Chemische Kreisläufe in der Natur

Die Chemie ist die Wissenschaft vom Energie- und Stoffumsatz und den damit verbundenen Änderungen der Energie- und Stoffzustände. Sie ist auch die Wissenschaft vom strukturellen Aufbau der Stoffe.
Alle lebenden Systeme bestehen aus Stoffen und sind von Stoffen unterschiedlichen Energieinhaltes umgeben. Die auslösenden Faktoren für Stoffumwandlungen sind die von Außen auf sie einwirkenden Energien oder die in den Stoffen gespeicherten chemischen Energien. Diese gespeicherten chemischen Energien können als technische Nutzenergie (Elektrizität, Wärme) freigesetzt oder als physiologische Energie (Nahrung, Futter) für die lebenden Systeme angeboten werden. Damit ist die Chemie eine Verbundwissenschaft, in der sich alle naturwissenschaftlichen Disziplinen wie Physik, Biologie, Medizin, Pharmazie, Ernährungswissenschaft, Land- und Forstwirtschaft sowie Ingenieurtechnik begegnen, ergänzen und vernetzen.
Im vorliegenden Buch werden Stoffumwandlungen beschrieben, die mithilfe von Sonnenenergie über die Fotosynthese zu den Pflanzen und deren Früchten führen. Stofflich handelt es sich dabei um Kohlenhydrate, Fette, Proteine, Nukleinsäuren und viele Wirkstoffe.
Als wesentliche Lebenselemente wurden Wasserstoff, Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor, Sauerstoff, Schwefel und einige Mineralien ausgewählt.
In Pflanzen und deren Früchten ist die physiologische Nutzenergie gespeichert, die die Mikroorganismen, Tiere und Menschen auf unserer Erdoberfläche zum Erhalt ihres Lebens benötigen.
Während des stofflichen Abbaus (Verdauung) wird die physiologische Nutzenergie freigesetzt. Die Nahrungs- bzw. Futtermittel werden zu den an Energie verarmten Reststoffen abgebaut, wie z. B. Wasser, Kohlenstoffdioxid, Schwefelwasserstoff, Harnstoff, Harnsäure, Phosphate u. a. Zur Ergänzung wird auf die reaktionssteuernden Wirkstoffe wie Vitamine, Enzyme und Hormone eingegangen. Unter dem Gesichtspunkt einer modernen globalen Massengesellschaft sind der Pflanzenschutz, die Arzneimittel und die Infektionskrankheiten nicht unberücksichtigt geblieben. Mathematische Grundkenntnisse sind notwendig, um Vorgänge in der Natur und Technologie quantitativ zu beschreiben.

Prof. Dr.-Ing. Vollrath Hopp, Ehrenmitglied der Universität Rostock, Dreieich