Woher kommt eigentlich die Luft, die wir atmen?

Zuletzt bearbeitet: 17. November 2021

In meiner Kindheit, als man mich lehrte, dass Pflanzen den Sauerstoff produzieren, den wir atmen, stellte ich mir vor, dass ich diesen Sauerstoff in der Luft sehen müsste. Später, umgeben vom Amazonas-Regenwald, als der Morgennebel noch dicht über dem Fluss waberte, erinnerte er mich an meine Vorstellungen von damals – allerdings hat die fortschreitende Wissenschaft inzwischen auch mein eher vages Bild von der Produktion des Sauerstoffs, den Mensch und Tier zum Atmen brauchen, um einige bedeutende Details erweitert, die ich unseren Lesern in dieser Zeit zunehmender Degradation unserer Natur, und damit auch der Gefährdung unserer Atemluft, ans Herz legen möchte.

Amazonaswald – Foto: Luciana Macedo/Fotos Publicas

Wälder produzieren bei der Photosynthese (Umwandlung von CO2 (Kohlendioxid) und H2O (Wasser) in Glukose) zwar eine beträchtliche Menge Sauerstoff, verbrauchen aber auch selbst einen Großteil bei der Zellatmung, bei der sie den Zucker, den sie im Laufe des Tages ansammeln, in Energie umwandeln und Sauerstoff als Nahrungsquelle für diesen Prozess nutzen. So nehmen sie in der Nacht, wenn keine Sonne für die Photosynthese vorhanden ist, nur den tagsüber produzierten Sauerstoff auf – es verbleibt also nur ein Teil von ihrer Produktion.

Das Bild von den Sauerstoff produzierenden Pflanzen macht Sinn – wenn Pflanzen Sauerstoff produzieren, ist es nur logisch, dass größere Pflanzen mehr produzieren, und Gebiete mit dichter Vegetation produzieren mehr Sauerstoff als Gebiete mit nur spärlicher Vegetation. Ein Regenwald mit seinen vielen Vegetationsebenen produziert sicherlich den Großteil unseres Sauerstoffs, oder?
Nicht ganz!

Bleiben wir beim Amazonas, dem größten Regenwald der Welt. Einer Schätzung zufolge ist dieses gesamte Gebiet nur für knapp 25% Prozent der weltweiten Sauerstoffproduktion verantwortlich. Wir wollen aber unseren geliebten Amazonaswald und alle anderen Wälder auf unserem Planeten nicht abwerten, denn wir wissen um ihre ökologische Bedeutung für die Regulierung des Klimas und die Bildung großer Regenwolken, aber Tatsache ist: Die wahren Lungen der Welt sind die Ozeane, und wir werden Ihnen zeigen, warum.

Nun, es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass das Sonnenlicht auf alle Bereiche der Oberfläche unseres Planeten scheint, sowohl auf das Land als auch auf das Wasser. Da etwa 70 Prozent unseres Planeten von Wasser bedeckt sind, kann man davon ausgehen, dass die Sonne mehr auf das Wasser als auf das Land scheint. Und obwohl die Oberfläche des Ozeans im Vergleich zu einem üppigen Tropenwald ist, leblos und uninteressant erscheint, ist unter seiner Oberfläche eine Menge los!

Sonnenstrahlen Unterwasser – Foto: StockSnap auf Pixabay

Die oberen 200 Meter des Ozeans sind der Wissenschaft als “epipelagische Zone“ bekannt (von “epi“ = „oben“ und mit “pelagisch“ ist die Meeresoberfläche gemeint) – sie absorbiert das meiste Sonnenlicht, das auf sie trifft, und sie ist voller Algen – einzelligen Pflanzen, die durch dieses Licht gedeihen.

Im Gegensatz zu Pflanzen produzieren Meeres- und Süßwasseralgen, ebenfalls durch Photosynthese, 55 % des Sauerstoffs auf der Erde (54,7 % bei Meeresalgen und 0,3 % bei Süßwasseralgen) und sie erzeugen sehr viel mehr Sauerstoff als sie verbrauchen. Die Algen der Meere nehmen allerdings eine viel größere Fläche ein als alle Baume dieser Welt, wodurch sie einen Wettbewerbsvorteil bei der Sauerstoffproduktion haben.

