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Kohlenstoffkreislauf

Verfolge Kohlenstoff durch Luft, Lebewesen, Boden und Wasser. Unterscheide Speicher und Flüsse und entdecke, warum ein Vorrat trotz laufender Aufnahme wachsen kann.

Unsicher beim Einstieg?3 Aufgaben im freiwilligen Kurzcheck

Was kannst du schon?

Drei kurze Aufgaben helfen dir, deinen Startpunkt zu finden. Wenn du unsicher bist, wähle „Weiß ich noch nicht“.

Entscheide ohne Nachschlagen. Pro Aufgabe passt genau eine Antwort.

Aufgabe 1Welcher Stoff liefert bei der Fotosynthese den Kohlenstoff für Glucose?

Wähle genau eine Antwort.

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Aufgabe 2Was beschreibt eine Angabe in Tonnen C ohne Zeitrate?

Wähle genau eine Antwort.

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Aufgabe 3Kann ein Kohlenstoffatom aus einer Pflanze direkt als CO₂ zurückkehren, ohne ein Tier zu erreichen?

Wähle genau eine Antwort.

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Lösungen mit Erklärungen
  1. CO₂ – Licht liefert Energie, CO₂ liefert Kohlenstoffatome.
  2. Einen Kohlenstoffvorrat beziehungsweise eine Menge – Für eine Flussrate ist zusätzlich ein Zeitbezug nötig.
  3. Ja, etwa durch die Zellatmung der Pflanze – Der Kreislauf besitzt verschiedene Wege und keinen vorgeschriebenen Umlauf für jedes Atom.

Direkt mit der Erklärung beginnen →

Ein Kohlenstoffatom kann viele Wege nehmen

Ein Kohlenstoffatom kann heute Bestandteil von CO₂ in der Luft sein, später in einem Blatt stecken und danach über die Nahrung in ein Tier gelangen. Bei der Zellatmung kann es wieder Teil eines CO₂-Moleküls werden. Es kann aber auch lange in Holz, Boden oder Gestein bleiben.

Der Kohlenstoffkreislauf beschreibt diese Übertragungen zwischen Speichern. Die Atome wechseln ihren Aufenthaltsort und ihre chemische Verbindung. Sie werden bei diesen chemischen Vorgängen nicht verbraucht oder in Energie verwandelt.

Kohlenstoff ist nicht dasselbe wie CO₂

Kohlenstoff (C) ist ein chemisches Element. Kohlenstoffdioxid (CO₂) ist eine Verbindung aus einem Kohlenstoffatom und zwei Sauerstoffatomen. Kohlenstoff steckt außerdem in Zucker, Fetten, Proteinen, Holz, fossilen Brennstoffen und Carbonaten.

Der Kreislauf hat keinen vorgeschriebenen Startpunkt und keine feste Route. Ein Atom muss weder zuerst ein Tier erreichen noch einmal durch alle Speicher wandern.

Speicher und Flüsse unterscheiden

Atmosphäre

Hier liegt Kohlenstoff unter anderem als CO₂ vor; auch Methan enthält Kohlenstoff. Für den Einstieg verfolgen wir vor allem CO₂.

Lebewesen und Böden

Lebende Biomasse enthält organische Kohlenstoffverbindungen. Im Boden kommen Kohlenstoff in Organismen, abgestorbenen Resten, Humus und je nach Boden auch in Carbonaten vor.

Ozeane

Kohlenstoff befindet sich im Wasser unter anderem als gelöstes CO₂, Hydrogencarbonat und Carbonat sowie in Organismen und organischem Material.

Gesteine und fossile Lagerstätten

Carbonatgesteine wie Kalkstein sowie Kohle, Erdöl und Erdgas enthalten langfristig gebundenen Kohlenstoff. Diese Speicher sind stofflich unterschiedlich.

