13 Begegnungen mit der Natur 4, Schulbuch (ISBN: 978-3-209-12228-5) Der globale Kohlenstoffkreislauf Klimaveränderungen in der Erdgeschichte Veränderungen im Kohlenstoffgehalt der Atmosphäre beeinflussen direkt das Klima: Hohe CO2-Werte verstärken den Treibhauseffekt und führen zu Erwärmung, niedrige Werte tragen zur Abkühlung bei. Viele große Klimaveränderungen der Erdgeschichte lassen sich dadurch erklären. Auch Vulkane, Plattentektonik, Einschläge von Meteoriten oder Schwankungen von Sonnenaktivität wirken auf das Klima ein. CO2-Gehalt der Uratmosphäre beeinflusste das Klima Die Uratmosphäre der Erde enthielt noch keinen Sauerstoff, sondern vor allem Wasserdampf (H2O), Kohlenstoffdioxid (CO2), Schwefeldioxid (SO2), Stickstoff (N2) und Methan (CH4). Als sich die Erde abkühlte, entstanden Ozeane. Darin löste sich CO2, wodurch der Treibhauseffekt schwächer wurde und die Erde weiter abkühlte. Vor etwa 2,7 Milliarden Jahren entwickelten Bakterien die Fotosynthese. Dabei wurde Sauerstoff frei, während CO2 und Methan abnahmen. Das Klima kühlte ab, und die erste große Eiszeit begann. Diese Veränderung der Atmosphäre war für die Evolution der Landlebewesen bedeutsam: Sauerstoff ermöglichte neue Lebensformen. Eiszeitalter als Folge von CO2-Entzug Im Laufe der Erdgeschichte gab es fünf Eiszeitalter, die jeweils viele Millionen Jahre andauerten. Die Ursachen waren verschiedene Prozesse, die dazu führten, dass der CO2-Grehalt in der Atmosphäre abnahm. Zum Beispiel entzog das Wachstum riesiger Wälder aus Baumfarnen, Schachtelhalmen und Bärlappgewächsen im Karbonzeitalter (vor etwa 350 Mio. Jahren) der Luft viel CO2. Abgestorbene Pflanzen zersetzten sich im sumpfigen Boden nur unvollständig und wurden zu Kohle. Damit wurde Kohlenstoff langfristig gespeichert, und das Klima kühlte sich weiter ab. Auch die Verwitterung von Silikatgestein bindet CO2. Wenn Regen- oder Grundwasser mit Kohlendioxid aus der Atmosphäre in Kontakt kommt, bildet sich Kohlensäure, die Mineralstoffe (zB Calcium und Magnesium) aus dem Gestein löst. Sie werden ins Meer transportiert, wo das gelöste CO2 unter anderem an der Bildung von Kalk beteiligt ist und langfristig gespeichert wird. So begann sich rund 50 Millionen Jahren der Himalaya zu heben, als die indische Kontinentalplatte mit der eurasischen Platte zusammenstieß. Es wurde viel silikatreiches Gestein an die Oberfläche gebracht, das verwitterte, der CO2-Gehalt der Luft sank. Das fünfte große Eiszeitalter begann vor etwa 35 Mio. Zu dieser Zeit war der CO2-Gehalt der Atmosphäre bereits stark gesunken. Zugleich löste sich die Antarktis vom übrigen Südkontinent, und eine kalte Meeresströmung begann sie zu umfließen. Dadurch wurde sie vom warmen Wasser des Äquators abgeschnitten und vereiste. Wenn sich einmal größere Eisflächen gebildet haben, verstärkt der sogenannte Eis-Albedo-Effekt die Abkühlung: Schnee und Eis reflektieren einen großen Teil des Sonnenlichts, wodurch sich die Erde noch weiter abkühlt. Sonnenaktivität Die Sonne sendet ständig Energie in Form von Licht und Wärme aus. Die Menge an Energie, die sie abgibt, ist jedoch nicht immer gleich. Es gibt Zeiten, in denen die Sonne aktiver ist und mehr Energie freisetzt, und Zeiten, in denen sie weniger aktiv ist. Die Energieabgabe schwankt in etwa 11-jährigen Zyklen. Diese Aktivität beeinflusst das Klima auf der Erde. Sie ist allerdings nicht die Ursache für den aktuellen Klimawandel. Eis-Albedo-Effekt Der Begriff Albedo bezeichnet das Rückstrahlvermögen des Sonnenlichts. Eis und Schnee haben eine sehr hohe Albedo. Je mehr Eisflächen es gibt, desto mehr Sonnenlicht wird ins All reflektiert und nicht als Wärme von der Erdoberfläche gespeichert ( Begegnungen mit der Natur, Band 3); albedo (lat.) = Helligkeit 5 Die Erde vor 100 Millionen Jahren. Das Prinzip der Oberflächenvergrößerung Wenn Gestein in viele kleine Stücke zerfällt, vergrößert sich seine Oberfläche. Mehr Oberfläche bedeutet, dass Wasser und andere Stoffe besser an das Gestein gelangen können, wodurch chemische Reaktionen, wie die Silikatverwitterung, schneller ablaufen. Kenn ich das? 9 Buch_Bio4.indb 9 12.11.2025 09:38:09 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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