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Kohlenstoffkreislauf

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Die Autor/-innen
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Anne K
Kohlenstoffkreislauf
lernst du in der 11. Klasse - 12. Klasse - 13. Klasse

Beschreibung Kohlenstoffkreislauf

In diesem Video wird der natürlich biologische Kohlenstoffkreislauf beschrieben, wie er funktioniert und was der Treibhauseffekt ist. Zu Beginn werden wichtige Begriffe, wie Assimilation, Dissimilation, Fotosynthese und Zellatmung erklärt und in Beziehung zueinander gesetzt. Prinzipiell setzt sich der Kohlenstoffkreislauf aus den Produzenten, Konsumenten und Destruenten zusammen. Welche Aufgaben diese Organismen im Kohlenstoffkreislauf haben, wird dir ausführlich erklärt. Außerdem wird auch die Problematik des Anstiegs des Kohlenstoffgehaltes besprochen und Ursachen für den Anstieg analysiert.

Transkript Kohlenstoffkreislauf

Hallo, heute befassen wir uns mit dem Kohlenstoffkreislauf, der sich auf unserem Planeten abspielt. In diesem Video wirst du lernen, wie dieser Kreislauf funktioniert und was die wichtigsten Merkmale an ihm sind. Du solltest dich bereits in den Themen Fotosynthese, Zellatmung, und auch ein wenig mit dem Sauerstoffkreislauf auskennen, denn diese Begriffe sind für dieses Video Voraussetzung. Im Zentrum des biologischen Kohlenstoffkreislaufes stehen Assimilation und Dissimilation als gegenläufige Prozesse, die an den Sauerstoffkreislauf angekoppelt sind. Assimilation wird auch als Baustoffwechsel bezeichnet und bedeutet den Aufbau von eigenen Stoffen aus aufgenommenen Substanzen, also zum Beispiel die Fotosynthese. Als gegensätzlichen Prozess bezeichnet man die Dissimilation, den Betriebsstoffwechsel. Dies ist ein abbauender Stoffwechsel, zur Energiegewinnung, so zum Beispiel die Zellenatmung. Durch Assimilation, genauer durch Fotosynthese, wird in der Atmösphäre jährlich rund ein 1/7 des atmosphärischen Kohlenstoffdioxids, kurz CO2, in Pflanzen gebunden. Die selbe Menge wird durch Dissimilation, also Zellatmung, oder Atmung der Konsumenten wieder freigesetzt. So entsteht ein Kreislauf. Im Folgenden erläutere ich euch den Kohlenstoffkreislauf etwas genauer. Dazu müssen aber noch ein paar Grundbegriffe geklärt werden, die zum Abbau und der Entstehung von Stoffen verantwortlich gemacht werden. Produzenten bauen aus anorganischen Stoffen organische auf. Konsumenten bauen aus fremden organischen Stoffen körpereigene organische Stoffe auf. Zu ihnen gehören die meisten Tiere. Diesen beiden werden Destruenten gegenübergestellt, die wiederum in Mineralisierer und Saprophagen unterschieden werden. Sie sind in die Nahrungskette eingebunden, die ihren Ausgang von abgestorbener statt lebender Pflanzenmasse nimmt. Wie wir alle wissen, atmen Pflanzen und Konsumenten, wobei CO2 entsteht. Ebenso atmet auch der Boden, denn in ihm zersetzen Destruenten zum Beispiel abgestorbene Pflanzenreste und setzen dadurch Kohlenstoffdioxid frei. Die Atmung ist hier mit roten Pfeilen dargestellt. Dieses CO2 sammelt sich in der Atmosphäre und wird wiederum durch die Fotosynthese der Pflanzen gebunden. Hier mit einem Sternchen markiert. Die Wurzeln der Pflanzen atmen ebenfalls, weswegen dies auch zur Atmung des Bodens gezählt wird. Durch die Produzenten entsteht nun organisches Material, welches als Nahrung für die Tiere dient. Durch den Tod von Pflanzen und Tieren werden die Destruenten ernährt. So schließt sich der Kreislauf wieder und kann von vorne beginnen. Lediglich wenn Biomasse unter Luftabschluss nicht vollständig zersetzt wird, wie bei Torf und fossilen Brennstoffen, sowie Erdöl, Kohle oder Erdgas, wird dem Kreislauf Kohlenstoff entzogen. Durch die Verbrennung dieser seit Beginn des Industriezeitalters circa ab 1760 ist der konstante Kohlenstoffdioxidgehalt um circa 1/3 gestiegen. Dies verstärkt den Treibhauseffekt und hat eine weltweite Klimaveränderung zur Folge, wie es zum heutigen Zeitpunkt der Fall ist. Im natürlichen biologischen Kohlenstoffkreislauf ist dafür gesorgt, dass dieser Effekt nicht verstärkt wird, denn es wird immer die gleiche Masse an CO2 durch Assimilation und Dissimilation bewegt. Damit schließe ich dieses Video ab und hoffe, es hat euch gefallen. Mir hat es auf jeden Fall Spaß gemacht. Bis zum nächsten Mal.