Ein Vorrat ist keine Änderungsrate

Ein Speicher enthält eine bestimmte Menge Kohlenstoff, etwa in Tonnen C. Ein Fluss beschreibt eine übertragene Menge pro Zeit, etwa Tonnen C pro Jahr. Ein großer Speicher muss nicht gerade wachsen. Eine Senke nimmt im betrachteten Zeitraum netto Kohlenstoff auf; eine Quelle gibt netto Kohlenstoff ab.

Den biologischen Kreislauf Schritt für Schritt lesen

Stoffwege im Schaubild hervorheben

Wähle einen Prozess. Die zugehörigen Pfeile werden im Schaubild hervorgehoben.

Alle dargestellten Wege sind sichtbar. Verfolge zuerst den grünen Pfeil von CO₂ in der Atmosphäre zu den Pflanzen.

AtmosphäreKohlenstoff in CO₂PflanzenorganischeStoffeTiereorganischeStoffeTote Reste undAusscheidungenZersetzerz. B. Pilze12334453
Vereinfachter biologischer Ausschnitt an Land. Ziffern kennzeichnen Prozesse; Pfeile zeigen den Weg des Kohlenstoffs. Nicht alle Nahrungsbeziehungen und Rückwege sind dargestellt.
  1. 1 · FotosyntheseLandpflanzen nehmen CO₂ auf. Sein Kohlenstoff wird in organische Stoffe eingebaut. Dazu benötigen sie Wasser und Lichtenergie.
  2. 2 · NahrungEin Tier frisst pflanzliches Material und nimmt damit Kohlenstoffverbindungen auf. Über weitere Nahrungsbeziehungen kann der Kohlenstoff weitergegeben werden.
  3. 3 · ZellatmungPflanzen, Tiere und viele Zersetzer bauen organische Stoffe mithilfe von Sauerstoff ab. Dabei entsteht CO₂. Kohlenstoff gelangt zurück in Luft oder Wasser.
  4. 4 · Tote Reste und AusscheidungenAbgestorbene Teile und Ausscheidungen enthalten Kohlenstoff. Dieser Weg entsteht auf allen Trophiestufen.
  5. 5 · Abbau und AufnahmeZersetzer nutzen organische Reste. Ein Teil des Kohlenstoffs wird in ihre eigene Biomasse eingebaut; ein Teil wird durch ihre Zellatmung als CO₂ frei.
Pflanzen geben ebenfalls CO₂ ab

Pflanzen betreiben Zellatmung. Bei ausreichend Licht kann ihre CO₂-Aufnahme durch Fotosynthese größer sein als die Abgabe durch Zellatmung. Im Dunkeln fällt die Fotosynthese weg, die Zellatmung läuft weiter.

Fotosynthese und Zellatmung: Wohin geht der Kohlenstoff?

Für den Kohlenstoffweg reichen zunächst die Stoffnamen. Die Reaktionsgleichungen darunter sind die üblichen vereinfachten Gesamtbilanzen.

Fotosynthese

Kohlenstoffdioxid + Wasser → Glucose + Sauerstoff
Die nötige Energie kommt vom Licht. Der Kohlenstoff der Glucose stammt aus dem CO₂, bei Landpflanzen überwiegend aus der Luft.

Aerobe Zellatmung

Glucose + Sauerstoff → Kohlenstoffdioxid + Wasser
Ein Teil der frei werdenden Energie wird für Zellprozesse nutzbar gemacht; Wärme wird abgegeben. Der Kohlenstoff aus Glucose findet sich im CO₂ wieder.

Fotosynthese, mit Lichtenergie:
6 CO₂ + 6 H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂
Aerobe Zellatmung:
C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O

Zähle die Kohlenstoffatome: Auf beiden Seiten jeder Gleichung sind es sechs. In der Zelle laufen viele Einzelschritte ab; die Gleichungen sind keine Beschreibung eines einzigen Reaktionsschritts. Die Ähnlichkeit der Gesamtbilanzen bedeutet auch nicht, dass Fotosynthese einfach rückwärts laufende Zellatmung ist.

