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Der Kohlenstoffkreislauf

Der Kohlenstoffkreislauf

Kohlenstoff bindet während der Fotosynthese an organische Stoffe; wird beim Atmen abgegeben.

Erdkunde

Schlagwörter

Kohle, Kreislauf, Kohlendioxid, Kohlenstoffbindung, Kohlenstoffemission, Fotosynthese, Energieproduktion, Spaltung, Atmung, Abtragung, Verbrennung, Kohlestoffverbindungen, kohlenstoffhaltige Ablagerungen, Kohlenwasserstoff, Tier, Pflanze, Boden, Methan, Carbonate, Hydrogencarbonate, Vulkan, Lebewesen, Biologie, Erdkunde

Verwandte Extras

3D-Modelle

Kohlenstoffreislauf

  • Emission
  • Bindung
  • Speicherung

Begriffsdefinitionen:

Kohlenstoff: Chemisches Element, sein chemisches Zeichen lautet C, es ist sechste Element im Periodensystem. Seit Menschengedenken bekanntes und genutztes Element. In der Natur kommt er sowohl elementar als auch und in chemischen Verbindungen vor.
Der meiste Kohlenstoff kommt in gebundener Form als Carbonat in verschiedenen Mineralien (z.B. Kalkstein, Magnesit, Dolomit) vor. In Gewässern gibt es ihn in Form von gelöstem Carbonat und Hydrocarbonat. Natürlicher Kohlenstoff ist meist organisch.
Steinkohle ist kein elementarer Kohlenstoff, sondern eine variantenreiche Mischung aus Kohlenstoffverbindungen. Erdöl und Erdgas bestehen hauptsächlich aus verschiedenen Kohlenwasserstoffverbindungen. Diamanten befinden sich in Gestein vulkanischem Ursprungs und sind Kohlenstoff mit kristallinem Aufbau. In der Atmosphäre kommt in großen Mengen Kohlenstoffdioxid vor. Kohlenstoff ist auch Baustein der organischen Stoffe in lebenden Organismen.

Fotosynthese: Sich in Pflanzen, Algen und einigen Bakterien abspielender Lebensprozess, bei dem, ausgehend von anorganischen Stoffen, mithilfe der von der Sonne stammenden Lichtenergie organische Stoffe entstehen.

Autotrophe Lebewesen: Lebewesen, die aus anorganischen Stoffen (Kohlenstoffdioxid, Wasser, Ionen) organische Stoffe bilden, z.B. Fotosynthese betreibende Pflanzen, die das aus der Atmosphäre stammende Kohlenstoffdioxid umwandeln.

Heterotrophe Lebewesen: Lebewesen, die fertige organische Stoffe aufnehmen und sie zu eigenen organischen Stoffen umwandeln, z.B. Tiere und Pilze.

Treibhauseffekt: Die Fähigkeit der Atmosphäre, Wärme zurückzuhalten. Die auf die Erdoberfläche einfallende Sonnenstrahlung wird in die Atmosphäre reflektiert, doch ein Teil der abgestrahlten Energie verlässt die Atmosphäre nicht, da eine von außen begrenzende „Wand“, die in der Atmosphäre befindlichen Treibhausgase sie nicht entweichen lässt, sondern sie zurück auf die Oberfläche zurückwirft. Ohne diesen Vorgang wäre die Durchschnittstemperatur auf der Erde um 40° C kälter. Der Kohlenstoffdioxid-Ausstoß steigt bedingt durch den Menschen an, was den Treibhauseffekt verstärkt und die globale Erwärmung verursacht.

