DAUR KARBON (FAKULTAS PERTANIAN , UNIVERSITAS UDAYANA)

BAB II

PEMBAHASAN

Secara ringkas, daur karbon merupakan salah satu siklus biogeokimia dimana terjadi pertukaran / perpindahan karbon antara bidang-bidang biosfer, geosfer, hidrosfer, dan atmosfer. Kenapa sering dibarengi dengan oksigen??? hal ini karena siklus karbon sangat terkait dengan oksigen, terutama dalam hal fotosintesis dan respirasi. Sesuai dengan pengertian tadi, ada empat tempat keberadaan untuk karbon, yaitu : Biosfer (di dalam makhluk hidup), Geosfer (di dalam bumi), hidrosfer ( di air), dan atmosfer ( di udara). Siklus karbon terjadi di daratan dan perairan. tidak ada perbedaan yang significant karena tempat yang berbeda tersebut. Yang berbeda hanyalah organismenya.

                          2.1            PROSES DALAM SIKLUS KARBON

Secara umum, karbon akan diambil dari udara oleh organisme fotoautotrof (tumbuhan, ganggang, dll yang mampu melaksanakan fotosintesis). organisme tersebut, sebut saja tumbuhan, akan memproses karbon menjadi bahan makanan yang disebut karbohidrat, dengan proses kimia sebagai berikut :

6 CO2 + 6 H2O (+Sinar Matahari yg diserap Klorofil) ↔ C6H12O6 + 6 O2
Karbondioksida + Air (+Sinar Matahari yg diserap Klorofil)↔ Glukosa + Oksigen

nah, hasil sintesa karbohidrat itu dimakan para makhluk hidup heterotrof sebagai makanan plus oksigen untuk bernafas. Tidak peduli makhluk herbivora, carnivora, atau omnivora, sumber pertama energi yang tersimpan dalam karbohidrat adalah tumbuhan. Karbon di dalam sistem respirasi akan dilepas kembali dalam bentuk CO2 yang nantinya dilepaskan saat pernafasan. Selain pelepasan CO2 ke udara saat pernafasan, para detrivor (pembusuk) juga melepaskan CO2 ke udara dalam proses pembusukan. Manusia juga tidak kalah peran dalam proses ini. Hasil segala pembakaran, mulai dari pembakaran sampah, pembakaran bahan bakar minyak di dalam kendaraan bermotor, asap pabrik, dan lain-lain juga melepaskan CO2 ke udara. CO2 di udara nantinya akan ditangkap oleh tumbuhan lagi dan siklus mulai dari awal lagi.
            Di daratan, proses pengubahan CO2 menjadi karbohidrat dan melepaskan oksigen dilakukan oleh tumbuhan darat, sebaliknya, di daerah perairan, peran ini dimainkan oleh organisme-organisme fotoautotrof perairan seperti ganggang, fitoplankton, dan lain-lain. begitupula dengan peran yang melepaskan CO2 ke udara. Hal itu dilaksanakan oleh para detrovor dan organisme heterotrof. Di daratan ada manusia, kambing, sapi, harimau, dll. di lautan ada berbagai jenis ikan dan makhluk-makhluk perairan.

                          2.2            PERMASALAHAN DALAM SIKLUS KARBON

Di udara, konsentrasi karbondioksida sangat kecil bila dibandingkan dengan oksigen dan nitrogen (kurang dari 0,04 %). akan tetapi gas ini adalah gas rumah kaca yang berperan dalam efek rumah kaca. Penambahan gas ini dapat meningkatkan suhu udara di bumi. Sekarang ini, populasi tumbuhan semakin berkurang (banyak hutan rusak dan lain-lain ) sedangkan kedaraan bermotor bertambah banyak. Jadi kita bisa bayangkan bahwa pelepasan CO2 ke udara tidak sebanding dengan pengubahannya oleh tumbuhan menjadi Karbohidrat. ini akan mempengaruhi keseimbangan atmosfer dan keseimbangan ekosistem di bumi

     

Penjelasan lebih lanjut yang cukup lengkap, penulis ambil dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas. bahan berikut ini bisa digunakan sebagai tambahan.

            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 bermacam-macam. Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi, namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer.

Neraca karbon global adalah kesetimbangan pertukaran karbon (antara yang masuk dan keluar) antar reservoir karbon atau antara satu putaran (loop) spesifik siklus karbon (misalnya atmosfer - biosfer). Analisis neraca karbon dari sebuah kolam atau reservoir dapat memberikan informasi tentang apakah kolam atau reservoir berfungsi sebagai sumber (source) atau lubuk (sink) karbon dioksida.

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

- Melalui pernafasan (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.

Sekitar 1900 gigaton karbon ada di dalam biosfer. Karbon adalah bagian yang penting dalam kehidupan di Bumi. Ia memiliki peran yang penting dalam struktur, biokimia, dan nutrisi pada semua sel makhluk hidup.

