Der Kohlenstoffkreislauf

Der Kohlenstoffkreislauf Übung

• 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:

  1. Fossilisation
  2. Fotosynthese
  3. Zersetzung
  4. 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:

  1. Wasser, $H_{2}O$, anorganisch
  2. Phosphorsäure, $H_{3}PO_{4}$, anorganisch
  3. Glucose (Traubenzucker), $C_{6}H_{12}O_{6}$, organisch
  4. Sauerstoff, $O_{2}$, anorganisch
  5. Alanin (eine Aminosäure), $C_{3}H_{7}NO_{2}$, organisch
  6. Desoxyribose (Bestandteil der DNA), $C_{5}H_{10}O_{4}$, organisch