2.　循環の原理について

地球環境を考えるもうひとつの原理的視点は循環である。 循環とは広辞苑によると「めぐりめぐって、またもとにかえること」と説明されている。 従って、循環とはエントロピー増大則と原理的に矛盾し相容れない概念であると認識することが、議論の出発点である。 　槌田敦は、エントロピー増大を免れた不思議な物質系として、エンジンを次の三つの基本式から考察する。１４）１５） 　　　　　物質収支式　　　　　　　　　　　ΔＭ＝ｆＭ 　　　　　エネルギー収支式　　　　　　　ΔＥ＝ｆＥ 　　　　　エントロピー収支式　　　　　　 ΔＳ＝ｆＳ＋ｇＳ 　　　　　ここで　ΔＭ、ΔＥ、ΔＳは、系の物質、エネルギー、及びエントロピーの変化高を示す。 　　　　　　　　　　ｆＭ、ｆＥ、ｆＳは、物質、エネルギー、エントロピーの移動量である。また、ｇＳは、系の中でのエントロピー発生量である。 　エンジンの法則として、入力,出力及び作動物質の循環がその本質であるとし、 動物、植物などの生命体、これらを含んだ生態系、人間社会、さらには地球も本質的にこの法則で理解可能であるとする。 さらにこの法則を深化させ、生命系の維持に関する条件として次の5つの条件が必要であるとする。

�@ 資源の導入 　生命を内包する物質系を含むエンジンを持続的に運転するためには、 低エントロピー資源やエネルギーが環境から得られなければならない。エンジンに空気とガソリン、動物には水と食料が必要。 低エントロピー資源とは、使用前のエントロピーが小さく、使用後のエントロピーが大きく、しかも使いやすい資源。水はその代表。

�A 廃物・廃熱の廃棄 　系に入ったエントロピーと発生したエントロピーを系外に排出。 この場合、エントロピーは、物やエネルギーに付着して環境に捨てられる。 ガソリンエンジンは排気口をふさぐと運転できず、動物は排泄の機構が壊れると死に至る（熱死）。

�B 物質循環 　「内部の作動物質の循環により、その物質状態を復元し、また同じことをする」サイクル運転が存在する。 作動物質は、蒸気機関では水であり、動物では血液であり、地球では水や空気などである。

�C 複合循環 　定常開放系はより大きな定常開放系の中にのみ存在できる。生命や生態系での多数の循環の関係は入れ子構造。 生命の循環の中には細胞の循環、生命の循環の外には生態系の循環、その外には水と空気の循環がある。 この過程で、後述するように、 生態系は物エントロピーを熱エントロピーに変換し、地球は水と空気の循環により、宇宙空間に熱エントロピーを捨てる。

�D 遷移 　以上の4つの条件が満たされただけでは持続性は確保されない。 環境が変わったりまたは複合循環が劣化したり、修理してもうまく働かなくなることがある。 その場合、この生命系は、子孫を作ったり、構成要素を別の種類の生命に取り替えたりして、 新しい物質循環を得て困難を乗り切り、その活動を維持。 これが、生命、生態系、地球環境など生命系に歴史的変化が存在する原因。

筆者は勝手に、この槌田により提唱されている5つの条件 （�@資源の導入、�A廃物・廃熱の廃棄、�B物質循環、�C複合循環、�D遷移）を エントロピー論的にみた「循環の原理」と名づける。 　槌田は、この循環の原理に基づき、地球環境を理解する循環として、次の3つを挙げている。 　　　・地球における大気と水の循環 　　　・生態系の循環 　　　・養分の循環 　以下、エントロピーとこの循環の原理に基づき、具体的に見てゆくこととする。

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