Mengapa siklus karbon berbeda dengan yang lain

Mengapa siklus karbon berbeda dengan yang lain, itu karena

Karbon memasuki atmosfer dalam bentuk karbon dioksida melalui siklus karbon dan kembali ke karbon organik melalui fotosintesis.

Siklus Karbon

Karbon merupakan unsur kedua yang paling berlimpah dalam organisme hidup, hadir dalam semua molekul organik. Perannya dalam struktur makromolekul adalah kepentingan utama bagi organisme hidup. Senyawa karbon mengandung bentuk tinggi energi, yang manusia digunakan sebagai bahan bakar. Sejak tahun 1800-an (awal Revolusi Industri), jumlah negara yang menggunakan sejumlah besar bahan bakar fosil meningkat, sehingga menimbulkan tingkat karbon dioksida di atmosfer melimpah. Peningkatan karbon dioksida telah dikaitkan dengan perubahan iklim dan gangguan lain dari ekosistem bumi. Ini merupakan masalah utama lingkungan di seluruh dunia.

Siklus karbon paling mudah dipelajari yang terbagi dalam dua sub-siklus: satu berurusan dengan pertukaran karbon yang cepat antara organisme hidup dan yang lainnya yang berhubungan dengan siklus jangka panjang karbon melalui proses geologi.

Gas karbon dioksida yang ada di atmosfer dan dilarutkan dalam air. Fotosintesis mengubah gas karbon dioksida menjadi karbon organik, sedangkan siklus respirasi karbon organik kembali menjadi gas karbon dioksida. Penyimpanan jangka panjang karbon organik terjadi ketika materi dari organisme hidup yang terkubur jauh di bawah tanah dan menjadi fosil. Aktivitas vulkanik dan emisi manusia membawa karbon yang tersimpan ini kembali ke dalam siklus karbon.

Siklus Karbon Biologi

Organisme hidup terhubung dalam banyak hal, bahkan antara ekosistem. Sebuah contoh yang baik dari hubungan ini adalah pertukaran karbon antara autotrof dan heterotrof. Karbon dioksida adalah pondasi dasar yang digunakan oleh kebanyakan autotrof untuk membangun multi-karbon, senyawa energi tinggi, seperti glukosa. Energi dimanfaatkan dari matahari digunakan oleh organisme ini untuk membentuk ikatan kovalen yang menghubungkan atom karbon bersama-sama. Ikatan kimia ini menyimpan energi ini untuk digunakan dalam proses respirasi. Kebanyakan autotrof terestrial memperoleh karbon dioksida secara langsung dari atmosfer, sementara autotrof laut memperolehnya dalam bentuk terlarut (asam karbonat, H₂CO₃^-). Namun karbon dioksida diperoleh, produk sampingan dari proses ini adalah oksigen. Organisme fotosintetik bertanggung jawab dalam menyediakan sekitar 21 persen dari kandungan oksigen di atmosfer yang kita amati sekarang.

Heterotrof memperoleh senyawa karbon energi tinggi dari autotrof dengan mengkonsumsi mereka dan menghancurkan mereka dengan respirasi untuk memperoleh energi sel, seperti ATP. Jenis yang paling efisien dari respirasi aerobik, membutuhkan oksigen yang diperoleh dari atmosfer atau dilarutkan dalam air. Dengan demikian, ada pertukaran konstan oksigen dan karbon dioksida antara autotrof (yang memerlukan karbon) dan heterotrof (yang membutuhkan oksigen). Pertukaran gas melalui atmosfer dan air adalah salah satu cara siklus karbon menghubungkan semua organisme yang hidup di Bumi.

Siklus Karbon biogeokimia

Pergerakan karbon melalui tanah, air, dan udara adalah kompleks dan, dalam banyak kasus, hal itu terjadi jauh lebih lambat dari siklus karbon biologis. Karbon disimpan untuk waktu yang lama yang dikenal sebagai cadangan karbon, yang meliputi atmosfer, wilayah perairan (sebagian besar lautan), sedimen laut, tanah, sedimen tanah (termasuk bahan bakar fosil), dan didalam bumi.

Sebagaimana dinyatakan, penyimpanan utama karbon dalam bentuk karbon dioksida, sangat penting untuk proses fotosintesis. Tingkat karbon dioksida di atmosfer sangat dipengaruhi oleh penyimpanan karbon di lautan. Pertukaran karbon antara atmosfer dan air mempengaruhi berapa banyak karbon yang ditemukan di setiap lokasi; masing-masing mempengaruhi yang lain secara timbal balik. Karbon dioksida (CO₂) dari atmosfer larut dalam air, bergabung dengan molekul air membentuk asam karbonat. Kemudian mengionisasi untuk karbonat dan ion bikarbonat

 

Karbon dioksida bereaksi dengan air untuk membentuk ion bikarbonat dan karbonat.

Lebih dari 90 persen dari karbon di laut ditemukan berupa ion bikarbonat. Beberapa ion ini bergabung dengan kalsium air laut untuk membentuk kalsium karbonat (CaCO₃), komponen utama dari cangkang organisme laut. Organisme ini akhirnya membentuk sedimen di dasar laut. Seiring waktu geologi, kalsium karbonat membentuk kapur, yang merupakan penyimpan karbon terbesar di bumi.

