Übersicht
In dieser Einheit wurde der Kohlenstoffkreislauf als zentrales Basiskonzept auf der Systemebene „Ökosystem“ vorgestellt und wichtige Teilprozesse erläutert.
Basiskonzept: Interaktion und Interdependenz
- Ökosysteme bestehen aus verschiedenen Systemebenen, die durch Abhängigkeiten (Interdependenzen) verbunden sind.
- Der Kohlenstoffkreislauf ist ein grundlegender biogeochemischer Kreislauf, der Leben und Klima der Erde beeinflusst.
Bestandteile des Kohlenstoffkreislaufs
- Kohlenstoff wird zwischen Atmosphäre, Ozean, Biosphäre und geologischen Schichten kontinuierlich ausgetauscht.
- Hauptprozesse: Photosynthese, Zellatmung, Verbrennung und Speicherung in fossilen Brennstoffen.
Photosynthese
- Produzenten (Pflanzen) nutzen Lichtenergie, um CO2 aus der Atmosphäre und Wasser in Glucose (C6H12O6) und O2 umzuwandeln.
- Chemische Gleichung: 6 CO2 + 6 H2O + Licht → C6H12O6 + 6 O2.
- Kohlenstoff wird dabei aus der Atmosphäre fixiert und in organische Verbindungen eingebaut.
Kohlenstoffweitergabe in Nahrungsketten
- Heterotrophe Organismen (Konsumenten) nehmen Kohlenstoff durch Aufnahme von Pflanzen oder anderen Organismen auf.
- In der Nahrungskette wird Kohlenstoff von Produzenten über Primär- zu Sekundärkonsumenten weitergegeben.
Zellatmung und Rückführung
- Alle Zellen betreiben Zellatmung, bei der Glucose abgebaut, Energie gewonnen und CO2 sowie H2O freigesetzt wird.
- Dabei wird organisch gebundener Kohlenstoff wieder zurück in die Atmosphäre gebracht.
Verbrennung und fossile Brennstoffe
- Verbrennung (z.B. Waldbrände) setzt gespeicherten Kohlenstoff als CO2 frei und zerstört Photosynthesekapazitäten.
- Verbrennung fossiler Brennstoffe erhöht den CO2-Gehalt der Atmosphäre zusätzlich erheblich.
Schlüsselbegriffe & Definitionen
- Kohlenstoffkreislauf — Austausch von Kohlenstoff zwischen Atmosphäre, Biosphäre, Hydrosphäre und Lithosphäre.
- Photosynthese — Umwandlung von CO2 und Wasser durch Lichtenergie in Glucose und Sauerstoff.
- Zellatmung — Abbau von Glucose zur Energiegewinnung, Freisetzung von CO2 und Wasser.
- Konsumenten — Heterotrophe Organismen, die organische Substanz aufnehmen und abbauen.
Aufgaben / Nächste Schritte
- Wiederhole die chemische Gleichung der Photosynthese.
- Skizziere den Kohlenstoffkreislauf mit den wichtigsten Prozessen.