生物に対しての質量保存の法則について

質問

少し疑問に思ったことを質問させてください。

物質は、質量保存の法則が必ず適用されて、種類や性能は変化しても変化前後の
質量は絶対的に変わらないものですよね。
では、生物に関していえばどうなのでしょうか？
人口増加が進む中、変化前後では何かが元になっているはずなんですが、これってどういうことなのでしょう？

簡潔に人間を例に質問すると、
地球というフィールド（質量）をC、人間の数（質量）をAとしたとき
Ｃ－Ａ＝Ｂ
となりますが、
(1)Ｂは何なのか？
(2)ＡとＢのバランスは計算できるのか？つまり、Ｂはまだまだ絶対量に余裕があって、実際はＢ＋αのような感じになっているのか？
(3)このような考えは、学問でいうと何に属するのか？
※宇宙からの物質が降り注ぐことや、地球から宇宙へ出ていくことを無視した場合でのこととさせてください。

よろしくお願いします。

回答No.2

noname#212313 · ベストアンサー

>(1)Ｂは何なのか？

　単純には、人間以外、と呼ぶしかありません。大気、海、大地、地下、及び、それぞれに生息する人間以外の生物、などと分類してもいいでしょう。

　我々が自然界というとき、人間以外を指していることもありますから、自然界でもいいでしょう。あるいは、人間が利用できるという観点からは、天然資源などと呼ぶこともあります。地球、というときも人間を除いていることがあります。

> (2)ＡとＢのバランスは計算できるのか？つまり、Ｂはまだまだ絶対量に余裕があって、実際はＢ＋αのような感じになっているのか？

　A+Bは一定と考えてよいです。Aが増加すればBは減ります。Bのうち、主に人間以外の動植物が減ります。人間が増えた分、他の生物が減るわけです。しかし、植物は光合成により有機物を増やします。植物が増えるということです。

　植物が消費と同等に再生産されるなら、草食・雑食動物全体の質量は維持でき、さらに消費された以上に植物が増えれば、植物は草食・雑食動物の栄養となることができます。そうなると、肉食・雑食動物も増えることができます。

　植物が毎年どれだけ成長できるのか、上限はどこか、といったことで、地球上の安定して生存可能な生物の質量が決まります。その中で人間がどれだけの質量を占められるから、各生物種の量（生物相などと呼ぶ）により決まります。

　お考えのαは、増産可能な植物量に基づく、まだ増えることができる生物量だと考えればいいでしょう。

> (3)このような考えは、学問でいうと何に属するのか？

　エコロジー（生態学）でしょうね。

お礼

回答ありがとうございます。
地球規模での絶対量的な考えは困難であることが分かりました。

では、宇宙の発生で考えた時、無から生じた（ビッグバン）あらゆる物質量は変化し続けているのでしょうか？
宇宙は膨張しているなんて言いますが、物質量の変化的なことは判明しているのでしょうか？

回答No.5

Tann3

理科系の方ですか？　それとも中学生？
　理科ばかり勉強して、社会が見えなくなってはいませんか？

　人間の個体レベルの「質量保存」というとらえ方で言えば、

（１）質量増加要素：
　・食料の摂取
　・水分の摂取
　・呼吸　など

（２）質量減少要素：
　・体温の維持（熱の放出）
　・筋肉などの人体組織の運動
　・排泄（大きい方、小さい方）
　・発汗、唾液、消化液などの体液分泌　など

　社会全体では、上記の人間「個人」の総和に加え、人間の活動に関するエネルギー発生と消費（石油・天然ガスの燃焼、ガソリンやディーゼル燃料の燃焼など）、太陽熱による植物の光合成、あらゆる生物の生命活動、その食物連鎖、そして生命活動以外の気象、環境などの諸々の自然現象が加わります。
　少なくとも、「人間だけ」という閉じた世界では論じられません。

＞人口増加が進む中、変化前後では何かが元になっているはず

　「産業革命」というものを習いませんでしたか？　産業革命は「工業」だけではなく、農業、畜産、漁業にも大きな効率向上をもたらし、保存・加工技術、物流の効果もあって、多くの人口を維持できる食料生産を可能にしたのです。（実は逆で、食料生産が増えたので人口が増えた）

＞(1)Ｂは何なのか？

　人間以外の、生物を含む自然現象全般です。

＞(2)ＡとＢのバランスは計算できるのか？つまり、Ｂはまだまだ絶対量に余裕があって、実際はＢ＋αのような感じになっているのか？

　計算はできるでしょう。
　Bは、上に書いたように、自然に存在するだけではなく、産業（農林水産業、工業、物流など）を通して人間が必死に調達・確保・拡大してきたのです。自然から「乱獲」によって消滅したものもたくさんあります。
　Bは、地球上の発展途上国、貧困国では、不足している（つまりマイナス）ところがたくさん存在します。

＞(3)このような考えは、学問でいうと何に属するのか？

　こんなもの、学問でもなんでもなく、「社会の中で生きる」ことそのものです。それを知らなくとも、考えなくとも食料が手に入る、生きていられる、餓死したり生命の危機にさらされることがない、というのは、やはり幸せな社会なのでしょうね。

回答No.4

shintaro-2

>物質は、質量保存の法則が必ず適用されて、種類や性能は変化しても変化前後の
>質量は絶対的に変わらないものですよね。

そうなんですけど
E=mc^2もあります。

つまり、太陽からあちこちで毎秒1kw/m^2のエネルギーを受けているのです。
それによって植物が光合成をして、分子の結合エネルギーとして非常に微小な量ですが質量が増えています。
またそれと同時に、物を燃やした時の燃焼熱が宇宙空間に捨てられています。

トータルでの原子数は変わらないとしても、太陽から受けた熱が質量に変換されて地球上の質量は増えているのではと思います。

回答No.3

noname#225485

生物だって炭素などの分子で構成されてるのですから、その全体量に変化は無いでしょう。
人間が増えるとその分どこから回されるかはわからんですが、地球の全体の質量に大して人間等微々たる物です。
例え今の倍になろうが材料としては十分にあるでしょう。
それが生きるための食料となればまた話は別ですけど。

全人類の総体重と、地球上の全ての蟻の体重はほぼ一緒らしいです。
こう考えると地球上は特に人が多いって訳でもないでしょう。
地球の重さは約6000000000兆トン（60垓トン）
対して全人類の重さはたかだか4億トン程ですから…。

隕石が落ちたりして地球の質量は増えます。
逆にヘリウムなど軽い物質は重力に振り切ってわずかに漏れていく。
後はエネルギーとして変換され消失する質量があります。
これらをトータルすると年間5万トンほど地球は軽くなる方向らしいです。
この中の物質をやりくりして地球上の全ての物は作られてるのです。

回答No.1

nanasuke7

人間は他の生物を食べて増えていますから、増えた分は他の生物が減っているんでしょうね。
それは動物だったり、植物だったりします。