Animation

  • Fotosynthese - Sich in Pflanzen, Algen und einigen Bakterien abspielender Lebensprozess, bei dem, ausgehend von anorganischen Stoffen, mithilfe der von der Sonne stammenden Lichtenergie organische Stoffe entstehen.
  • Pflanzenanbau
  • natürliche Vegetation
  • Wasservegetation
  • Sonnenstrahlung
  • Karbonatgestein (Kalkstein, Dolomit)
  • Boden (Detritus und verwitterndes organisches Material)
  • kohlenstoffhaltige Ablagerungen
  • Wasser (gelöste Karbonate und Hydrokarbonate)
  • Atmosphäre (Kohlenstoffdioxid, Methan)
  • Steinkohle
  • Kohlenwasserstoff
  • Lebende Organismen
  • Atmung
  • Erosion
  • Verbrennung
  • Vulkanausbruch
  • Industrie- emissionen
  • Verkehrs- emissionen
  • Landwirtschafts- emissionen
  • Verbrennung
  • Fotosynthese
  • CO₂-Emission
  • Nahrungsaufnahme
  • Zersetzung
  • einige Tage – Zehntausende von Jahren
  • Vulkanismus
  • saurer Regen
  • Auswaschung
  • Entstehung von Kohle und Kohlenwasserstoffen
  • Zersetzung von Korallen und Plankton
  • Zersetzung
  • Karbonatgesteine
  • Magmatismus
  • CO₂-Emission
  • Plattentektonik
  • Millionen von Jahren
  • Verkehrs- emissionen
  • Industrie- emissionen
  • Verbrennung von Kohle und Kohlenwasserstoffen
  • Bodenerosion
  • Fotosynthese
  • Landwirtschafts- emissionen
  • Waldbrand
  • Emission
  • Bindung
  • Speicherung

Biozyklus

  • Verbrennung
  • Fotosynthese
  • CO₂-Emission
  • Nahrungsaufnahme
  • Zersetzung
  • einige Tage – Zehntausende von Jahren

Geozyklus

  • Vulkanismus
  • saurer Regen
  • Auswaschung
  • Entstehung von Kohle und Kohlenwasserstoffen
  • Zersetzung von Korallen und Plankton
  • Zersetzung
  • Karbonatgesteine
  • Magmatismus
  • CO₂-Emission
  • Plattentektonik
  • Millionen von Jahren

Menschlicher Eingriff

  • Verkehrs- emissionen
  • Industrie- emissionen
  • Verbrennung von Kohle und Kohlenwasserstoffen
  • Bodenerosion
  • Fotosynthese
  • Landwirtschafts- emissionen
  • Waldbrand

Narration

Die Menge der jeweiligen chemischen Elemente auf der Erde ist relativ konstant, doch ihre Verteilung und Wanderung sind natürliche Prozesse und verändern sich durch das Eingreifen der Menschen auf kurze wie auch auf lange Sicht. Die Stoffe sind in der Natur Teil eines konstanten Kreislaufs. In diesem erfahren sie verschiedene Veränderungen und nehmen unterschiedliche Formen an.

Kohlenstoff ist eins der häufigsten Elemente der Erde: Er ist einer der wichtigsten Bestandteile der Atmosphäre, des Gesteins und der lebenden Organismen. Der Kohlenstoffkreislauf ist ein komplexer Prozess, denn er findet in allen lebenden Organismen statt.

Gleichzeitig findet er sich auch häufig in der nicht lebendigen Umwelt, zum Beispiel in Karbonatgestein, fossilen Brennstoffen, der Atmosphäre, abgestorbenem organischen Material und der Hydrosphäre.

Das Kohlenstoffdioxid in der Luft stellt die Kohlenstoffquelle für Lebewesen dar. Autotrophe Lebewesen, also solche, die Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre nutzen können, binden mithilfe der Energie des Sonnenlichts das Kohlenstoffdioxid und wandeln es in organische Stoffe um, es findet also Fotosynthese statt.

Die Stoffe des Kohlenstoffkreislaufs können für kürzere oder längere Zeit aus dem Kreislauf austreten. Im Verlauf der Zersetzung abgestorbener pflanzlicher und tierischer Stoffe durch Organismen gelangt ihr Kohlenstoffgehalt größtenteils in Form von Kohlenstoffdioxid in die Atmosphäre, während sich ein kleiner Teil in Karbonatverbindungen umwandelt, sich in Meerwasser löst.