10 Kommentare

10 Kommentare
  1. Pdf dateien zum abarbeiten mit lösungen wären toll, sonst tolles video .danke

    Von Deleted User 606573, vor etwa 3 Jahren
  2. Danke viel mal! :)

    Von Sjaiboy, vor etwa 6 Jahren
  3. Yeah! Endlich verstanden! Super erklär. =)

    Von C Durgut, vor etwa 6 Jahren
  4. Hallo :)

    Nein das ist schon richtig. Pflanzen betreiben Fotosynthese und können so energiereichen Traubenzucker (Glukose) herstellen, dabei entsteht Sauerstoff. Die Glukose nutzen aber Pflanzen (wie auch Tiere) in ihren Zellen für die innere Atmung. Dabei entsteht Energie für die Zellen und CO2, wobei Sauerstoff verbraucht wird. Am Tag (bei Licht) produziert eine Pflanze meist mehr Sauerstoff als sie verbraucht. In der Nacht (bei Dunkelheit) verbrauchen Pflanzen aber meist mehr Sauerstoff und setzen viel mehr CO2 frei als sie binden.

    Von Marcel S., vor etwa 6 Jahren
  5. Bei der Atmung von Pflanzen entsteht doch kein CO2. Es entsteht 02. Das ist in 2.10 min etwas irreführend.

    Von Ali Askari, vor etwa 6 Jahren
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Kohlenstoffkreislauf Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Kohlenstoffkreislauf kannst du es wiederholen und üben.
  • Definiere die Grundbegriffe des Kohlenstoffkreislaufs.

    Tipps

    Eine typische Nahrungspyramide im Lebensraum Wald: ganz unten stehen die Produzenten, darüber verschiedene Konsumenten. Nur Produzenten können sich selbst ernähren. Konsumenten sind immer auf Produzenten angewiesen.

    Lösung

    Produzenten, oder auch Erzeuger, bauen aus körperfremden, anorganischen Stoffen körpereigene, organische Stoffe auf. Pflanzen wie die Buche oder Sonnenblumen sind Produzenten.

    Konsumenten, oder auch Verbraucher, bauen aus körperfremden, organischen Stoffen körpereigene, organische Stoffe auf. Die meisten Tiere wie auch der Mensch sind Konsumenten.

    Destruenten, oder auch Zersetzer, wandeln abgestorbenes, organisches Material in seine anorganischen Bestandteile um. Bodenbewohner wie Regenwürmer oder Mikroorganismen gehören zu den Zersetzern.

    Grüne Pflanzen betreiben Fotosynthese. Das ist die Umwandlung von Kohlenstoffdioxid und Wasser zu Glucose und Sauerstoff mithilfe von Lichtenergie.

    Zellatmung betreiben alle Eukaryoten, also alle Lebewesen, deren Zellen einen Zellkern besitzen.
    Die Zellatmung dient zur Energiegewinnung. Die am häufigsten genutzte Energiequelle ist die Glucose, die unter Verbrauch von Sauerstoff und Freisetzung von Kohlenstoffdioxid abgebaut wird.

  • Skizziere den Kohlenstoffkreislauf.

    Tipps

    Durch welchen Prozess wird CO$_2$ aus der Atmosphäre entnommen (blauer Pfeil) und durch welchen wieder hinzugefügt (pinke Pfeile)?

    Ausscheidungen und abgestorbenes Gewebe werden von den Destruenten im Boden verarbeitet. Ist die Zersetzung unvollständig, entstehen fossile Brennstoffe, welche industriell abgebaut, das heißt gefördert werden.

    Zellatmung betreiben alle Eukaryoten, also alle Lebewesen, deren Zellen einen Zellkern besitzen.

    Lösung

    Die Bestandteile des Kohlenstoffkreislaufes:

    1. Produzenten
    2. Fotosynthese
    3. Versorgung
    4. Konsumenten
    5. tote Biomasse
    6. Destruenten
    7. Zersetzung
    8. unvollständige Zersetzung
    9. fossile Brennstoffe
    10. Förderung
    11. Industrie
    12. Zellatmung
    13. Abgase
  • Erkläre die Entstehung von Kohle.

    Tipps

    Vier der Antwortmöglichkeiten sind richtig.

    Je tiefer eine Schicht im Boden liegt, desto älter ist sie auch. Die Erdoberfläche ist erdgeschichtlich gesehen am jüngsten.

    Solange Kohlenstoff in Torf und Kohle gespeichert ist, kann er nicht als Kohlenstoffdioxid von Pflanzen aufgenommen werden.

    Lösung

    Wird tote pflanzliche Biomasse unter Ausschluss von Sauerstoff nicht vollständig zersetzt, wird dem Kohlenstoffkreislauf Kohlenstoff entzogen.

    Torf enthält im Verhältnis zu Braun- und Steinkohle das meiste Wasser und den wenigsten Kohlenstoff.

    Sedimentablagerungen auf Torfschichten führen zur Bildung von Braunkohle.

    Steinkohle ist erdgeschichtlich älter als Braunkohle, welche älter als Torf ist.

