Stoffkreisläufen

Stoffkreisläufe bezeichnen die zyklische Bewegung chemischer Elemente durch die Bereiche Lithosphäre, Hydrosphäre, Atmosphäre und Biosphäre. In offenen Systemen werden Elemente in Form verschiedener Verbindungen transportiert, umgewandelt und wieder freigesetzt. Ziel ist die ständige Verfügbarkeit lebenswichtiger Stoffe und die Aufrechterhaltung von Ökosystemfunktionen.

Zu den bekanntesten Kreisläufen gehören Kohlenstoff-, Stickstoff- und Phosphorkreislauf. Kohlenstoff wandert zwischen Atmosphäre, Ozeanen, Böden und Organismen; Fotosynthese, Zellatmung, Zersetzung sowie Verbrennung steuern die Flüsse. Stickstoff wird durch Mikroorganismen fixiert, nitrifiziert, von Pflanzen assimiliert und durch Denitrifikation wieder in die Atmosphäre freigesetzt. Phosphor gelangt hauptsächlich durch Verwitterung aus Gestein in Böden, wird von Organismen aufgenommen, durch Zersetzung rückgeholt und schlussendlich in Sedimente eingelagert.

Wesentliche Reservoire sind Atmosphäre, Meerwasser, Böden, Biomasse und Gesteinssedimente; die Verweilzeiten variieren stark. Menschliche Eingriffe – Verbrennung fossiler Brennstoffe, intensive Landwirtschaft, Abholzung und Überdüngung – verändern Fluxgrößen, erhöhen Treibhausgase, verursachen Eutrophierung und Versauerung, und beeinflussen die Stabilität der Kreisläufe.

Methodisch werden Stoffkreisläufe durch Bilanzierung, Isotopenverfahren und Modellierung untersucht. Erkenntnisse aus Stoffkreisläufen helfen, Ökosystemleistungen, Klimaregulierung, Produktivität und Umweltverträglichkeit zu verstehen und zu bewerten.