk összpontosítani. Ez pedig a szántás. Ha hozzám hasonlóan még sosem dolgoztál gazdaságban – egyébként ezen szeretnék változtatni és egyszer ezt is kipróbálni – a föld felszántása azt jelenti, hogy megforgatják. Így az alsó rétegekből a felszínre jutnak a tápanyagok, elássák a legutóbbi aratás minden maradványát, elássák a gyomnövényeket, amelyek így elpusztulnak. És levegőt is juttatnak a talajba. Lényegében ezáltal felkészítik a talajt a következő növénytermesztési ciklusra. Ezt a munkát az emberek az ősidők óta végezték. Ebben a videóban ennek különféle módszereiről szeretnék beszélni. Arról, hogy mekkora energiabefektetés szükséges hozzá. Az energiáról kétféleképpen fogunk gondolkodni. Ennek az energiának mekkora hányada származik az emberektől? És mekkora hányada származik az emberen kívüli egyéb dolgoktól? Amikor például emberi erőről beszélünk, akkor arról van szó, hogy valaki kézi erővel szántja a földet. Ez a nő itt egy kis kocsival felássa maga mögött a talajt. Ha az ökrök erejét említjük, akkor azt mondjuk, hogy az ökrök végzik a munka dandárját. Ők húzzák az ekét, ami felássa a talajt. Ez a férfi pedig felügyeli őket. Ám ennek a férfinek a munkája még így is elég nehéz. Amikor traktorokról beszélünk, ilyen jelenetről van szó. Itt a traktor végzi a szántási munka nagy részét, maga után húzva az ekét és felásva a talajt. A számokat ebből a könyvből vettem. Jelzem majd, hogy mely számok jönnek a könyvből és melyeket következtettem ki én, mert nem voltam teljesen elégedett a könyv számaival. Ezek a könyv számai. Ha emberi erővel akarunk megművelni egy hektárnyi földet, az 400 órába telik. Ökröket, egy pár ökröt használva 65 órába. Egy 6 lóerős traktorral 25 órába. Egy 50 lóerős traktorral 4 órába. Ha azon tűnődsz, hogy mi is egy hektár föld, nos, az egy parcella. Egy hektár föld. Felírom. Egy hektár föld az egy parcella, 100 x 100 méteres terület. Ez nagyjából, de nem pontosan egyenlő 2,5 holddal. 2,4 holddal, 2,47 holddal, de durván 2,5 holddal. Az a kérdés, hogy hány órára van szükség egy 100 x 100 méteres parcella felásásához. Az teljesen világos, hogy egy embernek hosszabb időre van ehhez szüksége. Az ökrök valamivel gyorsabban végeznek. A 6 lóerős traktor még gyorsabban, egy 50 lóerős, nagyon erős traktor még ennél is gyorsabban. Ebben az oszlopban azt látjuk, hogy mennyi energiára van szükség a gépek gyártásához és működéséhez. Ez kevéssé magától értetődő dolog. Amikor például azon gondolkodunk, hogy mennyi energiára van szükség ennek a földnek a felszántásához, akkor hajlamosak vagyunk úgy gondolni, hogy ennek a személynek sok energiát kell ráfordítania. Viszont nem vesszük figyelembe az eszköz működéséhez szükséges energiát. A felhasznált eszköz elkészítéséhez, ami esetünkben egy kézi eke, majd aztán működtetéséhez. Ezt a becslést ezektől a fickóktól szereztem, illetve lehet, hogy egyikük lány. De nagyjából 6000 kilokalóriáról van szó. Kisbetűvel. Kisbetűs kilokalóriák. Amit itt ki szeretnék emelni az, hogy egy kcal egyenlő egy nagybetűvel írt kalóriával, ami ugyanaz, mint 1000 kisbetűs kalória. [Magyarban nem különböztetjük meg.] Erről a legutóbbi videóban volt szó. Amikor az emberek az élelmiszerek kalóriatartalmáról beszélnek, a nagy kezdőbetűs kalóriáról van szó. Vagy úgy is mondhatjuk, hogy kilokalóriákról. A csokiszeleted 200 kalóriát tartalmaz, itt erről van szó. Kémiaórán, amikor arról beszélünk, hogy mennyi energiával