CO2 ist durch die Klimadebatte zu einem Stoff geworden, den viele Menschen – bewusst oder unbewusst – für „gefährlich“ halten. Und ja – jede kleinste Veränderung des CO2-Gehalts in der Atmosphäre hat tiefgreifende Folgen für die ganze Welt. Kohlendioxid ist aber nicht nur ein Treibhausgas, es ist auch die alles bedingende Grundlage für das Leben auf der Erde.
Ein Waldspaziergang: Ruhe, Grün – und gute Luft. Warum? Unsere verbrauchte Ausatemluft enthält 1000x mehr CO2 als die Einatemluft. Die Pflanzen freuen sich darüber, denn sie nehmen das CO2 aus dem Menschenatem und nutzen den Kohlenstoff darin für ihre Pflanzenatmung, die Photosynthese. Was die Pflanzen dann „ausatmen“, das enthält ganz viel Sauerstoff. Über diese „gute Luft“ (21% O2) freuen sich nicht nur die Waldspaziergänger. Menschen und Tiere sind für Pflanzen atem-notwendig, Pflanzen sind für Menschen und Tiere atem-notwendig!
Die Photosynthese ist ein physiologischer Prozess, bei dem Pflanzen Lichtenergie aufnehmen, umwandeln und als chemische Energie zur Synthese von organischen Verbindungen verwenden. Die Aufnahme und Umwandlung des Sonnenlichts findet in den grünen Teilen der Pflanze statt. Sie wird durch bestimmte lichtabsorbierende Farbstoffe wie Chlorophyll ermöglicht, die in eigens dafür vorhandenen Chloroplasten produziert werden. Die Pflanze holt sich das Kohlenstoffdioxid aus der Luft und Wasser aus der Erde, mit Hilfe der Energie aus dem Sonnenlicht erzeugt sie daraus Kohlenhydrate (in Form von Zucker), die sie zum Aufbau ihrer eigenen Gestalt verwendet. Dabei gibt sie Sauerstoff (O2) an die Luft ab.
Die Photosynthese ist der grundlegende biochemische Prozess, von dem nahezu alles Leben auf der Erde abhängt.
Cornflakes mit Milch – lecker! Woher kommt das alles? Klar: Cornflakes werden aus Maismehl hergestellt. Die Blätter der Maispflanzen auf dem Acker saugen Wasser aus dem Boden durch die Wurzeln nach oben, dann holen sie durch die Spaltöffnungen an der Unterseite der Blätter CO2 ins Blattgewebe. Über die Photosynthese stellen die Blätter mit Hilfe der Sonnenenergie daraus Zuckerwasser her. Dieses bildet den Grundstoff für alle Pflanzenteile – Wurzeln, Blatter und eben Maiskörner. Cornflakes sind also im Prinzip kondensiertes CO2.
Die Milch zum Frühstück schenkt uns die Kuh. Das kann sie aber nur, weil sie sich von Gras ernährt. Und das Gras baut sich, wie alle Pflanzen, seine Substanz aus CO2 auf.
Auch wenn wir Hafermilch in die Frühstücksschale gießen oder ein Butterbrot mit Salami oder Käse belegen: es gibt keine Nahrung, die nicht auf dem Prozess der Photosynthese basiert. Und diese beruht wiederum fundamental auf Kohlendioxid.
Heute herrscht auf der Erdoberfläche eine Durchschnittstemperatur von +15°C. Dass wir dieses lebensfreundliche Klima haben, ist in unserer Galaxie eine absolute Ausnahme. Es ist ein Geschenk unserer Atmosphäre, die sich im Laufe der Evolution entwickelt hat. Ohne diese Atmosphäre würde diese mittlere Gleichgewichtstemperatur bei eisigen -18°C liegen. Diesen Unterschied verdanken wir den sogenannten Treibhausgasen in der Erdatmosphäre. Und eine wichtige Rolle spielt dabei auch das CO2.
Im Laufe von Jahrmillionen pendelte sich das Verhältnis von Sonnenwärme und Abkühlung im kalten Weltenraum in mehreren Atmosphärenstufen so ein, dass das Kohlendioxid (damals fast 10%, so schätzt man) erst in große Weltmeere abregnete und dann langsam in der sich verfestigenden Erde eingelagert wurde.
Im Wasser entwickelten sich erste Lebewesen, die das herabregnende CO2 aufnehmen und in schützende Kalkgehäuse verwandeln konnten. So entstand schließlich unserer einmaligen Erdatmosphäre, die nun wiederum das Leben beschützt, indem sie sie für die passenden Rahmenbedingungen sorgt.
Vom Treibhauseffekt spricht man, wenn die Atmosphäre eines Planeten dessen Oberfläche stärker erwärmt, als es die Sonneneinstrahlung allein könnte. Scheint die Sonne auf die Oberfläche des Planeten, lassen die Treibhausgase (auf der Erde sind das mit über 70% vor allem der Wasserdampf, dazu kommen CO2, Ozon und Methan, Lachgas, FCKW und etliche weitere Spurengase) das Sonnenlicht ziemlich ungehindert hindurch: Die Erdoberfläche erwärmt sich. Sie strahlt nun ihrerseits Wärme ab (Infrarotstrahlung). Diese Wärmestrahlung wird von den Treibhausgasen in der Atmosphäre aber wieder auf die Erde zurückgestrahlt. Dadurch heizt sich die Oberfläche zusätzlich auf, der Planet wird wärmer, als er es ohne Atmosphäre wäre. Je mehr Treibhausgase in der Atmosphärenhülle sind, desto stärker wird die Erwärmung.
Während das erste pflanzliche Leben durch die Photosynthese die Stoffkreisläufe veränderte, wurde überschüssiges CO2 in der festen Erde eingelagert, bis sein Anteil in der Atmosphäre sich auf das dem Leben zuträgliche Maß eingependelt hatte.
Es entstanden über Jahrmillionen Kalkstein, Erdgas, Erdöl und Kohle und zuletzt die Torfmoore.
Der Kohlenstoff in seinen verschiedenen Ausprägungen (Kalk, Kohlensäure, CO2 und reiner Kohlenstoff) ist allerdings in den einzelnen Regionen sehr unterschiedlich verteilt.
Die größte Masse (99,93 %) ist in der Erde als Kalkgestein eingelagert und damit zunächst unverfügbar. Von den restlichen 0,07 % ist wiederum der allergrößte Teil im Wasser gebunden. Die nun noch verbleibenden 0,01 % verteilen sich auf alle anderen Weltbereiche: sie finden sich in der Luft, in lebendigen Wesen, in den fossilen Brennstoffen, in Mooren und Humus, Waldboden, Acker- und Weideland.
Man sieht: Die Frage nach dem CO2 in der Atmosphäre ist keine Frage der Masse. Denn es kommt dort lediglich in einer „homöopathisch“ geringen Dosis vor. Die aber entfaltet - ähnlich wie die Hormone im menschlichen Körper - eine enorme Wirkung.
Über James Lovelock, Janine Benys, Arthur Huang, John Fullerton und die Zukunft des Menschen auf der lebendigen Erde.
Warum CO2 eine Voraussetzung ist für das Leben auf der Erde und wie es dort wirkt. Wie die Biografie unseres Planeten mit dem CO2 verbunden ist und welche Rolle die Brennstoffe für die Entwicklung der menschliche Kultur spielen.