Kohlenstoffkreislauf-Schaubild erstellen
Schaubilder des Kohlenstoffkreislaufs: Speicher und Flüsse in GtC, eine einfache Schulversion aus Kästen und Pfeilen, die Kohlenstoffpumpen des Ozeans und der Kohlenstoff-Sauerstoff-Kreislauf. Für Unterricht, Klima-Erklärungen und Paper.
Kohlenstoffkreislauf: Beispiele
Jede Karte zeigt, was ihr Prompt tatsächlich gezeichnet hat: das globale Schema aus Speichern und Flüssen mit Vorräten in GtC und Flüssen pro Jahr, eine Schulversion mit sechs Kästen und dem Prozess an jedem Pfeil, den Kohlenstoffkreislauf im Meer von der Oberfläche bis zum Meeresboden und den Kohlenstoff-Sauerstoff-Kreislauf aus Produzenten und Konsumenten mit ihren Gleichungen. Ein Klick lädt den Prompt zum Umschreiben.
Beschrifteter Kohlenstoffkreislauf: wohin jeder Pfeil den Kohlenstoff bringt
Lesen Sie links die Landspalte, in der Mitte den Zweig der fossilen Brennstoffe, dann rechts die Ozeanspalte. Jede Pfeilspitze sitzt auf dem Kasten, in den der Kohlenstoff wandert.
- 1
Photosynthese und Pflanzenatmung
Landpflanzen holen CO₂ aus der Atmosphäre; Atmung und Rodung schicken einen Teil direkt zurück.
- 2
Streu und Zersetzung
Totes Material und Streu gelangen in den Boden, wo Destruenten den Kohlenstoff zurück in die Luft veratmen.
- 3
Fossilisierung → Verbrennung
Über Jahrmillionen wird Bodenkohlenstoff zu Kohle, Öl und Gas; Verbrennung gibt ihn sofort an die Luft zurück.
- 4
Ozean und Sedimente
Das Meer nimmt CO₂ auf und gast es aus; sinkende Schalen werden zu Sediment, das Vulkane wieder freisetzen.
Der Kohlenstoffkreislauf im Meer: wie CO₂ in die Tiefsee gelangt
Die Ozeanspalte der beschrifteten Abbildung, aufgeklappt von der Oberfläche bis zum Meeresboden. Zwei Pumpen tragen den Kohlenstoff nach unten.
- 1
Austausch an der Oberfläche und Photosynthese
CO₂ löst sich im Wasser; Phytoplankton fixiert es, Plankton und Fische veratmen es wieder.
- 2
Biologische Pumpe
Totes Plankton, Kotpillen und Schalen sinken als Meeresschnee; Bakterien in der Tiefe veratmen sie zu CO₂.
- 3
Löslichkeitspumpe und Sedimente
Kaltes Polarwasser sinkt mit seinem gelösten CO₂ ab; Schalen am Grund werden zu Kalkstein.
Kohlenstoffkreislauf-Schaubilder: beschriftet, einfach, als Modell, im Meer und vom Menschen verändert
In allen diesen Versionen wandert derselbe Kohlenstoff; es ändert sich nur, wie viel vom Planeten die Abbildung zeigt und ob sie Zahlen trägt. Das sind die gesuchten Versionen und was jede enthalten sollte.
Kohlenstoffkreislauf beschriftet
Die volle Abbildung für Biologie oder Geographie. Speicher: die Atmosphäre, Landpflanzen, Tiere, der Boden mit seinen Destruenten, fossile Brennstoffe, der Ozean und Carbonatgestein. Prozesse, je ein Pfeil: Photosynthese, Atmung, Fressen, Tod und Ausscheidung, Zersetzung, Einlagerung, Verbrennung, Lösung im Meer und Ausgasung, Sedimentation und Vulkanausbruch. Nur Photosynthese und Lösung zeigen aus der Luft nach unten; jeder andere Pfeil, der den Himmel berührt, zeigt nach oben.
Kohlenstoffkreislauf einfach
Das Grundschaubild für die erste Stunde: CO₂ in der Luft, Pflanzen, Tiere, tote Reste, fossile Brennstoffe und Verbrennung, verbunden durch Photosynthese, Fressen, Atmung, Zersetzung und Verbrennung. Kein Ozean, kein Gestein, keine Zahlen. Es muss trotzdem zeigen, dass Pflanzen nicht nur Photosynthese betreiben, sondern auch atmen: Der Pfeil, der in vereinfachten Kreisläufen am häufigsten fehlt, ist der von den Pflanzen zurück in die Luft.
