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Kohlenstoffzyklus. Die schwarzen Zahlen zeigen, wie viele Milliarden Tonnen Kohlenstoff (GtC) in den verschiedenen Speicherorten vorhanden sind. Die lila Zahlen zeigen an, wie viel Kohlenstoff pro Jahr zwischen den verschiedenen Speicherorten ausgetauscht wird. Hinweis: Vegetation umfasst alle Organismen.

Das Kohlenstoffzyklus ist das bekannteste biogeochemischer Kreislauf und beschreibt alle Prozesse, bei denen die ElementKohlenstoff durch die System Erde zirkuliert. Der Kohlenstoffkreislauf beschreibt unter anderem, was mit den vom Menschen emittierten Stoffen passiert Kohlendioxid in dem Atmosphäre. Denn Kohlendioxid ist ein wichtiger Treibhausgase ist, sind die Ambiguitäten innerhalb des Kohlenstoffkreislaufs ein wichtiges Forschungsgebiet innerhalb der Biochemie, Geochemie und Klimatologie.

Bis zum Photosynthese von Pflanzen wird CO₂ aus der Luft in Pflanzen in Form von Kohlenhydrate. Ein kleiner Teil davon wird wieder freigegeben durch Dissimilation der Anlage (siehe unten: kurzfristiger organischer Kreislauf).

Atmosphäre

Das Atmosphäre enthält nach IPCC 2001 750 GT C.^[1] (1 Gt C = 1 Gigatonne Kohlenstoff = 10¹² Kilogramm Kohlenstoff.) Seitdem ist das CO₂Konzentration auf 381 ml/m³ erhöht (entspricht ppmv), was einer Menge von etwa 800 Gt C entspricht. Das sind etwa 0,001 % des gesamten Kohlenstoffs. Sie ist genau wie die Vegetation der kleinste Kohlenstoffspeicher, reagiert aber am schnellsten auf Veränderungen. Die wichtigste Kohlenstoffverbindung ist Kohlendioxid (CO₂) mit einem Luftanteil von 0,03 Vol.-% bzw. 0,046 Gew.-%.

Außerdem komm Spuren von Gasen und Schadstoffen in der Atmosphäre für:

^*1 für CO₂ eine eindeutige Verweilzeit kann nicht angegeben werden, da mehrere Prozesse eine Rolle spielen, die von bestimmten Bedingungen abhängen.^[2]

Hydrosphäre

Das Hydrosphäre enthält 38.000 Gt C in Form von gelöstem CO₂, sowie aufgelöst Kohlensäure- und Karbonat-Ionen. Diese Menge umfasst 0,05% des gesamten vorhandenen Kohlenstoffs. Es gibt auch Spuren von gelöstem Methan und im Wasser suspendierte organische Partikel.

Lithosphäre

Mit 99,8 % des gesamten Kohlenstoffs der Erde ist die Lithosphäre mit Abstand am kohlenstoffreichsten. Allerdings ist der Austausch gering, es gibt eine „Langzeitspeicherung“ von Kohlenstoff in der Lithosphäre.

• Sedimente und resultierende Kreidefelsen:
  • Karbonatmineralien: Calcit, Magnesit und Dolomit (60.000.000 Gt C)
  • Kerogen (fossile organische Stoffe, wie z Ölschiefer) (15.000.000 Gt C)
  • Gashydrate (10.000 Gt C)
• Kohle, Erdgas, Petroleum (4.100 Gt C)
• pedosphäre mit Humus, Torf, Sedimente, Mineralien (1.500 BRZ)
• Graphit und Diamant (2 allotrop Formen von Kohlenstoff)

Gashydrat ist a Verknüpfung von Eis oder von Wasser, dessen Temperatur um den Gefrierpunkt schwankt, mit einem Gas, das in die molekularen Hohlräume eindringt (die intermolekularer Raum zwischen den Wassermolekülen eingeschlossen) des Wassers. Insbesondere für den Kohlenstoffkreislauf Methanhydrat von Interesse. Es ist im Meeressediment und im and Dauerfrost. Das eingeschlossene Methan wird gebildet durch anaerobbakteriellUmwandlung von organisches Material. Bei Übersättigung des Wassers mit Methan und bei Temperaturen knapp unter dem Gefrierpunkt oder bei hohem Druck (in dem Ozean ab 500 m Tiefe) entstehen Methanhydrate. Durch Druck- und/oder Temperaturänderungen können innerhalb kurzer Zeit große Mengen Methan aus der gebundenen Hydratform an die Luft abgegeben werden Atmosphäre der Erde Enden.