Die Hauptverantwortlichen für die Produktion von so viel Sauerstoff auf dem Planeten sind Kieselalgen. Sie sind einzellige oder koloniale Mikroorganismen, die in den verschiedensten Umgebungen (feucht und aquatisch) vorkommen, in der Wassersäule schweben oder an verschiedenen Substraten haften und durch Photosynthese, wie sie auch von Bäumen betrieben wird, Sauerstoff produzieren.

Und wenn es heute Leben auf der Erde gibt, so ist dies den Blaualgen zu verdanken, die vor mehr als 3,5 Milliarden Jahren Sauerstoff in die ursprüngliche Atmosphäre der Erde einbrachten. Seit der Frühzeit der Erde sind Algen die Lungen des Planeten, welche die Entstehung aller heutigen Arten ermöglicht haben, ohne sie würde der Planet, wie wir ihn kennen, nicht existieren.

Algen – Foto: Akerraren Adarrak auf Pixabay

Die Algen produzieren eine riesige Menge an Sauerstoff, einfach weil sie in weiten Teilen des Ozeans in großer Zahl vorkommen. Sie sind auch die Hauptnahrungsquelle für einen großen Teil des Lebens im Ozean – und das schon seit Hunderten von Millionen Jahren.

Nach verschiedenen Schätzungen liegt der Gesamtanteil des Sauerstoffs, der von diesen winzigen, bescheidenen Einzellern produziert wird, zwischen 50 und 75 Prozent! Und es gibt einen herausragenden Star, einen einzelligen Algenorganismus namens “Prochlorococcus“, der allein etwa 20 % des weltweiten Sauerstoffs produziert.
Woher kommt der Sauerstoff, den wir atmen?

Der Amazonas wird zu Unrecht als die „Lunge der Welt“ bezeichnet. Meeres- und Süßwasseralgen produzieren zusammen 55 % bis 75% des gesamten Sauerstoffs der Erde!

Wälder und Forste – produzieren 24,9% der Gesamtmenge
Steppen, Felder und Weiden – produzieren 9,1% der Gesamtmenge
Anbauflächen – produzieren 8,0% der Gesamtmenge
Wüstenregionen – produzieren 3,0% der Gesamtmenge

Warum schwankt aber der geschätzte Anteil des Sauerstoffs aus dem Meer so stark? Zum Teil liegt das an der sich verändernden Beschaffenheit des Ozeans – die Sonneneinstrahlung, die Jahreszeiten und die Gezeiten verändern die Sauerstoffmenge, die in einer bestimmten Region des offenen Ozeans produziert wird. Eine weitere Herausforderung besteht darin, dass ein großer Teil des produzierten Sauerstoffs nicht direkt in die Atmosphäre gelangt, sondern in Ozeanen absorbiert wird.

So können die Fische dort unten atmen, ohne lange Schnorchel benutzen zu müssen. Und schließlich kann dieser Sauerstoff manchmal in einer dramatischen Umkehrung seiner Produktion verbraucht werden, wenn eine so genannte schädliche “Algenblüte“ auftritt.

Algen – Foto: photosforyou auf Pixabay

Das Paradoxon – zu viele Algen, kein Sauerstoff

Es klingt verrückt. Es wachsen zu viele Algen, und das verbraucht irgendwie den Sauerstoff, anstatt mehr zu erzeugen? Sollten mehr Algen nicht gleichbedeutend sein mit ebenfalls mehr produziertem Sauerstoff? Das Problem sind nicht die lebenden Algen, sondern was passiert, wenn sie nach einer sogenannten “Algenblüte“ sterben – die lässt sich in mehrere Phasen unterteilen:

1. Die “Algenblüte“ wird durch eine Veränderung der Umwelteinflüsse ausgelöst. Dies ist manchmal natürlich, wird aber oft durch menschliche Eingriffe verursacht, z. B. durch untypische Wärme aufgrund des Klimawandels oder durch Düngemittelabfluss aus der Landwirtschaft.