Dan kehidupan memiliki peranan yang penting dalam siklus karbon:

- Autotrof adalah organisme yang menghasilkan senyawa organiknya sendiri dengan menggunakan karbon dioksida yang berasal dari udara dan air di sekitar tempat mereka hidup. Untuk menghasilkan senyawa organik tersebut mereka membutuhkan sumber energi dari luar. Hampir sebagian besar autotrof menggunakan radiasi matahari untuk memenuhi kebutuhan energi tersebut, dan proses produksi ini disebut sebagai fotosintesis. Sebagian kecil autotroph memanfaatkan sumber energi kimia, dan disebut kemosintesis. Autotroph yang terpenting dalam siklus karbon adalah pohon-pohonan di hutan dan daratan dan fitoplankton di laut. Fotosintesis memiliki reaksi 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2

- Karbon dipindahkan di dalam biosfer sebagai makanan heterotrop pada organisme lain atau bagiannya (seperti buah-buahan). Termasuk di dalamnya pemanfaatan material organik yang mati (detritus) oleh jamur dan bakteri untuk fermentasi atau penguraian.

Sebagian besar karbon meninggalkan biosfer melalui pernafasan atau respirasi. Ketika tersedia oksigen, respirasi aerobik terjadi, yang melepaskan karbon dioksida ke udara atau air di sekitarnya dengan reaksi C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O. Pada keadaan tanpa oksigen, respirasi anaerobik lah yang terjadi, yang melepaskan metan ke lingkungan sekitarnya yang akhirnya berpindah ke atmosfer atau hidrosfer.

Tumbuhan hijau dan hewan serta  organisme  yang  lain  berperan  aktif  dalam  kelangsungan  siklus  karbon. CO2 merupakan  salah satu komponen  pokok  untuk  berlangsungnya fotosintesis. Dengan bantuan  energi  cahaya  maka  CO2  merupakan  salah  satu   komponen pokok untuk berlangsungnya fotosintesis. Dengan bantuan energi cahaya maka CO2 dan H2O oleh tumbuhan hijau  akan  diubah  menjadi  senyawa  organik berupa glukosa (C6H12O6) dan Oksigen ( O2) melalui reaksi yang disederhanakan sebagai berikut :

C6 H12 O6 = 6 O26 C O2 + 6 H2

Oksigen dihasilkan dalam fotosintesis tersebut akan dimanfaatkan oleh hewan dan organisme lain untuk respirasi. Dari proses respirasi tersebut akan dihasilkan CO2H2O dan energi melelui persamaan reaksi yang disederhanakan sebagai berikut :

6CO2 + 6H2O + EnergiC6H12O6 + 6O2

CO2 yang dihasilkan dalam respirasi   tersebut akan dilepas kembali ke lingkungan,  kemudian  akan  digunakan  untuk   fotosintesis   tumbuhan   hijau begitu seterusnya.  Dari  kedua  kegiatan  tersebut  tampak   bahwa fotosintesis  dan  respirasi saling bekerja sama untuk kelangsungan siklus karbon  dan oksigen. Sejumlah karbon untuk sementara berada dalam   jaringan tumbuhan  atau hewan, tetapi karbon tersebut akan kembali ke siklus setelah tumbuhan atau hewan tersebut mati kemudian diuraikan oleh  makhluk  pengurai.  Jika sisa-sisa  bahan  organic  dari  pembusukan  hewan dan tumbuhantertimbuan  d  alam    lapis  tanah lebih  dari  600  juta  tahun   maka  karbon dikandung akan keluar dari siklus karbon yang utama. Tetapi oleh panas akan tekanan dalam  lapis   kerak  bumi  zat  tersebut akan diubah menjadi bahn baker fosil misalnya batubara,  minyak  bumi   dan  gas bumi.   Jika  bahan  baker  fosil tersebut digunakan sebagai  bahan  baker  dalam  berbagai   ndustri  maka   karbon  yang  dikandung akan dilepas kembali ke lingkungan dalam bentuk CO2 sebagai   hasil   proses pembakaran. Selanjutnya   CO2   tersebut   akan   digunakan  kembali oleh   tumbuhan  hijau untuk fotosintesis begitu seterusnya.

             Dari proses   fotosintesa diatas selain  dihasilkan bahan organic berupa karbohidrat juaga dihasilkan oksigen.  Bahan  organic  hasil  fotosintesa berpindah ke herbivore  dan   pemangsa dan  kembali  ke  cadangan  melalui  respirasi dan kegiatan bakteri. Sisa bahan organic yang tidak dilapuk melalui proses-proses geologic lainnya akan    membentuk  gambut,   batu  bara  dan  minyak   bumi.