Kohlenstoffkreislauf

Was ist der Kohlenstoffkreislauf? 

Der Kohlenstoffkreislauf beschreibt den Austausch von Kohlenstoff zwischen den verschiedenen Sphären der Erde. Kohlenstoff ist ein wesentliches Element für das Leben und spielt eine zentrale Rolle im globalen Klimasystem. Der Kreislauf hilft dabei, die Konzentration von Kohlenstoffdioxid (CO₂) in der Atmosphäre zu regulieren. 

Die Hauptkomponenten des globalen Kohlenstoffkreislaufs umfassen die Atmosphäre, die terrestrischen Ökosysteme, die Ozeane und die geologischen Formationen. Kohlenstoff bewegt sich durch Prozesse wie Photosynthese, Atmung, Verbrennung und Verwitterung zwischen diesen Reservoiren.  

Ablauf des Kohlenstoffkreislaufs

Pflanzen nehmen Kohlenstoff aus der Luft auf und produzieren durch Photosynthese Glucose und Sauerstoff. Diese Stoffe sind für Menschen und Tiere lebenswichtig, da sie für die Energiegewinnung Sauerstoff und Glucose benötigen. Beim Verstoffwechseln dieser Substanzen geben Menschen und Tiere CO₂ ab, während Tiere zusätzlich kohlenstoffhaltige Verbindungen ausscheiden. Pilze und Bakterien im Boden zersetzen diese Verbindungen, wodurch wieder Kohlenstoff freigesetzt wird. 

In Ozeanen und Gewässern läuft ein ähnlicher Prozess ab. Wasserpflanzen nehmen CO₂ auf und betreiben Photosynthese. Fische, die diese Pflanzen fressen, geben CO₂und andere kohlenstoffhaltige Verbindungen ab. Pilze zersetzen diese Verbindungen auch hier. Durch natürliche Phänomene wie Vogelwanderungen und Überschwemmungen wird CO₂ zwischen Land und Wasser ausgetauscht. CO₂ löst sich im Wasser und bildet Carbonat-Ionen, die mit Calcium-Ionen Kalk bilden. Dieser Kalk sinkt zu Boden und trägt zur Bildung von Erdöl, Erdgas und Kohle bei. 

Kohlenstoffsenken und Kohlenstoffquellen

Kohlenstoffsenken sind natürliche oder künstliche Systeme, die mehr CO₂ aufnehmen als sie abgeben. Kohlenstoffquellen hingegen sind Prozesse oder Aktivitäten, die mehr CO₂ freisetzen als sie absorbieren. 

1. Kohlenstoffsenken: Wälder, Böden und andere terrestrische Ökosysteme sind wichtige Kohlenstoffsenken, die große Mengen CO₂ durch Photosynthese und organische Materie speichern. Etwa 30 % der menschengemachten CO₂-Emissionen können durch sie aufgenommen werden. Meere, Seen und Flüsse spielen eine bedeutende Rolle im Kohlenstoffkreislauf, indem sie CO₂ aus der Atmosphäre aufnehmen und als gelösten organischen und anorganischen Kohlenstoff speichern. Insgesamt absorbieren die Ozeane eine Netto-Kohlenstoffmenge von 2,2 Milliarden Tonnen pro Jahr.  

2. Kohlenstoffquellen: Der Mensch ist ein natürlicher Teil des Kohlenstoffkreislaufs, da er durch den Verbrauch von Sauerstoff und die Produktion von CO₂ zur Aufrechterhaltung dieses Zyklus beiträgt. Allerdings übersteigen die globalen CO₂-Emissionen die Kapazität der natürlichen Kohlenstoffsenken. Zudem führt die massive Abholzung von Wäldern zu einem weiteren Rückgang dieser wichtigen Kohlenstoffspeicher, wodurch ein Ungleichgewicht im Kohlenstoffkreislauf entsteht. Erdöl, Erdgas und Kohle werden von Menschen zur Energiegewinnung verbrannt, wobei große Mengen CO₂ freigesetzt werden. Diese übermäßigen CO₂-Emissionen stören das Gleichgewicht des Kohlenstoffkreislaufs und verstärken den Treibhauseffekt. Zusätzlich gelangt das überschüssige CO₂ vermehrt in die Ozeane. Dies führt zur Versauerung des Wassers, da sich Kohlensäure bildet und der pH-Wert sinkt. Diese Veränderungen beeinträchtigen die Meeresbewohner erheblich, da sie sich nur schwer oder gar nicht an die neuen Bedingungen anpassen können. 

Fazit

Der Kohlenstoffkreislauf ist ein wesentliches System, das den Austausch von Kohlenstoff zwischen Atmosphäre, Ozeanen, Boden und Lebewesen steuert. Menschliche Aktivitäten wie die Verbrennung fossiler Brennstoffe und Abholzung stören das Gleichgewicht und verstärken den Treibhauseffekt. Um diese negativen Auswirkungen zu verringern, müssen CO₂-Emissionen reduziert und Kohlenstoffsenken wie Wälder und Ozeane geschützt werden.