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Institut Dr. Flad
Berufskolleg für Chemie, Pharmazie und Umwelt

Ausbildung mit Markenzeichen. Seit 1951.
Was unsere Erde lebendig hält.
Ein Überblick über Selbstorganisationsprozesse in
Hydrosphäre - Lithosphäre - Biosphäre

Gastvorlesung am 5. Juni 2002

Prof. Dr. Hartmut Seyfried
Institut für Geologie und Paläontologie, Universität Stuttgart

Prof. Dr. Hartmut Seyfried

 
Schülerberichte:

Planet Erde - Jahr der Geowissenschaften
Wissenschaft im Dialog

 

Vortrag: Was unsere Erde lebendig hält

Referent: Prof. Dr. Hartmut Seyfried

Prof. Dr. Hartmut Seyfried Prof. Dr. Seyfried studierte und promovierte an der Universität Stuttgart. Nachdem er zur TU Berlin wechselte, ging er 1983 nach Costa Rica. 1987 kehrte er zurück nach Deutschland an die Universität Mainz. 1989 war er wieder in Stuttgart als Ordinarius für angewandte Geologie und erhielt in dem selben Jahr den Landeslehrpreis.

 
Einführung

  1. Steuerungsprozesse der Erde, auf die der Mensch keinen Einfluss hat.
  2. Steuerungsprozesse, auf die der Mensch Einfluss hat.

  • Kosmischer Kreislauf
  • Planetaren Kreislauf
  • Wasserkreislauf ( Planetare Dimension)
  • Langfristiger Kohlenstoffkreislauf
  • Selbstregulationsmechanismus in Biologischen Systemen

 
Kosmischer Kreislauf

Kosmischer Staub besteht aus : 60% H, 38%He, und zu 2% aus anderen Elementen.

Ausgang:

Um ein Gestirn entstehen zu lassen, muss kosmischer Staub verdichtet werden. (Durchmesser : 4 ppm) Schöne Beispiele davon sieht man im Orion. Die Entstehung unseres Sonnensystems dauerte 5 Millionen Jahre. Bei einer Fusion wird die Staubhülle abgeschleudert, daraus entsteht ein Scheibenartiges Gebilde, woraus wiederum die Planeten entstehen. Am Ende der Lebensdauer eines Gestirns kommt es zu einer Energiekrise. Diese wiederum entsteht, wenn im inneren weniger als 50% Wasserstoff vorhanden ist. Das Gestirn stürzt gravitativ zusammen, Energie wird freigesetzt (100 Mrd. Kelvin), Elemente bis hin zum Eisen werden synthetisiert (Eisen ist das am dichtesten gepackte Element). Kurzwellige Strahlung kann durch unsere Atmosphäre (O3 (=Ozon) - Schicht) durchbrechen. Das heisst : Würde ein Stern zu nahe an der Erde explodieren, führte dies zu einer biologischen Katastrophe.

 
Planetarer Kreislauf

Bei jedem planetaren Zyklus verändert sich der Kreislauf, d. h. von der eingesetzten Materie wird nicht immer 100% umgesetzt (selbstverzehrendes System).

Steinplaneten : Bestehen aus Sauerstoff (O2), Silizium (Si), Aluminium (Al), Eisen (Fe), Calcium (Ca), Natrium (Na), Kalium (K), Magnesium (Mg). Rest : 1,5%.

Wichtig für biologisches Leben !

Steinplaneten sollten in etwa Erdgröße haben. Sind sie kleiner, sind sie bald biologisch und geologisch tot, denn die Wärme, die der Planet produziert, reicht zur Selbsterhaltung nicht aus. Allerdings dürfen sie die Erdgröße nicht zu stark überschreiten. Der richtige Abstand zur Sonne ist auch wichtig, damit es H2O im flüssigen Zustand gibt. Die Venus z. B. hat Erdgröße, ist aber zu nahe an der Sonne. Wasserstoff (H2) diffundiert ab, dadurch konnte sich das Kohlenstoffdioxid (CO2) nicht fixieren. Das führe zu einem 90fachen Erdatmosphärendruck und Temperaturen von ca. 474°C. Der Wärmefluss der Planeten ist zurückzuführen auf den Radioaktiven Zerfall von Uran (U), Thallium (Th), Kalium (K).

Konvektionszellen, Plattentektonik und Magmatismus

Stetige Neubildung Ozeanischer Krusten, Mittelozeanischer Krusten, die in Subduktionszonen geschluckt werden und somit zurück in den Erdmantel sinken (Recycling).

Nebeneffekt der Subduktionszonen : Kontinente wachsen, da der Mantel "verarmt" (Durch den Effekt der "Mantelentgasung", bei der CO2 und Wasser entweichen, da-bei stellt sich ein Gleichgewicht ein.)

