A – Wasser als Substanz in der Welt

A-1 Aggregatzustände von Wasser

Wasser ist der einzige Stoff, der in der Natur in nennenswerten Mengen in allen drei Aggregatzuständen vorkommt. In allen drei Formen ist es auch für Kinder in ihrem Alltag erfahrbar und bekannt.
Weniger bekannt ist Kindern, dass diese drei sehr verschiedenen Stoffformen (Eis, Wasser, Wasserdampf) zu derselben stofflichen Substanz gehören.

A-2 Wasser in Lebewesen und Lebensmitteln

Video A1: Erklärvideo zum Wassergehalt von Lebewesen und Lebensmitteln.

Wasser ist lebensnotwendig für alle Lebewesen und zudem auch Bestandteil aller Lebewesen. Dies ist am menschlichen Körper gut zu zeigen. Der menschliche Körper besteht zu 60-70% aus Wasser. Bei Lebensmitteln ist es ähnlich: Bei einer Tomate beträgt der Wasseranteil über 90 % (siehe Abb. A2). In der folgenden Tabelle A1 sind einige alltägliche Produkte und ihr Wassergehalt aufgeführt.

Tabelle A1: Wassergehalt von verschiedenen Lebensmitteln

Lebensmittel	Wassergehalt in %
Gurken	96
Salat	95
Tomaten	94
Milch	87
Äpfel	86
Kartoffeln	77
Bananen	75
Rindfleisch	73
Fisch	65 – 78
Käse	35 – 50
Brot	40
Nüsse	5 – 22
Trockenobst	10 – 15

A-3 Wasser auf der Erde

Die Erde hat ein sehr hohes Wasservorkommen, sie ist an der Oberfläche zu zwei Dritteln mit Wasser bedeckt. Allerdings ist das meiste von diesem Wasser Salzwasser (97%), welches in den Weltmeeren vorkommt. Nur die restlichen 3% sind Süßwasservorkommen (Salzgehalt unter 0,1%), die sich wiederum auf gefrorenes Wasser in Form von Eis und Schnee, Grundwasser im Boden (2%) und nur 1% Süßwasser in Flüssen, Sümpfen und Seen aufteilen. Dies führt in vielen Gegenden der Welt schon heute zu Wasserknappheit (siehe Abb. A3).

- - In Blau sind die Bereiche dargestellt, in denen, gemessen am Wasserbedarf der Bevölkerung (inklusive Landwirtschaft und Viehwirtschaft), ausreichend viel Wasser zur Verfügung steht.
  - Rot sind dagegen die Regionen markiert, in denen Wasser auf natürliche Art und Weise knapp ist.
  - In Gelb sind die Gegenden dargestellt, in denen eine ökonomische Wasserknappheit herrscht. Das heißt, dass Wasser, das eigentlich dort auf natürliche Weise vorhanden und ausreichend für die Bedürfnisse der Menschen vor Ort wäre, es aber so schlecht verteilt ist, dass einzelne Bevölkerungsgruppen dennoch an Wassermangel leiden.

Video A2: Wasser und Klima – Der Wasserkreislauf in Zahlen.

Hinzu kommt, dass der globale Wasserverbrauch in den letzten Jahren kontinuierlich gestiegen ist. In der Abbildung A4 ist dies für die einzelnen Kontinente visualisiert:

Der Gesamtverbrauch der Weltbevölkerung in der obersten Kurve,
Asien mit starkem Anstieg,
Europa ist türkis eingefärbt.

Daraus kann gefolgert werden, dass immer mehr Wasser “verbraucht” wird, wobei der Begriff des „Verbrauchens“ noch zu klären ist (s.u.).

Globaler Wasserverbrauch 1900-2025. — Abb. A4: Globaler Wasserverbrauch von 1900-2025 für die Welt und deren Kontinente in Billion m³ pro Jahr.

A-4 Wasser: „Verbrauch“

Video A3: Erklärvideo: „Verbrauch“ – aus Sicht der Physik kritisch betrachtet.