Das freigesetzte Methan kann unter sauerstofffreien Bedingungen passieren chemotrophe Organismen werden als Energiequelle verwendet:

Obligat anaerob, methanoxidierend Methanosarkine (Archaeen) FormenEssigsäure aus Methan:

${displaystyle {ce {2CH4 2H2O -> CH3COOH 4H2}}}$

Diese Essigsäure ist Symbiose mit desulfosarcina als Energielieferant verwendet:

${displaystyle {ce {CH3COOH SO4^2- -> 2HCO3-HS2}}}$

Es wird geschätzt, dass 300 Millionen Tonnen Methan pro Jahr auf diese Symbiose zurückzuführen sind biochemisch erfasst wird, sind mehr als 80 % der im Sediment vorhandenen Bakterien zuvor getrennt Methan.

In Gegenwart von Sauerstoff kann Methan mit Sauerstoff vermischt werden (O₂) durch Aerobic, werden methanoxidierende Bakterien vollständig in Kohlendioxid und Wasser:

${displaystyle {ce {CH4 2O2 -> CO2 2H2O}}}$

Biosphäre

Kohlenstoff ist in der Universum und weiter Boden ein relativ seltenes Element (Prozent in atomaren Anteilen) und daher wenig reichlich:

• Die häufigsten Elemente im Universum: Wasserstoff (92,7%) und Helium (7,2%) (Kohlenstoff dagegen nur 0,008%)
• Häufigstes Element auf der Erde: Sauerstoff (49 %), Eisen (19 %), Silizium (14 %), Magnesium (12,5 %), Aluminium (8,2 %) (Kohlenstoff dagegen nur 0,099 %)
• Häufigstes Element im menschlichen Körper: Wasserstoff (63 %), Sauerstoff (25,7 %), Kohlenstoff (9,5 %), Stickstoff (1,3 %), Kalzium (0,24 %) und Phosphor (0, 24 %).

Eine Lebensentwicklung auf Basis von Kohlenstoff ist daher nur möglich, wenn Organismen nutzen den Kohlenstoffkreislauf und bilden selbst einen geschlossenen Kohlenstoffkreislauf.

Speicherformen von Kohlenstoff in Organismen sind organische Stoffe und Karbonate (meist Kalziumkarbonat CaCO₃). Es Skelett der Säugetiere besteht unter anderem aus Calciumcarbonat.

Die Organismen auf der Erde (in der Erde) Ökosysteme enthalten 800 Gt C und die in Meere 3 Gt C, das sind 0,001 % der Gesamtmenge an Kohlenstoff. Das bedeutet, dass die Organismen am wenigsten Kohlenstoff enthalten, aber der Motor des kurzfristigen organischen Kreislaufs sind.

Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass Kohlenstoff in der Regel in Form von Karbonaten vorliegt Erdmasse verhindert. Karbonate haben ein relativ niedriges spezifisches Gewicht, wodurch sie leicht in die Oberflächenschichten der Erdkruste gelangen. Darüber hinaus zersetzen sich Karbonate bei höheren Temperaturen leicht in Oxide und Kohlendioxid, beispielsweise bei vulkanischen Prozessen. Die Atmosphäre der frühen Erde enthielt daher eine relativ hohe Konzentration an Kohlendioxid.

Der Prozess nach System

Atmosphäre

In der Atmosphäre findet man überwiegend körperlich Transportprozesse stattfinden. Da sich der Wind ständig mischt, wird das CO₂Die Konzentration in den unteren Schichten der Erdatmosphäre ist überall gleich.

Nur an Orten, die länger windgeschützt sind, kann das CO₂ auf dem Boden sammeln. Beispiele sind die Kohlendioxidseen in Minen oder Höhlen in vulkanisch aktiven Gebieten.

