Kohlenstoffkreislauf und Treibhauseffekt

Planet Erde in Gefahr –

Kohlenstoffkreislauf und Treibhauseffekt

Ein Beitrag von Dr. Erwin Graf, Freiburg

Mit Illustrationen von Hans Schumacher, Berlin

Ob in Proteinen, Fetten, Kohlenhydraten oder Vitaminen – sie alle enthalten Kohlenstoff und ohne dieses Element wäre kein Leben auf der Erde vorstellbar. Allerdings ist der Kohlenstoff nicht auf ewige Zeiten in den anorganischen und organischen Stoffen fixiert, sondern wird mobilisiert und kreist in einem globalen Kreislauf, dem Kohlenstoffkreislauf. Der Koh­

lenstoffkreislauf auf unserem Planeten ist un­

trennbar mit den Lebewesen verbunden.

In dieser Einheit lernen Ihre Schülerinnen und Schüler den globalen Kohlenstoffkreislauf kennen, betrachten die Vorgänge der Zellat­

mung und Gärung und setzen sich mit dem Treibauseffekt auseinander. Dabei werden sie sich der Bedeutung der Einsparung des Koh­

lenstoffdioxidausstoßes für das Leben auf der Erde bewusst.

Das Wichtigste auf einen Blick

Klassen: 9/10 Dauer: 3–5 Stunden

Kompetenzen: Die Schüler …

• erklären den globalen Kohlenstoffkreis­

lauf anhand eines einfachen Schemas.

• erläutern den natürlichen Treibhauseffekt und dessen Bedeutung für das Leben auf der Erde.

• können mindestens fünf Quellen nennen, aus denen tagtäglich CO₂ freigesetzt wird.

Aus dem Inhalt:

• Große Ökosysteme und deren Besonder­

heiten (Überblick)

• Biomasse und andere große Kohlenstoff­

speicher bzw. ­senken

• Auf­ und Abbau von Kohlenstoffverbin­

dungen bei Lebewesen

• Nachweis des Elements Kohlenstoff in Biomasse

• globaler Kohlenstoffkreislauf

• natürlicher Treibhauseffekt

Der globale Kohlenstoffkreislauf ist untrennbar mit unserem Leben verbunden.

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Kohlenstoffkreislauf und Treibhauseffekt (Kl. 9/10) Der Mensch • Beitrag 31 2 von 30

Rund um die Reihe

Warum wir das Thema behandeln

Kohlenstoff ist das Element, das in Verbindungen wie DNA, RNA, Proteinen, Lipiden, Kohlen­

hydraten, Vitaminen und vielen anderen organischen und anorganischen Verbindungen vor­

kommt, d. h. ohne Kohlenstoff ist kein Leben vorstellbar. Allerdings ist der Kohlenstoff nicht auf ewige Zeiten in den anorganischen und organischen Stoffen fixiert, sondern wird mobili­

siert und kreist in einem globalen Kreislauf, dem Kohlenstoffkreislauf. Der Kohlenstoffkreis­

lauf auf unserem Planeten ist untrennbar mit den Lebewesen verbunden.

Die Gegenwartsbedeutung der Thematik für Schüler ist recht gering. Kaum ein Jugendlicher denkt beim Füllen seiner Trinkflasche am „Trinkwasserbrunnen“ der Schule, beim Wegwer­

fen eines Pausenbrotes, beim Kauf von Kleidung, beim Skifahren oder beim Betreiben seines Smartphones daran, dass damit natürlich stets auch CO₂-Emissionen verbunden sind und da­

mit den Kohlenstoffkreislauf und somit den Treibhauseffekt tangieren. Ja es gibt so gut wie keine Tätigkeit eines Menschen die ohne Einfluss auf den weltweiten Kohlenstoffkreislauf ist.

* Im weiteren Verlauf wird aus Gründen der besseren Lesbarkeit nur „Schüler“ bzw. nur „Lehrer“ verwendet.

Was Sie zum Thema wissen müssen

Ziele der internationalen Klimagipfel

Weltweit bedeutsame politische Ereignisse wie beispielsweise der erste weltweit beachtete UNO­Weltgipfel von Rio de Janeiro (1992) zur Notwendigkeit und Chance von nachhaltigen Entwicklungen (sustainable developments), das Protokoll von Kyoto (1997) zur Klimarahmen­

konvention der UN, der Klimagipfel von Paris (2015), die Folgekonferenz von Marrakesch (2016) sowie die in Bonn (2017) machen international von sich reden und führen uns vor Augen, dass sich weltweit seit Jahrzehnten vieles um das große Thema „CO₂ – Ökosysteme – Klima“ dreht.

