Die Essentiellen Biogeochemischen Kreisläufe des Lebens

Das Leben auf der Erde basiert hauptsächlich auf den Elementen Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff und Phosphor. Diese Elemente durchlaufen biogeochemische Kreisläufe, die für die Aufrechterhaltung des Lebens und der Ökosysteme unerlässlich sind.

Wasser: Der Kreislauf des Lebens

• Wasser (H₂O) ist eine der mengenmäßig größten Komponenten des Körpers und besteht aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom.
• Die Sonneneinstrahlung liefert die Energie, die Wasser verdunsten lässt und in die Atmosphäre aufsteigen lässt. Dort kondensiert es zu Wolken, fällt als flüssiger Regen zurück auf die Erde oder wird in Form von Schnee oder Eis fest.

Kohlenstoff: Der Kreislauf des Lebens

• Diese Komponente gelangt zunächst als Kohlendioxid (CO₂) in die Atmosphäre, typischerweise durch Vulkanausbrüche oder die Atmung von Lebewesen.
• Grüne Pflanzen nehmen das CO₂ aus der Atmosphäre durch Photosynthese auf und integrieren den Kohlenstoff in ihr Gewebe. Konsumenten, die sich von Pflanzen ernähren, nehmen den Kohlenstoff als Nahrung in ihren Körper auf. Er kehrt dann durch Atmung in die Atmosphäre zurück. Wenn Tiere oder Pflanzen sterben, mineralisieren Zersetzer den Kohlenstoff.

Stickstoff: Ein essenzieller Kreislauf

• Der Stickstoffkreislauf beginnt in der Atmosphäre als N₂, das von den meisten Lebewesen nicht direkt genutzt werden kann.
• Stickstofffixierende Bakterien wandeln N₂ in Ammonium (NH₄⁺) und Nitrat (NO₃⁻) um. Diese Verbindungen werden von den Wurzeln der Pflanzen (Produzenten) aufgenommen.
• Pflanzenfresser (Primärkonsumenten) nehmen das Nitrat durch den Verzehr der Pflanzen auf.
• Die Ausscheidung von Stickstoffverbindungen (z.B. Ammoniak bei Fischen, Harnstoff bei Landsäugetieren, Harnsäure bei Vögeln) durch Tiere wird von Bakterien weiterverarbeitet, die diese in Nitrite, Nitrate oder wieder in atmosphärisches N₂ umwandeln.

Sauerstoff: Lebenswichtig für Atmung und Photosynthese

• Sauerstoff macht etwa ein Fünftel der Luft aus.
• Er würde in etwa 2000 Jahren verbraucht sein, wenn er nicht durch die Photosynthese von Pflanzen als Nebenprodukt und durch die Atmung von Tieren wieder in die Atmosphäre zurückgeführt würde.

Phosphor: Der Kreislauf im Gestein und Meer

• Der größte Speicher für Phosphor befindet sich in der Erdkruste und in marinen Gesteinsablagerungen.
• Dieser Phosphor wird von Pflanzen (für die Zellatmung) als Phosphate aus der Verwitterung von Gestein aufgenommen. Tiere nehmen ihn dann als Nahrung auf und scheiden diese Komponente wieder aus. Zersetzer wandeln organische Phosphorverbindungen wieder in Phosphate um.