Die Ozonschicht: Schutzschild und Bedeutung für die Erde

Was ist die Ozonschicht?

Als Ozonschicht bezeichnet man den Bereich der Stratosphäre mit einer relativ hohen Ozonkonzentration. Diese Schicht erstreckt sich in einer Höhe von ca. 15 km bis 40 km. Sie absorbiert 90 % des Ozons in der Atmosphäre sowie 97 % bis 99 % der hochfrequenten UV-Strahlung.

Entstehung der Erdatmosphäre

Unser Planet konnte aufgrund seiner Größe und Masse leichte Gase wie Wasserstoff und Helium nicht halten, da diese durch den Sonnenwind weggefegt wurden. Nachdem der Sonnenwind nachließ, bauten die terrestrischen Planeten ihre Atmosphären auf. Die Erde entwickelte durch vulkanische Ausgasungen eine Atmosphäre aus Kohlendioxid, Stickstoff, Wasserdampf und Schwefelverbindungen.

Es wird angenommen, dass der CO2-Gehalt in der frühen Atmosphäre deutlich höher war als heute. Da die Sonne zu diesem Zeitpunkt etwa 30 % weniger Energie abgab, wirkte CO2 als wichtiges Treibhausgas, das die Oberflächentemperaturen stabilisierte und die Verflüssigung von Wasser ermöglichte.

Lage der Ozonschicht

Die Ozonschicht ist eine Region der Atmosphäre, die sich zwischen 19 km und 48 km über der Erdoberfläche befindet.

Bildung und Eigenschaften von Ozon

In der Ozonschicht entstehen Ozonkonzentrationen von bis zu 10 Teilen pro Million (ppm). Am Boden sind solch hohe Konzentrationen jedoch gesundheitsschädlich.

• Molekularer Aufbau: Ozon ist eine Form von Sauerstoff, deren Molekül aus drei Atomen (O3) statt aus zwei besteht.
• Toxizität: Das dritte Atom macht das Gas giftig; bereits das Einatmen geringer Mengen über einen kurzen Zeitraum kann tödlich sein.
• Instabilität: Ozon ist ein instabiles Gas und kann durch natürliche Verbindungen mit Stickstoff, Wasserstoff und Chlor zerstört werden.

Die Ozonschicht schützt die Erde vor kurzwelliger UV-C-Strahlung. UV-A-Strahlung ist hingegen relativ harmlos und durchdringt die Schicht fast vollständig. Die gefährliche UV-B-Strahlung wird größtenteils durch das Ozon absorbiert.

Zersetzungsprozesse

Die UV-Strahlung der Sonne spaltet Sauerstoffmoleküle in einzelne Atome, die sich anschließend mit anderen Sauerstoffmolekülen zu Ozon verbinden. Natürliche Stickstoffverbindungen in der Atmosphäre halten die Ozonkonzentration auf einem stabilen Niveau.

Gefährdung durch FCKW: Ozon wird zudem durch Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) zersetzt. Das darin enthaltene Chlor greift die Ozonmoleküle an, spaltet sie auf und bildet Chlormonoxid. Dies führt zu einer Kettenreaktion, bei der Ozonmoleküle kontinuierlich zerstört werden.

Bedeutung für den evolutionären Prozess

Ozon (O3) ist für das Überleben von Lebewesen essenziell. Es fungiert als Filter oder Schutzschild gegen schädliche, energiereiche UV-Strahlung.

Diese Schutzfunktion ermöglichte erst die Entwicklung des Lebens auf der Erde, da sie unter anderem die Photosynthese der Pflanzen erlaubt – die grundlegende Basis der trophischen Pyramide.