Kohlenstoffkreislauf zum Abzeichnen
Für eine Zeichnung von Hand nehmen Sie Kästen statt Landschaft und legen sie in drei Reihen an: die Atmosphäre oben quer, Pflanzen und Tiere in der Mitte, Boden und fossile Brennstoffe unten, den Ozean an einer Seite. Zeichnen Sie zuerst alle Kästen, dann die Pfeile: einen von der Atmosphäre hinunter in die Pflanzen und Pfeile nach oben von allem, was atmet, verrottet oder brennt. Acht bis zehn Pfeile reichen für eine Handzeichnung.
Kohlenstoffkreislauf als Modell mit Speichern und Flüssen
Die Modellversion ersetzt Landschaft durch Zahlen: jeder Speicher in Gigatonnen Kohlenstoff (GtC), jeder Pfeil in GtC pro Jahr. Grobe Größen: Atmosphäre etwa 870, Vegetation etwa 450, Böden etwa 1.700, Oberflächenozean etwa 900 und Tiefsee etwa 37.000, verbleibende fossile Reserven 1.000–1.500, Sedimentgestein zig Millionen. Flüsse: Photosynthese etwa 120 GtC/Jahr, zurück als etwa 60 durch Pflanzenatmung und 60 aus Böden; Aufnahme durch den Ozean etwa 80 gegen etwa 78 Ausgasung; fossile Brennstoffe und Zement etwa 10; Vulkane etwa 0,1.
Kohlenstoff- und Sauerstoffkreislauf
Die Doppelabbildung: Photosynthese nimmt CO₂ und Wasser auf und gibt Glucose und O₂ ab; die Zellatmung nimmt Glucose und O₂ auf und gibt CO₂ und Wasser ab. Gezeichnet als zwei Kästen, Produzenten und Konsumenten, verbunden durch einen CO₂-Pfeil in die eine und einen O₂-Pfeil in die andere Richtung, mit den beiden Gleichungen darunter: 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ und ihre Umkehrung. Vermerken Sie, dass auch Produzenten atmen, sonst schließen Schüler, Pflanzen bildeten nur Sauerstoff.
Kohlenstoffkreislauf im Meer
Das Meer im Querschnitt: CO₂ löst sich an der Oberfläche und bildet Kohlensäure, Hydrogencarbonat- und Carbonat-Ionen; Phytoplankton fixiert es; totes Plankton und Schalen sinken als Meeresschnee (die biologische Pumpe); kaltes, dichtes Wasser sinkt in hohen Breiten mit seinem gelösten Kohlenstoff ab (die Löslichkeitspumpe); und Calciumcarbonat setzt sich am Meeresboden als Anfang von Kalkstein ab. Ergänzen Sie eine pH-Angabe, um die Versauerung der Meere zu zeigen.
Einfluss des Menschen auf den Kohlenstoffkreislauf
Der natürliche Kreislauf plus die Pfeile, die der Mensch hinzugefügt hat: Verbrennung fossiler Brennstoffe und Zementherstellung (etwa 10 GtC pro Jahr), Rodung und Brandrodung (etwa 1–1,5 GtC pro Jahr) und ein wachsender Atmosphärenkasten, CO₂ von etwa 280 ppm vor 1800 auf heute über 420 ppm. Vom zusätzlichen Kohlenstoff sind etwa 30 % in den Ozean und etwa 25 % in Landpflanzen gegangen; der Rest bleibt in der Luft.
Langsamer und schneller Kohlenstoffkreislauf
Zwei Kreisläufe in zwei Geschwindigkeiten. Der schnelle Kreislauf läuft innerhalb einer Lebensspanne durch Lebewesen: Photosynthese, Atmung und Zersetzung bewegen 1.000 bis 100.000 Millionen Tonnen Kohlenstoff pro Jahr. Der langsame Kreislauf läuft über 100–200 Millionen Jahre durch Gestein: Regen verwittert Gestein, Flüsse tragen den Kohlenstoff ins Meer, er lagert sich als Kalkstein ab, und Subduktion und Vulkane geben ihn schließlich zurück, mit nur 10–100 Millionen Tonnen pro Jahr.
