Siklus Karbon – Pengertian, Sumber dan Prosesnya

Sama halnya seperti siklus sulfur, siklus oksigen, siklus nitrogen, siklus air dan siklus fosfor, siklus karbon juga termasuk dalam daur biogeokimia. Siklus biogeokimia adalah siklus alam yang melibatkan unsur bio (kehidupan), geo (bumi) dan kimia.

Pengertian Siklus Karbon

Siklus karbon adalah proses pergerakan karbon dari satu area ke area lainnya. Karbon memiliki peran penting bagi kehidupan ekosistem di bumi. Selain itu, seluruh makhluk hidup juga memiliki kandungan karbon. Karbon dapat dihasilkan melalui proses alami serat buatan manusia (antropogenik).

Dapat diaktakan pula, siklus karbon adalah aliran karbon yang melewati berbagai tahap sistem di bumi baik melalui tumbuhan, hewan dan manusia yang terjadi secara alami.

Pada kondisi atmosfer, karbon terikat dalam bentuk senyawa karbondioksida. Karbondioksida adalah senyawa yang berbentuk cair ketika berada di bawah tekanan 5,1 atm. Namun akan berbentuk padat ketika berada dibawah suhu -78° C. Karbondioksida merupakan gabungan dari 1 molekul karbon (C) dan 2 molekul oksigen (O2).

Siklus karbon memiliki peran vital dalam proses pemanfaatan CO2 yang berada di udara untuk keperluan fotosintes tumbuhan dan pembentukan CO2 kembali.

Daur karbon dimulai dari karbon yang berada di atmosfer mengalami pergerakan dan berpindah melalui tumbuhan (produsen), konsumen dan organisme pengurai, kemudian karbon akan kembali ke atmosfer.

Sumber Penghasil Karbon

Seperti yang telah disampaikan, karbon dalam atmosfer memiliki bentuk berupa karbondioksida. Karbon dapat terbentuk akibat 2 hal berikut ini, yaitu:

1. Sumber Karbon dari Organisme

Karbon dihasilkan dari proses respirasi makhluk hidup serta dekomposisi organisme yang telah mati. Pada proses respirasi yang dilakukan oleh makhluk hidup akan menghasilkan senyawa karbondioksida (CO2). Selain itu, asap dari hasil pembakaran bahan bakar kendaraan juga mengandung karbon.

Karbondioksida (CO2) akan dimanfaatkan oleh tumbuhan untuk proses fotosintesis sehingga menghasilkan amilum dan oksigen (O2). Oksigen adalah senyawa penting yang dibutuhkan oleh manusia dan makhluk hidup lain untuk bertahan hidup.

Pada proses pernapasan manusia dan hewan, akan menghasilkan H2 dan CO2. Kemudian dari hasil tersebut akan dimanfaatkan kembali oleh tumbuhan, dan seterusnya.

Kadar CO2 dan O2 di atmosfer dipengaruhi oleh aktivitas fotosintetik. Semakin banyak populasi manusia dan hewan, maka jumlah karbon di udara akan semakin tinggi. Oleh karena itu, perlunya ruang terbuka hijau (taman kota) sebagai penyeimbang kepadatan penduduk dapat menjadi alternatif agar lingkungan pemukiman tetap sehat.

2. Sumber Karbon dari Alam

Aktivitas dari alam juga menghasilkan karbon, diantaranya adalah ketika terjadi peristiwa kebakaran hutan dan erupsi vulkanik pada gunung berapi.

Siklus Karbon Pada Mahluk Hidup

Siklus karbon pada makhluk hidup merupakan proses 2 langkah terkait fotosintesis dan resiprasi. Tumbuhan hijau yang melakukan proses fotosintesis pada siang hari akan mendaur CO2 (karbondioksida) menjadi O2 (oksigen) dan Zat Gula.