In der Alltagssprache wird der Begriff „Verbrauch“ oft verwendet, auch in Zusammenhängen mit naturwissenschaftlichen Kontexten. Hier muss allerdings meist genauer hingeschaut werden, ob es sich tatsächlich um einen “Verbrauch” handelt. Ähnlich liegt der Fall bei Begriffen wie “Stromverbrauch” oder “Energieverbrauch”. In allen drei Fällen wird allerdings streng genommen, nichts “verbraucht”, in dem Sinne, dass es danach nicht mehr vorhanden ist. Wasser wird beim “Gebrauch” im Alltag eher verschmutzt und dadurch in seiner Qualität entwertet. Ähnlich verhält es sich mit Energie, die nach einem physikalischen Grundsatz (Energieerhaltung) nicht „verbraucht“ werden kann, sondern nur in eine andere Form umgewandelt wird. Auch hier kann es zu einer Entwertung kommen. Beim Strom werden die elektrischen Ladungen, die den Strom konstituieren ebenfalls weder erzeugt noch „verbraucht“. Die elektrische Energie der Ladungen (korrekt: Ladungsträger) wird allerdings in Geräten in eine andere Form umgewandelt. (Mehr dazu in Kapitel 7 – Strom.)

“Verbraucht” wird im gleichen Sinne auch kein Wasser, denn die Moleküle des Wassers sind weiterhin vorhanden, auch wenn das Wasser getrunken oder zum Spülen verwendet wird. Das Wasser ist nur unter Umständen danach nicht mehr in seiner ursprünglichen Ausgangsform (z.B. sauberes Trinkwasser) vorhanden.

Alles verstanden? Auf dieser Website sind ein paar Fragen zu den behandelten Inhalten zu finden. Sie sollen dem Verständnis und einer nachhaltigen Erkenntnisgewinnung dienen.

A-5 Wasser und seine Bedeutung für das Klima

- - Globaler Wasserkreislauf
  - Wichtigster Faktor für das Wetter
  - Stabilisator für das Klima in Bezug auf die Temperatur
  - Stabilisator für das Klima in Bezug auf die Bindung von CO₂
    hoch klimarelevantes Gas in der Atmosphäre (Wasserdampf)

Wasser ist ein wichtiger Klimagarant und ein substanzieller Player im Klimawandel. Das liegt an verschiedenen Aspekten und Eigenschaften von Wasser. Ein Beispiel für große global-systemische Zusammenhänge von Wasser ist der aus dem Biologieunterricht bekannte Wasserkreislauf. Wasser ist ebenso ein wichtiger Faktor in Bezug auf das Wetter und auch in Bezug auf den Temperaturhaushalt der Erde. Die aktuelle Klimaforschung beschäftigt sich stark mit den großen globalen Meeresströmungen wie dem transatlantischen Band (AMOC) und dem Golfstrom. Da Wasser enorme Mengen an Wärme speichern kann, werden durch diese großen Strömungen riesige Mengen an Energie, beispielsweise vom Äquator nach Nordeuropa, transportiert. Daher sind europäische Regionen deutlich wärmer als solche auf dem gleichen Breitengrad z.B. in Kanada. Während die Hudson Bay in Kanada im Winder monate lang vereist ist, bleiben beispielsweise Elbmündung und Nordsee eisfrei. Eine Änderung bzw. ein Abbruch der ozeanischen Förderbänder hätte für das europäische Klima gravierende Folgen. Mehr dazu in Teil B.

Auch in Bezug auf den Kohlenstoffkreislauf und CO₂-Gehalt spielt Wasser eine entscheidende Rolle, da es sehr viel CO₂ binden kann – vor allem in den Ozeanen. Diese Speicherkapazität ist wiederum abhängig von der Temperatur – und somit kommt Wasser eine vielfache und komplexe Bedeutung in Bezug auf das Klima und den Klimawandel zu. Wasserdampf ist außerdem zu einem gewissen Prozentsatz in der Atmosphäre vorhanden und stellt ein noch treibhausrelevanteres Gas dar als CO₂ oder Methan. Als Wolken wiederum streuen sie viel Sonnenlicht in den Weltraum zurück und können auf diese Weise auch kühlend wirken. Diese vielen Aspekte spielen also eine wichtige Rolle in Bezug auf die gesamte Wetterlage und das Klima.