Kohlenstoffzyklus

Der Kohlenstoffkreislauf beschreibt die Speicherung und den Austausch von Kohlenstoff zwischen Biosphäre, Atmosphäre, Hydrosphäre und Geosphäre der Erde. NASA

Das Kohlenstoff Zyklus beschreibt die Speicherung und den Austausch von Kohlenstoff zwischen den Erden Biosphäre (lebende Materie), Atmosphäre (Luft), Hydrosphäre (Wasser) und Geosphäre (Erde). Die Hauptreservoirs von Kohlenstoff sind die Atmosphäre, die Biosphäre, der Ozean, Sedimente und das Innere der Erde. Sowohl natürliche als auch menschliche Aktivitäten übertragen Kohlenstoff zwischen den Stauseen.

SCHLUSSELERKENNTNISSE: Der Kohlenstoffkreislauf

• Der Kohlenstoffkreislauf ist der Prozess, durch den sich das Element Kohlenstoff durch die Atmosphäre, das Land und den Ozean bewegt.
• Der Kohlenstoffkreislauf und der Stickstoffkreislauf sind der Schlüssel zur Nachhaltigkeit des Lebens auf der Erde.
• Die Hauptreservoirs von Kohlenstoff sind die Atmosphäre, die Biosphäre, der Ozean, Sedimente sowie die Erdkruste und der Erdmantel.
• Antoine Lavoisier und Joseph Priestly waren die ersten, die den Kohlenstoffkreislauf beschrieben haben.

Warum den Kohlenstoffkreislauf studieren?

Dafür gibt es zwei wichtige Gründe Es lohnt sich, etwas über den Kohlenstoffkreislauf zu lernen und Verständnis.

Kohlenstoff ist ein lebensnotwendiges Element wie wir wissen. Lebende Organismen beziehen Kohlenstoff aus ihrer Umgebung. Wenn sie sterben, wird Kohlenstoff an die unbelebte Umwelt zurückgegeben. Allerdings ist die Konzentration Kohlenstoff in lebender Materie (18 %) ist etwa 100-mal höher als die Kohlenstoffkonzentration in der Erde (0,19 %). Die Aufnahme von Kohlenstoff in lebende Organismen und die Rückgabe von Kohlenstoff an die unbelebte Umwelt sind nicht im Gleichgewicht.

Der zweite große Grund ist, dass der Kohlenstoffkreislauf dabei eine Schlüsselrolle spielt globales Klima . Obwohl der Kohlenstoffkreislauf riesig ist, kann der Mensch ihn beeinflussen und das Ökosystem verändern. Kohlendioxid, das durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe freigesetzt wird, ist etwa doppelt so hoch wie die Nettoaufnahme von Pflanzen und dem Ozean.

Kohlenstoffformen im Kohlenstoffkreislauf

Sarayut Thaneerat / Getty Images

' id='mntl-sc-block-image_2-0-5' />

Photoautotrophe nehmen Kohlendioxid auf und wandeln es in organische Verbindungen um.

Sarayut Thaneerat / Getty Images

Kohlenstoff existiert in verschiedenen Formen, während er sich durch den Kohlenstoffkreislauf bewegt.

Kohlenstoff in der unbelebten Umwelt

Die unbelebte Umwelt umfasst Substanzen, die niemals lebendig waren, sowie kohlenstoffhaltige Materialien, die nach dem Tod von Organismen zurückbleiben. Kohlenstoff findet sich im unbelebten Teil der Hydrosphäre, Atmosphäre und Geosphäre als:

• Carbonat (CaCO₃) Felsen: Kalkstein und Korallen
• Totes organisches Material, wie Humus im Boden
• Fossile Brennstoffe aus toter organischer Materie (Kohle, Öl, Erdgas)
• Kohlendioxid (CO_zwei) in der Luft
• In Wasser gelöstes Kohlendioxid bildet HCO₃⁻

Wie Kohlenstoff in lebende Materie eindringt

Kohlenstoff gelangt durch Autotrophe, also Organismen, die in der Lage sind, ihre eigenen Nährstoffe aus anorganischen Materialien herzustellen, in lebende Materie.

Photoautotrophesind für den größten Teil der Umwandlung von Kohlenstoff in organische Nährstoffe verantwortlich. Photoautotrophe, hauptsächlich Pflanzen und Algen, verwenden Licht von der Sonne, Kohlendioxid und Wasser, um organische Kohlenstoffverbindungen (z. B. Glukose) herzustellen.Chemoautotrophesind Bakterien und Archaeen, die Kohlenstoff aus Kohlendioxid in eine organische Form umwandeln, aber die Energie für die Reaktion gewinnen sie durch die Oxidation von Molekülen und nicht durch Sonnenlicht.

Wie Kohlenstoff in die unbelebte Umwelt zurückgeführt wird

Kohlenstoff kehrt in die Atmosphäre und Hydrosphäre zurück durch:

• Brennen (als elementarer Kohlenstoff und mehrere Kohlenstoffverbindungen)
• Atmung durch Pflanzen und Tiere (als Kohlendioxid, CO_zwei)
• Zerfall (als Kohlendioxid, wenn Sauerstoff vorhanden ist, oder als Methan, CH₄, wenn kein Sauerstoff vorhanden ist)

Tiefer Kohlenstoffkreislauf

Der Kohlenstoffkreislauf besteht im Allgemeinen aus Kohlenstoffbewegungen durch die Atmosphäre, die Biosphären, den Ozean und die Geosphäre, aber der tiefe Kohlenstoffkreislauf zwischen dem Mantel und der Kruste der Geosphäre ist nicht so gut verstanden wie die anderen Teile. Ohne die Bewegung der tektonischen Platten und die vulkanische Aktivität würde Kohlenstoff schließlich in der Atmosphäre eingeschlossen werden. Wissenschaftler glauben, dass die im Mantel gespeicherte Kohlenstoffmenge etwa tausendmal größer ist als die an der Oberfläche gefundene Menge.

Quellen

• Archer, David (2010). Der globale Kohlenstoffkreislauf . Princeton: Princeton University Press. ISBN 9781400837076.
• Falkowski, P.; Scholes, R.J.; Boyle, E.; et al. (2000). 'Der globale Kohlenstoffkreislauf: Ein Test unseres Wissens über die Erde als System'. Wissenschaft . 290 (5490): 291–296. doi:10.1126/science.290.5490.291
• Lal, Rattan (2008). 'Sequestrierung von atmosphärischem CO_zweiin globalen Kohlenstoffspeichern“. Energie- und Umweltwissenschaften . 1: 86–100. doi:10.1039/b809492f
• Morse, John W.; MacKenzie, FT (1990). 'Kapitel 9 der aktuelle Kohlenstoffkreislauf und der Einfluss des Menschen'. Geochemie von Sedimentkarbonaten. Entwicklungen in der Sedimentologie . 48. S. 447–510. doi:10.1016/S0070-4571(08)70338-8. ISBN 9780444873910.
• Lehrling, I.C. (2001). 'Der Kohlenstoffkreislauf und das atmosphärische Kohlendioxid'. In Houghton, J.T. (Hrsg.). Klimawandel 2001: Die wissenschaftliche Grundlage: Beitrag der Arbeitsgruppe I zum dritten Sachstandsbericht des Weltklimarates.