lehet egy gramm víz hőmérsékletét 1 Celsius fokkal megemelni, akkor viszont ezekről a kalóriákról van szó. Az ezen az ábrán látható számokat tekintheted ilyen egységnek, kcal-nak, kilokalóriának vagy nagy kezdőbetűs kalóriának. Ugyanazokról a mértékegységekről van szó, amelyeket a legutóbbi videóban használtunk. Ezek ugyanazok a mértékegységek, amelyeket az étkezés kapcsán megszoktál. Például egy átlagos férfi három nap alatt nagyjából 6000 kalóriát használ fel. Ennyire van szükség ahhoz, hogy a kézi ekét 400 órán keresztül használja. Ez pedig az eke gyártásához szükséges összes kalóriamennyiség osztva az órák számával. Az eke élettartamának bármely hányadát használva ezt a hányadot hozzáadjuk a 6000 kalóriához. Azonban nyilvánvaló, hogy legalábbis az ekét illetően, akár emberi erővel, akár ökrökkel vontatják, ez a teljes kalóriamennyiség jelentéktelen része. Akár emberi erőt, akár ökröket használunk, nyilván nincs szükség benzinre. Nem használunk üzemanyagot. Ezekben a helyzetekben feltételezzük, hogy valaki egy nap 10 órát dolgozik. Ez itt azt mutatja, hogy milyen nehéz ennek az embernek a munkája. Ezeket a számokat becsléssel én állítottam elő. Kicsit eltérnek a könyvben szereplő eredeti számoktól. Azt mondhatjuk, hogy ha valaki ezzel az ekével halad előre, az nagyon megerőltető tevékenység. Ezért óránként 400 kalóriára van hozzá szükség. Ha ezt 10 órán át végzi valaki, 4000 kalóriára lesz szüksége csak ahhoz, hogy ezt 10 órán át csinálja. Feltételezzük, hogy van pihenőidő. A nap további részében járkál. Talán megfőzi a vacsorát, reggelizik. Egy részében alszik. Azt tételezzük fel, hogy a nap további 14 órájában óránként kb. 100 kalóriára van szüksége. Ez tehát a végösszeg. Ha valaki ezzel a technológiával összesen 10 órát dolgozik, ennyi kalóriát éget el egy nap alatt. Láthatod, hogy ez a leginkább munkaigényes technológia. Úgy tűnik, ekkor égetik el naponta a legtöbb kalóriát. A két utolsó a legkevésbé munkaigényes. Ülni egy traktoron azért még mindig több kalóriát igényel, mint az alvás vagy a TV-nézés. Ekkor ennyi kalóriát használnak fel. Itt jön most az érdekes szám vagy legalábbis az egyik érdekes szám. Mindezen feltételezés alapján ennyi kalóriát használ fel egy ember összesen ahhoz, hogy elvégezze ezt a feladatot, hogy megműveljen egy hektár földet. Naponta 5400 kalóriát. Ha naponta 10 órát dolgozik, és összesen 400 órára van szükség, akkor 40 napig kell dolgoznia, a 400 órát osztva 10 órával. Napi 5400 kalória szorozva 40 nappal. Egy ember – és csakis az ember, nem foglalkozunk azzal a 6000 kalóriával, ami az eke elkészítéséhez és működéséhez szükséges – tehát csak az ember 216 000 kalóriát használ fel egy hektár felszántásához. Ha ehhez hozzáadjuk az eke 6000 kalóriáját – bár vitatható, hogy ez pontosan mekkora szám, de a többihez viszonyítva elenyésző –, körülbelül 222 000 kalóriát kapunk összesen. Ha áttérünk az ökrökre, kevesebb időre van szükség. És egy órányi munkához kicsit kevesebb kalória szükséges. Ez is munkaigényes, de kevésbé, mint amit ez a nő csinál itt. Naponta tehát kicsit kevesebb kalóriát használunk fel. Mivel csak hat és fél napig tart a munka (65 óra osztva tízzel), jelentősen csökken az a kalória összmennyiség, amit az embernek ehhez fel kell használnia. Persze van itt egyéb energiafelhasználás is. Hiszen megjelentek az ökrök. Ha feltételezzük, hogy minden egyes ökör körülbelül 20 000 kalóriát fogyaszt naponta, és két ökrünk van, akkor csak az ökrök táplálásához 40 000 kalóriára van szükség. Ezt 6 és fél napon át (65 osztva tízzel) kell biztosítani, azaz az ökrök e feladat elvégzésére 260 000 kalóriát használnak fel. A teljes energiaszükséglet így tehát megnő. Érdekes jelenséget figyelhetünk meg itt. Az emberi erőfeszítés mértéke, ahogy a technológia egyre fejlődik, számottevően csökken. 