Di darat, karbon disimpan dalam tanah sebagai penguraian organisme hidup atau pelapukan batuan terestrial dan mineral. Karbon ini dapat tercuci ke dalam waduk air dengan aliran permukaan. kedalaman bawah tanah, di darat dan di laut, adalah bahan bakar fosil: sisa-sisa anaerobik- tanaman yang membusuk dan membentuk fosil dalam jangka waktu jutaan tahun untuk membentuk. Bahan bakar fosil dianggap sebagai sumber daya yang tidak terbarukan karena penggunaannya jauh melebihi tingkat pembentukan mereka. Sebuah sumber daya non-terbarukan yang regenerasi sangat lambat atau tidak sama sekali. Cara lain untuk karbon memasuki atmosfer dari tanah adalah akibat letusan gunung berapi dan sistem panas bumi lainnya. Sedimen karbon dari dasar laut yang diambil jauh di dalam bumi dengan proses subduksi: pergerakan satu lempeng tektonik di bawah yang lain. Karbon dilepaskan sebagai karbon dioksida ketika gunung berapi meletus atau dari ventilasi hidrotermal gunung berapi.

Karbon dioksida juga ditambahkan ke atmosfer oleh pembibitan dan peternakan. Sejumlah besar hewan darat dibangkitkan untuk memberi makan hasil pertumbuhan populasi bumi meningkat kadar karbon dioksida di atmosfer akibat praktek pertanian, respirasi, dan produksi metana. Ini adalah contoh lain bagaimana aktivitas manusia secara tidak langsung mempengaruhi siklus biogeokimia secara signifikan. Meskipun banyak perdebatan tentang dampak masa depan peningkatan karbon di atmosfer pada perubahan iklim berfokus pada bahan bakar fosil, para ilmuwan mengambil proses alam, seperti gunung berapi dan respirasi.

 Langkah Siklus Karbon

Siklus karbon pada dasarnya adalah proses dua langkah yang melibatkan fotosintesis dan respirasi. Tanaman hijau mengalami baik fotosintesis dan respirasi. Jamur dan hewan hidup hanya bernafas. Karbon “berputar” dari tanaman hijau ke atmosfer dan kembali ke tumbuhan.

1. fotosintesis

Selama fotosintesis, tumbuhan hijau menggunakan energi radiasi untuk mengubah air dan karbon dioksida menjadi karbohidrat, yang merupakan molekul energi tinggi.

2. Respirasi

Selama langkah respirasi, tanaman mengubah karbohidrat kembali ke air dan karbon dioksida, melepaskan energi yang digunakan untuk membangun karbohidrat. Ini adalah energi yang tanaman menggunakan untuk hidup pada malam hari.

Hewan juga menjalani proses respirasi. Ketika manusia dan hewan memakan tanaman, karbohidrat diubah kembali menjadi air dan karbon dioksida, yang keduanya dihembuskan. Energi yang dilepaskan selama respirasi digunakan untuk membuat Adenin trifosfat (ATP), yang diperlukan untuk sel manusia dan hewan untuk berfungsi.

Hal-hal Yang Terjadi Selama Siklus Karbon

Saat fotosintesis dan respirasi membentuk dasar untuk siklus karbon, mereka tidak mendapatkan gambaran lengkap segala sesuatu yang terjadi selama proses tersebut. Dalam rangka untuk memahami siklus karbon, penting untuk memahami apa yang terjadi ketika karbon dioksida dilepaskan dan bagaimana bahan bakar fosil terbentuk.

Pelepasan Karbon Dioksida

Ketika tanaman hijau mati, karbohidrat biasanya diuraikan oleh jamur atau bakteri, sebagai pengurai. Jamur dan bakteri menjalani respirasi, yang memungkinkan mereka untuk melepaskan karbon kembali ke atmosfer sebagai karbon dioksida.

Pembentukan Bahan Bakar Fosil

Bahan bakar fosil terbentuk pada tanaman hijau atau protista mirip-tumbuhan (organisme bersel tunggal) yang menjalani fotosintesis dan kemudian mati. Mereka tenggelam ke dasar laut. Beberapa protista dimakan oleh dekomposer. Seiring waktu, mereka yang tidak dimakan menjadi apa yang kita kenal sebagai bahan bakar fosil. Ketika lapisan kaya bahan  karbohidrat menumpuk di dasar laut, mereka tertutup oleh sedimen yang jatuh ke bawah. Seiring waktu, tekanan lapisan membantu mengubah karbohidrat menjadi minyak dan gas alam.

Batu bara juga merupakan bahan bakar fosil yang terjadi sebagai akibat dari langkah-langkah siklus karbon, terbentuk saat tanaman mati dalam rawa bukan di laut. Lingkungan air rawa sangat asam, hangat, dan miskin oksigen, menciptakan kondisi di mana dekomposer tidak dapat bertahan hidup. Dalam ekosistem ini, lapisan bahan tanaman undecomposed dibangun, dan tekanan memaksa hidrokarbon kehilangan atom hidrogen mereka. Hasil akhir dari tekanan ini dari waktu ke waktu adalah batubara antrasit.

 

Pentingnya Siklus Karbon

Ketika orang membakar bahan bakar fosil, karbon yang awalnya diambil dari atmosfer oleh tanaman dilepaskan sebagai karbon dioksida. Atom karbon baru tidak diproduksi dan diperkenalkan ke atmosfer. Atom karbon yang ada di dunia saat ini telah ada sejak waktu awal. Atom-atom ini, yang diperlukan untuk mempertahankan hidup, masih di sini karena mereka telah didaur ulang berkali-kali melalui siklus karbon. Jika siklus karbon tidak bisa lagi berfungsi dengan baik, kehidupan seperti yang kita tahu itu akan berubah drastis.

Dampak Lingkungan

Setiap hari, jutaan ton karbon dioksida ke atmosfer setiap hari. Sayangnya, karbon dioksida adalah gas rumah kaca. Menyerap cahaya inframerah. Atmosfer sehingga dapat menyerap panas lebih dari itu digunakan untuk dapat di simpan, yang menghasilkan fenomena yang biasa disebut sebagai pemanasan global.