Insbesondere die Schwellen­ und Entwicklungsländer drängen darauf, dass die Industrienati­

onen die Signale der schleichenden Klimaveränderung nicht nur wahrnehmen, sondern auch die nötigen Maßnahmen einleiten. Es soll erreicht werden, dass nicht nur die großen Kohlen­

stoffspeicher auf der Erde (z.  B. Meer, Korallenriffe, Regenwald) geschont werden, sondern auch die Freisetzung an problematischen Treibhausgasen (allen voran Methan und Kohlen­

stoffdioxid) nicht erst langfristig reduziert werden sollte. Damit muss auch die Reduzierung der Verbrennung fossiler Energieträger (Braunkohle, Steinkohle, Anthrazit, Erdöl, Erdgas etc.) einhergehen.

Grundlagenwissen zu Kohlenstoffkreislauf und Treibhauseffekt

„Global denken – lokal handeln“ ist angesagt – und das gilt insbesondere für uns in Deutsch­

land und anderen Industrienationen. Die Gemeinschaft der Naturwissenschaftler weltweit ist sich seit langem einig, dass das Wirtschaftsprinzip „immer mehr – immer billiger – immer schneller“ keinesfalls nachhaltig ist, wenn es um unsere Lebensgrundlagen geht. Dennoch spielen im Denken und Handeln des Normalbürgers das CO₂ und der weltweite Kohlenstoff­

kreislauf eine recht untergeordnete Rolle, auch wenn in der Öffentlichkeit und den Massenme­

dien immer wieder von „Treibhauseffekt“ und „Klimawandel“ die Rede ist.

Ohne ein grundlegendes Verständnis des Kohlenstoffkreislaufs ist es kaum möglich, die An­

nehmlichkeiten, aber auch die Problematik und Tragweite des Treibhauseffektes sowie drin­

gende Notwendigkeit des Klimaschutzes zu verstehen. Stark vereinfacht dürfen wir anneh­

men, dass ohne den natürlichen Treibhauseffekt die Durchschnittstemperatur auf der Erde bei –18 °C liegen würde und nicht bei angenehmen +15 °C, d. h. ohne den natürlichen Treib- hauseffekt wäre das Leben auf der Erde – zumindest wie wir es heute kennen – nicht möglich.

Durch die „Gashülle“ um die Erde, die Erdatmosphäre, werden UV­Strahlen von der Sonne

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wellige UV­Licht – analog zu den Wirkungen eines Glashauses – in langwellige IR­Strahlung (Wärmestrahlung) umgewandelt. Die von der Erdoberfläche reflektierte Strahlung wird nur zu einem geringen Anteil in den Weltraum „durchgelassen“, d. h. ein erheblicher Anteil wird zur Erdoberfläche reflektiert und so kommt es zu einem „Wärmestau“ in der Atmosphäre, der mit zunehmender Konzentration der Treibhausgase (CO₂, CH₄, NO_x, H₂O­Dampf etc.) immer weiter zunehmen könnte.

Der Großteil des Kohlenstoffs ist langfristig gebunden

Jedoch ist nicht der gesamte Kohlenstoff im Kreislauf, denn die zeitlich recht stabilen Kohlen­

stofflager auf der Erde sind immens: Der Großteil des weltweiten Kohlenstoffs ist in der Litho­

sphäre in Form von recht stabilen Sedimenten (z. B. Kalkstein [CaCO₃], Dolomit [CaMg(CO₃)₂])

„fixiert“ – insgesamt mit einer Masse von kaum vorstellbaren 75 ∙ 10¹⁵ t mit einer durchschnittli­

chen Verweilzeit von 10⁹ Jahren. Nur ein relativ kleiner Teil des weltweiten Kohlenstoffs nimmt am globalen C­Kreislauf teil (ca. 750 ∙ 10⁹ t).