Schritte des Kohlenstoffkreislaufs: jeder Prozess und wohin er Kohlenstoff bringt
Die Prozesse, die ein beschriftetes Schaubild an seine Pfeile schreibt, in der Reihenfolge der meisten Lehrbücher: zuerst der biologische Kreislauf, dann die Langzeitspeicher und der Ozean.
| Prozess | Kohlenstoff wandert von → nach | Was passiert |
|---|---|---|
| Photosynthese | Atmosphäre → Pflanzen und Algen | Lichtenergie wandelt CO₂ und Wasser in Glucose um, dabei wird O₂ frei |
| Fressen | Pflanzen → Tiere | Pflanzenfresser, dann Fleischfresser nehmen Kohlenstoff als Zucker, Fette und Proteine der Pflanze auf |
| Zellatmung | Pflanzen, Tiere, Mikroben → Atmosphäre | Glucose wird mit O₂ zur Energiegewinnung abgebaut, dabei entstehen CO₂ und Wasser |
| Tod und Ausscheidung | Pflanzen und Tiere → Boden | Laubstreu, Kadaver und Dung werden zu organischer Bodensubstanz |
| Zersetzung | Boden → Atmosphäre | Bakterien und Pilze veratmen das tote Material und setzen CO₂ frei (und Methan, wo Sauerstoff fehlt) |
| Einlagerung und Fossilisierung | Totes Material → fossile Brennstoffe | Über Jahrmillionen werden begrabene Reste unter Hitze und Druck zu Kohle, Erdöl und Erdgas |
| Verbrennung | Fossile Brennstoffe und Holz → Atmosphäre | Verbrennen oxidiert gespeicherten Kohlenstoff in Sekunden zurück zu CO₂ |
| Lösung (Diffusion) | Atmosphäre → Ozean | CO₂ löst sich an der Oberfläche und bildet Kohlensäure, Hydrogencarbonat- und Carbonat-Ionen |
| Ausgasung | Ozean → Atmosphäre | Warmes Oberflächenwasser gibt gelöstes CO₂ wieder an die Luft ab |
| Sedimentation | Ozean → Gestein am Meeresboden | Calciumcarbonatschalen setzen sich ab und verfestigen sich zu Kalkstein |
| Vulkanausbruch | Gestein → Atmosphäre | Subduziertes Carbonatgestein schmilzt, sein Kohlenstoff entweicht als CO₂ |
Ein Schul-Kohlenstoffkreislauf endet meist nach den ersten sieben Zeilen; geowissenschaftliche Kurse ergänzen die Ozean- und Gesteinszeilen. Die Verwitterung von Silikatgestein, die über Jahrmillionen langsam CO₂ aus dem Regenwasser zieht, gehört in die Version des langsamen Kreislaufs. Nennen Sie die Prozesse Ihres Lehrplans, und nur diese Pfeile werden gezeichnet.
Was ist der Kohlenstoffkreislauf?
Der Kohlenstoffkreislauf ist die Bewegung von Kohlenstoff zwischen Atmosphäre, Lebewesen, Böden, Ozean und Gestein: Pflanzen und Algen entziehen der Luft durch Photosynthese Kohlendioxid, und Atmung, Zersetzung, Verbrennung und Vulkane geben es zurück. Ein Schaubild des Kohlenstoffkreislaufs zeichnet jeden Speicher als Kasten oder Szene und jeden Austausch als Pfeil in eine Richtung, sodass sich der Kohlenstoff von der Luft in ein Blatt und wieder hinaus verfolgen lässt.
Kernfakten
- CO₂ macht nur etwa 0,04 % der Luft aus, rund 420 ppm. Vor der Industriellen Revolution waren es etwa 280 ppm; der Anstieg stammt aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe und der Rodung von Wäldern.
- Der meiste Kohlenstoff der Erde ist in Gestein gebunden. Die NASA beziffert ihn auf etwa 65.500 Milliarden Tonnen, überwiegend als Kalkstein aus den Calciumcarbonatschalen von Meeresorganismen, der größte Kohlenstoffspeicher des Planeten.
- Der Ozean enthält rund 50-mal so viel Kohlenstoff wie die Atmosphäre. Über 90 % davon sind als Hydrogencarbonat-Ionen gelöst, die entstehen, wenn CO₂ mit Meerwasser reagiert.
- Photosynthese und Atmung heben sich fast auf. Jede bewegt an Land in der Größenordnung von 120 Milliarden Tonnen Kohlenstoff pro Jahr; die Verbrennung fossiler Brennstoffe fügt etwa 10 hinzu, wenig im Vergleich, aber nur in eine Richtung, deshalb reichert es sich in der Luft an.
- Kohlenstoff bewegt sich in zwei Geschwindigkeiten. Durch Lebewesen kreist er innerhalb einer Lebensspanne; durch Gestein, Verwitterung, Sedimente und Vulkane dauert es 100–200 Millionen Jahre.
