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[[Datei:Sauerstoffkreislauf-DE.gif|400px|mini|Sauerstoffkreislauf]]
Unter dem Begriff '''Sauerstoffkreislauf''' oder '''Sauerstoff-Zyklus''' versteht man den Transport und die Speicherung von [[Sauerstoff]] in der [[Erdatmosphäre]], [[Biosphäre]] und [[Lithosphäre]]. Dieser Kreislauf ist ein [[Biogeochemie|biogeochemischer Kreislauf]]. Der wichtigste treibende Faktor des Sauerstoffkreislaufs ist die [[Photosynthese]], die für die moderne Erdatmosphäre verantwortlich ist (siehe [[Große Sauerstoffkatastrophe]]). Der Sauerstoffkreislauf ist durch [[Oxidation]]en und [[Reduktion (Chemie)|Reduktionen]] mit den anderen Stoffkreisläufen verbunden.<ref name="geweb">{{Internetquelle |url=https://geweb.de/OWS/Programm/lerneinheit?lp=2191&s=13 |titel=Sauerstoffkreislauf |hrsg=GeWeb.de |sprache=de |abruf=2012-12-30}}</ref> Diese laufen mit vielen anderen [[Chemisches Element|Elementen]] wegen der hohen [[Reaktivität (Chemie)|Reaktionsfreudigkeit]] des Sauerstoffs besonders rasch ab.

== Speicher ==
Der größte Sauerstoffspeicher der Erde ist in den [[Silicate|Silikat]]- und [[Oxide|Oxid]]-[[Mineral]]ien der Erdkruste und des Erdmantels (99,5 %). Nur ein kleiner Teil wird als freier Sauerstoff in die Biosphäre (0,01 %) und die Atmosphäre (0,36 %) freigesetzt. Die Hauptquelle des atmosphärischen freien Sauerstoffs ist die Photosynthese, die freien Sauerstoff aus [[Wasser]] erzeugt:

<math>\mathrm{6 \ CO_2 + 12 \ H_2O + Energie \longrightarrow C_6H_{12}O_6 + 6 \ O_2 + 6 \ H_2O}</math>

[[Datei:CHO-cycles.svg|mini|hochkant=2.1|Kopplung des C-, H- und O-Kreislaufs im Stoffwechsel Photosynthese betreibender Pflanzen (Sauerstoff ist dabei zunächst einmal „Abfallprodukt“ der Photolyse des Wassers)]]
Photosynthese betreibende (photoautotrophe) Organismen sind in erster Linie Pflanzen, vor allem die Landpflanzen und das [[Phytoplankton]] der Meere. Daneben existieren photoautotrophe [[Bakterien]] und [[Archaeen]]. Das winzige marine [[Cyanobakterien|Cyanobakterium]] ''[[Prochlorococcus marinus|Prochlorococcus]]'' wird zum Beispiel für mehr als die Hälfte der Photosynthese des offenen Ozeans verantwortlich gemacht.<ref>Steve Nadis: {{Webarchiv |url=http://sciam.com/article.cfm?chanID=sa022&articleID=0005BE47-0078-1FA8-807883414B7F0000 |wayback=20071012142542 |text=''The Cells That Rule the Seas.''}} In: ''[[Scientific American]].'' Nov. 2003. (englisch)</ref> Es wurde erst 1986 entdeckt.

Eine zusätzliche Quelle für freien atmosphärischen Sauerstoff stellt die [[Photolyse]] dar, bei der eine hohe energiereiche [[Ultraviolett]]-Strahlung atmosphärisches Wasser und [[Distickstoffmonoxid]] in [[Atom]]e bricht. Die freien H- und N-Atome ([[Radikale (Chemie)|Radikale]]) reagieren in der Atmosphäre mit anderen Verbindungen, oder der Wasserstoff entweicht in den Weltraum:

<math>\mathrm{2 \ H_2O + Energie \longrightarrow 4 \ H + O_2}</math> 
<math>\mathrm{2 \ N_2O + Energie \longrightarrow 4 \ N + O_2}</math>

Freier Sauerstoff kann aus der Atmosphäre verschwinden durch die [[Aerobe Atmung|Atmung]] und [[Verwesung]], Mechanismen, bei denen heterotrophe Organismen wie z. B. [[Tier]]e und [[Bakterien]] Sauerstoff verbrauchen und Kohlendioxid freisetzen.