Im Boden bilden sich durch das Mitwirken der zersetzenden Organismen aus den organischen Stoffen Humusverbindungen, die sich anhäufen. Wenn die Zersetzungsvorgänge für einen erdgeschichtlich messbar langen Zeitraum gehemmt sind, können aus den organischen Resten Steinkohle und Kohlenwasserstoffe entstehen.

Lebendige Organismen wandeln einen Teil ihrer Kohlenstoffverbindungen während ihrer Lebensdauer in Kohlenstoffdioxid um, das in die Luft entweicht. Das ist der Atmungsprozess. Der so in die Luft zurückgelangende Kohlenstoff wird nun erneut zur Kohlenstoffquelle für Pflanzen.

Im Kreislauf des Kohlenstoffs spielen allerdings auch andere Umstände, wie zum Beispiel Vulkanismus, Verbrennung, Zersetzung abgestorbener Pflanzen und der Zerfall von Gestein eine Rolle.

Auch der Mensch und sein Verhalten ist Teil des Kohlenstoffkreislaufs. So ist zum Beispiel die Menge an Kohlenstoffdioxid bedeutend, die durch Verbrennen von Holz, Kohle und Erdöl bzw. im Verkehr und der Industrie produziert wird. Alle diese Handlungen beeinflussen das Gleichgewicht des natürlichen Kreislaufs. Der steigende Kohlenstoffdioxidgehalt verstärkt den Treibhauseffekt und führt zur globalen Erwärmung unseres Planeten.

Verwandte Extras

Der Phosphorkreislauf

Phosphor ist ein für Lebewesen wichtiges Element, das auf der Erde einen Kreislauf duchläuft.

Der Sauerstoffkreislauf

Sauerstoff befindet sich in der Erdatmosphäre in einem ständigen Kreislauf.

Der Stickstoffkreislauf

Der Stickstoff wird von Bakterien gebunden und von Lebewesen in vielfältigen Verbindungen genutzt.

Der Wasserkreislauf

Der Wasserkreislauf der Erde besteht aus Verdunstung, Kondensation, Schmelzen und Gefrieren.

Die Luftverschmutzung

Die Animation zeigt die Hauptquellen der Luftverschmutzung: Landwirtschaft, Industrie und Städte.

Das Kohlendioxid (CO₂) (Grundstufe)

Farbloses, geruchloses Gas, schwerer als Luft. Notwendig für die Photosynthese von Pflanzen.

Das Kohlendioxid (CO₂) (Mittelstufe)

Farbloses, geruchloses Gas, schwerer als Luft. Notwendig für die Photosynthese von Pflanzen.

Das Kohlenmonoxid (CO) (Mittelstufe)

Farbloses, geruchloses Gas, in hoher Konzentration sehr giftig für Mensch und Tier.

Das Nullemissionshaus

Bei der Planung moderner Familienhäuser kann viel für den Umweltschutz getan werden.

Das Untertagekohlenbergwerk

Die obere Gesteinsschicht wird nicht abgetragen, der Abbau erfolgt in Schächten.

Der Vulkanismus

Beim Vulkanismus steigt aus der Erdkruste Magma an die Oberfläche.

Die Entwaldung

Die Entwaldung hat zahlreiche negative Auswirkungen auf die Umwelt.

Die Fotosynthese

Pflanzen sind in der Lage aus anorganischen Stoffen organischen Zucker herzustellen.

Die Kohlensäure (H₂CO₃)

Farblose, geruchlose Flüssigkeit, die durch Lösen von Kohlendioxid in Wasser entsteht.

Der Wasserkreislauf

Der Wasserkreislauf der Erde besteht aus Verdunstung, Kondensation, Schmelzen und Gefrieren.

Die Bildung und Aktivität des Schichtvulkans

Besteht aus Gesteinstrümmern und vulkanischer Asche, bzw. aus Lavaschichten.

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