Methan wird im Laufe der Zeit zu CO oxidiert₂.

Hydrosphäre

Transportprozesse

• Physikalische Kohlenstoffpumpe: Im Meer findet durch sinkende Wassermassen ein kurzlebiger Transport von 33 Gt C pro Jahr in große Tiefen der Ozeane statt.
• Biologische Kohlepumpe: sinkende Meeresorganismen transportieren über lange Zeit 11 Gt C pro Jahr zum Meeresboden.

Chemische Reaktionen und Gleichgewichte

Zwischen den verschiedenen Formen des anorganischen Kohlenstoffs gibt es a chemisches Gleichgewicht: (Die angegebenen Prozentsätze gelten für die folgenden Bedingungen: T = 10 °C, pH = 8, Salinität 34,3 , die beispielsweise für weite Teile der Ozeane gelten.)

${displaystyle mathrm {{CO_{2} 3H_{2}O auf 1/$

Wenn sich Bedingungen und Konzentrationen ändern, verschieben sich die Gleichgewichte. Zum Beispiel ein Anstieg des CO₂Konzentration in der Erdatmosphäre verschiebt das Gleichgewicht nach rechts, die Hydrosphäre nimmt dann mehr Kohlendioxid auf und bei globaler Erwärmung nach links.

Lithosphäre

Sedimentation

Weitere Informationen finden Sie im Artikel Sedimentation.

Bei der Sedimentation schwerlösliche anorganische und organische Stoffe sinken langsam zu Boden. Die Sinkgeschwindigkeit hängt von der Partikelgröße und der Dichte des Wassers ab und kann bei stehendem Wasser sehr gering sein. Im Kohlenstoffkreislauf ist die Sedimentation von Kalkskeletten der Coccolithiphoridae (Kalkalgen) spielen eine große Rolle.

Diagnose

Weitere Informationen finden Sie im Artikel Diagnose.

Diagnose ist die langfristige Fixierung von Sedimenten durch biologische, chemische und physikalische Umwandlungen. Dabei entsteht beispielsweise Kalkstein aus den Kalkskeletten von Mikroorganismen. Unter bestimmten Bedingungen, wie sie in sauerstoffarmen, warmen Oberflächenmeeren herrschen, werden organische Ablagerungen in anorganische oder andere organische Stoffe kaskadiert. Es entsteht Kerogen (zum Beispiel in Ölschiefer), Teer (Bitumen), Kohle, Graphit und Petroleum sowie Methan. Die durch Diagenese ermittelte Menge beträgt 0,2 Gt C pro Jahr.

Metamorphose

Weitere Informationen finden Sie im Artikel Metamorphose (Geologie).

Metamorphose ist die langfristige Umwandlung von festem Gestein durch erhöhten Druck und Temperatur: um Subduktion von Sedimente des Meeresbodens werden Druck und Temperatur erhöht. An der Grenzfläche von Kalk- und Silikatsedimenten (Sand) finden folgende chemische Umwandlungen statt:

• Calcit wird in Calciumsilikat umgewandelt (Wollastonit)

${displaystyle mathrm {CaCO_{3} SiO_{2} longrightarrow CaSiO_{3} CO_{2}uparrow } }$

• Dolomit wird umgewandelt in Speckstein beziehungsweise sich unterhalten

${displaystyle mathrm {3CaMg(CO_{3})_{2} 4SiO_{2} H_{2}O longrightarrow Mg_{3}Si_{4}O_{10}(OH)_{2} 3CaCO_{3} 3CO_{ 2}Pfeil nach oben } }$

Das dabei freigesetzte CO₂ löst sich in der Flüssigkeit auf Magma und wird dann bei einem Vulkanausbruch freigesetzt.

Durch tektonisch die gebildeten Silikate werden an die Oberfläche transportiert und unterliegen dann Verwitterung.

Biosphäre

Der Transport findet in der Biosphäre statt organisches Material Herstellungautotroph Organismen zum Abbau organischer Stoffe heterotroph Organismen. Organisches Material wird durch Wind und Tiere transportiert. Über die Erdatmosphäre und Hydrosphäre ist ein geschlossener Kohlenstoffkreislauf möglich.

