Arbeitsblatt: Kohlenstoffkreislauf

Kohlenstoffkreislauf Grundlagen Kohlenstoffkreislauf Kohlenstoff ist Grundbaustein aller organischen Verbindungen und wandert über die Nahrungskette im Ökosystem. Als Kohlenstoffquelle dient in erster Linie Kohlenstoffdioxid (CO2) aus der Atmosphäre. Stärker als bei anderen Elementen ist der Weg des Kohlenstoffs durch das Ökosystem mit den Nahrungskreislauf gekoppelt und an gegenläufige biologische Prozesse gebunden: Kohlenstoffaufnahme (Photosynthese) und -abgabe (Zellatmung). Grundlegend für den Kohlenstoffkreislauf sind die Produktion von CO2 beim Abbau organischer Substanzen ( Zellatmung/ Dissimilation) und der Einbau von CO2 in organische Verbindungen beim Aufbau der organischen Verbindungen ( Photosynthese Assimilation). Bei der Assimilation (K.-Aufnahme) wird Kohlenstoffdioxid (CO2) aus der Atmosphäre aufgenommen und mit Wasser unter Nutzung der Sonnenenergie zu organischen Verbindungen (Kohlenhydrate) aufgebaut. Dieser Prozess wird als Photosynthese bezeichnet. Nur grüne Pflanzen, Algen und Cyanobakterien sind in der Lage, photosynthetisch organische Verbindungen aufzubauen und dabei die Energie des Sonnenlichtes chemisch zu binden. Sie werden daher auch als Produzenten bezeichnet. Die von ihnen photosynthetisch erzeugte organische Substanz dient allen anderen Organismen direkt oder indirekt über die Nahrungskette als Kohlenstoff- und Energiequelle. Gleichzeitig wird bei der Photosynthese Sauerstoff (O2) freigesetzt, der für die Zellatmung benötigt wird. Bei der Dissimilation werden die organischen Verbindungen abgebaut und die darin gebundene chemische Energie für den Bau- und Betriebsstoffwechsel genutzt. Dabei wird Sauerstoff (O2) verbraucht und das bei der Assimilation gebundene CO2 (wieder) freigesetzt. Dieser Prozess wird als (Zell-) Atmung bezeichnet und ist grundlegend für die Existenz aller Lebewesen, für Konsumenten und Reduzenten aber auch die Produzenten. Aufgabe: a) Im oben stehenden Text stehen Fachbegriffe, welche grundlegende Prozesse des Kohlenstoffkreislaufes beschreiben. Unterstreiche Begriffe mit derselben Bedeutung mit der gleichen Farbe! b) Setze die folgenden Begriffe in die das nachfolgende Schema ein! CO2 (5x), Produzenten, Destruenten, Konsumenten, Humus, Zersetzung, Dissimilation, Photosynthese, Atmosphäre, H2O, organ. Stoffe, abgestorben, organ. Substanz, Verbrennung fossiler Brennstoffe, c) Überlege an welchen Stellen der Mensch massiv in diesen natürlicherweise ausgeglichenen Kreislauf eingreift! Pedosphäre Nährstoffe (NO3, P, Ca) Mineralisierung Humifizierung Die Rückfuhr von Kohlenstoff aus Dissimilationsprozessen im Boden erfolgt ebenfalls überwiegend in Form von CO2 und nur in stark sauerstoffunterversorgten Böden in Form von Methan (CH4). Beide Gase werden über die Bodenoberfläche an die Atmosphäre abgegeben. Kohlenstoffdioxid (CO2) ist in der Atmosphäre relativ gering konzentriert (ca. 0,03 Vol.-%). Die Umsatzrate für Kohlenstoff bzw. CO2 ist aufgrund der Photosyntheseaktivität der Produzenten aber relativ hoch. Etwa ein Siebtel des gesamten CO2 -Vorrates in der Atmosphäre wird pro Jahr von der Vegetation assimiliert. Durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe wie Kohle, Erdgas und Erdöl werden aber relativ große Mengen an CO2 zusätzlich freigesetzt. Die daraus resultierende Erhöhung des CO2Gehaltes der Atmosphäre lässt sich in ihren Folgewirkungen bislang noch nicht endgültig einschätzen. Relativ gut erforscht sind jedoch die negativen Auswirkungen menschlichen Handelns auf die globale Klimaentwicklung, die als sogenannter Treibhauseffekt diskutiert werden.