Die Konzentration von CO₂ in der Atmosphäre nimmt zu

Dreh­ und Angelpunkt des Kohlenstoffkreislaufs ist das Kohlenstoffdioxid CO₂, dessen Kon­

zentration in der Atmosphäre zwischen 1800 und heute von rund 280 ppm (0,025 Vol.­%) auf 0,04 Vol.­% zugenommen hat, während zwischen 1000 und 1800 keine wesentlichen Verände­

rungen auftraten. Als Hauptursachen für die Erhöhung der CO₂­Konzentration in der Atmo­

sphäre im 19. und 20. Jahrhundert gelten insbesondere: steigende Verbrennung fossiler Ener­

gieträger, Müllverbrennung, Intensivierung der Landnutzung und die großflächige Rodung von Regenwäldern. Ob es allerdings mit steigendem Anstieg des atmosphärischen CO₂ zu einem globalen Temperaturanstieg mit tiefgreifenden ökologischen, ökonomischen und sozialen Fol­

gen kommt – oder bisher noch wenig bekannte Mechanismen in der Natur den Treibhauseffekt

„abpuffern“ – , ist auch unter Wissenschaftlern bis heute umstritten. Die globalen Kohlenstoff­

speicher (C­Reservoire) sowie die Prozesse, die zwischen den verschiedenen Ökosystemen bestehen, sind überaus komplex und erst ansatzweise wissenschaftlich verstanden, sodass derzeit lediglich mit Modellen oder Szenarien gearbeitet wird.

Vorschläge für Ihre Unterrichtsgestaltung

Voraussetzungen der Lerngruppe

Hilfreich für die Umsetzung der hier vorgeschlagenen Unterrichtskonzeption ist es, wenn die Lernenden …

• ökologische Grundbegriffe wie Biotop, Biozönose, Ökosystem, Fotosynthese, Biomasse, Wetter und Klima mit Inhalt füllen können.

• die Tropen geographisch verorten können.

• mindestens ein naturnahes mitteleuropäisches Ökosystem (möglichst im schulnahen Be­

reich) wie beispielsweise Wiese, Hecke, Wald oder Teich kennengelernt haben.

• in Kleingruppen weitgehend selbstständig und eigenverantwortlich bestimmte Themenbe­

reiche zielführend bearbeiten können.

• in Grundzügen beherrschen, wie ein bestimmtes Themengebiet klar strukturiert und prä- sentiert werden kann.

• gewohnt sind, mit unterschiedlichen Informationsquellen zu arbeiten und bestimmte Auf­

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Kohlenstoffkreislauf und Treibhauseffekt (Kl. 9/10) Der Mensch • Beitrag 31 4 von 30

Aufbau der Reihe

Die Einheit ist eingebettet in den Themenkomplex „Große Ökosysteme“ und kann wie folgt strukturiert werden:

a) empfohlener Lerneingangstest (M  1); Aktivierung des Vorwissens und sichern wichtiger ökologischer Grundbegriffe am Beispiel „Savanne – ein Ökosystem“ (2 Unterrichtsstunden, M 2 und M 3)

b) Erweiterungs­, Vertiefungs­ und Sicherungsbausteine zu „Kohlenstoffkreislauf – Treibhaus­

effekt – Klima“ als Lerntheke (M 4 ff.; 3–4 Unterrichtsstunden; ideal für Doppelstunden oder Projekttage)

c) empfohlener Lernerfolgstest; Feedback und Ausblick (1 Unterrichtsstunde) M 1

Die verschiedenen Bausteine der Lerntheke sind so strukturiert, dass die Schüler – idealerwei­

se in Partner­ oder Kleingruppenarbeit zu 3 bis 4 Schülern – die Aufgaben weitgehend selbst­

ständig bearbeiten, die erarbeiteten Ergebnisse fixieren, diese mit der (beispielsweise am

„Lösungstisch“ vom Lehrer ausgelegten) Musterlösung vergleichen und am Ende der Lehr­

Lern­Einheit ggf. ausgewählte Aufgaben und Experimente sowie die Lösungen im Plenum präsentieren. Ggf. können auch Schülertutoren bestimmt werden, die den anderen Schülern helfen und angeleitet werden, nochmals als Team an einzelnen Bausteinen zu arbeiten und die richtigen Lösungen zu finden, so dass auch die Selbstvergewisserung und der Lernfortschritt der Schüler erkennbar und erfahrbar wird.