    Hoher Druck und Zunahme der Temperatur begünstigen die Umwandlung von Braun- in Steinkohle.

    Steinkohle enthält weniger Wasser aber mehr Kohlenstoff als Braunkohle.

  • Vergleiche den natürlichen und menschengemachten Treibhauseffekt.

    Tipps

    Ein Begriff passt zu keiner Lücke.

    Der natürliche Treibhauseffekt verstärkt sich nicht selbst, denn es wird immer dieselbe Menge an CO$_2$ durch Assimilation und Dissimilation bewegt. Wird durch den Menschen etwas von außen in den Kohlenstoffkreislauf eingebracht, gerät dieser aus dem Gleichgewicht.

    Die Abbildung zeigt dir den Unterschied zwischen Absorption und Reflexion.

    Lösung

    Der natürliche Treibhauseffekt

    Das Klimasystem der Erde wird durch Sonnenstrahlung angetrieben. 50 % davon werden von der Erdoberfläche absorbiert. 30 % werden als Wärmestrahlung in den Weltraum reflektiert. Die verbleibenden 20 % werden von den Treibhausgasen in der Atmosphäre, wie Kohlenstoffdioxid, Wasserstoff oder Methan, absorbiert und zurückgestrahlt. Dies bewirkt einen Wärmestau, der dafür sorgt, dass die globale Durchschnittstemperatur bei +15 °C liegt.

    Kein Treibhauseffekt

    Ohne Treibhausgase würde der Teil der Sonnenstrahlung, welcher als Wärmestrahlung vom Erdboden reflektiert wird, im Weltraum vollständig verloren gehen. Die untere Atmosphäre bliebe kalt. Tatsächlich ermöglicht der Treibhauseffekt einen Temperaturunterschied von +33 °C. Ohne Treibhausgase würde die Durchschnittstemperatur der Erde bei -18 °C liegen und das Leben, wie wir es kennen, hätte sich niemals entwickelt.

    Der menschengemachte Treibhauseffekt

    Seit der Industrialisierung werden vermehrt fossile Brennstoffe verbrannt und somit mehr Treibhausgase wie CO$_2$ in die Atmosphäre entlassen. Dadurch wird mehr Wärmestrahlung in der Atmosphäre absorbiert und die Rückstrahlung in Richtung Erde verstärkt. Dies führt zu einem Temperaturanstieg. Seit 1950 hat sich die globale Durchschnittstemperatur um +0.95 °C erhöht. Das klingt nach wenig, reicht jedoch aus, um die empfindlichen Ökosysteme der Erde nachhaltig zu schädigen.

  • Definiere die Begriffe Assimilation und Dissimilation.

    Tipps

    Bei der Fotosynthese werden Stoffe aufgebaut, bei der Zellatmung abgebaut.

    Um den Stoffwechsel in Betrieb zu halten, wird Energie benötigt.

    Lösung

    Assimilation beschreibt den sogenannten Baustoffwechsel eines Organismus, bei dem aufgenommene, körperfremde in körpereigene Stoffe umgewandelt werden. Bei der Fotosynthese werden Kohlenstoffdioxid und Wasser aufgenommen und mithilfe von Lichtenergie in Glucose und Sauerstoff umgewandelt.

    Dissimilation beschreibt den sogenannten Betriebsstoffwechsel eines Organismus, bei dem körpereigene Stoffe abgebaut werden, um daraus Energie zu gewinnen. Bei der Zellatmung wird Glucose unter Verbrauch von Sauerstoff in Kohlenstoffdioxid umgewandelt, wobei Energie frei wird.

  • Bewerte das momentane Ungleichgewicht im Kohlenstoffkreislauf.

    Tipps

    Landnutzungsänderung ist beispielsweise die Rodung von tropischem Regenwald, um Ackerfläche zu schaffen. Seit 1960 sind die CO$_2$-Emissionen dieses Sektors weitgehend konstant geblieben.

    Zwei der Begriffe passen in keine Lücke.

    Seit 1960 verzeichnet der Sektor 'Fossile Brennstoffe und Industrie' einen starken Anstieg der CO$_2$-Emissionen von knapp unter 8 Gigatonnen Kohlenstoff pro Jahr.

    Lösung

    Seit der Industrialisierung entwickelt sich ein zunehmendes Ungleichgewicht im Kohlenstoffkreislauf der Erde. Mit 82 Prozent wird der Großteil sämtlicher vom Menschen verursachter CO$_2$-Emissionen vom Sektor Fossile Brennstoffe und Industrie erzeugt. Die verbleibenden 18 Prozent gehen auf den Sektor Landnutzungsänderung zurück. Seit 1960 hat sich der weltweite CO$_2$-Ausstoß deutlich erhöht.

    Die CO$_2$-Emissionen werden von den verschiedenen Sektoren der Biosphäre aufgenommen: 30 Prozent werden von der Vegetation an Land gebunden. 45 Prozent verbleiben im Sektor Atmosphäre und verstärken den Treibhauseffekt. 25 Prozent werden vom Sektor Ozean aufgenommen und führen dort zur sogenannten Ozeanversauerung.

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