2. In einer „Blüte“ wachsen riesige Mengen von Algen, die das Wasser verstopfen. Die Algen können Giftstoffe produzieren, die Meereslebewesen, Fische und auch Wildtiere töten können, indem sie sie bedecken und ersticken.

3. Wenn der Treibstoff für die “Blüte“ ausgeht, sterben die Algen in großen Mengen ab. Die abgestorbenen Algen führen zu einer starken Vermehrung von Bakterien, die dem Wasser Sauerstoff entziehen, während sie sich von den verrottenden Algen ernähren. Wenn eine Algenblüte besonders umfassend ist, hinterlässt sie ein weites Gebiet im Meer – manchmal viele Quadratkilometer – das nicht mehr genügend Sauerstoff enthält, um Leben zu ermöglichen. Diese Regionen werden als „tote Zonen“ bezeichnet.

Tote Zonen bringen eine ganze Reihe von Problemen mit sich – sie bieten keinen Lebensraum für Fische mehr, sie können sich weiter ausbreiten, wenn noch mehr Dünger, Abwasser oder andere Schadstoffe in sie gelangen, und sie können wichtige Arten ausrotten, die wir für die Aufrechterhaltung der Nahrungsketten im Meer benötigen.

Die toten Zonen reduzieren aber auch die Menge des produzierten Sauerstoffs. Auch wenn sich dies noch nicht auf unsere Atmosphäre ausgewirkt hat, warnen Wissenschaftler davor, dass ein Großteil unserer Ozeane für Fische unbewohnbar werden könnte, wenn wir nicht die Verschmutzung reduzieren, die in die Meere fließt und zur Algenblüte beiträgt.

Kurz gesagt: Bäume und Wälder sehen grün und voller Leben aus, aber sie tragen nur einen kleinen Teil zum Gesamtsauerstoff in der Atmosphäre bei. Der meiste Sauerstoff stammt von bescheidenen, einzelligen Algen, die im Meer wachsen. Die schiere Fläche des Ozeans – 70% unseres Planeten – bedeutet, dass diese kleinen grünen Einzeller die größten Produzenten von Sauerstoff unseres Planeten sind.

Sie tragen zwar mehr als die Hälfte des Sauerstoffs in der Atmosphäre bei, sind aber auch anfällig für die besagten “Algenblüten“, bei denen die Algen unkontrolliert wachsen – und dann absterben. Dieses Absterben führt zu verrottenden Algen, die von Bakterien aufgefressen werden und weit mehr Sauerstoff verbrauchen, als die Algen ursprünglich produziert haben.

Der Ozean kann sich schließlich von diesen schädlichen Algenblüten erholen, aber das braucht Zeit und die Beseitigung der Ursachen – was bedeutet, dass die Verschmutzung, z. B. durch Düngemittel, die in Flüsse, Seen und Ozeane fließen, unbedingt reduziert werden muss. Es ist zwar nicht so leicht, das Leben zu beobachten, das unter der Meeresoberfläche wimmelt, aber wir sollten nicht selbstgefällig sein – wenn dieses Leben abstirbt, wird auch die gesamte Welt über dem Meeresspiegel darunter leiden!

„Totes Meer“ – Foto: joelsaucedosaucedo auf Pixabay

Wir hoffen, dass Sie nach dieser Lektüre noch mehr verstehen, wie wichtig die Ozeane sind und wie bedeutend diese Ressource für unseren Fortbestand auf dem Planeten ist. Abschließend möchten wir Sie daran erinnern, dass wir die Rolle der Wälder bei der Sauerstoffproduktion zwar “entmystifiziert“ haben, dies aber nicht heißen soll, dass sie keine globale Bedeutung haben. Wälder und alle anderen Ökosysteme unserer Natur sind alle äußerst wichtig für die Erhaltung unseres Planeten und dafür, dass das Leben auf der Erde weiter existieren und sich fortentwickeln kann.

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AutorIn: Klaus D. Günther

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