Speicher ordnen, CO₂ aus dem Tank berechnen, saures Meerwasser erklären — und herausfinden, ob ein alter Urwald wirklich CO₂ schluckt.
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Übungsaufgaben
Zehn Übungen zum Klicken, Zuordnen, Rechnen und Knobeln — von AFB I bis AFB III, mit einer Mix-Aufgabe zur Fotosynthese und einer Trickaufgabe. Jede Übung gibt sofort Rückmeldung; bei Schwierigkeiten helfen die gestuften Tipps.
A1
Prozesse im Kohlenstoffkreislauf
AFB I
Ordnen Sie jedem Prozess seine Wirkung im Kohlenstoffkreislauf zu.
Klicken Sie links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Fotosynthese und Zellatmung bilden den kurzfristigen, biologischen Teil; Lösen und Ausgasen verbinden Atmosphäre und Meer. Sedimentation und Vulkanismus gehören zum langfristigen, geologischen Kreislauf, den die Verbrennung fossiler Brennstoffe kurzschließt.
Überlegen Sie für jeden Prozess: Aus welchem Speicher kommt der Kohlenstoff, in welchen geht er?
Kohle und Erdöl entstanden aus Biomasse, die vor Jahrmillionen nicht zersetzt wurde.
A2
In welcher Form liegt der Kohlenstoff vor?
AFB I
Geben Sie für jeden Speicher an, in welcher chemischen Form der Kohlenstoff dort überwiegend vorliegt.
Setzen Sie in jeder Zeile das passende Kreuz — hier ist es genau eins pro Zeile. Enter setzt und löscht.
Speicher
CO₂
organische Verbindungen
Carbonat / Hydrogencarbonat
Atmosphäre
Holz eines Baumes
Humus im Waldboden
Erdöl
Kalkstein
im Meerwasser gelöster Kohlenstoff (überwiegend)
In Holz, Humus und Erdöl steckt Kohlenstoff in organischen Verbindungen, die aus Biomasse stammen. Kalkstein ist Calciumcarbonat (CaCO₃); im Meerwasser liegt der gelöste Kohlenstoff überwiegend als Hydrogencarbonat vor, nur ein kleiner Teil als gelöstes CO₂.
Was aus Lebewesen entstanden ist, enthält organische Verbindungen.
Kalk hat die Formel CaCO₃.
A3
Die Speicher der Größe nach
AFB I
Nennen Sie die Kohlenstoffspeicher in der Reihenfolge ihrer Größe — den größten zuerst.
Ziehen Sie die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Kalkgestein und andere Carbonatgesteine
2Ozeane
3Böden mit Humus und Torf
4Atmosphäre
5Landpflanzen
Kalkgestein (über 60 Mio. Gt C) ≫ Ozeane (≈ 38 000) > Böden (≈ 1 700) > Atmosphäre (≈ 880) > Landpflanzen (≈ 450). Die Böden speichern also fast doppelt so viel Kohlenstoff wie die Luft — ein Grund, warum Moore und Humus so wichtig sind.
Die beiden größten Speicher gehören zum Meer bzw. zum Gestein.
Die Pflanzen an Land enthalten weniger Kohlenstoff als die Luft.
A4
Eine Tankfüllung CO₂
AFB II
Ein Auto verbrennt eine Tankfüllung von 50 L Benzin (Dichte 0,75 kg/L, Massenanteil Kohlenstoff 86 %). Der gesamte Kohlenstoff wird zu CO₂ oxidiert (M(C) = 12 g/mol, M(CO₂) = 44 g/mol). Berechnen Sie Schritt für Schritt die Masse des freigesetzten CO₂.
Rechnen Sie die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt.
Masse des Benzins:kg
Masse des Kohlenstoffs:kg
Masse des CO₂:kg
\(50 \cdot 0{,}75 = 37{,}5\) kg Benzin; \(37{,}5 \cdot 0{,}86 \approx 32{,}3\) kg C; jedes C-Atom wird zu einem CO₂-Molekül, also \(32{,}25 \cdot \tfrac{44}{12} \approx 118\) kg CO₂. Das CO₂ ist schwerer als das Benzin, weil pro Kohlenstoffatom zwei Sauerstoffatome aus der Luft hinzukommen.
Masse = Volumen · Dichte; danach den Kohlenstoffanteil nehmen.
Aus 12 g Kohlenstoff entstehen 44 g CO₂.
A5
Kurzer oder langer Kreislauf?
AFB II
Ordnen Sie jeden Vorgang dem kurzfristigen oder dem langfristigen Kohlenstoffkreislauf zu.
Ziehen Sie jede Karte in den passenden Korb — oder wählen Sie sie mit Enter aus und drücken Sie dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1kurzfristig (biologisch)
2langfristig (geologisch)
Fotosynthese und Zellatmung setzen Kohlenstoff innerhalb von Tagen bis Jahrhunderten um. Die Bildung von Kalkstein und Kohle, Vulkanismus und Verwitterung laufen über Jahrtausende bis Jahrmillionen und bewegen pro Jahr nur winzige Mengen.
Ist ein Lebewesen mit seinem Stoffwechsel beteiligt oder Gestein?
Je Korb sind es vier Karten.
