Big Bang HTL 2, Schulbuch

168 Bereich Grundlagen der Chemie (II. Jahrgang, 3. Semester) Kohlenstoffkreislauf Alle Lebewesen bestehen aus organischen Kohlenstoffver- bindungen. In unserer Atmosphäre kommt der Kohlenstoff nur in Form von Kohlendioxid (CO 2 ) vor. Pflanzen und viele Kleinstlebewesen im Wasser (= Phytoplankton) sind in der Lage, aus diesem Kohlendioxid gemeinsam mit Wasser und Licht Biomasse aufzubauen. Dies geschieht im Prozess der Photosynthese in dem als Nebenprodukt auch noch der für uns so wichtige Sauerstoff entsteht. Es entsteht eine Reihe von Kohlenstoffverbindungen wie z. B. Cellulose oder Stärke. Diese sind dann Grundlage für die Ernährung der Konsu- menten. Das Reh frisst z. B. junge Blätter, Knospen und Bee- ren, die von den Pflanzen aus den Photosyntheseprodukten aufgebaut wurden. Im Stoffwechsel des Rehs und aller Lebewesen, die sich von komplexen organischen Stoffen ernähren (= heterotrophe Ernährung) , werden diese Produk- te mit Hilfe des Sauerstoffs wieder zu Kohlendioxid abge- baut . Dieser Prozess, der auch Zellatmung genannt, wird dient der Energiegewinnung. Er läuft auch in Pflanzen ab. Die Destruenten sind eine Art Abfallentsorger, sie betreiben auch Zellatmung und bauen abgestorbenes Material zur Kohlendioxid ab. Zwischen Photosynthese und Zellatmung besteht also ein Kreislauf, in dem Kohlenstoff ständig zwi- schen der anorganischen Welt (CO 2 ) und der organischen (Zucker und andere Biomoleküle) wechselt (siehe Abb. 12.12). Durch die Verbrennung von organischen Stoffen, wie Holz werden diese ebenfalls mit Sauerstoff oxidiert und in Kohlendioxid umgewandelt, also dem Kreislauf wieder zu- geführt. Vor Millionen von Jahren wurde dieser Kreislauf zwischen Photosynthese und Zellatmung unterbrochen. Eine große Menge organisches Material wurde im Meer mit Sedimen- ten bedeckt und konnte nicht durch Destruenten abgebaut werden. In einem sehr langsamen Prozess unter Einfluss hoher Temperaturen und Druck wurde die Biomasse in Erdöl und Kohle umgewandelt. Durch diese Speicherung an CO 2 in den sogenannten „fossilen Rohstoffen“ sank der Gehalt an Kohlendioxid in der Atmosphäre stark und es wurde kühler. i Abb. 12.12: Kohlenstoffkreislauf zwischen Photosynthese und Zellatmung Neben dem Kohlendioxid ist auch das Wasser in der Lage, IR-Strahlung aufzunehmen und wieder abzustrahlen, trägt also auch wesentlich zum sogenannten Treibhauseffekt bei. Andere Moleküle tun dies ebenfalls, kommen aber nur in viel geringeren Mengen in der Atmosphäre vor, pro Teilchen haben sie aber oft einen viel stärkeren Effekt als CO 2 . Solche Gase sind z. B. Methan (CH 4 ), Lachgas (N 2 O) oder die FCKWs . Durch Verbrennung dieser fossilen Brennstoffe Verbindun- gen in Kraftwerken, Autos, Heizanlagen oder Fabriken ge- langt das damals gebundene Kohlendioxid zurück in die Atmosphäre und erhöht dadurch wieder die Temperatur. Neben dem Kohlenstoffkreislauf zwischen Photosynthese und Zellatmung gibt es auch noch einen anorganischen Kohlenstoffkreislauf mit geochemischen Prozessen. Durch das Auflösen von Kohlendioxid in Wasser entsteht Kohlen- säure, die wiederum durch Reaktion mit Kalk zum Calzium- hydrogencarbonat (CaHCO 3 ) wird. HCO 3 – -hältiges (= hartes) Wasser ermöglicht Lebewesen im Wasser die Ausbildung von Kalkschalen (CaCO 3 ) Durch Absterben der Lebewesen sedimentieren die Kalkschalen und haben so ganze Gebirge aus Kalkstein z. B. die Kalkalpen entstehen lassen. In Koh- lensäure und Kalkstein sind ebenfalls extrem große Men- gen an Kohlenstoff gespeichert. Abb. 12.13: Kalk- Kohlensäure-Kreislauf Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv