S125: SeaWIFS: Der Kohlenstoffkreislauf

Einstieg:
Im Vorfeld dieser Stunde sind bereits einige Unterrichtsstunden zum Klimasystem und zum natürlichen Treibhauseffekt gehalten worden. Als motivierender Einstieg in das Thema wird eine Karikatur präsentiert und die Frage gestellt, was denn nun eigentlich der Baum mit dem Treibhauseffekt zu tun habe. Auf diese Weise kann mit den Schülern im Unterrichtsgespräch der Vorgang der Photosynthese - der ja letztlich der Antrieb des biosphärischen Kohlenstoffkreislaufes ist - sowie die Veratmung organischer Substanz als umgekehrter Vorgang erarbeitet werden. Darüber hinaus sollte auf den Vorgang der Zersetzung von toter Biomasse eingegangen werden.

Inhalte:
In einem nächsten Schritt wird dem biosphärischen Kohlenstoffkreislauf ein räumlicher Bezug gegeben. Dazu wird den Schülern das Satellitenbild der globalen terrestrischen Biosphäre präsentiert. In der Legende ist der untere Teil (= NDVI) für dieses Satellitenbild-Mosaik zutreffend. Das Satellitenbild wird im Unterrichtsgespräch erarbeitet, folgende Punkte stehen im Vordergrund:

• Aufgrund der Fähigkeit von Pflanzen, durch den Vorgang der Photosynthese atmosphärisches CO₂ als Biomasse zu binden, stellen die Gebiete, die im Satellitenbild durch eine hohe Menge an pflanzlicher Substanz ausgewiesen werden, große Kohlenstoffreservoire der terrestrischen Biosphäre dar.
  Gebiete mit hohen NDVI-Werten haben viel aktive pflanzliche Biomasse.
• Diejenigen Gebiete, die im Satellitenbild durch eine hohe Biomassenproduktion ausgewiesen werden, sind zugleich die Orte, an denen pro Zeiteinheit in der terrestrischen Biosphäre der höchste Umsatz an Kohlenstoff stattfindet.

Die nächste Phase hat zum Ziel, die Rolle des Ozeans im Kohlenstoffkreislauf zu erarbeiten. Weil die ozeanische CO₂ - Aufnahme vorwiegend über Phytoplankton abläuft, muss ein anderer Sensor benutzt werden. Der Satellit SeaWIFS ist dafür eingerichtet. Das Kombinationsbild zeigt auf den Meeren die Intensität vorhandenen Phytoplanktons. Das Bild ist die Darstellung der gesamten "Global Biosphere". Die Farbcodierung der ozeanischen Biosphäre wird durch die obere Legende erklärt.

Bei der Erarbeitung des Bildes muss auf den Zusammenhang zwischen dargestelltem Chlorophyll und ozeanischem Phytoplankton hingewiesen werden. Im Unterrichtsgespräch kann daraufhin geklärt werden, dass das Phytoplankton (analog zu den Photosynthesevorgängen an Land) das in den oberen Wasserschichten der Ozeane gelöste Kohlenstoffdioxid verbraucht, veratmet und teilweise als Biomasse bindet, welches letztlich aus der Atmosphäre stammt. Zugleich kann auf die Rolle der Ozeane als Kohlenstoffsenke hingewiesen werden: Das in pflanzliche (oder tierische) Substanz umgewandelte CO₂ wird zum Teil in die Sedimente am Ozeanboden eingelagert - und so für lange Zeit dem Kreislauf entzogen.

Anhand des Satellitenbildes "Die Welt bei Nacht" wird nun der anthropogene Einfluss auf dieses System und somit die Ursache für den zusätzlichen Treibhauseffekt erarbeitet. Besonders einfach ist an diesem Bild der Teil der anthropogenen Emissionen zu klären, der aus dem riesigen Energieverbrauch der Industrieländer - und somit aus der Verfeuerung fossiler Brennstoffe - stammt.

Nach der Feststellung, dass durch die angesprochenen Vorgänge - quasi als Nebeneffekt wirtschaftlichen Handelns durch den Menschen - zusätzliches CO₂ in die Atmosphäre emittiert wird und somit eine Verstärkung des natürlichen Treibhauseffektes sehr wahrscheinlich ist, wird an die Schüler ein Arbeitsblatt ausgeteilt, auf dem der bis zu dieser Stelle besprochene Kohlenstoffkreislauf schematisch unter Angabe von umgesetzten Kohlenstoffmengen abgebildet ist. Anschließend werden die Ergebnisse besprochen.

Karikatur "Halt Freund!" aus: Bundeszentrale für politische Bildung (1996): Informationen zur politischen Bildung - Entwicklungsländer, S. 24.

Schramke, W., Uhlenwinkel, A.: Weltbilder als Inszenierungen - das Beispiel "Die Erde bei Nacht", mit Folienbeilage "Die Erde bei Nacht". - In: Praxis Geograpie 7-8/1999, S. 10-12.

Schönwiese (1994): Klimatologie. Stuttgart, S352 ff.

Entwurf: Gschnaidner
Theresia-Gerhardinger-Gymnasium am Anger, München