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Auf der Erde gibt es mehrere Millionen verschiedene organische Formen des Kohlenstoffs. Sie sind unverzichtbar für das Funktionieren lebender Organismen. Aber auch nach dem Tod eines Lebewesens spielen sie eine wichtige Rolle im weltweiten Kohlenstoffkreislauf.
Organische Kohlenstoffverbindungen haben eine grössere Vielfalt als alle Verbindungen ohne Kohlenstoff zusammen. Sie sind die Bausteine für alle lebenden Organismen und dienen etwa als Speicher von Energie oder Erbinformationen. Nach dem Tod eines Lebewesens werden diese organischen Verbindungen in der Umwelt gespeichert.
Aufbau und Unterteilung der Kohlenwasserstoffe
Organische Verbindungen werden auch als Kohlenwasserstoffe bezeichnet, da sie aus miteinander verbundene Kohlenstoff- (C-) und Wasserstoff-Atomen (H) bestehen. Ausserdem bindet Kohlenstoff häufig mit Sauerstoff (O), Stickstoff (N), Phosphor (P) und Schwefel (S). Die organischen Verbindungen werden unter anderem danach eingeteilt, welche chemische Bindung die C-Atome verbindet, etwa eine Einfachbindung oder eine Doppelbindung. Auch werden Stoffe nach funktionellen Gruppen in der chemischen Formel unterteilt. Das sind zum Beispiel die Hydroxygruppe (-OH), das Kennzeichen der Alkohole, oder die Carboxygruppe (-COOH), die funktionelle Gruppe der Säuren.
In Lebewesen werden Kohlenwasserstoffe auch nach ihrer Struktur unterschieden, vor allem Kohlenhydrate, Fette, Eiweisse, Vitamine und Nukleinsäuren. Die Verbindungen reichen von einfachen Zuckern wie Glukose mit nur sechs C-Atomen bis hin zu sehr komplizierten Verbindungen wie der Cellulose, die bis Zehntausende verknüpfte Atome hat und ein Hauptbestandteil von Holz ist.
Unzählige Verbindungen und Funktionen
Man schätzt, dass es mehrere Millionen unterschiedliche Kohlenstoffverbindungen gibt. Grund dafür ist, dass das Kohlenstoffatom mit seinen vier Bindungsstellen sowohl mit weiteren Kohlenstoffatomen als auch mit anderen Elementen unzählige stabile Verbindungen eingehen und so eine Vielzahl an Strukturen bilden kann. Dabei entstehen „Gerüste“ für die unterschiedlichsten Stoffgruppen, die zahlreiche Funktionen in Lebewesen erfüllen: Sie dienen zur Energiespeicherung und -gewinnung, zum Schutz vor Fressfeinden und Infektionen, als Wasserabweiser, Transporter, Farb- und Duftstoffe, Formgeber, Speicher der genetischen Information und zu vielen weitern Zwecken.
Organische Verbindungen ohne Leben
Wenn Lebewesen sterben, wird ein Teil von ihnen von Tieren oder Mikroorganismen zersetzt und als Nahrungs- und Energiequelle verwertet. Dabei wird ein Teil der organischen Verbindungen zum Gas Kohlenstoffdioxid (CO2) umgewandelt. Ein weiterer Teil wird in andere organische Verbindungen umgewandelt, teilweise weil die Umweltbedingungen die komplette Zersetzung nicht zulassen, zum Beispiel wenn es keinen Sauerstoff gibt. Ausserdem sind viele Verbindungen so komplex, dass sie von Organismen gar nicht oder nur sehr langsam verwendet werden können – so wie wir Menschen auch kein Holz verdauen können.
Unter hohen Temperaturen und Drücken werden organische Verbindungen und physikalisch oder chemisch umgewandelt. Unter solchen Bedingungen entstehen im Lauf der Jahrmillionen Erdöl, Erdgas oder Kohle. Insgesamt werden organische Verbindungen kurz- oder langfristig überall auf der Erde gespeichert: in lebenden Organismen, in Böden, im Wasser, im Eis oder in Gesteinen.
Auf der Erde gibt es mehrere Millionen verschiedene organische Formen des Kohlenstoffs. Sie sind unverzichtbar für das Funktionieren lebender Organismen. Aber auch nach dem Tod eines Lebewesens spielen sie eine wichtige Rolle im weltweiten Kohlenstoffkreislauf.
Kohlenstoff – aus der Luft in die Biosphäre und zurück
Wie gelangt Kohlenstoff aus der Luft in Pflanzen und andere Lebewesen? Wie nutzen Organismen den Kohlenstoff zur Energiegewinnung? Darum geht es in diesem Artikel über organische Kohlenstoffkreisläufe.
Kohlenstoff ist für das Leben auf der Erde von entscheidender Bedeutung. Er ist unverzichtbarer Baustein aller Lebewesen und eingebunden in einen globalen Kreislauf von organischen und anorganischen Verbindungen.