Der Kohlenstoffkreislauf

Die wichtigsten sind die sogenannte Assimilation (Aufnahme) von CO₂ durch Planzen in der Photosynthese, und der entgegengesetze Vorgang, also die Rückführung von Kohlenstoffdioxid, die sogenannte Respiration (Veratmung) des von den Pflanzen produzierten Sauerstoffs zu CO₂. Hierbei wird auch die direkte Kupplung des Kohlenstoffkreislaufs mit dem Sauerstoffkreislauf deutlich. 

Wie in folgendem Schema verdeutlicht, laufen verschiedenste Teilschritte im Kreislauf ab:

(1) CO₂ wird aus der Atmosphere von Pflanzen aufgenommen (Assimilation). Diese produzieren Sauerstoff.

(2) Der Sauerstoff wird von den Lebewesen, die keine Photosynthese betreiben, veratmet (Respiration). Hierbei wird wieder CO₂ produziert, was in die Atmosphäre gelangt. 

Auch der Boden ist am Kohlenstoffkreislauf beteiligt:

(3) Anthropogen werden fossile Brennstoffe (Erdöl, Erdgas, Kohle) verbrannt. Diese bestehen zum größten Teil aus Kohlenstoff (Erdöl: 85-90% Kohlenstoff; Erdgas: Hauptbestandteil gesättigte Kohlenwasserstoffe, z.B. Methan CH₄). Bei der Verbrennung dieser Brennstoffe wird Kohlenstoffdioxid frei, das wiederum in die Atmosphäre transportiert wird. 

(4) Weitere C-Speicher im Boden sind Karbonate (CaCO₃, MgCO₃, Kalk); gespeicherter Kohlenstoff in Form von Knochen oder Muscheln und organische Abfallstoffe, die durch Zersetzungsvorgänge (auch durch Meeresablagerungen) in den Boden gelangen. 

Im Meer (Hydrosphäre, Tiefsee) laufen folgende Teilschritte ab:

(5) Zwischen der Hydrosphäre (Meerestiefe < 75m) und der Atmosphäre laufen in beiden Richtungen CO₂-Diffusionsvorgänge ab.

(6) Phytoplankton assimiliert CO₂, das durch Diffusionsvorgänge ins Wasser gelangt. Meerestiere (Fische) nutzen das Phytoplankton als Nahrungsquelle, und geben mit ihren Exkrementen (Detritus) wiederum organisches Material (=Kohlenstoff) ab, der zersetzt wird und sich absetzt. 

(7) Kohlenstoffverluste auf den Landflächen durch Auswaschung und Abtragung werden ins Meer transportiert, und durch CO₂-Freisetzung aus dem Meer und Transport über die Atmosphäre ersetzt.  

Unter natürlichen Bedingungen ist der Kohlenstoffkreislauf geschlossen, und die Gewinn-Verlust-Bilanz ausgeglichen.

Abb.: Schematische Darstellung der wichtigsten Teilschritte des Kohlenstoffkreislaufs

[Quelle: dtv-Atlas Ökologie, Deutscher Taschenbuch Verlag, 4. Auflage, 1998]