Übersicht
Da Kohlenstoff als Baustein aller organischen Verbindungen dient, ist er eines der wichtigsten Elemente der Erde. Durch seine Fähigkeit, Energie und Nährstoffe zwischen biotischen (lebenden) und abiotischen (nicht lebenden) Komponenten zu speichern und zu transportieren, spielt er eine entscheidende Rolle in Umweltsystemen. Biogener Kohlenstoff, der aus Lebewesen stammt, und nicht-biogener Kohlenstoff, der aus nicht lebenden Dingen wie fossilen Brennstoffen oder geologischen Prozessen stammt, sind die beiden grundlegenden Kategorien, in die Kohlenstoff unterteilt werden kann. In diesem Artikel definieren wir zunächst biogenen Kohlenstoff und vergleichen ihn anschließend mit nicht-biogenem Kohlenstoff hinsichtlich seiner Herkunft, Eigenschaften und Umwelt- Auswirkungen.
Jede organische Substanz, die von Lebewesen wie Pflanzen oder Tieren durch Photosynthese oder Atmung erzeugt wird, wird als „biologischer Kohlenstoff“ bezeichnet. Aufgrund der komplexen chemischen Struktur von organischem Material hat es einen hohen Energiegehalt, der es zu einer wertvollen Quelle sowohl für die Nahrungsmittelproduktion (z. B. Nutzpflanzen) als auch für die potenzielle Bildung fossiler Brennstoffe macht, wenn es über längere Zeiträume hohen Temperaturen ausgesetzt wird (ein Prozess, der als „thermische Reifung“ bezeichnet wird). Aufgrund ihrer Abstammung von lebenden Organismen, die Materialien in der Umwelt kontinuierlich durch Atmungs- und Photosynthesezyklen zirkulieren, haben biogene Formen typischerweise kurze Zykluszeiten, die je nach den in einem Ökosystem vorhandenen Artenarten von Tagen bis zu Jahrzehnten reichen. Immergrüne Bäume haben beispielsweise typischerweise längere Zyklen als Laubbäume, da sie ihre Blätter das ganze Jahr über behalten und ihnen dadurch mehr Möglichkeiten für photosynthetische Aktivität(en) bieten.
Nicht-biologische Formen haben viel längere Verweilzeiten, die von Tausenden bis zu Millionen von Jahren reichen können, bevor sie durch natürliche Prozesse wie Verwitterung und Erosion usw. in neue geochemische Kreisläufe aufgenommen werden. Diese Typen entstehen hauptsächlich direkt oder indirekt durch geologische Aktivitäten wie Vulkanismus, bei dem enorme Mengen schnell freigesetzt werden können, oder durch langsame, allmähliche Ansammlungen, die sich über einen langen Zeitraum assimilieren und so ihre Präsenz sicherstellen. Da ihre chemischen Strukturen einfacher sind als die ihrer biologischen Gegenstücke, haben nicht-biologische Materialien viel weniger gespeicherte Energie pro Masseneinheit als ihre biologischen Gegenstücke. Bei Verbrennungsprozessen, die in modernen Gesellschaften üblich sind (wie Kraftwerken, die Kohle oder Öl verbrennen usw.), kann weniger potenzielle Energie freigesetzt werden.
Verallgemeinerungen sind nicht möglich, da die Merkmale der einzelnen Typen je nach den jeweiligen Umständen unterschiedlich sind. Es gibt jedoch Tendenzen, insbesondere bei Faktoren, die sich auf die Gesundheit und Widerstandsfähigkeit der Artenvielfalt auswirken: Aufgrund ihrer höheren Umschlagsraten als ihre geologischen Gegenstücke – hauptsächlich aufgrund ihrer kürzeren Verweildauer – weisen Materialien auf biologischer Basis häufig eine größere Vielfalt auf. Darüber hinaus können lokale Ökosysteme aufgrund ihrer höheren Nährstoffnachschubraten Störungen wie Dürren und Überschwemmungen besser standhalten, als dies ohne Zugang zu solchen Materialien der Fall wäre. Es werden auch Versuche unternommen, den Klimawandel abzumildern.
Diese beiden Gruppen unterscheiden sich auch in der Art und Weise, wie sie nach ihrer Freisetzung mit der Umwelt interagieren: Die Lebensdauer von biologisch erzeugtem CO2 beträgt hier typischerweise 5 Jahre, bevor es wieder von der Landoberfläche absorbiert wird, hauptsächlich durch die Aufnahme durch Pflanzen während der Photosynthese. Da dies jedoch nicht immer geschieht, verbleiben einige noch viel länger im Boden, insbesondere wenn es ins Meerwasser aufgenommen wird, wo Verweilzeiten von rekordverdächtigen Längen von bis zu über 30 Jahren verzeichnet wurden. Nichtbiologische Formen hingegen haben nicht ganz denselben Luxus, da sie typischerweise eine chemische Umwandlung schneller durchlaufen, was dazu beiträgt, dass sich die atmosphärischen Konzentrationen nur wenige Jahrzehnte nach der Freisetzung schnell anhäufen, und viel schneller zu Wärmespeichereffekten führt, wodurch beschleunigte Szenarien der globalen Erwärmung entstehen, wie sie historisch noch nicht einmal in der jüngsten Vergangenheit vorgekommen sind. Dies muss bei der Erwägung politischer Entscheidungen für zukünftige Generationen berücksichtigt werden, die bereits vor schwierigen Herausforderungen stehen.
Und nicht zuletzt tragen beide zum Gesamtpool der verfügbaren Ressourcen bei und sollten daher als Ganzes und nicht als getrennte Einheiten betrachtet werden, um die Auswirkungen der Veränderungen zu verstehen, die durch anthropomorphe Einflüsse auf das tägliche Leben entstehen. Diese Veränderungen geraten in der breiten Öffentlichkeit zunehmend ins Bewusstsein und beeinflussen letztlich die Entscheidungen der Regierungen auf der ganzen Welt, um die Nachhaltigkeit für zukünftige Generationen zu gewährleisten, unabhängig von politischer Ausrichtung oder Ideologie.
Zusammenfassung
Zusammenfassend lässt sich sagen: Entgegen der landläufigen Meinung sammeln sich nicht-biologische Variationen trotz langsamerer Umschlagsraten dennoch schnell in der Atmosphäre an und verstärken die Szenarien der globalen Erwärmung erheblich. Biogener Kohlenstoff hat kürzere Zykluszeiten, was eine größere Variabilität hinsichtlich der Erhaltung der Biodiversität ermöglicht und gleichzeitig die Nährstoffversorgung gewährleistet, um das Gleichgewicht des Ökosystems aufrechtzuerhalten. Neben anderen schwerwiegenden Auswirkungen kann der Anstieg des Meeresspiegels dazu führen, dass jeder Zeuge wird. Daher müssen alle Entscheidungen ernsthaft durchdacht werden, um den Nutzen der Entscheidungen, die letztlich im Namen der gesamten Bevölkerung des Planeten Erde getroffen werden, zu maximieren.