Unterzyklen

Ein Repository ist sowohl Quelle als auch Speicher für Kohlenstoffveränderungen.

Zwischen den Kohlenstoffspeichern findet ein ständiger Austausch durch chemische, physikalische, geologische und biologische Prozesse statt.

Langfristiger anorganischer Zyklus

Dabei handelt es sich um geochemische Prozesse, die über mehrere Tausend bis Milliarden von Jahren ablaufen können.

Anorganischer Kohlenstoffkreislauf

Mechanische Verwitterung

Durch thermische Spannungen (z. B. durch Frosteinfluss), Druck (z. B. durch a Gletscher) sowie durch Wind und WasserErosion große Steinblöcke können in immer kleinere Stücke zerbrechen. Fließendes Wasser transportiert diese kleinen Gesteinsbrocken und lagert sie in den Flussmündungen ab. Diese Sedimente können wieder passieren Subduktion ein Metamorphose unterziehen.

Chemische Verwitterung

Verwitterung von Kalk- und Silikatgesteinsextrakten CO. unter dem Einfluss von Wasser₂ zur Erdatmosphäre. Das resultierende Kohlensäure löst sich in Wasser auf und gelangt so in die Hydrosphäre mit Recht.

• Calcit-Verwitterung: (siehe auch: Karst, doline, Höhle)

  ${displaystyle mathrm {CaCO_{3} H_{2}O CO_{2}ightarrow Ca(HCO_{3})_{2}} }$

• Dolomitverwitterung:

  ${displaystyle mathrm {CaMg(CO_{3})_{2} 2H_{2}O 2CO_{2}rightarrow Ca(HCO_{3})_{2} Mg(HCO_{3})_{2}} }$

• Silikatverwitterung:

  ${displaystyle mathrm {CaSiO_{3} H_{2}O 2CO_{2}ightarrow Ca(HCO_{3})_{2} SiO_{2}} }$

Erfolgt die Verwitterung von Kalkstein durch andere Säuren, zum Beispiel durch Schwefelsäure, das durch Oxidation und Reaktion mit Wasser aus den ausgestoßenen Vulkanen entsteht Schwefeldioxid oder bei der Verbrennung von schwefelhaltigem . freigesetzt fossile Brennstoffe, dann das gebildete CO₂ in die Erdatmosphäre:

${displaystyle mathrm {CaCO_{3} 2H_{2}SO_{4}ightarrow CaSO_{4} CO_{2}uparrow } }$

Fixierung

Aus einer gesättigten Calciumcarbonatlösung wird durch Erhöhung des pHCalcit nach unten, wo CO₂ es ist veröffentlicht worden:

${displaystyle mathrm {Ca(HCO_{3})_{2}ightarrow CaCO_{3}downarrow H_{2}O CO_{2}uparrow } }$

Diese Reaktion wird verstärkt durch autotroph Organismen CO₂-verbrauchen und damit den pH-Wert erhöhen und durch starkes Verdunsten von Wasser. (siehe auch: Stalaktit, Stalagmit, Sinterterrasse)

Organismen wie Muscheln, Schnecken und Einzeller Calcit fixieren, indem man Skelette, Häuser und Muscheln bildet. Vor allem die kleinen Meeresorganismen Foraminiferen und Haptophyta (Kalkalgen), deren Außenskelette nach dem Absterben der Organismen kalkhaltige Sedimente bilden und Korallen, die Korallen aus Kalziumkarbonat aufbauen. über Korallenriffe ist das CO₂Konzentration deutlich erhöht. Es wird geschätzt, dass alle Riffe zusammen (285.000 km²) 0,64 Gt Calciumcarbonat pro Jahr aufnehmen. Von dem dabei gebildeten CO₂ nur ein Teil davon gelangt in die Erdatmosphäre.

Der Kreislauf wird wieder auf zwei Arten geschlossen:

1. Metamorphose gibt CO . zurück₂ in die Erdatmosphäre.
2. Tektonische Veränderungen bringen Korallen, Sedimentgesteine ​​und Silikatgesteine ​​an die Oberfläche und unterliegen der Verwitterung.

