Der Kohlenstoffkreislauf 03:00 min
Transkript Der Kohlenstoffkreislauf
Kohlenstoff ist ein Element, das als Baustein des Lebens bekannt ist. Alle organischen Moleküle, vom Zucker bis zur DNA, sind auf Kohlenstoff angewiesen. Es lässt sich in der Atmosphäre finden, gelöst in Meeren, und eingeschlossen in Gesteinen. Auf der Erde existiert eine ganz bestimmte Menge an Kohlenstoff. Sie wird ständig zwischen diesen Orten in einem großen ökologischen Kreislauf - dem Kohlenstoffkreislauf - ausgetauscht. Der größte Austausch findet zwischen der lebenden Materie und der Atmosphäre statt. Kohlenstoff ist in der Atmosphäre als Kohlendioxid vorhanden. Pflanzen nehmen dieses Kohlendioxid auf und wandeln es in nutzbare Energie um – in Kohlenhydrate – durch einen Prozess namens Photosynthese. Pflanzen werden von Tieren gefressen und leiten so den Kohlenstoff in die Nahrungskette. Wenn Pflanzen und Tiere atmen, wird er wieder als Kohlendioxid in die Atmosphäre freigesetzt. Und wenn Pflanzen und Tiere sterben, zersetzen Mikroorganismen im Boden deren Überreste. Unter den richtigen Bedingungen werden die Überreste von Pflanzen und Tieren über Millionen von Jahren zu fossilen Brennstoffen. Werden diese Brennstoffe verbrannt, wird der enthaltene Kohlenstoff wieder in die Atmosphäre freigesetzt. Die gleichen Prozesse der Photosynthese, Atmung, Zersetzung und Fossilisation treten auch bei den Meereslebewesen auf. Die Ozeane enthalten auch große Mengen an gelöstem Kohlenstoff. Das Kohlendioxid aus der Atmosphäre löst sich in kaltem Meerwasser auf. Wenn Oberflächenwasser verdunstet, wird es wieder in die Atmosphäre freigesetzt. So zirkuliert Kohlenstoff kontinuierlich zwischen der Atmosphäre, Pflanzen und Tieren und den Ozeanen. Mittlerweile wird aber Kohlenstoff, der seit Millionen von Jahren in fossilen Brennstoffen eingeschlossen ist, viel schneller freigesetzt, als er gebildet wurde. Gleichzeitig werden die Wälder, die ihn aufnehmen, abgeholzt. Das wird sich auf das Gleichgewicht des Kohlenstoffkreislaufes auswirken, der den gesamten Planeten betrifft.
Videobeschreibung
Die Moleküle aller Lebewesen basieren auf Kohlenstoff. Es befindet sich auch in der Luft, im Boden und im Wasser. Pflanzen nehmen es während der Fotosynthese aus der Luft auf. Die Pflanzen werden dann wiederum von Tieren gefressen. Stirbt ein Tier oder eine Pflanze, werden sie von Bakterien und anderen Lebewesen zersetzt. Der Kohlenstoff gelangt so in den Boden. Er kann dort sehr lange Zeit verbleiben, bis er wieder an die Luft kommt. Wir Menschen setzen solchen Kohlenstoff, der im Boden gespeichert ist, aktiv frei in unseren Kohlekraftwerken. So gelangt er wieder in die Luft und der Kreislauf beginnt von vorne.
Die Tutoren:
Der Kohlenstoffkreislauf
Der Kohlenstoffkreislauf Übung
Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Der Kohlenstoffkreislauf kannst du es wiederholen und üben.
-
Benenne die Prozesse, welche den Kohlenstoffkreislauf antreiben.
Tipps
Die Zersetzung von organischem Material wird häufig von bodenbewohnenden Lebewesen durchgeführt.
Schichten organischer Materie gelangen im Lauf der Jahrmillionen immer tiefer in die Erde, wo sie unter großem Druck beispielsweise zu Kohle gepresst werden.
Lösung
Diese Prozesse treiben den Kohlenstoffkreislauf an und halten ihn am Laufen:
- Fossilisation
- Fotosynthese
- Zersetzung
- Atmung
-
Beschreibe die Prozesse des Kohlenstoffkreislaufs.
Tipps
Atmung und Fotosynthese sind bezüglich der Verwendung von Kohlenstoffdioxid gegensätzlich.
Lösung
Atmung bezeichnet die Abgabe von Kohlenstoffdioxid (auch: Kohlendioxid) an die Atmosphäre durch Lebewesen wie Pflanzen oder Tiere.
Fotosynthese ist der Prozess der Umwandlung von Kohlenstoffdioxid und Wasser in Kohlenhydrate, der vorwiegend von Pflanzen durchgeführt wird.