Tipps zur Differenzierung

Die einzelnen Materialien sind so aufgebaut, dass sie in unterschiedlicher Zeit, mit unterschied­

lichen Hilfen und auf unterschiedlichem Schwierigkeitsniveau bearbeitet werden können. So können beispielsweise Informationsmaterialien oder einzusetzende Begriffe weggelassen wer­

den, damit lerneifrige, kognitiv sehr geschulte Lernende sich die Informationen beispielsweise mittels Fachbüchern, Lexika, Internet etc. beschaffen können. Auch bei der Präsentation der Ergebnisse der einzelnen Materialien können Sie gut differenzieren, indem Sie beispielsweise kognitiv stärkere Schüler ohne Notizen frei (beispielsweise mithilfe einer Flipchart) präsentie­

ren lassen, während kognitiv schwächere oder weniger konzentrierte Schüler mittels Handzet­

teln, vorgefertigten Plakaten, PowerPoint etc. präsentieren können.

Diese Kompetenzen trainieren Ihre Schüler

Die Schüler …

• beschreiben und skizzieren den Kohlenstoffkreislauf und die Einzelprozesse in einem Öko­

system nach eigener Wahl.

• erläutern ökologische Grundbegriffe.

• beschreiben die Bedeutung von Produzenten, Konsumenten und Destruenten für den glo­

balen Kohlenstoffkreislauf.

• erklären warum der nichtanthropogene Treibhauseffekt Voraussetzung für das Leben auf der Erde ist.

• nennen mindestens drei Treibhausgase und erläutern ihre Herkunft.

• erläutern, wie man feststellen kann, dass die Menge der Treibhausgase in der Atmosphäre in den vergangenen Jahrzenten zugenommen hat.

• nennen mindestens drei große Kohlenstoffsenken und können ihre Bedeutung für die Zu­

sammensetzung der Erdatmosphäre abschätzen.

• begründen und beurteilen, warum und wie der Mensch den Kohlenstoffkreislauf in der Natur beeinflusst.

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Ideen für die weitere Arbeit

Infolge der ökologischen, ökonomischen und Alltagsbedeutung mit hohem Gegenwarts­ und Zukunftsbezug kann auf die Thematik „Kohlenstoffkreislauf – Treibhauseffekt – Klima“ in der Sekundarstufe I kaum verzichtet werden. An o. g. Thema kann exemplarisch verdeutlicht wer­

den, welche komplexen Prozesse in großen Ökosystemen wie Korallenriff und Savanne ablau­

fen. Auch können die Jugendlichen an diesem Thema ihre Haltung und Einstellung im Kontext der Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) kritisch überprüfen, indem sie das Prinzip der Nachhaltigkeit vertieft verstehen und zukunftsorientiert weiterdenken lernen.

Das Thema „Kohlenstoffkreislauf – Treibhauseffekt – Klima“ kann auch sehr gut als Projekt angegangen werden, wobei dann auch geographische Themenfelder wie „Rifftourismus“,

„Urlaubsgewohnheiten“ und „Tsunamis“ durchaus eine Rolle spielen können; auf diese Weise kann ein Beitrag dazu geleistet werden, das „Denken in zwei Welten“ (Naturwissenschaften vs.

Gesellschafts­/Geisteswissenschaften) kritisch zu hinterfragen und produktiv zu überwinden.

Nach der Thematisierung der Thematik „Kohlenstoffkreislauf – Treibhauseffekt – Klima“ sind die Grundlagen gelegt, um sich beispielsweise mit weiteren Ökosystemen wie „Wüste“ und

„Borealer Nadelwald“ im Rahmen einer Fach­/Hausarbeit intensiver zu beschäftigen. Dadurch kann auch ein wichtiger Beitrag zur Bewusstmachung von Biodiversität auf unserem Planeten geleistet und gleichzeitig verdeutlicht werden, wie die verschiedenen Ökosysteme in recht komplexer Weise ineinandergreifen, sich wechselseitig beeinflussen, auch voneinander ab­

hängig sind und wie der Mensch in die Ökosysteme – bewusst oder unbewusst – eingreift.

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IV Der Mensch • Beitrag 31 Kohlenstoffkreislauf und Treibhauseffekt (Kl. 9/10) 7 von 30

Die Reihe im Überblick

· V = Vorbereitung SV = Schülerversuch Ab = Arbeitsblatt/Informationsblatt

· D = Durchführung Fo = Folie LEK = Lernerfolgskontrolle

Stunde 1–2: Lerneingangstest und Ökosystem Material Thema und Materialbedarf

M 1 (LEK) Teste dich selbst! – Was weißt du alles über den Kohlenstoffkreislauf?