 
Wasserkreislauf in planetarer Dimension

  • Ozeanische Kruste : Enthält H2O und CO2.
  • Vulkangestein, Tiefengestein : Nettowachstum von Kontinenten.
  • Durch das Aufsteigen von H2O und CO2 durch die Kontinentale Kruste wird Magma nach oben getrieben.
  • Ozeane : Geben wiederum Wasser und darin gelöstes CO2 an die Ozeanische Kruste ab. Somit entsteht ein geschlossener Kreislauf. Vgl. Bild unten.

 
Langfristiger Kohlenstoffkreislauf

Im Kosmos liegt Kohlenstoff als CO2 vor. Das CO2 sorgt für eine langfristige Klimasteuerung.

  • Treibhausklima : Ohne vereiste Polkappen, da sehr warm und feucht.
  • Akzentuiertes Klima : Mit vereisten Polkappen.

Um zu verdeutlichen, wie wenig biologische Masse (Menschen, Tiere, Pflanzen, etc.) es im Vergleich zu anderen Bestandteilen auf der Erde gibt, zeigt diese Aufzählung.

Setzt man die Biomasse als 1, dann ergäben sich folgende Werte ...

  1. CO2 (Atomare Masse) = 1,79
  2. Tote, organische Substanzen im Boden = 5,34
  3. Fossile Brennstoffe = 7,12
  4. CO2 in der Hydrosphäre (Gelöst in den Ozeanen) = 74,76
  5. Kohlenstoff in Sedimenten : 26.700
  6. Carbonat, gebildet von Organismen : 106.800 (!)

Gefahr : Wir verändern das Klima durch einen immensen CO2 - Ausstoß in den letzten 150 Jahren, der Treibhauseffekt wird eingeleitet.

Wenn die Ozeane um 1°C erwärmt würden, gäbe es einen rieseigen CO2 - Ausstoß. (Austrieb des im Wasser gelösten CO2) Der CO2 - Gehalt in der Atmosphäre würde schlagartig ansteigen.

 

Zusammenwirkung von H2O und CO2 :

  • Geringe Spreizungsraten
  • Starke Silikatverwitterung
  • Starke Carbonatproduktion
Akzentuiertes Klima, global niedriger Meeresspiegel.
  • Starke Spreizungsrate
    Hohe Entgasung des Mantels
  • Geringe Silikatverwitterung
  • Geringe Carbonatproduktion
Treibhausklima und hoher Meeresspiegel. Flachmeere, H2O ist auch ein schwaches Treibhausgas.

 
Selbstregulationsmechanismus im Biologischen System

Erstaunlicherweise sind die biologischen Paradiese (Regenwälder, Korallenriffe, usw.) immer in Nährstoffmangelgebieten. Schon kleine Eingriffe des Menschen können katastrophale Folgen haben. Das biologische System hat sich im Laufe der Zeit immer weiter optimiert, bis hin zur Selbstregulation. Unsere Monokulturen (Getreideanbau, Obst- und Gemüseanbau, u. ä.) bringen das Ökosystem nicht nur durcheinander sondern schädigen es durch vom Menschen eingesetzte Pestizide und Überdüngung nachhaltig.

 
Fazit

Der Vortrag des Prof. Dr. Seifried war eindrucksvoll, überschaulich und vor allen Dingen hat er darauf aufmerksam gemacht, das viele kleine Eingriffe des Menschen globale Folgen nach sich ziehen. Von diesen Folgen sind nicht nur die Menschen betroffen, sondern unsere gesamte Umwelt und unsere Mitlebewesen.

Es wird endlich Zeit, dass wir Handeln, wegschauen ist keine Alternative mehr.

Susan Cohrs, LG 52

 

Vortrag: Was unsere Erde lebendig hält

Referent: Prof. Dr. Hartmut Seyfried

Prof. Dr. Hartmut Seyfried Es gibt nur eine Erde auf der wir Leben können!

Um zu begreifen wie groß der Umfang dieser Aussage ist, gehört mehr wissen als wir vermuten.
Obwohl mir zwar nach zwei Jahren Leistungskurs in den Fächern Biologie und Erdkunde bekannt und bewusst war, dass alltägliche Dinge in die Kreisläufe der Erde eingreifen und unwiderruflich Schäden hinterlassen.

Dieses Thema ist jedoch so umfangreich, dass mir viele neue Fakten im Vortrag von Prof. Dr. Seyfried geboten wurden.

Beginnend mit der Entstehung von Sonnensystemen der Erde, deren Kreisläufe und Selbstregulationsmechanismen bekamen die Eingriffe der Menschen eine neue Dimension für mich. Ich möchte für mich persönlich noch häufiger im Alltag mein Handeln bedenken. Dies hoffe ich auch für viele andere die durch diesen Vortrag oder auf anderem Weg mehr zu diesem Thema erfahren haben. Wer mehr wissen möchte, dem lege ich nahe sich den Vortrag anzuhören, da er in sehr verständlicher Weise vieles erklärt.

Bevor die Erde stirbt, stirbt die Sonne, so Prof. Dr. Seyfried, aber ob wir bis dahin auf der Erde leben können, liegt in unserer Hand.

Marina Behrens, LG 52