Inhalt
- Der Kohlenstoffkreislauf
- Schlüsselfaktoren und Begriffe
- Ermittlung des Netto-Ökosystemaustauschs
- Eigenschaften von Ökosystemen
Ein Ökosystem umfasst Tiere, Pflanzen, Mikroben und die sie umgebenden nicht lebenden Lebensraumkomponenten wie Wasser, Luft und Boden. Jeder lebende Organismus benötigt eine bestimmte Form der Energieerzeugung. Alle Tiere benötigen eine Atmung, den Austausch von Sauerstoff gegen Kohlendioxid, um am Leben zu bleiben. Pflanzen benötigen auch Atmung und Sauerstoff, aber sie binden oder entfernen auch Kohlenstoff aus der Umwelt und produzieren lebensspendenden Sauerstoff, der von Tieren verwendet wird und durch Sonnenenergie, die sie mit speziellen Organellen, den sogenannten Chloroplasten, gewinnen. Der Netto-Ökosystemaustausch wird anhand einer Formel berechnet, die angibt, wie viel Kohlenstoff in die Umwelt abgegeben wird und wie viel entfernt wird. Der Austausch von Nettoökosystemen wird manchmal auch als "Nettoökosystemproduktion" bezeichnet.
Der Kohlenstoffkreislauf
Um das Leben auf der Erde so zu erhalten, wie es jetzt ist, müssen Kohlenstoff in der Atmosphäre und Kohlenstoff, der in biologischen Organismen gebunden ist, ausgeglichen werden. Wenn nicht, wird sich der Klimawandel auswirken. Tiere und Menschen fügen dem Ökosystem durch einfaches Atmen mehr Kohlenstoff hinzu. Atmosphärischer Kohlenstoff entsteht auch durch Zersetzung, wenn tote Tiere und Pflanzen Kohlenstoff freisetzen, der in ihren Geweben gespeichert ist, und durch Verbrennung von Bäumen, Pflanzen und fossilen Brennstoffen wie Öl und Kohle. Um diesen Effekten entgegenzuwirken, werden lebende Pflanzen als "Kohlenstoffsenken" bezeichnet, da sie der Umwelt Kohlendioxid entziehen und es in Sauerstoff und Nahrungsenergie umwandeln.
Schlüsselfaktoren und Begriffe
Um den Netto-Ökosystemaustausch zu bestimmen, sind mehrere Faktoren erforderlich. Die erste ist die Nettoprimärproduktion, dh die Nettomenge an organischem Kohlenstoff, die von Pflanzen aus dem Ökosystem entfernt wird. Pflanzen sind Autotrophen, was bedeutet, dass sie während eines als Photosynthese bezeichneten Prozesses Nährstoffe und Energie aus anorganischen Substanzen und Sonnenlicht bilden können. Die Gesamtmenge an Kohlenstoff, die während der Photosynthese aus dem Ökosystem entfernt wird, wird als Bruttoprimärproduktion bezeichnet. Pflanzen geben aber auch beim Atmen Kohlenstoff ab. Daher wird die Nettoprimärproduktion berechnet, indem die von Pflanzen während der Atmung abgegebene Kohlenstoffmenge von der während der Bruttoprimärproduktion festgelegten Kohlenstoffmenge abgezogen wird.
Ermittlung des Netto-Ökosystemaustauschs
Während Pflanzen Autotrophe sind, sind Menschen und Tiere Heterotrophe, was bedeutet, dass sie organische Nährstoffe - Nahrung - aus der Umwelt benötigen und Sauerstoff verwenden müssen, um Energie aus verdauten Nahrungsmitteln zu erzeugen. Heterotrophe Atmung erzeugt große Mengen an Kohlenstoff, die in das Ökosystem gelangen. Daher wird der Netto-Ökosystemaustausch durch Subtraktion der Kohlenstoffmenge, die durch heterotrophe Atmung erzeugt wird, von der Netto-Primärproduktion bestimmt.
Eigenschaften von Ökosystemen
Die Kohlenstoffbilanz ist eine grundlegende Eigenschaft, die dafür sorgt, dass Ökosysteme nachhaltig und gesund sind. Der Netto-Ökosystemaustausch hilft dabei, das Gleichgewicht des Kohlenstoffkreislaufs zu bestimmen. Das beste Ergebnis wäre ein negativer Wert, wenn man subtrahiert, wie viel Kohlenstoff Pflanzen fixieren oder entfernen und wie viel Kohlenstoff in das Ökosystem eingebracht wird. Beispielsweise zeigten Daten von 1992 bis 2000, dass Wälder im Osten der Vereinigten Staaten einen Netto-Ökosystemaustausch zwischen -84 und -740 aufweisen. Dies zeigt an, dass mehr Kohlenstoff entfernt wird als freigesetzt wird. Wenn Kohlenstoff nicht effizient entfernt wird, leidet die Luftqualität und das Leben in einem Ökosystem. Andere Faktoren, die für die Kohlenstoffbilanz in einem Ökosystem berücksichtigt werden müssen, sind die Verschmutzung durch Fabriken und Fahrzeuge, während Ozeane auch Kohlenstoff aus der Atmosphäre entfernen.