Die Lithosphäre verbraucht auch freien Sauerstoff durch chemische Verwitterung und Oberflächenreaktionen. Ein Beispiel ist Bildung von [[Eisen#Oxide|Eisenoxid]] (Rost):

<math>\mathrm{4 \ FeO + O_2 \longrightarrow 2 \ Fe_2O_3}</math>

== Kapazitäten und Flüsse ==
Die folgenden Tabellen zeigen Schätzungen der Sauerstoffkreislauf-Speicher und [[Fluss (Physik)|Flüsse]].<ref>J. C. G. Walker: ''The oxygen cycle in the natural environment and the biogeochemical cycles.'' Springer-Verlag, Berlin 1980.</ref>

'''Tabelle 1:''' Wichtige Reservoirs, die am Sauerstoffkreislauf beteiligt sind:

{| class="wikitable"
|- ----
! Speicher || Kapazität || [[Fluss (Physik)|Fluss]] (kg O2 pro Jahr)
! [[Verweilzeit (technischer Prozess)|Verweilzeit]]
(Jahren)
|- ----
| [[Erdatmosphäre|Atmosphäre]] ||1,4 * 1018 || 3 * 1014|| 4.500
|- ----
| [[Biosphäre]] ||1,6 * 1016|| 3 * 1014|| 50
|- ----
| [[Lithosphäre]] || 2,9 * 1020 || 6 * 1011|| 500 Mio
|- ----
|}

'''Tabelle 2:''' Jährliche Gewinne und Verluste des Luftsauerstoffs (Einheiten von 1010 kg O2 pro Jahr):

{| class="wikitable"
|-----

|-----
| Photosynthese (Land) Photosynthese (Ozean) Photolyse von N2O Photolyse von H2O
| align="center" | 16.500 13.500 1,3 0,03
|-----
| align="right" | insgesamt || align="center" | ~ 30.000
|-----
| colspan="2" | ''Verluste – Atmung und Verwesung''
|-----
| aerobe Atmung mikrobielle Oxidation Verbrennung von fossilen Brennstoffen (anthropogen) photochemische Oxidation Fixierung von N2 durch Blitzschlag Fixierung von N2 durch Industrie Oxidation von vulkanischen Gasen
| align="center" | 23.000 5.100 1.200 600 12 10 5
|-----
| colspan="2" | ''Verluste – Verwitterung''
|-----
| chemische Verwitterung Oberflächenreaktion von O3
| align="center" | 50 12
|-----
| align="right" | insgesamt || align="center" | ~ 30.000
|}

== Ozon-Sauerstoff-Zyklus ==
{{Hauptartikel|Ozon-Sauerstoff-Zyklus}}
Das Vorhandensein des Luftsauerstoffs hat zur Bildung von [[Ozon]] (O3) und der [[Ozonschicht]] in der [[Stratosphäre]] geführt. Die Ozonschicht ist sehr wichtig, da sie die schädliche [[Ultraviolettstrahlung|UV-Strahlungen]] absorbiert:
<math>\mathrm{O_2 + (Strahlung < 240 nm) \longrightarrow 2O}</math> 
<math>\mathrm{O + O_2 \longrightarrow O_3}</math>

== Literatur ==
* P. Cloud, A. Gibor: ''The oxygen cycle.'' In: ''Scientific American.'' September 1970, S. 110–123.
* J. Fasullo: ''Substitute Lectures for ATOC 3600: [https://paos.colorado.edu/~fasullo/pjw_class/oxygencycle.html Principles of Climate, Lectures on the global oxygen cycle].''
* R. M. Morris: {{Webarchiv |url=http://seis.natsci.csulb.edu/rmorris/oxy/Oxy.htm |wayback=20090415070417 |text=''OXYSPHERE - A Beginners' Guide to the Biogeochemical Cycling of Atmospheric Oxygen.''}}

== Weblinks ==
{{Commonscat|Oxygen cycle|Sauerstoffkreislauf}}
* {{DNB-Portal|4392127-9}}

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Navigationsleiste Biogeochemische Zyklen}}
{{Normdaten|TYP=s|GND=4392127-9}}

[[Kategorie:Ökologischer Prozess]]
[[Kategorie:Photosynthese]]
[[Kategorie:Atmosphäre]]
[[Kategorie:Sauerstoff]]

Sauerstoffkreislauf - Versionsgeschichte

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