Der Kohlenstoffkreislauf & Kohlenstoffspeicher

Kohlenstoff kommt auf der Erde in vielen verschiedenen Formen vor. Über eine davon, nämlich Kohlendioxid, hast Du sicher schon im Zusammenhang mit dem Klimawandel etwas gehört. Kohlenstoff kommt aber nicht nur gasförmig in der Atmosphäre vor, sondern durchläuft auch viele andere Stationen. Alles zusammen wird auch Kohlenstoffkreislauf genannt. Die folgende Abbildung gibt Dir einen groben Überblick.

Kohlendioxid aus der Atmosphäre (1.) wird von autotrophen Lebewesen wie Pflanzen fixiert (2.). Konsumenten, wie die Kuh, können keine organischen Verbindungen aus $$CO_2$$ aufbauen und fressen deshalb Pflanzen (7.). Tiere (und auch Pflanzen) verbrennen den organischen Kohlenstoff in der Zellatmung zu $$CO_2$$ (8.). Pflanzen (3.) und Tiere (5.) sterben und ihr Kohlenstoff geht in die Erde über. Destruenten, wie Bakterien, Pilze und Würmer, können die organischen Verbindungen abbauen, wodurch wieder $$CO_2$$ in die Atmosphäre freigesetzt wird (6.). Organische Verbindungen werden über hunderte Millionen Jahre unter Sauerstoffausschluss und viel Druck zu Kohle und anderen fossilen Brennstoffen (4.) verändert. Die fossilen Brennstoffe werden seit der Industrialisierung vermehrt von Menschen verbrannt, um Energie zu gewinnen (9.). 

Kohlenstoffspeicher

Alle Kohlenstoffvorkommen kannst Du Dir als grosse Kohlenstoffspeicher vorstellen. Zusätzlich zu dem hier dargestellten Kreislauf gibt es noch sehr viel im Meer gelöstes $$CO_2$$ und am allermeisten Kohlenstoff befindet sich in Sedimenten aus Mineralien wie Kalk ($$CaCO_3$$​). Der Kohlenstoffgehalt von Sedimenten ändert sich aber nur sehr langsam. Kalk wird durch Verwitterung abgebaut und durch die Ablagerung von Schalentieren über Jahrmillionen aufgebaut.

Kohlenstoffkreislauf und Klimawandel

​$$CO_2$$ ist ein Treibhausgas, also seine Existenz in der Atmosphäre führt dazu, dass sich der Planet erwärmt. Durch das Verbrennen von fossilen Brennstoffen wird dem natürlichen Kohlenstoffkreislauf Kohlenstoff zugeführt, der sich über hunderte Millionen Jahre gebildet hat. Dabei ist nicht die Menge an Kohlenstoff an sich das Problem, denn die fossilen Brennstoffe stellen im Vergleich nur einen sehr kleinen Kohlenstoffspeicher dar, sondern das Tempo, in dem $$CO_2$$ in die Atmosphäre ausgestossen wird. Ein Teil des freigesetzten Kohlendioxids wird wieder von Pflanzen fixiert und fördert ihr Wachstum. Ein weiter Teil wird im Meer gelöst, aber all diese Prozesse sind zu langsam, um Schritt zu halten. Der Kreislauf gerät aus dem Gleichgewicht. Die fossilen Brennstoffe, die in den letzten $$50$$ Jahren verbrannt wurden, haben dazu geführt, dass der $$CO_2$$-Gehalt der Atmosphäre um $$20\,\%$$​ gestiegen ist. Durch den damit einhergehenden Temperaturanstieg wird $$CO_2$$ wieder aus dem Meer freigesetzt und die Eiskappen des Planeten schmelzen. Dadurch beschleunigt sich der Klimawandel selbst und die Folgen sind schwer abzusehen. Klimaveränderungen gab es auf diesem Planeten schon viele, aber es ging noch nie so schnell. Dabei steht ausser Frage, dass sich das System wieder selbst regulieren und in ein neues Gleichgewicht finden wird. Ob die Menschheit diese Regulierung überdauern wird, ist allerdings nicht gesichert.​