Prezi logo
Log in
Loading…

Up next

100 Years of Geological Mapping in The Netherlands

Prezi Team

Kohlenstoffkreislauf

LK

Lotte Krueger

Transcript

Kohlenstoffkreislauf

Allgemein

  • geschlossenes System bestehend aus vier Teilsystemen (Biosphäre, Atmosphäre, Hydrosphäre, Lithosphäre)
  • 1. chemische Umwandlung kohlenstoffhaltiger Verbindungen innerhalb der Sphären (Kohlenstoffspeicher)
  • 2. Kohlenstoffflüsse zwischen den Sphären

Kurzfristiger Kohlenstoffkreislauf

Kurzfristiger Kohlenstoffkreislauf

  • läuft in Zeiträumen von einigen Tausend Jahren ab
  • CO2-Speicher sind klein, Flussraten sind sehr hoch
  • Wechselbeziehungen zwischen Atmosphäre, Biosphäre, Hydrosphäre
  • Vorgänge: Assimilation, Dissimilation, Diffusion

Langfristiger Kohlenstoffkreislauf

Langfristiger Kohlenkreislauf

  • läuft in Zeiträumen von bis zu Millionen oder sogar Millarden Jahren ab
  • Kohlenstoffspeicher extrem groß, Flussrate sehr gering
  • größtenteils in Lithosphäre
  • Vorgänge: Sedimentation, Diagenese, Gesteinsmetamorphose, Verwitterung, Vulkanismus

Vorgänge in der Biosphäre

Biosphäre

  • Landlebewesen entziehen Atmosphäre jährlich ca. 122 GtC
  • Assimilation: Pflanzen betreiben Fotosynthese
  • Umwandlung von atmosphärischen Kohlenstoffs in organische Kohlenstoffverbindungen
  • Dissimilation: Konsumenten, Destruenten, Pflanzen nutzen organische Verbindungen zur Energiegewinnung (Zellatmung)
  • Umwandlung von org. Verbindungen in atmosphärisches CO2
  • Unter anaeroben Bedingungen: unvollständige Zersetzung zu Methan

Fotosynthese:

6CO2 + 6H2O + Lichtenergie --> C6H12O6 + 6O2

Zellatmung:

Reaktionsgleichungen

C6H12O6 + 6O2 --> 6CO2 + 6H2O + Zellenergie (ATP)

Vorgänge in der Atmosphäre

  • Methanoxidation: Methan reagiert mit Sauerstoff zu atmosphärischen CO2
  • Diffusion: atmosphärisches CO2 löst sich in Wasser
  • physikalische Transportkräfte (Wind ) sorgen für Durchmischung der Luft

--> gleiche CO2 Konzentration in unteren Luftschichten

Atmosphäre

  • Methanoxidation:

CH4 + 2O2 --> CO2 + 2H2O

  • Diffusion:

CO2(g) --> CO2(aq)

Reaktionsgleichungen

Vorgänge in der Hydrosphäre

Hydrosphäre

  • Fotosynthese durch Phytoplankton
  • nimmt ca. 103 GtC pro Jahr auf
  • Zellatmung und Methanbildung durch Meerestiere
  • Kohlensäuregleichgewicht: im Wasser gelöstes CO2 reagiert mit Wasser unter H3O+-Bildung zu Hydrogencarbonat- Ionen(HCO3-) und Carbonat-Ionen (CO32-)
  • Kalkbildung

a) chemische: gebildeten (HCO3-)-Ionen fallen mit eingespülten Calcium-Ionen(Ca2+) zu Calciumcarbonat aus

b) organisch: Schalentiere bilden Skelett aus Carbonat-Ionen (CO32-)

  • hoher Druck, Zeit --> Kalkstein

Kohlensäuregleichgewicht:

CO2 + H2O --> H2CO3

H2CO3 + H2O --> (HCO3-) + (H3O+)

(HCO3-) + H2O --> (CO32-) + (H3O+)

Reaktionsgleichungen

Kalkbildung:

(Ca2+) + 2(HCO3-) --> CaCO3 + CO2 + H2O

Vorgänge in der Lithosphäre

Lithosphäre

  • Lithosphäre speichert 75.000.000 GtC

Diagenese:

  • langfristige Verfesstigung loser Sedimente
  • biologische, chemische, pysikalische Umwandlung organischer Stoffe
  • Entstehung von:Huminstoffen, Kerogen(Ölschiefer),Bitumen(Teerstoffe), Methan
  • Durch Folgeprozesse: Entstehung von Erdöl, Erdgas, Kohle

Gesteinsmetamorphose:

  • Umwandlung von festem Gestein aufgrund von verändertetn Druck und Temperaturverhältnissen
  • Schollen der Erdkruste werden aufgrund von Konvektionsströmen gegeneinander bewegt -->Meeresboden wird unter Kontinentalplatte gedrückt und erhitzt-->Sand und Kalkgestein reagiert zu Silkatgestein

CaCO3 + SiO2 -->CO2 + CaSiO3

Vulkanismus

Vulkanismus:

  • Verflüssigung von Carbonatgestein
  • Austritt von Magma an der Erdoberfläche
  • in Magma gelöste Bestandteile wie CO2 gehen in Gasphase über -->entweichen in Atmosphäre, Hydrosphäre
  • in Kerogen und Kalkstein gespeicherter Kohlenstoff wird als CO2 freigesetzt

Vulkanismus

Gesteinsverwitterung

  • Verwitterung: Silkat und Kalkgestein werden durch sauren Regen zersetzt --> CO2 Aufnahme
  • Ionen und Sand gelangen über Flüsse ins Meer

Verwitterung von Silkatgestein:

2CO2 + H2O + CaSiO3 --> 2(HCO3-) + (Ca2+) + SiO2

Verwitterung von Kalkgestein:

CO2 + H2O + CaCO3 --> 2(HCO3-) + (Ca2+)

Gesteinsverwitterung

Eingriff des Menschen

Der Mensch

  • Verbrennung fossiler Energieträger wie Edöl,Edgas, Kohle
  • Abholzung der tropischen Regenwälder --> Verlust von Speicherkapazität und geringere Fotosyntheseleistung
  • Jährlich drei Gigatonnen zusätzliches CO2 in der Atmosphäre

Folgen

  • CO2 ist ein Treibhausgas --> führt zu Klimaerwärmung
  • Anstieg der Temperatur senkt CO2 Aufnahmekapazität des Meeres--> noch mehr CO2 gelangt in die Atmosphäre
  • Permafrost/Poole schmelzen: setzt gespeichertes Methan frei + Verlust von Reflektionskraft
  • Ansteigen des Meeresspiegels
  • Versauerung der Meere ---> Artensterben (Korallenriffe, Phytoplankton)
  • Häufung von Naturkatastrophen/Wetterextremen

Video

Quellen

  • http://www.oekosystem-erde.de/html/klimawandel-02.html
  • ftp://ftp.rz.uni-kiel.de/pub/ipn/SystemErde/09_Begleittext_oL.pdf
  • https://www.abiweb.de/biologie-oekologie/oekosysteme/stoffkreis.html
  • https://de.wikipedia.org/wiki/Kohlenstoffzyklushttps://de.wikipedia.org/wiki/Kohlenstoffzyklus
  • https://www.youtube.com/watch?v=7VcT0ygjq_s
  • https://www.youtube.com/watch?v=N3fNWY4wG0U