|
||||||||
|
Da wir nun die wesentlichen Elemente eines Ökosystems besprochen haben, können wir einmal den Weg von 2 wichtigen Elementen in der Biosphäre verfolgen: Kohlenstoff und Stickstoff. Daneben sind sicherlich O2, Schwefel und Phosphor ebenfalls interessant, nicht zu vergessen der Wasserkreislauf. Der Kohlenstoffkreislauf ist die Umwandlung
von C in seine verschiedenen Erscheinungsformen in der Biosphäre. Alle Lebewesen benötigen Kohlenstoff, um ihre körpereigenen organischen Stoffe herzustellen. Er tritt in der Natur entweder als CO2, als Carbonat (CO32-) oder in organischen Stoffen auf.
CO2 wird von den Pflanzen assimiliert und durch die Photosynthese in organische Stoffe umgewandelt. Auch Pflanzen bauen aerob organische Stoffe ab und geben dabei CO2 an die Luft ab (Dissimilation). Pflanzen dienen den Tieren als Nahrung, die diese umbauen und zum Energiegewinn dissimilieren. Dabei entsteht CO2, das ausgeatmet wird. Abgestorbenes organisches Material wird von Bodenbewohnern aerob zersetzt. Dabei entsteht CO2, das wieder in die Atmosphäre entweicht. Blau eingezeichnet ist das CO2, das von den aeroben Organismen ausgeatmet wird und das CO2 der Vulkanausbrüche und nichtvulkanischen Bodenausgasung. Diese CO2-Quellen werden normalerweise in den Schaubildern vergessen. Da 70% der Erde mit Wasser bedeckt ist, und Wasser eine bemerkenswerte CO2-Löslichkeit hat, findet auch ein ständiger Austausch von CO2 zwischen der Atmosphäre und den Meeren statt. Jährlich werden etwa einhundert Milliarden Tonnen CO2 zwischen der Atmosphäre und den Meeren ausgetauscht. Der Ozean enthält etwa sechzigmal so viel Kohlendioxid wie die Atmosphäre. Die nachfolgende Abbildung zeigt den Kohlenstoff-Kreislauf in der Biosphäre und gibt die teilweise geschätzten umgeschlagenen Mengen an CO2 1994 an (Quelle: Dave Bice, Dept. of Geology, Carleton College, Northfield, MN 55057; verändert; 1Gt = 109 To). |
|
|||||||
|
1. Verbrennung fossiler Brennstoffe - 5 Gt/Jahr 2. Vulkanische Eruptionen 0, 6 Gt/Jahr 3. Aufnahme von CO2 durch die kalte Oberfläche der Meere - 90 Gt/Jahr 4. Photosynthese mariner Organismen in kaltem Oberflächenwasser der Meere - 8Gt/Jahr 6. Ablagerung toter Organismen (anorg. und organ. C) vom kalten in das tiefe Meerwasser - 14Gt/Jahr 7. Absinken des kalten Oberflächenwassers (meist nahe den Polen) - 96,2 Gt/Jahr 8. Horizontaltransfer von warmem Oberflächenwasser - 10Gt/Jahr 5. Atmung mariner Organismen und schneller Zerfall toter Organismen in kaltem Oberflächenwasser der Meere - 14Gt/Jahr 9. Sedimentation auf den Meeresgrund (anorg. und organ. C) - 0,6Gt/Jahr 10. Freisetzung von CO2 durch warmes Oberflächenwasser der Meere - 90Gt/Jahr 11. Photosynthese mariner Organismen in warmem Oberflächenwasser - 32Gt/Jahr 13. Ablagerung toter mariner Organismen (organ. und anorgan. C) vom warmen Wasser ins tiefe Wasser - 6Gt/Jahr 12. Atmung mariner Organismen und schneller Zerfall toter Organismen in warmem Oberflächenwasser - 26Gt/Jahr 14. Aufsteigen des tiefen Wassers (Äquator und an den Kontinenträndern) - 105 Gt/Jahr 15. C-Transfer durch Flußmündungen ins Meer - 0,6Gt/Jahr 16. Abholzung der Wälder und Böden setzt CO2 frei - 1,5Gt/Jahr 17. Photosynthese der Landorganismen - 110 Gt/Jahr 18. Atmung der Landorganismen - 50 Gt/Jahr 19. Blattfall und Verlust der Wurzeln in den Boden - 60Gt/Jahr 20. Atmung der Mikroorganismen im Boden setzt CO2 in die Atmosphäre frei - 59 Gt/Jahr
Bei der obigen Darstellung sind die in vielen Publikationen nicht erwähnten Emissionen durch die Atmung der Organismen und Vulkanausbrüche berücksichtigt. Damit sind die Ozeane die wichtigsten CO2-Speicher der Erde! |
|
Der Stickstoffkreislauf ist die Umwandlung von N in seine verschiedenen Erscheinungsformen in der Biosphäre. Luft besteht zu 78% aus N2 und ist deshalb eine Art N- Reservoir. Alle Lebewesen benötigen, wie Sie ja wissen N um z. B. Aminosäuren, Proteine, Nukleinsäuren und bei Bakterien Zellwände herstellen zu können. Stickstoff ist das 4. häufigste Element in Mikroorganismen nach Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff. Das N-Atom kann in vielen Oxidationsstufen vorkommen und viele der Umwandlungen in diese Stufen werden von Mikroorganismen bewerkstelligt. N2 in der Luft kann, wie wir schon gehört haben, nur von Bakterien genutzt werden. Nitrat ( NO3-) wird von Pflanzen verwendet. Für ein Gewässer würde der N-Kreislauf so aussehen:
Für Boden und Atmosphäre ergibt sich folgendes Bild:
|
|