M 2 (Ab, Fo) Große Ökosysteme und Stoffkreisläufe in Ökosystemen M 3 (Ab) Die Savanne – ein faszinierendes Ökosystem

Stunden 3–5: Lerntheke „Kohlenstoffkreislauf – Treibhauseffekt – Klima”

Material Thema und Materialbedarf

M 4 (Ab) Die Sonne – ein Stern als großer Energiespender M 5 (SV)

· V: 5 min

· D: 10 min

Wir weisen Kohlenstoff nach r 10 Reagenzgläser

r 1 Reagenzglasständer r 1 Reagenzglashalter r 1 Schutzbrille

r 1 Gasbrenner

r Haushaltszucker r Kartoffel

r Reis r Kochsalz r Holzspäne

r Mehl

r Traubenzucker r Gips

r Brot

r weißes Papier M 6 (SV)

· V: 5 min

· D: 10 min

Abbau energiereicher organischer Stoffe r frische Erbsen (oder Bohnen)

r 1 Thermometer r 1 Kerze

r 2 Thermosflaschen mit Verschluss oder Dewargefäß

M 7 (Ab) Der globale Kohlenstoffkreislauf in der Natur M 8 (Ab) Der natürliche Treibhauseffekt

M 1 (LEK) Teste dich selbst! – Was weißt du alles über den Kohlenstoffkreislauf?

Minimalplan

Nicht immer wird es ­ u.a. aufgrund der unterschiedlichen Rahmenbedingungen an den Schu­

len bzw. den Schwerpunkten einer Schule oder Schulart ­ im Biologieunterricht möglich sein, die Thematik „Kohlenstoffkreislauf und Treibhauseffekt“ so detailliert zu bearbeiten wie in diesem Beitrag vorgeschlagen. Eventuell sind auch einige Themenfelder, die in diesem Beitrag angesprochen werden, in andere Fächer wie Geographie oder Chemie „ausgelagert“ bzw.

wurden bereits im Fachunterricht oder einem Projekt thematisiert.

Folgende Materialien können Grundorientierung für einen Minimalplan sein, der auch in ge­

mischt­arbeitsteiliger Gruppenarbeit bearbeitet werden kann:

– M 4 Die Sonne – ein Stern als großer Energiespender – M 7 Globaler C­Kreislauf

– M 8 Natürlicher Treibhauseffekt

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Erläuterungen (M 1)

Erlebbar gemachter Erfolg – Wissenstest M 1

Lassen Sie die Lernenden den Wissenstest M 1 zur Überprüfung ihres Vor- oder Ausgangs- wissens bearbeiten. Der Wissenstest wird nicht bewertet und bleibt unkorrigiert bei den Schü- lern oder wird in einem verschlossenen Umschlag von Ihnen aufbewahrt. Nach Abschluss der Unterrichtseinheit schreiben die Schüler den Wissenstest erneut. Legen Sie bei der anschlie- ßenden Besprechung die Lösungen M 1 als Folie auf oder teilen Sie sie aus. Vor- und Nachtest werden dann möglichst vom Lernenden selbst korrigiert. Auf diese Weise erfährt der Schüler, welchen Lernfortschritt er selbst erzielt hat, und der Lernfortschritt wird transparent.

Lösungen (M 1)

1 Die Savanne ist ein Ökosystem. Stoffkreislauf in einem

Ökosystem.

2

Für eine Savanne treffen folgende Merkmale zu: viele Baumarten, Tierwelt wenig artenreich, Gräser knie- bis körperhoch, viele Niederschläge

wenige Baumarten wenige Niederschläge

3 Die Sonne ist ein Stern.

4 Die Sonne „treibt zahlreiche globale Kreisläufe“ wie beispielsweise den Kohlenstoffkreislauf an.

5 Durch Sonnenstrahlung wird auch Vitamin D in unse- rer Haut gebildet.

6

Der größte Teil der Sonnenstrahlung wird an den äu- ßersten Atmosphärenschichten in den Weltraum re- flektiert.

Ein kleiner

7 Alle Biomasse auf der Erde ist letztlich durch die Zellat- mung der Tiere entstanden.

Fotosynthese der grünen Pflanzen

8 Kochsalz ist ein organischer Stoff; er wird beim starken Erhitzen schwarz.

kein nicht schwarz

9

Bei der Fotosynthese wird aus energiearmen anorga- nischen Stoffen energiereicher Traubenzucker aufge- baut.