Der Baum wächst nicht hauptsächlich aus „Erde“

Den Kohlenstoff für sein Holz gewinnt ein Baum überwiegend aus CO₂. Wasser und Mineralstoffe nimmt er über die Wurzeln auf. Die Stoffe aus dem Boden sind nötig, erklären aber nicht allein den Aufbau seiner organischen Masse.

Schnelle Wege, langsame Wege und lange Speicherung

„Schnell“ und „langsam“ beschreiben unterschiedliche Austauschprozesse. Fotosynthese, Nahrung und Zellatmung übertragen Kohlenstoff häufig auf kurzen biologischen Zeitskalen. In Holz und manchen Böden kann er viel länger gespeichert bleiben. Geologische Prozesse wirken oft über sehr lange Zeiträume. Nicht jedes Kohlenstoffatom bleibt gleich lang in einem Speicher.

Organisches Material kann erhalten bleiben

Wenn tote Reste nicht vollständig abgebaut werden, kann Kohlenstoff im Boden oder in Sedimenten gespeichert werden. In nassen, sauerstoffarmen Moorböden kann sich Torf ansammeln. Das ist keine automatische Garantie dauerhafter Speicherung.

Fossile Brennstoffe entstehen nur unter besonderen Bedingungen

Ein kleiner Teil früherer organischer Substanz wurde überdeckt und über geologische Zeiträume umgewandelt. Kohle entstand vor allem aus Pflanzenresten; Erdöl und Erdgas häufig aus organischem Material in Sedimenten. Nicht jedes tote Blatt wird zu Kohle.

Carbonate gehören ebenfalls zum Kreislauf

Kohlenstoff wird auch anorganisch gespeichert, etwa in Calciumcarbonat. Kalkschalen können zu Sedimenten beitragen. Über lange Zeit können daraus Carbonatgesteine entstehen.

Geologische Rückwege

Verwitterung, Transport durch Wasser, Sedimentation, Versenkung und geologische Umwandlungen verbinden die Speicher. Durch Entgasung, unter anderem an Vulkanen, gelangt CO₂ zurück in die Atmosphäre. Diese Wege schließen den schnellen menschlichen Ausstoß nicht kurzfristig ausgleichend ab.

Der Ozean tauscht Kohlenstoff mit der Luft aus

An der Wasseroberfläche kann CO₂ aus der Luft ins Wasser übertreten – und umgekehrt. Die Richtung der Nettobilanz hängt davon ab, welcher Teilfluss größer ist. Temperatur, Durchmischung und chemische Bedingungen beeinflussen diesen Austausch.

Gelöstes CO₂ steht mit anderen Kohlenstoffformen im chemischen Gleichgewicht. Ein großer Teil des gelösten anorganischen Kohlenstoffs liegt als Hydrogencarbonat vor. Algen und andere fotosynthetische Organismen nutzen anorganischen Kohlenstoff zum Aufbau organischer Stoffe. Ein Teil des organischen Materials sinkt ab; vieles wird unterwegs wieder abgebaut.

Aufnahme hat Folgen

Wenn zusätzliches CO₂ im Meerwasser aufgenommen wird, verändert sich die Carbonatchemie und der pH-Wert sinkt. „Ozeanversauerung“ bedeutet eine Verschiebung zu niedrigeren pH-Werten; das Meer muss dafür nicht unter pH 7 fallen. Die Aufnahme von CO₂ ist daher keine folgenlose, unbegrenzte Entsorgung.

Wie Menschen die Bilanz verändern

Langfristige Speicherz. B. Kohle, Erdöl, ErdgasFörderung undVerbrennungAtmosphärezusätzliches CO₂teilweise Aufnahmedurch Land und MeerWeitere SpeicherBiomasse, Böden, Ozean
Ein zusätzlicher Weg: Kohlenstoff wird aus fossilen Lagerstätten rasch in den aktiven Austausch gebracht. Das Bild zeigt keine Mengenverhältnisse.

