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Kohlenstoffkreislauf

Von Natur aus steht die Freisetzung von Kohlenstoff und die Senkung von Kohlenstoff, zum Beispiel Pflanzen, in einem Gleichgewicht. Dabei kann sich der Kohlenstoff in verschiedenen Sphären befinden.

Der Mensch verändert jedoch das Verhältnis zwischen Kohlenstoffausstoß und Kohlenstoffsenkung.

Was ist der Kohlenstoffkreislauf? Was sind Kohlenstoffsenken und Kohlenstoffquellen?

simpleclub erklärt dir, was du zum Kohlenstoffkreislauf wissen solltest!

Kohlenstoffkreislauf einfach erklärt

Kohlenstoff

Kohlenstoff ist das Element C aus dem Periodensystem mit der Ordnungszahl 6. Es kommt in den Grundbausteinen aller Lebewesen vor (z.B. in Kohlenhydraten, Aminosäuren, Fettensäuren und in der DNA).

In der Atmosphäre kommt es als CO2 (Kohlenstoffdioxid) vor. Kohlenstoffdioxid ist super wichtig für den Pflanzenstoffwechsel und dient als Treibhausgas.

Kohlenstoff in der Atmosphäre

Als CO2 oder CH4 (Methan)
Verstärken beide den Treibhauseffekt
Anteil von CO2 in der Luft ist unter 0,04 %

Kohlenstoffkreislauf mit Boden und Atmosphäre

Kohlenstoffkreislauf Definition

Der Kohlenstoffkreislauf beschreibt, wie kohlenstoffhaltige Verbindungen in der Lithosphäre, Pedosphäre, Atmosphäre, Hydrosphäre und Biosphäre jeweils chemisch umgewandelt werden. Es gibt Kohlenstoffsenken (z.B. Bäume) und Kohlenstoffquellen (z.B. fossile Brennstoffe).

Austausch Atmosphäre & Pflanzen

Bei der Fotosynthese nutzen Pflanzen das CO2 und Wasser, um mithilfe von Sonnenlicht, Zucker (Glukose) und Sauerstoff herzustellen

6\: CO_2 + 6\: H_2O \xrightarrow{} C_6H_{12}O_6 + 6\: O_2

6\: CO_2 + 6\: H_2O \xrightarrow{} C_6H_{12}O_6 + 6\: O_2

Die Zucker enthalten viel Energie in Form von ATP (Atmung)

\overset{\textcolor{sc_color_1}{\pm 0}}{C_6} \overset{+1}{H_{12}}\overset{-2}{O_6} + 6\: \overset{\pm 0}{O_2} \xrightarrow{} 6\: \overset{\textcolor{sc_color_1}{+4}}{C} \overset{-2}{O_2} + 6\: \overset{+1}{H_2} \overset{-2}{O}

\overset{\textcolor{#7F7706}{\pm 0}}{C_6} \overset{+1}{H_{12}}\overset{-2}{O_6} + 6\: \overset{\pm 0}{O_2} \xrightarrow{} 6\: \overset{\textcolor{#7F7706}{+4}}{C} \overset{-2}{O_2} + 6\: \overset{+1}{H_2} \overset{-2}{O}

Die Pflanze nutzt den Zucker um daraus Aminosäuren, Stärke, Fette und die DNA herzustellen
In der Nacht findet nur die Atmung statt und die Pflanze gibt einen Teil des Kohlenstoffs in Form von CO2 wieder an die Atmosphäre ab

Übungen gefällig?

Nutze den Übungstest, um zu sehen, wie gut du das Thema verstehst. Wenn du dich bereit fühlst, kannst du dich selbst testen und sehen, welche Note du bekommen würdest!

Lerne mehr und teste dein Wissen mit dem Übungstest.