Kohlenstoffkreislauf vs. Stickstoffkreislauf
Beide sind biogeochemische Kreisläufe durch Luft, Boden und Lebewesen, doch Kohlenstoff gelangt direkt durch Photosynthese ins Leben, während Stickstoff erst von Bakterien fixiert werden muss, bevor eine Pflanze ihn nutzen kann. Deshalb wird der Kohlenstoffkreislauf um Pflanzen und der Stickstoffkreislauf um Bodenmikroben gezeichnet.
| Kohlenstoffkreislauf | Stickstoffkreislauf | |
|---|---|---|
| Form in der Luft | CO₂, etwa 0,04 % der Atmosphäre | N₂, etwa 78 % der Atmosphäre |
| Weg in die Lebewesen | Photosynthese von Pflanzen, Algen und Cyanobakterien | Fixierung durch Bakterien, dann nehmen Wurzeln Ammonium und Nitrat auf |
| Weg zurück in die Luft | Atmung, Zersetzung und Verbrennung | Denitrifikation durch Bakterien |
| Größter Speicher | Sedimentgestein wie Kalkstein | Die Atmosphäre |
| Wichtigster menschlicher Eingriff | Fossile Brennstoffe und Abholzung fügen CO₂ hinzu | Dünger verdoppelt den jährlich fixierten Stickstoff |
| Folge des Überschusses | Erwärmung und Versauerung der Meere | Algenblüten und Todeszonen im Wasser |
Die beiden Kreisläufe treffen sich in jeder lebenden Zelle. Proteine und Nukleinsäuren brauchen beide Elemente, deshalb ist der Kohlenstoffgewinn einer Pflanze durch Photosynthese davon begrenzt, wie viel fixierten Stickstoff ihre Wurzeln finden; darum steigert Stickstoffdünger das Pflanzenwachstum.
Fragen zum Kohlenstoffkreislauf
Was ist der Kohlenstoffkreislauf einfach erklärt?
Kohlenstoff geht immer im Kreis: Pflanzen holen sich Kohlendioxid aus der Luft, um zu wachsen, Tiere fressen die Pflanzen, und alles, was atmet, verrottet oder brennt, gibt den Kohlenstoff wieder an die Luft ab. Ein Teil bleibt unterwegs sehr lange stecken, als Kohle, Öl und Gas im Untergrund oder als Kalkstein am Meeresboden, und kommt erst zurück, wenn Brennstoff verbrannt oder Gestein von einem Vulkan geschmolzen wird.
Wie zeichnet man einen Kohlenstoffkreislauf?
Zeichnen Sie zuerst die Speicher als Kästen und zuletzt die Pfeile. Setzen Sie einen Atmosphärenkasten oben quer, Pflanzen und Tiere in die mittlere Reihe, Boden mit Destruenten und fossile Brennstoffe in die untere Reihe und den Ozean an eine Seite. Dann einen Pfeil von der Atmosphäre hinunter in die Pflanzen (Photosynthese) und Pfeile hinauf zur Atmosphäre von Pflanzen, Tieren und Boden (Atmung und Zersetzung) und von den fossilen Brennstoffen (Verbrennung). Zum Schluss Pflanzen → Tiere (Fressen), Pflanzen und Tiere → Boden (Tod und Ausscheidung), Boden → fossile Brennstoffe (Fossilisierung) und die beiden Ozeanpfeile, hinein und hinaus. Prüfen Sie, dass jeder Pfeil in die Richtung zeigt, in die der Kohlenstoff wandert.
Was sind die Schritte des Kohlenstoffkreislaufs?
Photosynthese, Fressen, Atmung, Tod und Zersetzung, Einlagerung zu fossilen Brennstoffen und Verbrennung: In dieser Reihenfolge wandert der Kohlenstoff aus der Luft in Pflanzen, in Tiere, zurück in die Luft oder in den Boden und aus begrabenen Resten zurück in die Luft, wenn Brennstoff verbrannt wird. Vollere Versionen ergänzen den Ozean (Lösung, Ausgasung und Sedimentation zu Kalkstein) und den Vulkanausbruch.
Wie hängen Kohlenstoff- und Sauerstoffkreislauf zusammen?
Über die zwei Reaktionen, die beide antreiben: Photosynthese verbraucht CO₂ und setzt O₂ frei, Zellatmung verbraucht O₂ und setzt CO₂ frei. Werden sechs CO₂ zu einer Glucose fixiert, entstehen sechs O₂; wird diese Glucose veratmet, werden die sechs O₂ verbraucht und die sechs CO₂ zurückgegeben. Deshalb zeichnet man beide oft als eine Abbildung, den Kohlenstoff-Sauerstoff-Kreislauf.