Langfristiger geochemischer Kohlenstoffkreislauf

Langfristiger Bio-Kreislauf

Dabei handelt es sich um biochemische Prozesse, die zwar zunächst schnell ablaufen, aber mit langwierigen geologischen Prozessen verbunden sind. Dabei wird sedimentiertes organisches Material anoxisch (ohne Sauerstoff) Bedingungen nicht mehr vollständig abgebaut. Nur ein kleiner Teil wird weitergegeben anaerob Bakterien im CO₂ umgewandelt. Durch Bedecken mit weiteren Sedimentschichten und Absenken in größere Tiefen werden Druck und Temperatur erhöht. Dadurch werden die von der Luft abgeschlossenen organischen Biomoleküle in Kerogen (unter anderem Kohlenwasserstoff oder Kohle).

• Petroleum: Aus Kerogengestein (Erdölmuttergestein) kann durch weitere Umwandlung Erdöl gebildet werden. Migration schafft Erdölbecken. Die ältesten Erdölbecken sollen 3 Milliarden Jahre alt sein. Das meiste Erdöl stammt aus der Zeit vor 500 bis 1000 Millionen Jahren. Es entstand aus abgestorbenen Pflanzen und Tieren in lagunenartigen, warmen Flachmeeren. Risse und Spalten im Gestein ließen die gasförmigen Kohlenwasserstoffe besonders Methan (CH₄), erreichen die Erdoberfläche. Im Meer konnten Bakterien dieses Gas als Energiequelle nutzen und es in CO umwandeln₂ oxidiert:

  ${displaystyle mathrm {CH_{4} 2O_{2}ightarrow CO_{2} 2H_{2}O} }$

  Die flüchtigen Bestandteile verdampften von der Erdöloberfläche und die viskosen Verbindungen blieben zurück Asphalt, NaturTonhöhe oder Erdwachs über (siehe auch Asphaltsee).

  

  Langfristiger biogeochemischer Kohlenstoffkreislauf

• Kohle: Kohlevorkommen gebildet im Kohlenstoff vor etwa 350 bis 290 Millionen Jahren aus Waldsümpfen. Wird die Kohle durch tektonische Einwirkung an die Erdoberfläche transportiert, kann sie durch Bakterien durch Oxidation in CO umgewandelt werden.₂.

Kurzfristiger Bio-Kreislauf

Kurzfristiger biochemischer Kohlenstoffkreislauf

Dies sind schnelllebige biochemische Prozesse, die an der Assimilation und Dissimilation und kann innerhalb eines Jahres variieren.

• Bis zum Photosynthese von Pflanzen und autotroph Algen wird mit Hilfe von Sonnenlicht aus CO₂organisches Material gemacht.
• Durch die Zellatmung (Dissimilation) werden diese Stoffe mit Sauerstoff wieder in CO umgewandelt₂. In vielen Organismen unter sauerstoffarmen Bedingungen Fermentation Ort, an dem die organische Substanz unvollständig in andere organische Stoffe umgewandelt oder Methan abgebaut wird.

	Prozess	Ströme in Gt C pro Jahr
1	Photosynthese von Landpflanzen	120
2	Entlastung durch Landpflanzen	60
2	Entlastung von Tieren und Reduzierstücke (Umwandler organischer Stoffe)	55
3	Nettoprimärproduktion von Landpflanzen	60
4	Schutt	1
1	Photosynthese mariner Produzenten	103
2	Ein Hauch frischer Luft für Primärproduzenten, die im Meer leben	92
3	Ein Hauch frischer Luft für marine Verbraucher und Zersetzer
5	Schutt
6	Diffusion

Thaliacea-Arten

• In dem Nordatlantischer Ozean Kommen Sie schwärmen von Thaliacea (Salpa-Spargel), die sich über eine Fläche von bis zu 100.000 Quadratkilometern ausbreiten kann. Sie ernähren sich von Phytoplankton, das wiederum der Erdatmosphäre den notwendigen Kohlenstoff entzieht. Ihre Abfallprodukte scheiden die Taliacea als Pellets aus, die mit einer Geschwindigkeit von 1000 Metern pro Tag auf den Meeresgrund sinken und dabei den eingefangenen Kohlenstoff aus der Erdatmosphäre sedimentieren. Es wird geschätzt, dass der Erdatmosphäre pro Schwarm mehrere Tausend Tonnen Kohlenstoff pro Tag entzogen werden.^[3]

