Penjelasan siklus karbon dan perannya dalam ekologi bagi kehidupan

penjelasan siklus karbon dan hubungannya dalam ekologi

Often we hear the carbon cycle, but we do not yet know what the carbon cycle, here will be described in detail about what the carbon cycle and its function in ecology.

 

Siklus Karbon

Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer, geosfer, hidrosfer, dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui).

Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran. Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer, biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)), lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati), dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil). Pergerakan tahuan karbon, pertukaran karbon antar reservoir, terjadi karena proses-proses kimia, fisika, geologi, dan biologi yang bermaca-macam. Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi, namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer.           

Sumber karbon sangat melimpah di bumi. Respirasi makhluk hidup menghasilkan senyawa karbon (CO2). Penggunaan bahan bakar fosil (seperti: minyak bumi, batubara, dan gas alam) menghasilkan karbon. Kebakaran hutan  hingga erupsi vulkanik gunung api yang memuntahkan larva juga menjadi sumber karbon bumi. Gas karbon yang melimpah bisa mengakibatkan polusi udara dan panas. Kendaraan bermotor dan pabrik berbahan bakar fosil adalah penyumbang terbesar polusi karbon di bumi. 

Karbon diambil dari atmosfer dengan berbagai cara:

• Ketika matahari bersinar, tumbuhan melakukan fotosintesa untuk mengubah karbon dioksida menjadi karbohidrat, dan melepaskan oksigen ke atmosfer. Proses ini akan lebih banyak menyerap karbon pada hutan dengan tumbuhan yang baru saja tumbuh atau hutan yang sedang mengalami pertumbuhan yang cepat.
• Pada permukaan laut ke arah kutub, air laut menjadi lebih dingin dan CO₂ akan lebih mudah larut. Selanjutnya CO₂ yang larut tersebut akan terbawa oleh sirkulasi termohalin yang membawa massa air di permukaan yang lebih berat ke kedalaman laut atau interior laut (lihat bagian solubility pump).
• Di laut bagian atas (upper ocean), pada daerah dengan produktivitas yang tinggi, organisme membentuk jaringan yang mengandung karbon, beberapa organisme juga membentuk cangkang karbonat dan bagian-bagian tubuh lainnya yang keras. Proses ini akan menyebabkan aliran karbon ke bawah (lihat bagian biological pump).
• Pelapukan batuan silikat. Tidak seperti dua proses sebelumnya, proses ini tidak memindahkan karbon ke dalam reservoir yang siap untuk kembali ke atmosfer. Pelapukan batuan karbonat tidak memiliki efek netto terhadap CO₂ atmosferik karena ion bikarbonat yang terbentuk terbawa ke laut dimana selanjutnya dipakai untuk membuat karbonat laut dengan reaksi yang sebaliknya (reverse reaction).

Karbon dapat kembali ke atmosfer dengan berbagai cara pula, yaitu:

• Melalui pernapasan (respirasi) oleh tumbuhan dan binatang. Hal ini merupakan reaksi eksotermik dan termasuk juga di dalamnya penguraian glukosa (atau molekul organik lainnya) menjadi karbon dioksida dan air.
• Melalui pembusukan binatang dan tumbuhan. Fungi atau jamur dan bakteri mengurai senyawa karbon pada binatang dan tumbuhan yang mati dan mengubah karbon menjadi karbon dioksida jika tersedia oksigen, atau menjadi metana jika tidak tersedia oksigen.
• Melalui pembakaran material organik yang mengoksidasi karbon yang terkandung menghasilkan karbon dioksida (juga yang lainnya seperti asap). Pembakaran bahan bakar fosil seperti batu bara, produk dari industri perminyakan (petroleum), dan gas alam akan melepaskan karbon yang sudah tersimpan selama jutaan tahun di dalam geosfer. Hal inilah yang merupakan penyebab utama naiknya jumlah karbon dioksida di atmosfer.
• Produksi semen. Salah satu komponennya, yaitu kapur atau gamping atau kalsium oksida, dihasilkan dengan cara memanaskan batu kapur atau batu gamping yang akan menghasilkan juga karbon dioksida dalam jumlah yang banyak.
• Di permukaan laut dimana air menjadi lebih hangat, karbon dioksida terlarut dilepas kembali ke atmosfer.
• Erupsi vulkanik atau ledakan gunung berapi akan melepaskan gas ke atmosfer. Gas-gas tersebut termasuk uap air, karbon dioksida, dan belerang. Jumlah karbon dioksida yang dilepas ke atmosfer secara kasar hampir sama dengan jumlah karbon dioksida yang hilang dari atmosfer akibat pelapukan silikat; Kedua proses kimia ini yang saling berkebalikan ini akan memberikan hasil penjumlahan yang sama dengan nol dan tidak berpengaruh terhadap jumlah karbon dioksida di atmosfer dalam skala waktu yang kurang dari 100.000 tahun.

  DAUR KARBON

Karbon mengalami siklus/daur biogeokimia.
Perhatikan gambar di bawah ini.

1. Karbon di atmosfer berbentuk gas karbondioksida (CO2). Karbondioksida dihasilkan dari berbagai proses pembakaran seperti respirasi makhluk hidup, bahan bakar fosil, erupsi gunung, dan kebakaran hutan.

2. Karbondioksida di atmosfer diikat (fiksasi) oleh tumbuhan pada saat fotosintesis. CO2 menjadi sumber karbon utama untuk menyusun bahan makanan. Bahan makanan yang dimaksud adalah senyawa karbon organik  yang disebut Glukosa (C6H12O6). Kemudian glukosa disusun menjadi amilum (pati) dan senyawa lain seperti lemak, protein, dan vitamin. Hasil fotosintesis tersebut disimpan di dalam tubuh tumbuhan seperti buah, batang, akar, dan daun.

3. Hewan memperoleh kebutuhaan karbon dari tumbuhan melalui rantai makanan. Herbivora memakan tanaman, kemudian karnivora memangsa herbivora, dan seterusnya.

4. Jasad hewan yang mati maupun urin-fesesnya hancur menjadi detritus. Detritivor memakan detritus untuk memperoleh kebutuhan karbon. Bakteri pengurai menguraikan karbon organik jasad mati menjadi karbon anorganik. Karbon anorganik dikembalikan lagi ke alam.

5. Karbon anorganik yang terurai dari jasad mati tertimbun terus-menerus di lapisan bumi membentuk bahan bakar fosil. Bahan bakar fosil digunakan sebagai sumber energi. Aktivitas industri dan kendaraan bermotor yang menggunakan bahan bakar fosil menghasilkan CO2 ke udara.

6. Daur karbon juga terjadi di dalam ekosistem air. Karbon di dalam air diikat oleh tumbuhan dan ganggang. Berbeda dengan di darat, karbon dalam air tersedia dalam bentuk  ion-ion bikarbonat (HCO3-). Ion-ion bikarbonat berasal dari penguraian asam karbonat (H2CO3) yaitu hasil ikatan CO2 dan air (H2O). Tiap-tiap hewan air yang bernafas menghasilkan bikarbonat. Ion-ion bikarbonat ini menjadi bahan baku fotosintesis tumbuhan air dan alga.

Source : http://wikipedia.com