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27.8: Der Kohlenstoffkreislauf 448
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Der Kohlenstoffkreislauf 448
 

PROTOKOLLE

27.8: Der Kohlenstoffkreislauf 448

Die Grundlage aller organischen Materie auf der Erde ist Kohlenstoff, der durch das Ökosystem in zwei primären Prozessen recycelt wird. In einem wird Kohlenstoff zwischen lebenden Organismen ausgetauscht, während er im zweiten über lange Zeiträume durch versteinerte organische Überreste, Verwitterung von Gesteinen und vulkanische Aktivität zirkuliert. Menschliche Aktivitäten wie verstärkter landwirtschaftlicher Anbau und der Verbrennung fossiler Brennstoffe haben das Gleichgewicht des natürlichen Kohlenstoffkreislaufs stark beeinflusst.

Biologischer Kohlenstoffkreislauf

Alle Lebewesen sind aus organischen Molekülen zusammengesetzt, die Atome des Elements Kohlenstoff enthalten. Kohlenstoff existiert in der Atmosphäre als Kohlendioxid-Gas, das mit Wasser zu Bicarbonat reagiert. Während der Fotosynthese wandeln die Primärproduzenten (oder Autotrophen) Kohlendioxid und Bicarbonat in organische kohlenstoffhaltige Verbindungen, wie z.B. Glucose, um Energie für Wachstum, Erhaltung und andere Prozesse zu erzeugen.

Heterotrophe erhalten organischen Kohlenstoff für Wachstum und Erhaltung durch den Verbrauch von Autotrophen. Durch den Prozess der Zellatmung werden diese organischen Moleküle aufgespalten, um die in ihnen gespeicherte Energie freizusetzen. Die Nebenprodukte dieses Prozesses sind Wasser und Kohlendioxid, das durch die Atmung in die Atmosphäre freigesetzt wird und den Zyklus fortsetzt.

Kohlenstoff kann auch als tierischer Abfall oder als verrottendes Material von toten Organismen in die Umwelt zurückkehren. Zersetzer, wie Bakterien und Pilze, zerlegen diese Materialien in Kohlendioxid und organische Verbindungen.

Geologische Langzeitzyklen

Kohlenstoff wird über längere Zeiträume in der Atmosphäre, in großen Wasserkörpern, in Ozeansedimenten, im Boden, in versteinerten Tierresten und im Inneren der Erde gespeichert. Im Wasser des Ozeans wird Kohlendioxid aus der Atmosphäre gelöst, reagiert mit Wassermolekülen und wird in Karbonate umgewandelt. Zusammen mit Kalziumionen bilden diese Karbonate die Kalziumkarbonatschalen vieler Meeresorganismen, wie z.B. Korallen und Austern. Wenn diese Organismen sterben, werden ihre Überreste zersetzt und können auf den Meeresboden sinken und allmählich Teil des Sediments werden. Dieses Sediment bildet schließlich Kalkstein, der das größte Kohlenstoffreservoir der Erde darstellt.

Große, langlebige Bäume können auch über Jahrhunderte hinweg Kohlenstoff in ihrem Organismus speichern. Als eine viel längerfristige Senkung (Kohlenstoffreservoirs) speichern die Überreste von Organismen Kohlenstoff in Form von fossilen Brennstoffenwie Kohle, Erdöl und Erdgasüber Millionen von Jahren tief in der Erde. Der tief unter der Erdoberfläche gespeicherte Kohlenstoff kann bei Vulkanausbrüchen wieder an die Oberfläche und in die Atmosphäre zurückgelangen.

Menschliche Auswirkungen auf den Kohlenstoffkreislauf

Die Verbrennung von fossilen Brennstoffen und Holz setzt erhebliche Mengen an Kohlendioxid in die Atmosphäre frei und beeinflusst das globale Klima. Darüber hinaus beeinträchtigen die Abholzung der Wälder und verstärkte landwirtschaftliche Praktiken den natürlichen Kohlenstoffkreislauf, indem sie die Menge an organischer Substanz im Boden verringern, die Kohlenstoffspeicherung vermindern und den Gehalt an Treibhausgasen wie Methan in der Atmosphäre erhöhen.


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