Einfluss des Menschen auf den Kohlenstoffkreislauf

Ursachen für den Anstieg der Kohlendioxidkonzentration

Aus der Analyse von Bohrungen im Antarktis Eis (blaue Linie) zeigt, dass die Kohlendioxidkonzentration mindestens in den letzten 650.000 Jahren nicht höher als 300 ml/m³ war.^[4]Während der Eiszeiten die Konzentration war mit 180 ml/m³ niedriger als während der warme Perioden. Mit Beginn des Industrielle Revolution Die Konzentration nahm exponentiell zu. (Die rote Linie zeigt die kontinuierlichen Messungen der GAW-Station Mauna Loa auf Hawaii seit 1958.)

CO₂-Höhe in der Erdatmosphäre

Diese Messungen zeigen einen Anstieg von 3,2 Gt C pro Jahr, was dem to Erderwärmung trägt dazu bei.

Die Verbrennung fossiler kohlenstoffhaltiger Brennstoffe (Petroleum, Erdgas, Kohle) und durch die Herstellung von Zement setzen 7,1 Gt C pro Jahr frei (1980-1990).^[5] Dieser ist inzwischen auf rund 8,7 Gt pro Jahr angestiegen.^[6] Von den 7,1 Gt C nehmen die Meere aufgrund des erhöhten CO . 2 ± 1 Gt C pro Jahr auf₂Konzentration in der Erdatmosphäre und die Erwärmung der Meere DiffusionGleichgewicht verschiebt sich zum gelösten Kohlenstoff. Die erhöhte aufgrund des gleichen Effekts Photosynthese der Landpflanzen fixiert weitere 0,5 1,4 (?) Gt C pro Jahr, so dass letztlich 3,2 Gt C in der Erdatmosphäre verbleiben und zu einer Erhöhung der CO .-Konzentration₂ führt. (3,2 Gt C erhöhen den CO-Gehalt₂Konzentration von etwa 1,5 ppm).

Die Verbrennung von Biomasse (Rapsöl, Holz, Abbrennen) wirkt sich nur auf den kurzfristigen Kohlenstoffkreislauf aus und trägt daher langfristig nicht zu einer Erhöhung bei.

Bei der Zementherstellung bildet Calciumcarbonat mit Lehm (Aluminiumsilikat) ein Calciumsilikat, das Kohlendioxid freisetzt. Nur ein Teil davon wird durch das zugesetzte Bindemittel durch die Bildung von Calciumcarbonat wieder der Luft entzogen.

Das früher verwendete Kalkmörtel ergab ein geschlossenes CO₂-Zyklus: das beim Verbrennen gebildete CO.₂ wurde während der Aushärtung wieder verklebt.

Auch bei der Glasproduktion Kohlendioxid wird freigesetzt. Natriumcarbonat Formen mit Siliciumdioxid (Sand) Natriumsilikat:

${displaystyle mathrm {Na_{2}CO_{3} SiO_{2}ightarrow Na_{2}SiO_{3} CO_{2}uparrow } }$

Schätzungen neuer CO2-Speicheroptionen

Aufforstung und verbesserte Kulturmaßnahmen (Erosionsschutz, spezielle Pflanzenarten, Nutzungsänderungen von Plantagen, Umwandlung von Ackerland in Grünland und andere Maßnahmen) erhöhen die Effektivität der Photosynthese und damit die Speicherung von Kohlendioxid um Pflanzen. Dieser Verbrauch wird auf 1.202 bis 1.589 Gt C pro Jahr geschätzt. (Die Variation ist auf die Unsicherheit der geschätzten Wirkung neu gepflanzter Wälder zurückzuführen, die auf 0,197 bis 0,584 Gt C pro Jahr geschätzt wird). Dies wird durch die Freisetzung von 1.788 Gt C pro Jahr durch die Verbrennung ausgeglichen.^[7] Der Einfluss der Ozeane als Kohlenstoffspeicher auf den Kohlenstoffkreislauf wurde 1990-2002 unter anderem im internationalen Forschungsprojekt Joint Global Ocean Flux Study (JGOFS) untersucht.