Verbrennung fossiler Brennstoffe: Kohlenstoff, der über sehr lange Zeiträume gespeichert war, gelangt beim Verbrennen vor allem als CO₂ in die Atmosphäre. Entscheidend ist die schnelle Verlagerung zwischen den Speichern.

Veränderung von Wäldern und Böden: Wenn Biomasse verbrannt oder abgebaut wird, kann gespeicherter Kohlenstoff frei werden. Eine veränderte Vegetation beeinflusst außerdem die künftige Aufnahme. Entwässerung von Mooren kann den Abbau zuvor geschützter organischer Substanz verstärken.

Weitere Prozesse: Bei der Zementherstellung wird CO₂ auch chemisch aus Kalkstein freigesetzt. Nicht jede zusätzliche CO₂-Quelle ist deshalb ausschließlich eine Verbrennung.

Der Kreislauf garantiert keine ausgeglichene Atmosphäre

Land und Ozean nehmen einen Teil des zusätzlich freigesetzten Kohlenstoffs auf. Wenn die gesamte Zufuhr zur Atmosphäre dennoch größer ist als die Abfuhr, wächst ihr Kohlenstoffvorrat. CO₂ verstärkt als Treibhausgas die Erwärmung. Pflanzenaufnahme gleicht einen zusätzlichen Ausstoß nicht automatisch vollständig oder dauerhaft aus.

Bilanz-Labor: Warum steigt ein Speicher?

Ein Speicher wächst, wenn mehr hineinfließt als heraus. Die Größe beider Flüsse allein reicht nicht: Du musst ihre Differenz vergleichen.

Änderung des Speichers = Zufluss − Abfluss

Ein vereinfachtes Modell mit zwei Speichern

Zu Beginn enthält die Atmosphäre 1.000 Modelleinheiten Kohlenstoff, alle anderen Speicher zusammen 3.000. Ein angenommener Grundumsatz überträgt pro Zeitschritt 100 Einheiten in jede Richtung; er ist ausgeglichen. Dazu kommen die beiden veränderbaren Zusatzflüsse.

Flüsse: Modelleinheiten Kohlenstoff pro Zeitschritt. Die Zeitschritte sind keine konkreten Jahre; die Zahlen sind keine globalen Messwerte.

Atmosphäre

1.020

Modelleinheiten Kohlenstoff
Übrige Speicher zusammen

2.980

Modelleinheiten Kohlenstoff
Je Schritt: (100 + 10) − (100 + 6) = +4. Nach 5 Schritten: 1.000 + 5 × 4 = 1.020. Die Atmosphäre wächst, obwohl weiterhin Kohlenstoff aus ihr aufgenommen wird.

Gesamtmenge im Modell: 4.000. Der Kohlenstoff wird zwischen den Speichern verlagert.

Was das Modell kann – und wo seine Grenze liegt

Es erklärt eine Mengenbilanz. Die Flüsse bleiben innerhalb eines Durchlaufs konstant. Es berechnet keine Temperatur, keine CO₂-Konzentration in ppm, keine Rückkopplungen und keine reale Aufnahmefähigkeit von Wäldern oder Meeren. Der Regler „zusätzlicher Abfluss“ behauptet nicht, dass sich natürliche Senken beliebig einstellen lassen.

Vertiefung: Tonnen Kohlenstoff und Tonnen CO₂

Angaben in t C zählen nur die Masse des Kohlenstoffs. Angaben in t CO₂ umfassen zusätzlich die beiden Sauerstoffatome jedes Moleküls. Diese Zahlen darfst du nicht unverändert miteinander vergleichen. Mit gerundeten Atommassen besteht CO₂ aus 12 Massenteilen Kohlenstoff und 32 Massenteilen Sauerstoff.

1 t C entspricht in CO₂ gebunden:
4412 t CO₂ ≈ 3,67 t CO₂

Umgekehrt enthalten 44 t CO₂ genau 12 t C, wenn mit diesen gerundeten molaren Massen gerechnet wird. Die größere CO₂-Masse entsteht durch den mitgezählten Sauerstoff. Es wurde kein zusätzlicher Kohlenstoff erzeugt.

