Stoffkreisläufe im Ökosystem

Anders als Energie, die ein Ökosystem als Wärme unwiederbringlich verlässt, werden Stoffe in der Natur ständig recycelt. Diese Lektion behandelt zwei der wichtigsten Stoffkreisläufe: den Kohlenstoffkreislauf und den Wasserkreislauf. Beim Kohlenstoffkreislauf steht die Fotosynthese im Zentrum, durch die Pflanzen atmosphärisches Kohlendioxid in organische Biomasse umwandeln — während Zellatmung, Verbrennung fossiler Energieträger und Abholzung Kohlenstoff wieder als CO2 freisetzen. Auch die Rolle der Ozeane als riesiger Kohlenstoffspeicher sowie die Bedeutung von Mooren, deren Zerstörung große Mengen gespeicherten Kohlenstoffs freisetzt, werden behandelt.

Beim Wasserkreislauf werden die physikalischen Grundprozesse Verdunstung (Evaporation), Pflanzentranspiration und Kondensation erklärt, ergänzt um die Frage, wie menschliche Eingriffe wie Bodenversiegelung und Grundwasserentnahme lokale Wasserhaushalte verändern. Ein wichtiger Aspekt ist die Versickerung von Niederschlagswasser, die für die Grundwasserneubildung essenziell ist.

Die zehn Fragen verknüpfen dabei bewusst beide Kreisläufe — etwa durch die Frage, welche Rolle Wasser bei der Fotosynthese spielt und wie dadurch Kohlenstoff- und Wasserkreislauf miteinander verbunden sind. Damit fördert diese Lektion ein systemisches Verständnis für die Wechselwirkungen zwischen Stoffkreisläufen und dem ökologischen Gleichgewicht sowie ein Bewusstsein für die Auswirkungen menschlichen Handelns auf diese globalen Prozesse — ein zentrales Thema der KMK-Bildungsstandards Biologie für den Mittleren Schulabschluss.

• Die wichtigsten Stationen des Kohlenstoffkreislaufs (Fotosynthese, Zellatmung, Verbrennung) beschreiben
• Die physikalischen Grundprozesse des Wasserkreislaufs (Verdunstung, Transpiration, Kondensation) erklären
• Menschliche Einflüsse auf beide Stoffkreisläufe benennen und bewerten
• Die Rolle von Ozeanen und Mooren als Kohlenstoffspeicher verstehen
• Zusammenhänge zwischen Wasser- und Kohlenstoffkreislauf erkennen

Übersicht des Kohlenstoff- und Wasserkreislaufs: Fotosynthese als CO2-Senke, Zellatmung/Verbrennung als CO2-Quelle, Verdunstung/Transpiration/Kondensation als Kernprozesse des Wasserkreislaufs, sowie menschliche Einflüsse wie Bodenversiegelung und Moorzerstörung.