10 Bei der Zellatmung und Gärung werden energiereiche Stoffe abgebaut und Energie freigesetzt.

11 Bei der Gärung wird Sauerstoff benötigt, bei der Zell- atmung jedoch nicht.

wird kein Sauerstoff benötigt, jedoch bei der

Zellatmung.

Bei der Zellatmung (beispielsweise beim Abbau eines

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IV Der Mensch • Beitrag 31 Kohlenstoffkreislauf und Treibhauseffekt (Kl. 9/10) 13 von 30

Große Ökosysteme und Stoffkreisläufe in Ökosystemen M 2

Auf unserer Erde gibt es zahlreiche Ökosysteme, die zwar räumlich voneinander abgegrenzt sind, jedoch untereinander in Beziehung stehen und einander beeinflussen. Sieht man sich die Prozesse in Ökosystemen genauer an, so erkennt man viele Gleichartigkeiten. Lernt sie hier kennen.

Aufgabe 1

Im Folgenden sind einige Text-/Bildbausteine von vier verschiedenen Ökosystemen zu finden.

Schneide die einzelnen Bausteine aus und ordne sie in die Tabelle ein.

a © Pavliha/iStockphotobcehj © iStock/Thinkstock d © Darryl Leniuk/GettyImages f © Ingram Publi- shing/GettyImages g © Pretzelpaws/Wikimedia Commons CC BY-SA 3.0 ikl © Colourbox

Sandwüste Wattenmeer Hochgebirgsregion

in den Alpen

Korallenriff Edelweiß Grünalgen

Kaktus Wattwurm Kamel

Clownfisch Blasentang Gämse

A

4

7

J

2

5

8

K

3

6

9

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M 3 Die Savanne – ein faszinierendes Ökosystem

Auf der Erde gibt es viele verschiedene Ökosysteme. Diese se- hen zwar auf den ersten Blick ganz unterschiedlich aus, jedoch sind die Prozesse sehr ähnlich und es gelten in jedem Ökosys- tem auch die gleichen Gesetzmäßigkeiten.

Aufgabe 1

Was versteht man unter einer Savanne?

Aufgabe 2

Gestalte einen übersichtlichen Steckbrief mit mindestens sechs Merkmalen zur Savanne.

Aufgabe 3

Akazien sind oft die einzigen Bäume, die in einer Savanne vorkommen. Informiere dich, wie sich die Akazien vor Fraßfeinden schützen.

Informationen findest du unter:

www.biologie-schule.de/akazie-steckbrief.php

Afrikanische Savanne

tock/Thinkstock© Colourbox

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IV Der Mensch • Beitrag 31 Kohlenstoffkreislauf und Treibhauseffekt (Kl. 9/10) 19 von 30

Die Sonne – ein Stern als großer Energiespender M 4

An nebligen Herbsttagen vermissen wir die Sonne und sehnen uns zurück, wie schön es doch im Sommer war. Durch die Sonnenstrahlung wird unse- re Haut nicht nur angenehm gebräunt, sondern in unserer Haut wird auch ein Vitamin gebildet, das wichtig für unsere Gesundheit ist.

Aufgabe 1

Lies dir den folgenden Info­Text durch.

Nur etwa 1/3 der Sonnenenergie erreicht die Erdoberfl äche. Etwa 30–35 % des Sonnen­

lichts werden schon an der äußeren Erdatmosphäre refl ektiert und ca. 30–35 % erwärmen die Erdatmosphäre, ohne auch nur die Erdoberfl äche zu erreichen. Die Sonnenenergie, die die Erdoberfl äche erreicht, wird von der Erdoberfl äche refl ektiert, erwärmt das Wasser auf der Erde und führt zu dessen Verdunstung, d. h. die Sonne treibt auch den Wasserkreislauf an. Ferner erwärmt die Sonne den Erdboden. Gerade 0,01 % der Sonnenstrahlen wird von den grünen Pfl anzen für die Fotosynthese durch die Chloroplasten genutzt. Dabei wird zunächst energiereicher Traubenzucker (Glucose, C₆H₁₂O₆) synthetisiert. Jährlich wird die riesige Menge von ca. 200 ∙ 10⁹ t Biomasse aufgebaut, das meiste davon im Meer und im tropischen Regenwald.