Stoffkreislauf und Energiefluss gehören zusammen

Organische Stoffe übertragen zugleich Kohlenstoff und chemische Energie. Der Kohlenstoff kann erneut eingebaut werden. Die bei Stoffwechselprozessen als Wärme verteilte Energie kehrt dagegen nicht als nutzbares Licht zu den Produzenten zurück. Mehr dazu: Energiefluss und Nahrungspyramiden.

Selbst ausprobieren

Üben & prüfen

Mit Erklärungen üben oder dein Wissen testen – du entscheidest.

Übe in deinem Tempo

Wähle eine Stufe. Du bekommst zu jeder Antwort eine Rückmeldung und kannst nach einem Tipp erneut antworten. Wähle die passende Antwort. Begründe deine Entscheidung zunächst selbst und vergleiche sie anschließend mit der Erklärung.

Alle 18 Aufgaben mit Lösungen zum Nachlesen

1 · Erkennen und zuordnen

1. Was ist Kohlenstoffdioxid?

  • Ein anderes Wort für das Element Kohlenstoff
  • Ausschließlich gespeicherte Wärme
  • Eine Verbindung aus Kohlenstoff und Sauerstoff
Lösung und Erklärung

Eine Verbindung aus Kohlenstoff und Sauerstoff

CO₂ enthält ein Kohlenstoffatom und zwei Sauerstoffatome.

2. Woher stammt der Kohlenstoff im Holz eines Landbaums überwiegend?

  • Aus aufgenommenem Sauerstoff ohne CO₂
  • Aus CO₂ der Luft
  • Aus dem Licht selbst
Lösung und Erklärung

Aus CO₂ der Luft

Fotosynthese baut Kohlenstoff aus CO₂ in organische Stoffe ein.

3. Welche Angabe beschreibt einen Kohlenstofffluss?

  • 20 Tonnen C pro Jahr
  • 20 Tonnen C in einem Speicher
  • 20 °C Wassertemperatur
Lösung und Erklärung

20 Tonnen C pro Jahr

Ein Fluss beschreibt eine übertragene Menge je Zeit.

4. Wann ist ein Speicher eine Kohlenstoffsenke?

  • Sobald er überhaupt Kohlenstoff enthält
  • Wenn nur seine räumliche Größe bekannt ist
  • Wenn er im betrachteten Zeitraum netto Kohlenstoff aufnimmt
Lösung und Erklärung

Wenn er im betrachteten Zeitraum netto Kohlenstoff aufnimmt

Entscheidend ist die Bilanz von Aufnahme und Abgabe, nicht allein der Vorrat.

5. Welcher Prozess baut CO₂-Kohlenstoff in pflanzliche organische Stoffe ein?

  • Ausschließlich Verbrennung
  • Fotosynthese
  • Ausschließlich aerobe Zellatmung
Lösung und Erklärung

Fotosynthese

Bei der Fotosynthese wird Kohlenstoff mithilfe von Lichtenergie gebunden.

6. Welcher Prozess setzt beim aeroben Abbau von Glucose CO₂ frei?

  • Zellatmung
  • Fotosynthese
  • Die bloße Speicherung unveränderter Glucose
Lösung und Erklärung

Zellatmung

Der Kohlenstoff der Glucose wird dabei Bestandteil des CO₂.

2 · Anwenden und erklären

1. Welche Folge von Prozessen führt von Luft über Pflanze und Tier zurück zur Luft?

  • Zellatmung → Fotosynthese im Tier → Lichtbildung
  • Nahrungsaufnahme von CO₂ durch jedes Tier → Gesteinsbildung
  • Fotosynthese → Nahrungsaufnahme → Zellatmung
Lösung und Erklärung

Fotosynthese → Nahrungsaufnahme → Zellatmung

Die Prozesse übertragen den Kohlenstoff zwischen verschiedenen Stoffformen und Speichern.