Zersetzung beschreibt den Abbau pflanzlicher und tierischer Überreste durch Mikroorganismen im Boden. Dadurch wird der Kohlenstoff in lebender Materie dem Boden zugeführt.
Fossilisation heißt der Prozess der Fossilwerdung von organischer Materie. Dabei können durch genügend Druck und Hitze in tieferen Gesteinsschichten fossile Brennstoffe wie Kohle entstehen.
-
Beschreibe den grundsätzlichen Ablauf des Kohlenstoffkreislaufs der Erde.
Tipps
Bei der Fotosynthese wird Kohlenstoffdioxid in energiehaltige Kohlenhydrate umgewandelt.
Pflanzliche und tierische Überreste im Boden können unter starkem Druck und hoher Temperatur zu Kohle werden.
Lösung
Die meisten Lebewesen geben über die Atmung Kohlenstoffdioxid an die Atmosphäre ab. Pflanzen nehmen das Gas aus der Atmosphäre auf und wandeln es durch Fotosynthese in nutzbare Energie um. Diese Energie kann in Form von Kohlenhydraten von Tieren aufgenommen werden. In Lebewesen gebundener Kohlenstoff verbleibt dort, bis er ausgeschieden oder abgestoßen wird oder das Lebewesen stirbt. Solche Überreste werden von Mikroorganismen zersetzt und gelangen in den Boden. So zirkuliert Kohlenstoff durch die verschiedenen Ebenen einer Nahrungskette.
Organische Überreste im Boden können unter bestimmten Bedingungen im Verlauf von Jahrmillionen zu fossilen Brennstoffen umgewandelt werden. Dieser Prozess heißt Fossilisation. Bei der Verbrennung solcher Stoffe wird Kohlenstoffdioxid in die Atmosphäre freigesetzt. Sämtliche hier beschriebenen Prozesse sorgen dafür, dass der Kohlenstoff auf der Erde in einem großen Kreislauf zirkuliert.
-
Überprüfe die folgenden Aussagen über Kohlenstoff.
Tipps
Vier der acht Antwortmöglichkeiten sind richtig.
Auf der Erde existiert eine ganz bestimmte Menge Kohlenstoff, welche durch eine Vielzahl an Prozessen zwischen verschiedenen Orten ausgetauscht wird.
Seit der industriellen Revolution steigt der Anteil von Kohlenstoffdioxid, welcher durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe erzeugt wird, stetig an.
Lösung
Auf der Erde existiert eine ganz bestimmte Menge an Kohlenstoff, welche durch eine Vielzahl an Prozessen ständig zwischen den unterschiedlichen Bereichen der Erde zirkuliert. Hierbei findet der größte Austausch zwischen lebender Materie und der Atmosphäre statt.
In der Atmosphäre kommt Kohlenstoff als gasförmiges Kohlenstoffdioxid (auch: Kohlendioxid) vor. Im Oberflächenwasser der Ozeane löst es sich.
Sämtliche organische Materie auf der Erde enthält Kohlenstoff. Daher wird er auch der Baustein des Lebens genannt.
Mittlerweile wird der Kohlenstoff, der in fossilen Brennstoffen eingeschlossen ist, schneller freigesetzt als er gebildet wurde. Dadurch kann das Gleichgewicht des Kohlenstoffkreislaufs gestört werden.
-
Vervollständige die Angaben zum Kohlenstoff im Meer.
Tipps
Kohlenstoffdioxid ist ein Gas.
Lösung
Der Kohlenstoffkreislauf wird durch die Prozesse Fotosynthese, Atmung, Fossilisation und Zersetzung angetrieben. Genau wie auf dem Land, findet dieser Kreislauf auch im Meer statt. Ozeane enthalten gelösten Kohlenstoff. Wenn Oberflächenwasser verdunstet, erlangt dieser seinen gasförmigen Zustand und wird als Kohlenstoffdioxid (auch: Kohlendioxid) in die Atmosphäre freigesetzt. So zirkuliert Kohlenstoff kontinuierlich durch lebende Materie, Gestein, Atmosphäre und Ozeane.
-
Untersuche, ob die Moleküle organisch oder anorganisch sind.
Tipps
Die Bezeichnung von Stoffen als anorganisch oder organisch hängt direkt mit dem Vorhandensein von Kohlenstoffatomen zusammen.
Lösung
Substanzen mit Bezeichnung und Summenformel:
- Wasser, $H_{2}O$, anorganisch
- Phosphorsäure, $H_{3}PO_{4}$, anorganisch
- Glucose (Traubenzucker), $C_{6}H_{12}O_{6}$, organisch
- Sauerstoff, $O_{2}$, anorganisch
- Alanin (eine Aminosäure), $C_{3}H_{7}NO_{2}$, organisch
- Desoxyribose (Bestandteil der DNA), $C_{5}H_{10}O_{4}$, organisch
Danke für das Video, sehr informativ