A6
Saures Meer, dünne Schalen
AFB II
Flügelschnecken sind kleine Meeresschnecken mit Kalkschale, die im Plankton schweben; sie sind eine wichtige Nahrung junger Lachse und Heringe. Erklären Sie, wie steigendes CO₂ in der Luft diese Nahrungskette beeinflusst, indem Sie den Lückentext vervollständigen — zwei Wörter bleiben übrig.
Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.
Löst sich mehr CO₂ im Meerwasser, entsteht mehr . Sie gibt ab, der pH-Wert . Diese Ionen reagieren mit -Ionen zu Hydrogencarbonat. Den Flügelschnecken fehlt dann Baumaterial für ihre ; ihre Bestände gehen zurück, und junge Lachse finden weniger .
CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃ ⇌ H⁺ + HCO₃⁻; die H⁺-Ionen reagieren mit CO₃²⁻ zu HCO₃⁻. Weniger Carbonat erschwert den Aufbau von Kalk (CaCO₃). Fällt ein Glied der Nahrungskette aus, fließt weniger Biomasse zu den höheren Stufen.
Sauer heißt: mehr H⁺-Ionen, niedrigerer pH-Wert.
Kalk ist Calciumcarbonat.
A7
Was eine Buche im Jahr umsetzt
MixAFB II
Eine Buche legt in einem Jahr netto 12 kg Kohlenstoff durch Fotosynthese in Glucose fest (6 CO₂ + 6 H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂; M(C) = 12, M(CO₂) = 44, M(O₂) = 32, M(Glucose) = 180 g/mol). Bestimmen Sie die zugehörigen Stoffmengen in Kilogramm.
Füllen Sie alle Felder aus und prüfen Sie dann. Enter in einem Feld prüft ebenfalls. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt.
Größe
Masse in kg
aufgenommenes CO₂
gebildete Glucose
abgegebener Sauerstoff
12 kg C sind 1 000 mol C. Sie stammen aus 1 000 mol CO₂ = 44 kg. Je 6 mol C entsteht 1 mol Glucose: \(\tfrac{1000}{6} \cdot 180\ \text{g} = 30\) kg. Pro CO₂ wird ein O₂ frei: 1 000 mol · 32 g/mol = 32 kg.
Rechnen Sie zuerst die Stoffmenge des Kohlenstoffs aus: n = m : M.
Ein Glucosemolekül enthält sechs C-Atome.
A8
Trickaufgabe: Der alte Urwald
TrickAFB III
Ein alter Buchenurwald bindet durch Fotosynthese jedes Jahr rund 10 t Kohlenstoff pro Hektar. Seit Jahrzehnten bleiben sein Holzvorrat und der Kohlenstoffgehalt seines Bodens gleich. Ein Zeitungsartikel schreibt: „Dieser Wald entzieht der Luft jedes Jahr 10 t Kohlenstoff pro Hektar.“ Beurteilen Sie die Aussage, indem Sie angeben, wie viel Kohlenstoff der Wald der Atmosphäre netto entzieht.
Schieben Sie den Regler auf Ihre Antwort — Pfeiltasten bewegen ihn schrittweise. Nach dem Prüfen sehen Sie den Trefferbereich.
0 t10 t
Netto null: Wenn weder Holz noch Boden an Kohlenstoff zunehmen, geben Zellatmung der Bäume, Konsumenten und Destruenten genauso viel CO₂ ab, wie die Fotosynthese bindet. Die 10 t sind ein Bruttowert. Wertvoll ist der Urwald trotzdem — als großer Speicher, dessen Kohlenstoff bei einer Rodung frei würde.
Wo müsste der gebundene Kohlenstoff bleiben, wenn der Wald ihn der Luft dauerhaft entzöge?
Unterscheiden Sie Brutto- und Nettoaufnahme.
A9
Ein Blogbeitrag zum Klima im Meer
AFB III
Ein Blog erklärt, wie der Treibhauseffekt das Leben im Meer beeinflusst. Überprüfen Sie die Aussagen.
In diesem Text stecken Fehler. Klicken Sie genau die falschen Zeilen an — die richtigen müssen stehen bleiben.
Drei Fehler: Treibhauseffekt und Ozonloch sind verschiedene Phänomene, mehr CO₂ ist für Kalkbildner ein Problem, und Veränderungen an der Basis wirken bis zu den Endkonsumenten. Ohne natürlichen Treibhauseffekt läge die Temperatur bei etwa −18 °C.
Achten Sie auf Aussagen mit „allen“ und „unverändert“.
Drei Aussagen sind falsch.
A10
Weniger Eis, weniger Krill?
AFB III
Im Südpolarmeer ist Krill, ein bis 6 cm großer Planktonkrebs, die zentrale Nahrung von Walen, Pinguinen, Robben und Fischen. Diskutieren Sie Schritt für Schritt, wie die Erwärmung den Stofffluss in dieser Nahrungskette verändert.
Spielen Sie den Weg Schritt für Schritt durch: Was ist jetzt richtig? Nur die richtige Karte bringt Sie weiter.
Der anthropogene Treibhauseffekt wirkt auf den Stofffluss vor allem an der Basis: Fehlen Produzenten oder wichtige Erstkonsumenten, gelangt weniger Biomasse zu den höheren Trophiestufen. Eine sachliche Diskussion benennt dabei auch weitere Ursachen und Unsicherheiten.
Verfolgen Sie den Stofffluss vom Meereis über die Algen zum Krill und weiter.
„Evidenzbasiert“ heißt: auf Daten stützen und nicht mehr behaupten, als sie zeigen.