Dilanjutkan dengan makhluk hidup, seperti hewan dan manusia akan memanfaatkan O2 (oksigen) yang dihasilkan dari tanaman tersebut untuk proses pernapasan. Kemudian hasil dari pernapasan hewan dan manusia adalah CO2 (karbondioksida).

siklus karbon Google Images

Namun perlu diketahui, tumbuhan pada waktu malam hari melakukan proses kebalikan dari fotosintesis, yaitu tumbuhan akan menyerap sekitar separuh oksigen dan justru menghasilkan karbondioksida.

Berikut ini adalah siklus karbon yang dilakukan oleh organisme secara alami:

1. Fotosintesis

Pada proses fotosintesi pada tumbuhan, energi matahari dimanfaatkan untuk mengubah air dan karbondioksida menjadi karbohidrat. Proses tersebut dinamakan Photosynthetic Acid Radiation (PAR).

Dari proses tersebut, energi radiasi matahari diubah menjadi energi kimia oleh ikatan molekul karbon yang diperoleh dari gas CO2 (karbondioksida) yang terdapat pada udara dan air.

Hasil dari fotosintesis tersebut adalah senyawa glukosa C6H12O6 (6 atom karbon, 12 atom hidrogen, 6 atom oksigen). Dapat dikatakan bahwa molekul karbon pada nantinya akan dimanfaatkan bagi pohon untuk tumbuh dan berkembang, bertahan hidup dan berkembang biak.

2. Respirasi

Respirasi tidak hanya dilakukan oleh makhluk hidup seperti hewan dan manusia. Respirasi pada tumbuhan merupakan proses kebalikan dari fotosintesis, dimana proses ini terjadi di stomata dan mulut daun untuk mengubah bahan makanan tumbuhan menjadi energi. Stomata tumbuhan akan menyerap oksigen (O2) dan mengeluarkan hasil berupa karbondioksida (CO2).

Sedangkan respirasi pada manusia dan hewan, yaitu suatu rangkaian proses dimulai dari menghirup oksigen dan mengeluarkan karbondioksida dan uap air. Energi ATP ( Adenosin Tri Phosphat) merupakan energi yang diperlukan bagi seluruh sel-sel tubuh.

Siklus Karbon Pada Iklim

Daur karbon akan memastikan konsentrasi karbon di atmosfer, laut dan permukaan bumi tetap seimbang. Sebab jika terjadi jumlah berlebihan akan menyebabkan ketidakseimbangan dalam keseluruhan siklus di bumi.

Jumlah karbon dalam bentuk karbondioksida pada atmosfer yang berpelbihan akan berpengaruh terhadap perubahan iklim. Saat konsentrasi karbondioksida meningkat makan temperatur akan meningkat, kemudian sebaliknya jika konsentrasi karbondioksida turun maka termperatur bumi relatif rendah.

grafik peningkatan suhu bumi ugm.ac.id

Suhu bumi selalu mengalami fluktuasi mengikuti perubahan akdar karbondioksida yang berpengaruh terhadap peristiwa perubahan iklim. Namun saat ini jumlah karbondioksida yang dilepaskan ke atmosfer sangat signifikan.

Kondisi tersebut dimulai ketika terjadi revolusi industri, dimana terjadi pembakaran energi fosil secara besar-besaran. Perubahan kadar karbondioksida pada atmosfer secara signifikan menjadikan bumi mengalami peningkatan suhu ekstrem.

Selama 25 tahun terakhir, laju kenaikan temperatur permukaan bumi mencapai 0,177±0,052⁰C per dekade. Kenaikan tersebut mempengaruhi kehidupan makhluk hidup di bumi, seperti mencairnya es di kutub, mengganggu kestabilan tanah, perubahan ekosistem, bencana banjir dan sebagainya.

Oleh sebab itu, manusia harus berusaha mengurangi pembakaran bahan bakar fosil serta melalukan upaya lain untuk mengurangi pelepasan karbon ke atmosfer.

Jumlah Karbon di Bumi

Jumlah keseluruhan karbon yang ada di bumi sulit untuk diketahui dengan pasti. Hal itu dikarenakan karbon yang tersimpan di bumi terdapat dalam berbagai bentu. Misalnya dibawah tanah dapat berupa bahan bakar fosil, dimana hingga saat ini merupakan bahan bakar utama bagi manusia.