2. Ein Speicher nimmt 30 t C/Jahr auf und gibt 22 t C/Jahr ab. Wie ändert er sich?

  • Er schrumpft um 8 t C pro Jahr
  • Er wächst um 8 t C pro Jahr
  • Er wächst um 52 t C pro Jahr
Lösung und Erklärung

Er wächst um 8 t C pro Jahr

Nettoänderung = 30 − 22 = +8 t C pro Jahr.

3. Ein Speicher enthält 500 Einheiten. Je Schritt kommen 12 hinzu und 7 gehen ab. Wie viel enthält er nach vier Schritten?

  • 520 Einheiten
  • 548 Einheiten
  • 480 Einheiten
Lösung und Erklärung

520 Einheiten

500 + 4 · (12 − 7) = 520; die Flüsse bleiben in dieser Aufgabe konstant.

4. Gleich große Mengen strömen hinein und hinaus. Was folgt?

  • Alle Atome bleiben zwingend an ihrem Ort
  • Es darf keinerlei Austausch mehr geben
  • Der Vorrat bleibt trotz laufenden Austauschs konstant
Lösung und Erklärung

Der Vorrat bleibt trotz laufenden Austauschs konstant

Eine ausgeglichene Nettobilanz bedeutet keinen Stillstand der Teilflüsse.

5. Wie viele Kohlenstoffatome enthält ein Glucosemolekül C₆H₁₂O₆?

  • Vierundzwanzig
  • Sechs
  • Zwölf
Lösung und Erklärung

Sechs

Die tiefgestellte 6 hinter C gibt die Zahl der Kohlenstoffatome an.

6. Warum können Pflanzen im Dunkeln CO₂ abgeben?

  • Zellatmung läuft weiter, während die Fotosynthese ohne Licht ausbleibt
  • Sie verwandeln nachts sämtliche Mineralstoffe in Kohlenstoff
  • Pflanzen benötigen für Zellatmung grundsätzlich Sonnenlicht
Lösung und Erklärung

Zellatmung läuft weiter, während die Fotosynthese ohne Licht ausbleibt

Fotosynthese und Zellatmung sind verschiedene Prozesse mit unterschiedlichen Bedingungen.

3 · Prüfen und übertragen

1. Warum garantiert ein großer Kohlenstoffvorrat keine Senkenfunktion?

  • Große Speicher besitzen keine Flüsse
  • Nur winzige Speicher enthalten Kohlenstoff
  • Ein großer Speicher kann netto Kohlenstoff abgeben
Lösung und Erklärung

Ein großer Speicher kann netto Kohlenstoff abgeben

Quelle und Senke bezeichnen eine zeitbezogene Nettobilanz.

2. Meerwasser sinkt im pH-Wert von 8,2 auf 8,1. Was gilt?

  • Der pH-Wert ist gestiegen
  • Es ist eine Versauerung, obwohl der pH-Wert über 7 bleibt
  • Versauerung beginnt definitionsgemäß erst unter pH 7
Lösung und Erklärung

Es ist eine Versauerung, obwohl der pH-Wert über 7 bleibt

Versauerung bezeichnet die Änderung zu niedrigeren pH-Werten.

3. Warum kann der atmosphärische Vorrat trotz CO₂-Aufnahme durch Pflanzen wachsen?

  • Die gesamte Zufuhr kann größer als die gesamte Abfuhr sein
  • Pflanzenaufnahme und Vorratsanstieg schließen sich immer aus
  • Jeder aufgenommene Kohlenstoff wird sofort vernichtet
Lösung und Erklärung

Die gesamte Zufuhr kann größer als die gesamte Abfuhr sein

Teilaufnahme bedeutet nicht automatisch eine ausgeglichene Gesamtbilanz.

4. Wie viel Kohlenstoff enthalten 11 t CO₂ bei gerundeten molaren Massen C = 12 und CO₂ = 44?

  • 11 t C
  • 40,3 t C
  • 3 t C
Lösung und Erklärung

3 t C

11 · 12/44 = 3. Die übrige Masse gehört zum Sauerstoff.