Damit aus den Stoffen CO₂ und H₂O der Stoff „Traubenzucker“ synthetisiert werden kann, ist Sonnenlicht erforderlich. Ein für uns lebenswichtiges weiteres Produkt der Fotosyn­

these ist der Sauerstoff (O₂). Ca. 90 % des Traubenzuckers, den die Pfl anzen mithilfe der Fotosynthese aufbauen, wird von den Pfl anzen selbst wieder abgebaut, denn auch die grü­

nen Pfl anzen benötigen für die Lebensvorgänge viel Energie. Nur ca. 10 % der Biomasse werden in der Nahrungskette von Stufe zu Stufe weitergegeben. Unter dem Einfl uss der Sonnenstrahlung wird auch das Vitamin D in unserer Haut gebildet sowie die Hautpigmen­

te, die die tieferen Zellschichten vor dem gefährlichen UV­Licht schützen.

Grafi kerin: Liane Oser

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Aufgabe 2

In der folgenden Übersicht sind einige Bedeutungen der Sonne dargestellt. Vervollständige die Übersicht. Nutze hierfür verschiedene Informationsquellen.

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IV Der Mensch • Beitrag 31 Kohlenstoffkreislauf und Treibhauseffekt (Kl. 9/10) 21 von 30

Wir weisen Kohlenstoff nach M 5

Alle organischen Stoffe enthalten Kohlenstoff, auch wenn man es ih- nen auf den ersten Blick nicht ansieht. Mithilfe von Versuchen könnt ihr nachweisen, ob ein Stoff das Element Kohlenstoff enthält oder nicht.

Aufgabe 1

Führt den folgenden Versuch durch:

Schülerversuch in Kleingruppen · Vorbereitung: 5 min · Durchführung: 10 min Das benötigt ihr

r 10 Reagenzgläser r 1 Reagenzglasständer r 1 Reagenzglashalter r 1 Schutzbrille

r 1 Gasbrenner

Stoffe: r Haushaltszucker r Kartoffel

r Reis r Kochsalz r Holzspäne

r Mehl

r Traubenzucker r Gips

r Brot

r weißes Papier So führt ihr den Versuch durch

1. Gebt in ein Reagenzglas eine kleine Menge einer der oben genannten Stoffe.

2. Setzt die Schutzbrille auf. Haltet das Reagenzglas mit dem Reagenzglashalter und er­

wärmt die Stoffprobe im Reagenzglas zunächst mit kleiner Flamme, dann mit kräftiger, rauschender Brennerfl amme etwa 1 Minute lang.

Achtung: Die Reagenzgläser sind auch nach dem Erhitzen noch eine Zeit lang sehr heiß!

Stellt sie deshalb vorsichtig in den Reagenzglasständer und berührt die Reagenz­

gläser nicht!

Aufgabe 2

Erfasst eure Werte in einer Tabelle (Vorlage siehe unten):

Untersuchte Stoffprobe

Vor dem Erhitzen

Farbe nach dem Erhitzen

Folgerungen aus den Beobachtungen

Hinweise/

Anmerkungen

… … … …. ….

So wertet ihr den Versuch aus

1. Wird ein Stoff beim Erhitzen schwarz (d. h. „verkohlt“ er beim Erhitzen), so enthält der be­

treffende Stoff das Element Kohlenstoff (chemisches Symbol: C): Es ist dann ein organi­

scher Stoff. Tragt dies bei jedem Versuch entsprechend in die 4. Spalte von obiger Tabelle ein: „organischer Stoff“ oder „kein organischer Stoff = anorganischer Stoff“.

2. Tragt in die 5. Spalte ein, ob der betreffende Stoff „pfl anzlicher Herkunft“ („pfl anzlich“) oder

„tierischer Herkunft“ („tierisch“) ist oder gar nicht von Lebewesen gebildet wird („weder pfl anzlich noch tierisch“).

Grafi kerin: Julia Lenzmann

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M 8 Der natürliche Treibhauseffekt

Auf der Erde gibt es eine Vielzahl von Lebewesen. So selbstverständlich ist das aber gar nicht, denn erst die Erdatmosphäre ermöglichte die Entwicklung des Lebens auf der Erde, wie wir es kennen.

Aufgabe 1

Wenn die Sonne scheint, ist es in einem Gewächshaus oder in einem Wintergarten wärmer als im Freien. Wie ist das zu erklären? Zeichne ins Gewächshaus eine Erklärung ein.

Schumacher

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