Sauerstoff – und Kohlendioxidkreislauf
Der Sauerstoffkreislauf und der Kohlendioxidkreislauf (Kohlenstoffkreislauf) sind zwei der biogeochemischen Zyklen auf der Erde, die das Leben ermöglichen. Sie wirken getrennt, sind aber voneinander abhängig, da der Kohlenstoffkreislauf Sauerstoff für den Sauerstoffkreislauf abgibt und der Sauerstoffkreislauf wiederum Kohlendioxid (CO2) emittiert, das in den Kohlenstoffkreislauf zurückkehrt. Pflanzen sind das Hauptfahrzeug, mit dem die Sauerstoff-und Kohlenstoffkreisläufe verbunden sind. Atmung, Verbrennung und Zersetzung sind drei weitere Möglichkeiten, wie CO2 und/oder Sauerstoff wieder in die Atmosphäre freigesetzt werden., Ein weiterer biogeochemischer Kreislauf, der Wasserstoffkreislauf, verbindet einige der Wege in der Natur, die an den Kohlenstoff-und Sauerstoffkreisläufen beteiligt sind.
Der Sauerstoffkreislauf
Photosynthese ist der Treiber des Sauerstoffkreislaufs. In diesem Prozess wandeln Pflanzen CO2 und Wasser in Zucker um, um sie in ihrem Stoffwechsel zu verwenden, ihnen zu helfen zu wachsen und andere Organismen mit Nahrung zu versorgen. Die Atmosphäre, der Gesamtgehalt an biologischer Materie auf dem Planeten und die Erdkruste sind die drei Hauptreservoirs von Sauerstoff. Etwa 20% der Erdatmosphäre besteht aus molekularem Sauerstoff., Ein Teil des Luftsauerstoffs liegt in Form von Ozon (CO3) vor, das die Ozonschicht ausmacht und einen Großteil der ultravioletten Strahlung der Sonne absorbiert, wodurch die Planetenoberfläche geschützt wird. Wissenschaftler denken, dass zu Beginn der Erdgeschichte Sauerstoff zuerst durch Einwirkung von ultraviolettem Licht auf Wasserdampf in die Atmosphäre freigesetzt wurde.
Der Kohlenstoffkreislauf
das Leben auf der Erde basiert auf Kohlenstoff. Die Kohlenstoffreservoirs sind die Atmosphäre, die Biosphäre, die Ozeane, Sedimente (einschließlich fossiler Brennstoffe) und der Mantel und die Kruste des Planeten., Kohlendioxid und Methan sind die beiden Hauptformen von Kohlenstoff in der Atmosphäre. Pflanzen nehmen CO2 und Wasser auf, um Zucker wie Glukose durch den Prozess der Photosynthese zu erzeugen. Die Pflanzen setzen dann Sauerstoff und Wasserdampf als Nebenprodukte frei. Der Sauerstoff geht zurück in den Sauerstoffkreislauf und der Wasserdampf tritt in den Wasserkreislauf ein. Ohne Pflanzen würde sich CO2 in der Atmosphäre auf gefährliche Werte ansammeln und zum Treibhauseffekt beitragen. Etwa 500 Gigatonnen Kohlenstoff werden in den Pflanzen und Tieren gespeichert, die auf der Oberfläche des Planeten leben, und der Boden fasst etwa 1.500 Gigatonnen.,
Wie der Kohlenstoff, der während der Photosynthese verwendet wird, bewegt sich der Kohlenstoff in den Ozeanen, Sedimenten, im Mantel und in der Kruste des Planeten seit Hunderten von Millionen von Jahren durch den Kohlenstoffkreislauf. Kohlenstoff kann im Laufe von Tagen, Wochen, Monaten oder Jahren durch die verschiedenen Prozesse gefahren werden. Es kann zig Millionen Jahre dauern, bis Kohlenstoff, der im Meeresboden gespeichert ist, freigesetzt wird, wenn er überhaupt freigesetzt wird. Vulkanausbrüche sind eine Möglichkeit, kohlenstoffhaltige Moleküle aus der Tiefe des Planeten an die Oberfläche freizusetzen., Die Kombination aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe (Freisetzung von CO2) und der Entwaldung (Verringerung der Photosynthese und Kohlenstoffspeicherung), die vom Menschen verursacht wird, stört den Kohlenstoffkreislauf negativ.
Atmung, Verbrennung und Zersetzung
Atmung
Zellatmung ist der Prozess, bei dem Tiere Zucker und Sauerstoff aufnehmen und CO2, Wasser und Energie abgeben. Insekten, Fische, Vögel, Säugetiere, Reptilien und Amphibien atmen in gewisser Weise auf, indem sie spezielle Systeme und Wege verwenden, die sich über Millionen von Jahren natürlicher Selektion entwickelt haben.,
Verbrennung
CO2 wird durch natürliche Verbrennung auf verschiedene Weise in die Atmosphäre freigesetzt, einschließlich Vulkanausbrüchen und Waldbränden. Wie bereits erwähnt, hat sich die Verbrennung fossiler Brennstoffe und anderer menschlicher Aktivitäten alarmierend auf den Kohlenstoffkreislauf der Erde ausgewirkt. Dies wird durch die Zunahme der Kohlenstofffreisetzung aufgrund menschlicher Aktivitäten von 1 Milliarde Tonnen im Jahr 1940 auf über 6 Milliarden Tonnen im Jahr 2000 belegt und steigt bis heute an., Es gibt eine Grenze für die Menge an Kohlenstoff, die die Ozeane und Pflanzen aufnehmen können, so dass der Rest in der Atmosphäre bleibt und den Treibhauseffekt erhöht, was den Klimawandel verursacht.
Zersetzung
Wenn eine Pflanze oder ein Tier stirbt, der Kohlenstoff und Sauerstoff und andere Komponenten wie Wasser, Kalzium, Stickstoff, etc. werden durch den Zersetzungsprozess in den Boden und die Luft zurückgeführt. Pilze, Bakterien und einige Insekten (sogenannte Zersetzer) sind für die Zersetzung verantwortlich und benötigen meistens Sauerstoff, um den Prozess durchzuführen.,
Das obige Bild zeigt die Wechselbeziehung zwischen den Kohlenstoff -, Sauerstoff-und Wasserstoffkreisläufen in Pflanzen.