216 ezerről 33 ezerre, és látni fogjuk, hogy traktor használatakor még tovább csökken. Az összes energia mennyisége azonban, ha az ökrök energiáját is beszámítjuk, vagy figyelembe vesszük a traktorban felhasznált üzemanyag energiáját is, akkor a szántásra fordított teljes energiamennyiség megnő. Az emberi energiabefektetés azonban látványosan csökken. Amit még szeretnék kiemelni – és itt térnek el az én számaim kisebb vagy nagyobb mértékben ennek az eredeti tanulmánynak a becsléseitől – az a traktorok működési energiafelhasználása. Ha utánanézel és rákeresel a Google-ban, sokkal nagyobb számokat találsz. Végeztem egy kis kutatást. Eszerint a legtöbb belső égésű motor vagy gép által felhasznált üzemanyag energiájának durván 20%-át fordítják a jármű gyártására és egész életciklusa során a működésére. Úgy vettem tehát, hogy OK, egy 6 lóerős traktornak – a könyv számait használva – a munka elvégzéséhez 25 órára van szüksége, az üzemanyag felhasználását illetően pedig feltételezzük, hogy 25 óra alatt a traktor 23,5 liter benzint vagy gázolajat fogyaszt. Ezután vettem ennek 20%-át, hogy megállapíthassam, mennyi energiára van szükség ennyi idő alatt a gép működéséhez. Kiszámoljuk, hogy a gép élettartamának mekkora hányadát teszi ki ez a 25 óra, majd ezt szorozzuk meg a gyártáshoz szükséges teljes energiamennyiséggel. Tudjuk, hogy ezek a gépek fémből készülnek. Az előállításukhoz olvasztókat kell használni. Csak a gép gyártása rengeteg energiát igényel. Ez itt a 20%. Ugyanezt az ökölszabályt alkalmazom a legtöbb belsőégésű motor esetén. A gép élettartama alatt felhasznált összes energia 20%-a nagyjából megegyezik a gép gyártásához szükséges energiával. Akárhogy is, eljutunk ide. A traktoron ülve az ember kevesebb energiát fogyaszt. Tehát egy nap alatt kevesebb kalóriát használ fel. Itt, a 6 lóerős traktor esetén az emberi energiaráfordítás 2,5 nap alatt – 25 óra 10 órás munkanappal számolva – 8500 kalória lesz. De természetesen ott van a felhasznált üzemanyag és a traktorgyártáshoz szükséges becsült energiamennyiség is. Ennek csak a 25 órára eső hányadát vesszük figyelembe, nem pedig a 6 lóerős traktor teljes élettartamát. Egy 6 lóerős traktor gyártásához ennél jóval több energia lenne szükséges, ha a teljes energiamennyiségről beszélnénk. De mi csak az élettartamának egy kis hányadát vesszük itt figyelembe. Ugyanez vonatkozik az 50 lóerős traktorra is. Ami igazán érdekes, hogy akárhogyan is nézzük, ahogy az emberek az emberi erő használatától eljutnak az 50 lóerős traktorig, majdnem kétszázszoros javulást érnek el abban, hogy milyen kevés emberi erőt kell egy földdarab megművelésére fordítaniuk. Összességében azonban növekedést tapasztalunk, ha figyelembe vesszük az üzemanyagot, nem beszélve a gépgyártáshoz szükséges energiáról. Remélem, mindezt érdekesnek találtad. Az ember nem sokat gondolkozik azon, hogy mennyi energiát kell felhasználni. És gyakran csak az ember által ráfordított energiára gondolunk, de megfeledkezünk más energia-ráfordításokról, például az ökrökéről.