Namun ada perkitaan bahwa total karbon di bumi adalah 1.500 miliar metrik ton karbon yang tersimpan dalam berbagai tingkatan. Selain ditemukan di udara, sekitar lebih dari 41 miliar metrik ton karbon juga tersimpan dibawah permukaan laut.

Berikut ini adalah jumlah karbon yang terdapat dalam masing-masing ekosistem di bumi:

EkosistemKarbon Pada Produksi Primer Bersih (Ton/ Ha/ Th)Karbon Tersimpan Pada Biomassa Tumbuhan (Ton/ Ha/ Th)Karbon Organik Tanah (Ton/ Ha/ Th)
Hutan Hujan Tropis111180
Hutan Iklim Sedang66100
Padang Rumput Iklim Sedang30.4150
Gurun0.050.011

Dari tabel diatas dapat kita lihat bahwa jumlah karbon pada tiap ekosistem berbeda-beda. Perbedaan tersebut disebabkan adanya keanekaragaman serta komponen-komponen penyusun yang ada di dalam sebuah ekosistem. Kompleksitas penyusun ekosistem akan mempengaruhi kecepatan siklus karbon.

polusi industri Pixabay

Misalnya pada ekosistem hutan hujan tropis yang sangat kaya akan keanekaragaman biota menyebabkan pengembalian karbon organik ke dalam tanah berjalan dengan cepat.

Oleh karena itu, karbon yang tersimpan dalam biomassa tumbuhan berjumlah lebih besar dibandingkan dengan ekosistem hutan iklim sedang, padang rumput iklim sedang, dan ekosistem gurun.

Pada ekosistem yang memiliki komunitas tumbuhan dan keanekaragaman spesies tumbuhan yang tinggi, maka produksi karbondioksida oleh aktivitas organisme pengurai, proses respirasi, serta penggunaan bahan bakar fosil akan diimbangi oleh proses pengikatan atau fiksasi karbondioksida yang dilakukan oleh tumbuhan.

Hal tersebut menyebabkan ekosistem hutan hujan tropis mempunyai kemampuan lebih besar untuk mereduksi polusi udara akibat gas karbon.

Manfaat Karbon

Karbondioksida merupakan komponen penting di udara yang dapat berpengaruh terhadap radiasi pemanasan global dan memberikan pasokan karbon anorganik. Pada proses fotosintesis tanaman terjadi proses perubahan karbondioksida menjadi karbon anorganik dan karbohidrat sebagai senyawa hidrokarbon.

Karbon juga disebut senyawa organik dalam tanaman yang berasal dari radiasi matahari. Sehingga energi akan tersimpan pada tanaman dan disebut energi biokimia.

Karbon juga terdapat dalam tubuh tanaman yang akan diubah melalui proses fisiologi tanaman menjadi CO2 melalui mekanisme pernapasan. Melalui proses ini karbon organik akan dikonversi menjadi lebih kompleks melalui pertumbuhan tanaman. Kemudian akan ditransfer ke tubuh konsumen melalui proses interaksi dalam rantai dan jaringan makanan, sehingga senyawa karbon organik tetap ada di tubuh konsumen.

Hubungan Siklus Karbon Dengan Pemanasan Global

Seperti yang telah kita ketahui, bahwa salah satu penyebab pemanasan global adalah kadar karbondioksida pada atmosfer yang tinggi. Akibat tingginya kadar karbon maka suhu bumi akan meningkat karena panas yang dilepaskan bumi terhalang oleh efek rumah kaca. Maka peran penting hutan sebagai habitat alami pepohonan perlu kita jaga agar siklus karbon tidak terganggu.

Contohnya adalah proses fotosintesis yang terjadi di hutan yang menghasilkan karbohidrat yang tersimpan pada pepohonan. Karbohidrat dalam tumbuhan adalah polisakarada yang mempengaruhi jumlah karbon yang tersimpan dalam jaringan tumbuhan. Pada tumbuhan mengandung 50% karbon, 44% oksigen, dan 6% hidrogen.