Es gibt viele Aspekte davon, inwiefern das Leben auf der Erde ein Kreislauf ist. Betrachten wir hier den Kreislauf des Kohlendioxids zwischen tierischem und pflanzlichem Leben. Pflanzen nehmen Kohlendioxid CO2 aus der Luft auf. Dazu holen Sie mit ihren Wurzeln Wasser H2O aus dem Boden.
Das grüne Chlorophyl in den Blättern dient anschaulich vereinfacht gesagt als „Montagerahmen“ in dem die Moleküle festgehalten werden, sodass sie mithilfe der Photonen des Sonnenlichts verbunden werden können. Dieser Vorgang ist endotherm, er verbraucht also Energie. Andersherum gesagt: Diese Energie ist im entstehenden Molekül gespeichert. So sieht die Synthese dann als chemische Strukturformel aus:
$$ 6 \underbrace{CO_2}_{Kohlendioxid} + 6 \underbrace{H_2 O}_{Wasser} \longrightarrow \underbrace{CH_2OH – 3(CHOH) – CO – CH_2 OH}_{Fruktose} + 6 \underbrace{O_2}_{Sauerstoff} $$
Es entsteht ein Zucker, hier im Beispiel Fruktose und Sauerstoff O2. Beides sind nun wichtige Grundbausteine für das tierische Leben. Tiere können diese Fruktose verdauen, wobei die chemische Reaktion in die umgekehrte Richtung verläuft. Und ebenso wird dabei die in der Fruktose gespeicherte Energie wieder freigesetzt und versorgt das tierische Leben indirekt letztlich mit Sonnenenergie. Dieser kleine Kreislauf kann mithilfe der Energie der Sonne beliebig oft ablaufen.
Manche Lebensformen haben sich darauf spezialisiert, diese Energie zumindest teilweise auch ohne Sauerstoff aus dem Zucker zu beziehen. Hefen vergären Zucker anaerob zu Alkohol und setzen dabei Kohlendioxid frei:
$$ \underbrace{CH_2 OH – 3(CHOH) – CO – CH_2 OH} \longrightarrow 2 \ \underbrace{CH_3 – CH_2OH}_{Ethanol} + 2 \underbrace{CO_2} $$
Dieser Alkohol, hier genauer Ethanol, wird dann bei der Verdauung zu Essig abgebaut:
$$ \underbrace{CH_3 – CH_2OH } + \underbrace{O_2 } \longrightarrow 2 \ \underbrace{CH_3 – COOH }_{Essig} + \underbrace{H_2O} $$
Auch Essigbakterien beherrschen diesen Prozess. Essig enthält nur noch so wenig Energie, sodass es von kaum einem Organismus zur Energiegewinnung genutzt wird. Als Säure hilft er andere Substanzen abzubauen oder in Lösung zu bringen. Er dient auch als Konservierungsmittel.
Der Abbau von Alkohol wird im tierischen Leben beherrscht, weil durch wild lebende Hefen in der Natur praktisch alles, was Zucker enthält, auch schnell Spuren von Alkohol enthält. Alkohol ist ein Lösemittel und ein Nervengift und daher für den Organismus schädlich. Der Abbau von Alkohol ist daher eigentlich keine Verdauung, sondern eine Entgiftung. Das belastet die Leber, die für diese Entgiftung besondere Abbau-Enzyme bereitstellen muss und dadurch schneller altert.
Dieser Kreislauf ist nur ein kleines Beispiel für die vielen Kreisläufe in der Natur. Auch in der unbelebten Welt gibt es Kreisläufe, die teilweise sehr lange dauern. So durchläuft die Energieerzeugung in der Sonne Zyklen, die Millionen von Jahren dauern.