人工生態系エントロピー収支測定チャンバーの製作
【研究分野】生物環境
【研究キーワード】
チャンバー / 生態系 / エントロピー / 熱力学第二法則 / 蒸発散 / 植物群落 / 長波放射 / 測定誤差 / 二酸化炭素濃度 / 蒸散 / 不可逆過程 / LED
【研究成果の概要】
地表を覆う様々な生態系の解析には、熱収支(熱力学第一法則)は強力な武器であった。しかし、熱力学のもう1つの法則である第二法則は、長い間無視され続けてきたといっても過言ではない。本研究では、第二法則の観点から生態系を把握する第一歩として、境界をはっきりと定義でき、必要な測定の容易なチャンバー内生態系のエントロピー生成速度を測定するためのシステム(ENTRONと命名)構築を目的とした。ENTRONで得られた結果は、実際の生態系解析の基礎となる知見を提供するものと思われる。ENTRONは、オープンチャンバー(空気の流入・流出がある)で、空気流入・流出に伴うエントロピーの流入・流出、光や熱伝達に伴うエントロピーの流入・流出などを測定して、エントロピー収支から、チャンバー内で生成したエントロピー量を測定するものである。エントロピー量は、誤差を含む諸測定値から算出されるものであるから、算出されたエントロピー生成量は各測定誤差の集積されたものとなる。試作したENTRONに改良を繰り返し、誤差を5%まで低減でき、十分な精度でエントロピー生成量を算定できるものとなった。諸実験の結果、生態系のエントロピー生成量には蒸発散が重要な因子として関与することなどの貴重な知見が得られた。これらの知見をもとに、実際の生態系でのエントロピー生成量の算定も行い、実際の生態系では、上向きの長波放射もエントロピー生成(あるいは、生成したエントロピーの廃棄)に大きな役割を演じていることが判明した。
【研究代表者】