Wie beeinflusst der Mensch den Kohlenstoffkreislauf?
Vor allem durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe, die über Jahrmillionen eingelagerten Kohlenstoff in wenigen Jahrhunderten in die Luft bringt, und durch die Rodung von Wäldern. Zusammen fügen sie rund 11 Milliarden Tonnen Kohlenstoff pro Jahr hinzu. Ozean und Landpflanzen nehmen etwas mehr als die Hälfte auf; der Rest hat das atmosphärische CO₂ von etwa 280 auf über 420 ppm steigen lassen, das Klima erwärmt und das Meerwasser saurer gemacht.
Wie wirkt sich Abholzung auf den Kohlenstoffkreislauf aus?
Sie bringt doppelt Kohlenstoff in die Luft. Verbrennen oder Verrotten der gefällten Bäume setzt den in ihrem Holz gespeicherten Kohlenstoff frei, und danach hat das Land weniger Pflanzen, die per Photosynthese CO₂ aus der Luft ziehen. Gestörter Boden gibt zudem einen Teil seines eigenen Kohlenstoffs ab. Im Schaubild erscheint das als zusätzlicher Pfeil nach oben aus dem Wald und als dünnerer Photosynthesepfeil.
Welche Rolle spielt die Verbrennung im Kohlenstoffkreislauf?
Verbrennung gibt Kohlenstoff als CO₂ an die Atmosphäre zurück, indem sie ihn mit Sauerstoff verbrennt: Holz, Waldbrände sowie Kohle, Erdöl und Erdgas. Brennendes Holz gibt Kohlenstoff zurück, den ein Baum zu Lebzeiten aufgenommen hat; brennende fossile Brennstoffe geben Kohlenstoff zurück, der Jahrmillionen außerhalb des Kreislaufs war, deshalb steigt die Menge in der Luft, statt gleich zu bleiben.
Welche Rolle spielt die Photosynthese im Kohlenstoffkreislauf?
Sie ist der Hauptweg, auf dem Kohlenstoff die Luft verlässt und in Lebewesen gelangt. Landpflanzen und Phytoplankton im Meer wandeln mit Lichtenergie CO₂ und Wasser in Glucose um, und jede Nahrungskette im Schaubild beginnt bei diesem Zucker. Sie ist der eine große Pfeil aus der Atmosphäre nach unten in einem Schaubild des Kohlenstoffkreislaufs an Land.
Was machen Destruenten im Kohlenstoffkreislauf?
Bakterien und Pilze bauen tote Pflanzen, tote Tiere und Ausscheidungen ab und veratmen den darin enthaltenen Kohlenstoff als CO₂ zurück in die Luft. Ohne sie würde sich Kohlenstoff in totem Material anhäufen. Wo Sauerstoff knapp ist, in nassem Torf oder tiefem Schlamm, verlangsamt sich die Zersetzung, und der Kohlenstoff kann lange genug begraben bleiben, um zu Kohle oder Erdöl zu werden.
Wie speichert der Ozean Kohlenstoff?
CO₂ löst sich an der Oberfläche und reagiert mit Wasser zu Hydrogencarbonat- und Carbonat-Ionen; Phytoplankton nimmt einen Teil auf, und zwei Pumpen tragen ihn nach unten. Totes Plankton und Schalen sinken als Meeresschnee (biologische Pumpe), und kaltes Wasser, das nahe den Polen absinkt, bringt gelösten Kohlenstoff in die Tiefsee (Löslichkeitspumpe). Schalen, die den Grund erreichen, bilden Carbonatsedimente, aus denen Kalkstein wird.
Warum ist der Kohlenstoffkreislauf wichtig?
Er hält die CO₂-Menge in der Luft und damit die Temperatur der Erde einigermaßen stabil und liefert den Kohlenstoff, aus dem jedes Lebewesen besteht. Kohlendioxid hält Wärme zurück; gerät der Kreislauf aus dem Gleichgewicht, wie jetzt durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe, erwärmt sich das Klima und der Ozean versauert.
Wo ist der meiste Kohlenstoff der Erde gespeichert?
In Gestein, vor allem in Kalkstein und anderen Carbonatsedimenten. Danach folgen die Tiefsee mit gelöstem Hydrogencarbonat, dann Böden, fossile Brennstoffe, Landpflanzen und die Atmosphäre, die von den großen Speichern am wenigsten enthält, sich aber am schnellsten verändert.
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Land, Ozean, fossile Brennstoffe oder das Paar aus Kohlenstoff und Sauerstoff, jeder Pfeil in die Richtung, in die der Kohlenstoff wandert.
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