1. Licht und Leben (5/8)
Der Kohlenstoffkreislauf und der Treibhauseffekt
Der Kohlenstoffkreislauf beschreibt eine Reihe von Prozessen, bei denen Kohlenstoff ausgetauscht wird. Bei dem Kreislauf stellt man sich vor, dass es vier große Kohlenstoffspeicher gibt, die über einen Stoffaustausch miteinander in Verbindung stehen. Diese Speicher sind die Atmosphäre, die terrestrische Biosphäre (welche üblicherweise Süßwassersysteme und totes organisches Material, wie den Kohlenstoff im Boden, mit einschließt), die Meere (gelöster anorganischer Kohlenstoff sowie die lebende und tote marine Flora und Fauna) und die Sedimente. Die jährlichen Transporte des Kohlenstoffs, d.h. der Austausch zwischen den Speichern, finden durch verschiedener chemische, physikalische, geologische und biologische Prozesse statt. Bei den Meeren liegt der größte Anteil des aktiven Kohlenstoffspeichers nahe der Erdoberfläche, während zwischen dem Tiefseebereich dieses Reservoirs und der Atmosphäre kein schneller Austausch stattfindet.
Wenn marine Pflanzen im Ozean und in den Küstenmeeren wachsen, nutzen sie die Energie des Sonnenlichts und den verfügbaren Kohlenstoff aus den oberen Wasserschichten. Der Großteil des im Wasser befindlichen Kohlenstoffs wird aus der Atmosphäre nachgeliefert. Weltweit gesehen beträgt die Aufnahme durch kleine Algen 92 Pg Kohlenstoff pro Jahr.
Weiterführende SEOS-Seiten
- Arbeitsblatt: Atmosphärisches Kohlendioxid und globale Temperatur, als html-Seite oder als druckbare rtf-Datei
- Arbeitsblatt: Kohlenstoffhaushalt und -flüsse, als html-Seite oder als druckbare rtf-Datei
Gelöste organische Substanzen (DOM)
Wenn abgestorbenes organisches Material zersetzt wird, löst sich ein Teil im Wasser und bildet ein Reservoir von Nährstoffen und organischen Kohlenstoffmolekülen (DOC, von Dissolved Organic Carbon). Die farbige Fraktion des DOC, die als Gelbstoff, Yellow Substance oder Coloured Dissolved Organic Matter (CDOM) bezeichnet wird, absorbiert vor allem blaues Licht des sichtbaren Spektrums, was zu einer gelbbräunlichen Farbe führt. Diese Wasserfärbung sehen wir in Gewässern, die viel Gelbstoff enthalten (z. B. Moore, manche Flüsse, Ästuare).
Gelbstoff und Küstengewässer
Gelbstoffgehalte können sowohl räumlich als auch zeitlich schwanken. In küstennahen Gewässern kann Gelbstoff die Absorption von Sonnenlicht vermindern, insbesondere im ultravioletten und blauen Bereich des Spektrums. Dieser Gelbstoff stammt hauptsächlich aus Flüssen, die organischen Kohlenstoff von landwirtschaftlich genutzten Flächen, Wäldern und Abwasserkanälen austragen. Physikalische Prozesse, welche eine vertikale Durchmischung des Wassers im Bereich der Küste hervorrufen, wie die jährliche Durchmischung der Meere im Winter (aufgrund von Stürmen), können Gelbstoff an die Wasseroberfläche transportieren. Bei steigender Intensität des Sonnenlichts im Frühjahr und Sommer erwärmt sich das Wasser an der Meeresoberfläche, wodurch es eine geringere Dichte als das Wasser in der Tiefe erhält, welches kälter ist. Dieser Dichteunterschied führt zu einer Schichtung zwischen Oberflächenwasser und Tiefenwasser, wodurch sich eine Barriere bildet, die den Austausch gelösten Materials (einschließlich essentieller Nährstoffe) zwischen Oberflächen- und Tiefenwasser verringert.
Gelbstoff im Wasser