5. Was ist an „jedes tote Blatt wird zu Kohle“ falsch?

  • Jeder Abbau führt sofort in Kalkstein
  • Fossile Speicherung erfordert besondere Bedingungen und lange Zeiträume
  • Blätter enthalten grundsätzlich keinen Kohlenstoff
Lösung und Erklärung

Fossile Speicherung erfordert besondere Bedingungen und lange Zeiträume

Viel organisches Material wird abgebaut und kehrt in den aktiven Kreislauf zurück.

6. Welche Grenze hat das Bilanz-Labor mit festen Flüssen?

  • Es berechnet keine reale Temperaturentwicklung oder Rückkopplungen
  • Es kann nicht einmal Zufluss minus Abfluss darstellen
  • Es zeigt automatisch die tatsächliche Aufnahmefähigkeit jedes Waldes
Lösung und Erklärung

Es berechnet keine reale Temperaturentwicklung oder Rückkopplungen

Das vereinfachte Modell erklärt Mengenänderungen, keine vollständige Klimadynamik.

Wie sicher bist du jetzt?

Bearbeite drei weitere Aufgaben ohne Nachschlagen. Nutze die Rückmeldung, um gezielt weiterzulernen.

Entscheide ohne Nachschlagen. Pro Aufgabe passt genau eine Antwort.

Aufgabe 1Ein Vorrat beginnt bei 200, nimmt je Schritt 9 auf und gibt 12 ab. Wie groß ist er nach drei Schritten?

Wähle genau eine Antwort.

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Aufgabe 2Ein Wald enthält viel Kohlenstoff, verliert im betrachteten Jahr aber netto 5 t C. Wie ist er für diesen Zeitraum einzuordnen?

Wähle genau eine Antwort.

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Aufgabe 3Weshalb dürfen 44 t CO₂ nicht mit 44 t C gleichgesetzt werden?

Wähle genau eine Antwort.

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Lösungen mit Erklärungen
  1. 191 – 200 + 3 · (9 − 12) = 191 bei konstanten Flüssen.
  2. Als Quelle – Die negative Speicheränderung bedeutet eine Nettoabgabe im betrachteten Zeitraum.
  3. Die CO₂-Masse enthält zusätzlich Sauerstoff; 44 t CO₂ enthalten gerundet 12 t C – Masse des Elements und Masse der Verbindung sind verschiedene Angaben.

Die Aufgaben sind unterschiedlich. Die Ergebnisse geben dir eine kurze Orientierung zu deinem Lernstand.

Weitere Aufgaben zum Selbstcheck

12 Aufgaben: verstehen, anwenden und begründen

Löse zuerst selbst. Ein Tipp hilft beim Einstieg; die Lösung zeigt die fachliche Begründung.

1 · Was unterscheidet Kohlenstoff und CO₂?

Tipp anzeigen
Element und Verbindung.
Lösung anzeigen
Kohlenstoff ist das Element C. CO₂ ist eine Verbindung aus einem Kohlenstoffatom und zwei Sauerstoffatomen. Kohlenstoff kommt auch in vielen anderen Stoffen vor.

2 · Woher stammt der Kohlenstoff im Holz eines Baumes überwiegend?

Tipp anzeigen
Welches Gas nimmt die Pflanze für die Fotosynthese auf?
Lösung anzeigen
Er stammt überwiegend aus CO₂ der Luft. Die Pflanze baut dessen Kohlenstoff bei der Fotosynthese in organische Stoffe ein.

3 · Beschreibe einen Weg von der Luft über ein Tier zurück zur Luft.

Tipp anzeigen
Fotosynthese, Nahrung, Zellatmung.
Lösung anzeigen
CO₂ wird von einer Pflanze aufgenommen; der Kohlenstoff gelangt in organische Stoffe. Ein Tier frisst Pflanzenmaterial. Bei seiner Zellatmung wird ein Teil dieses Kohlenstoffs als CO₂ wieder abgegeben.

