Kohlenstoffkreislauf: Lehrerleitfaden und Schüleraktivitäten

Kohlenstoff ist ein Element, das in allen Lebewesen vorhanden ist und Teil von Kohlenhydraten, Proteinen und Fetten ist. Es wird auf unserem Planeten ständig recycelt und wandert von der Atmosphäre zu Lebewesen und als Kohlendioxid zurück in die Atmosphäre. Kohlenstoff kann auch zwischen Lebewesen übertragen werden, wenn ein Organismus einen anderen isst. Dieser als Kohlenstoffkreislauf bekannte Recyclingprozess besteht aus einer Reihe von Schritten, in denen Kohlenstoff durch die Biosphäre, die Atmosphäre, die Hydrosphäre und die Geosphäre geleitet wird.

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Kohlenstoffkreislaufprozesse

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Hintergrundinformationen zum Kohlenstoffkreislauf

Der Kohlenstoffkreislauf besteht aus vier Hauptprozessen (Verbrennung, Photosynthese, Atmung und Zersetzung) und ist für die Existenz aller Lebewesen von wesentlicher Bedeutung.

Die Verbrennung wird allgemein als Verbrennung bezeichnet. Es ist eine chemische Reaktion, die Sauerstoff benötigt und Wärme erzeugt. Die Gleichung dieser Reaktion lautet Brennstoff + Sauerstoff → Kohlendioxid + Wasser . Die Verbrennung wird in der modernen Gesellschaft für viele verschiedene Zwecke eingesetzt. Es wird verwendet, um Strom für unsere Häuser und Büros zu erzeugen, und es wird verwendet, um die Autos, Züge und Flugzeuge zu bewegen, auf die die Menschen angewiesen sind, um zu reisen. Fossile Brennstoffe wie Kohle und Benzin werden aus den Überresten einst lebender Organismen vor Millionen von Jahren hergestellt. Wenn sie verbrannt werden, wird der darin enthaltene Kohlenstoff als Kohlendioxid an die Atmosphäre abgegeben.

Die Photosynthese ist der Prozess, mit dem Pflanzen Glukose erzeugen. Im Gegensatz zu Menschen sind Pflanzen autotrop und stellen ihre eigene Nahrung her. Die Photosynthese ist eine chemische Reaktion, die in allen grünen Teilen der Pflanze stattfindet, insbesondere aber in den Blättern. Die Reaktion findet in einem Teil einer Pflanzenzelle statt, die als Chloroplasten bezeichnet wird. Pflanzen verwenden Sonnenlicht, Kohlendioxid und Wasser, um Sauerstoff und Glukose zu produzieren. Die Weltgleichung lautet Kohlendioxid + Wasser → Sauerstoff + Glukose . Die Pflanzen bekommen Wasser aus den Wurzeln und das Wasser strömt durch Xylem genannte Röhren den Stängel hinauf. Die Pflanze erhält das Kohlendioxid aus der Luft, die durch Löcher, die Stomata genannt werden, in die Blätter gelangt.

Zelluläre Atmung ist ein Prozess, mit dem Lebewesen Energie produzieren. Die Atmung findet innerhalb der Mitochondrien in den Zellen der Lebewesen statt. Atmung tritt nicht nur bei Tieren auf, sondern auch bei Pflanzen und einzelligen Organismen. Die Wortgleichung für diese Reaktion lautet Glukose + Sauerstoff → Kohlendioxid + Wasser .

Zersetzung ist der Prozess, bei dem tote Organismen und Abfallprodukte von Organismen zersetzt werden, die als Zersetzer bezeichnet werden. Die Organismen geben den Kohlenstoff durch Zellatmung an die Atmosphäre ab. Zersetzer sind für das Recycling des Kohlenstoffs in toten Organismen unerlässlich.

Die Ozeane sind auch ein wichtiger Bestandteil des Kohlenstoffkreislaufs. Überall auf unserem Planeten ist eine große Menge Kohlendioxid in den Meeren und Ozeanen gelöst. Ein Teil des gelösten Kohlendioxids wird durch Photosynthese in biologischen Kohlenstoff umgewandelt. Dies wird dann durch Nahrungsketten von Organismus zu Organismus ausgetauscht. Ein Teil des Kohlenstoffs wird in Calciumcarbonat umgewandelt und von einigen Organismen zur Herstellung ihrer Schalen verwendet. Wenn diese Organismen sterben, fallen sie auf den Meeresboden. Im Laufe der Zeit bilden sie Kalkstein. Manchmal kann dieser Kalkstein aufgrund von Erdbewegungen freigelegt werden. Freiliegender Kalkstein kann verwittert werden, wodurch Kohlenstoff zurück in die Atmosphäre gelangt.

Kohlendioxid ist ein Treibhausgas. Erhöhte Kohlendioxidgehalte, unter anderen Gasen, in unserer Atmosphäre sind das, was Experten glauben, was unseren Planeten zum Aufheizen bringt. Dieser Effekt wird als Treibhauseffekt bezeichnet. Regierungen auf der ganzen Welt fordern die Menschen auf, die Menge an Kohlendioxid, die sie in die Atmosphäre abgeben, zu reduzieren. Weitere Aktivitäten finden Sie in unserem Stundenplan für den Treibhauseffekt.

Häufig Gestellte Fragen zum Kohlenstoffkreislauf

In welchen Teilen der Umwelt können wir Kohlenstoff finden?

Gesteine ​​und Mineralien, gelöste Kohlenstoffverbindungen im Ozean, Kohlendioxid (CO2) in der Atmosphäre, organische Verbindungen in Lebewesen, Kohlenstoff in Gesteinen und Mineralien und Kohlenstoff in gelösten Kohlenstoffverbindungen in der Atmosphäre. Kohlenstoff ist eines der wichtigsten Elemente im Periodensystem und ohne dieses Element wäre es für alle Lebewesen schwierig zu überleben.

Welche Bedeutung hat der Kohlenstoffkreislauf für Lebewesen?

Durch den Kohlenstoffkreislauf wird ein Gleichgewicht von Kohlendioxid in der Atmosphäre aufrechterhalten. Dies ist für die Erhaltung des Lebens, wie wir es kennen, und die Kontrolle der Temperatur der Erde von entscheidender Bedeutung. Darüber hinaus ist der Kohlenstoffkreislauf für viele andere Prozesse wie Photosynthese, Verbrennung und Atmung verantwortlich, die für das Funktionieren dieser Welt unerlässlich sind.

Welche menschlichen Aktivitäten haben negative Auswirkungen auf den Kohlenstoffkreislauf?

Aufgrund von Aktivitäten wie Abholzung, Verbrennung fossiler Brennstoffe und Industriebetrieben besteht ein Ungleichgewicht im Kohlenstoffkreislauf. Die Schüler können mehr über die Natur dieser Aktivitäten nachdenken und darüber, welche negativen Auswirkungen sie durch die Störung des Kohlenstoffkreislaufs haben.