Kohlendioxid-Adsorption

Eine andere Methode zur CO-Entfernung₂ aus der Atmosphäre beruht auf der chemischen Verwitterung bestimmter Mineralien. Olivin ist ein bekanntes Beispiel dafür. Durch die Beschleunigung des natürlichen Prozesses der chemischen Verwitterung dieses Minerals wird eine riesige Menge CO₂ aus der Atmosphäre entfernt werden kann. Dies ist möglich, indem man es pulverisiert und auf dem Land verstreut. Es gibt eigentlich keine unerwünschten Nebenwirkungen, die Restprodukte fördern als Dünger das Pflanzenwachstum.^[8]

Auswirkungen

Einfluss auf die Photosynthese

Für die Photosynthese von Landpflanzen wäre eine Kohlendioxidkonzentration von 1 optimal. Allerdings ist der Anstieg der Photosyntheserate geringer als erwartet, da das für die Carboxylierung verantwortliche Enzym rubisco (Ribulose-1,5-bisphosphat-Carboxylase/Oxygenase) ist temperaturabhängig. Als Folge der steigenden Temperatur wird die Carboxylierungsrate von Rubisco verringert. Das gilt für C₃-Pflanzen. Vorausgesetzt, dass die Oxidationsrate der organischen Substanz mit steigender Temperatur entsprechend der thermodynamisch Gesetzen gibt es eine dynamische positive Rückkopplung beider Prozesse, was zu einem schnelleren CO-Anstieg führt₂Gehalt der Erdatmosphäre → Temperaturanstieg → Anstieg der Oxidationsrate bei geringerer oder nicht übereinstimmender Carboxylierungsrate → steigender CO .-Gehalt₂Inhalt der Erdatmosphäre. Diese Dynamik verlangsamt sich, wenn die Carboxylierungsrate und die Oxidationsrate mehr und mehr ins Gleichgewicht kommen. Wenn die Oxidationsrate niedriger als die Carboxylierungsrate ist, sinkt die CO₂Inhalt und Temperatur. Der Rubisco reagiert auf Temperatursenkung mit höheren Carboxylierungsraten. Auch hier kommt es zu einer positiven Rückkopplung, was zu schneller sinkenden Temperaturen und CO . führt₂Ebenen. Diese Dynamik wird durch den temperaturabhängigen Rubisco verursacht. Daraus folgern einige, dass, wenn die vom Menschen verursachte Dynamik von höheren Temperaturen und CO₂der Erdatmosphäre eine Eigendynamik entwickelt, die vom Menschen nicht mehr aufzuhalten ist.

Störung des Kohlenstoffkreislaufs

Der Anstieg des Kohlendioxidgehalts in der Erdatmosphäre bewirkt eine höhere Auflösung von CO₂ im Meerwasser. Aufgrund der Bildung von Kohlensäure wird der pH des Meerwassers ist niedriger (sauer). Infolgedessen ist die biogen (organische) und abiogene (anorganische) Ausfällung des Kalkes wird verhindert. Dadurch ist die Menge Phytoplankton Abnahme sowie die Menge an photosynthetischen Stoffen.

Durch die pH-Senkung des Regens und des Wassers wird die Verwitterung der Kalkstein und damit der CO-Verbrauch₂ erhöhen, ansteigen. Da geochemisch gebildete Mengen jedoch sehr klein sind, spielt dieser Effekt kurzfristig keine Rolle.

Einige Notizen

Die angegebenen Zahlen sind Schätzungen und unterscheiden sich stark zwischen den verschiedenen Literaturquellen. Es ist nicht immer klar, was unter die oben genannten Kohlenstofftransporte fällt und sie sind nicht immer vollständig. Dies führt zu Problemen wie der Kohlenstoffbilanz der irdisch Biosphäre: Gegen den Anstieg von 120 Gt C pro Jahr (Gigatonnen Kohlenstoff pro Jahr) durch die Tür Assimilation insgesamt nur 116 Gt C pro Jahr durch Dissimilation und Detritusbildung (aus toten Organismen). Der Bilanz fehlen daher 4 Gt C pro Jahr.

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