4 · Muss jedes Kohlenstoffatom ein Tier erreichen?

Tipp anzeigen
Suche einen direkten Rückweg.
Lösung anzeigen
Nein. Ein Atom kann zum Beispiel durch Fotosynthese in eine Pflanze gelangen und bei deren Zellatmung wieder als Teil von CO₂ abgegeben werden.

5 · Warum gehören Zersetzer zum Kohlenstoffkreislauf?

Tipp anzeigen
Aufnahme, eigener Körper und Zellatmung.
Lösung anzeigen
Sie nutzen organische Reste. Ein Teil des Kohlenstoffs wird in ihre Biomasse eingebaut; ein Teil wird bei der Zellatmung als CO₂ freigesetzt.

6 · Wie viele C-Atome stehen auf jeder Seite der Fotosynthesebilanz?

Tipp anzeigen
6 CO₂ und C₆H₁₂O₆ vergleichen.
Lösung anzeigen
Auf beiden Seiten sind es sechs Kohlenstoffatome. Die Atome werden neu angeordnet, aber nicht erzeugt oder vernichtet.

7 · Ein Speicher enthält viel Kohlenstoff. Ist er deshalb eine Senke?

Tipp anzeigen
Vorrat und Bilanz unterscheiden.
Lösung anzeigen
Nein. Eine Senke nimmt im betrachteten Zeitraum netto Kohlenstoff auf. Ein großer Vorrat kann wachsen, konstant bleiben oder schrumpfen.

8 · Warum gleicht der natürliche Kreislauf fossile Verbrennung nicht automatisch aus?

Tipp anzeigen
Zusätzlicher Zufluss und begrenzte Abflüsse.
Lösung anzeigen
Fossile Verbrennung verlagert lange gespeicherten Kohlenstoff rasch in die Atmosphäre. Wenn die zusätzliche Aufnahme kleiner ist als die zusätzliche Freisetzung, wächst der atmosphärische Vorrat.

9 · Im Modell: Zusatz-Zufluss 12, Zusatz-Abfluss 5. Wie ändert sich die Atmosphäre nach vier Schritten?

Tipp anzeigen
Die beiden Grundflüsse von 100 heben sich auf.
Lösung anzeigen
Pro Schritt beträgt die Änderung +7. Nach vier Schritten kommen 28 hinzu: 1.000 → 1.028. Die übrigen Speicher sinken auf 2.972; die Summe bleibt 4.000.

10 · Was passiert bei gleich großem Zu- und Abfluss?

Tipp anzeigen
Nettoänderung und Austausch unterscheiden.
Lösung anzeigen
Der Speicher bleibt konstant, obwohl weiterhin Kohlenstoff ausgetauscht wird. Gleichgewicht bedeutet hier nicht Stillstand.

11 · Warum bedeutet Ozeanversauerung nicht zwingend einen pH-Wert unter 7?

Tipp anzeigen
Eine Änderung mit einem Grenzwert vergleichen.
Lösung anzeigen
Versauerung bezeichnet die Verschiebung zu niedrigeren pH-Werten. Meerwasser kann dabei weiterhin einen pH-Wert über 7 besitzen.

12 · Wie viel Kohlenstoff steckt in 22 t CO₂?

Tipp anzeigen
Mit 12/44 multiplizieren.
Lösung anzeigen
22 × 12/44 = 6 t C. Die übrige Masse entfällt auf Sauerstoff; gerechnet wurde mit gerundeten molaren Massen.

Kurzer Begriffscheck

Was bedeutet „Der Kohlenstoffvorrat der Atmosphäre bleibt konstant“?

Wähle eine Antwort.

Fachliche Vertiefung: OpenStax · Biogeochemical Cycles · NASA · The Carbon Cycle. Eigene Erklärungen, Schaubilder und ausdrücklich vereinfachte Rechenmodelle. Klassenstufen und Vertiefung unterscheiden sich nach Bundesland und Schulart.

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