Auf den Spuren des Sauerstoffs

Sauerstoff ist nicht nur für uns, sondern auch für die meisten anderen Lebewesen lebenswichtig. Aber wo überall finden wir dieses für das Leben so wichtige Element in der Natur?

Sauerstoff ist das häufigste chemische Element auf unserem Planeten und kommt meist in einer Verbindung aus zwei Atomen vor, deren Bezeichnung wir schon in der Schule lernen: O₂. In dieser Form ist es bei Zimmertemperatur ein farb- und geruchloses Gas, das ein Bestandteil unserer Luft ist. In allen Teilen der Atmosphäre macht es immer einen Anteil von knapp 21% aus. Durch die abnehmende Schwerkraft und den sinkenden Druck wird die Luftdichte aber immer geringer, je näher man dem Weltraum kommt. Die Luft wird also dünner, weshalb unser Körper auf dem Gipfel des Everest nur noch etwa ein Drittel des Sauerstoffs bekommt, den wir auf Meereshöhe haben.

Ozon – Unser Sonnenschutzschild

O₂ ist aber nicht die einzige Verbindung von Sauerstoffmolekülen. Die andere bekannte Verbindung ist O₃ – auch Ozon genannt. In erdnahen Bereichen entsteht Ozon unter Einwirkung der Sonne aus Sauerstoff oder Stickoxiden von Verbrennungsprozessen (z.B. von Autos). Deswegen sind erhöhte Ozonwerte vor allem im Sommer üblich. Dieses Phänomen nennt man «Sommersmog». Das Ozon im Sommersmog ist gefährlich und kann beim Einatmen unsere Atemwege und Lungen schädigen. Zudem trägt es in den unteren Schichten der Atmosphäre als Treibhausgas zum Klimawandel bei.

Weiter oben in der Stratosphäre, etwa 15 bis 30 Kilometer über der Erdoberfläche, ist das Ozon aber essenziell für das Leben auf unserem Planeten. In dieser Höhe bildet es die sogenannte Ozonschicht, die den Grossteil der ultravioletten Strahlung der Sonne absorbiert. Diese Strahlen zerstört nicht nur Zellen von Pflanzen und Tieren, sondern kann beim Menschen etwa zu Hautkrebs führen. Menschen im Einflussbereich des antarktischen Ozonlochs haben deshalb ein erhöhtes Risiko für Hautkrebs.

Woher kommt eigentlich Sauerstoff?

Auf der Erde gab es nicht immer Sauerstoff. Zu Beginn war unsere Atmosphäre ein giftiges Gemisch aus Wasserstoff, Helium und einigen anderen Gasen. Der grösste Teil des Sauerstoffs entstand als Folge des ersten Lebens auf unserem Planeten. Winzige Bakterien nutzten Sonnenlicht und stellten aus Wasser und Kohlendioxid Zucker her, den sie als Energiequelle zum Leben brauchten. Sauerstoff war ein Abfallprodukt dieses Prozesses, für das die Bakterien keine Verwendung hatten. Somit gaben sie ihn einfach an ihre Umgebung ab. Aus den Bakterien gingen schliesslich Chloroplasten hervor, die heute in den Zellen aller Grünalgen und Landpflanzen zu finden sind. Sie sind noch immer für den Prozess verantwortlich, der mit Abstand den meisten Sauerstoff auf unserem Planeten produziert: Die Photosynthese.

Vom Gestein bis zum Wasser

Sauerstoff steckt aber nicht bloss in der Luft, sondern ist auch ein Bestandteil vieler Mineralien. Dadurch ist es etwa ein Teil von Quarz oder Kalkstein und macht neben Eisen den grössten Anteil der Erdmasse aus. Im Wasser (H₂O) findet sich Sauerstoff natürlich auch und stellt dort ebenfalls den Grossteil der Masse dar. Allerdings wird die Löslichkeit von Sauerstoff in Wasser schlechter, umso wärmer das Wasser ist. Deshalb ersticken so viele Fische, wenn unsere Gewässer sich in besonders heissen Sommern nicht abkühlen. Des Weiteren spielt Sauerstoff in vielen Verbrennungs- und Korrosionsvorgängen eine Rolle. Ohne ihn müssten wir uns also nicht mit Rost herumschlagen, hätten dafür aber auch kein Feuer.

Sauerstoff – Der Brennstoff des Körpers

Schliesslich ist Sauerstoff auch ein Teil von uns. Er macht ganze 63% der Masse unseres Körpers aus. Dabei liegt der Sauerstoff jedoch nicht gasförmig vor, sondern ist chemisch gebunden – zum Beispiel in den Knochen, im Gewebe und im Blut. Eine 70 Kilogramm schwere Person braucht knapp 0,3 Liter Sauerstoff pro Minute, den wir über die Lunge aufnehmen. 20% davon braucht das Gehirn im Ruhezustand. Unser Verdauungstrakt verlangt satte 24-30%, wenn wir gerade gegessen haben. Weil unser Herz bei Anstrengung bis zum fünffachen des Bedarfs im Ruhezustand (12%) fordert, ist Bewegung nach dem Essen deshalb so anstrengend. Den Sauerstoff braucht unser Körper, um Nährstoffe in unseren Zellen zu verbrennen und so Energie zu gewinnen. Ohne diese Energie könnte keine unserer Zellen ihre Funktion erfüllen.

Sauerstoff findet sich also nicht nur überall auf unserem Planeten, sondern auch in uns. Denn ohne den Sauerstoff wäre unser Leben und das so vieler anderer Lebewesen überhaupt nicht möglich.