Von Pflanzen zu Tieren und Tieren zu Atmosphäre

Tiere und Menschen essen Pflanzen und zerlegen bei der Verdauung die Pflanzenteile in ihre Bausteine (Kohlenhydrate, Fettsäuren und Aminosäuren)
Danach setzen sie sie für ihren eigenen Bedarf wieder zusammen
Tiere atmen CO2 an die Atmosphäre aus
Durch Exkremente und verwesende Körperteile geben sie mithilfe von Destruenten (Abbauenden Mikroorganismen) Kohlenstoff als CO2 an die Umwelt ab
Manche Tiere wie Wiederkäuer erzeugen bei der Verdauung Methan (CH4) und geben es so an die Atmosphäre ab

Kohlenstoff in Kreide, Kalkstein und Mamor

Zunächst reagiert Kohlenstoffdioxid im Wasser zu Kohlensäure:

{\mathrm {\ CO_{2}+H_{2}O\ \rightleftharpoons \ H_{2}CO_{3}}}

{\mathrm {\ CO_{2}+H_{2}O\ \rightleftharpoons \ H_{2}CO_{3}}}

Die Kohlensäure reagiert im Wasser weiter zu einem Oxoniumion und Hydrogencarbonat-Ionen:

{\displaystyle \mathrm {\ H_{2}CO_{3}+H_{2}O\ \rightleftharpoons \ H_{3}O^{+}+HCO_{3}^{\,-}} }

\mathrm {\ H_{2}CO_{3}+H_{2}O\ \rightleftharpoons \ H_{3}O^{+}+HCO_{3}^{\,-}}

Die Hydrogencarbonat-Ionen reagieren im Wasser weiter zu Carbonat-Ionen (Oxoniumion bleibt):

{\displaystyle \mathrm {\ HCO_{3}^{\,-}+H_{2}O\ \rightleftharpoons \ CO_{3}^{\,2-}+H_{3}O^{+}} }

\mathrm {\ HCO_{3}^{\,-}+H_{2}O\ \rightleftharpoons \ CO_{3}^{\,2-}+H_{3}O^{+}}

CO2 wird von Wasserpflanzen und Phytoplankton aufgenommen fotosynthetisiert
Die Carbonat-Ionen können z.B. als Calciumcarbonat (CaCO3) ausfallen und Gesteine bilden z.B. Krebsen, Korallen, Muscheln oder Schnecken ihr Außenskelett geben

Können sich als Hydrogencarbonat-Ionen lösen
Hydrogencarbonat-Ionen können z.B. mit Calciumionen (Ca2+) zu Kalkstein (=Calciumcarbonat) ausfallen

Erdöl, Erdgas & Kohle (Fossile Brennstoffe)

Erdöl entsteht durch Ablagern von toten Tieren und Pflanzen im Meer (Sediment)
Dazu braucht es hohen Druck, Sauerstoffabschluss und viel Zeit
Auch Erdgas entsteht so (besteht hauptsächlich aus Methan)
Kohle entsteht aus sumpfigen verrotten Wäldern, wo sich immer mehr Schichten ablagern (→ Druck, Sauerstoffabschluss, viel Zeit)
Wenn der Mensch diese fossilen Energieträger verbrennt, entstehen CO2 und CO (Kohlenstoffmonoxid)
Durch das schnelle Freigeben von soviel CO2, verstärken wir Menschen den Treibhauseffekt (Antropogener Treibhauseffekt)
Kohlenstoffmonoxid ist giftig

Kohlenstoff im Wasser

Pflanzen geben Kohlenstoff in Form von Wurzelausscheidungen (Exsudaten) ab
Der Kohlenstoff dient umliegenden Bodenorganismen als Nahrung
Viele Mikroorganismen symbiotisieren mit Pflanzen und bekommen dabei die Exsudate als Nahrung
Die Mikroorganismen schließen dafür Nährstoffe auf oder halten schädliche Organismen fern
Manche Exsudate lösen durch saure Eigenschaften die Salze aus dem Kalkgestein

Kohlenstoffkreislauf Beispiel

Kohlenstoffdioxidquellen gibt es mehr als Kohlenstoffdioxidsenken
Im Moment werden jedes Jahr ca. 4,7 Gt mehr CO2 ausgestoßen, als aufgenommen werden können

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