Karakteristik siklus karbon, reservoir, komponen, perubahan



itu siklus karbon itu adalah proses biogeokimia yang menggambarkan aliran karbon di Bumi. Ini terdiri dalam pertukaran karbon antara reservoir yang berbeda (atmosfer, biosfer, lautan dan sedimen geologis), serta transformasi mereka ke dalam pengaturan molekul yang berbeda..

Karbon adalah elemen penting dalam kehidupan makhluk hidup. Di Bumi ia hadir dalam bentuknya yang sederhana seperti batu bara atau berlian, dalam bentuk senyawa anorganik, seperti karbon dioksida (CO).2) dan metana (CH4), dan sebagai senyawa organik, seperti biomassa (bahan makhluk hidup) dan bahan bakar fosil (minyak dan gas alam).

Siklus karbon adalah salah satu siklus biogeokimia paling kompleks dan paling penting karena dampaknya pada kehidupan di planet ini. Ini dapat dipecah menjadi dua siklus sederhana, yang saling berhubungan.

Seseorang melibatkan pertukaran karbon cepat yang terjadi antara makhluk hidup dan atmosfer, lautan dan tanah. Lainnya menggambarkan proses geologis jangka panjang.

Pada level CO abad terakhir2 atmosfer telah meningkat pesat karena penggunaan bahan bakar fosil untuk mempertahankan model ekonomi, sosial dan teknologi yang tidak berkelanjutan yang didorong oleh Revolusi Industri pada abad ke-19..

Ketidakseimbangan dalam siklus karbon global ini telah membawa perubahan dalam pola suhu dan curah hujan yang diekspresikan saat ini dalam apa yang kita kenal sebagai perubahan iklim..

Indeks

  • 1 Karakteristik umum
  • 2 reservoir karbon
    • 2.1 Suasana
    • 2.2 Biosfer
    • 2.3 Lantai
    • 2.4 Lautan
    • 2.5 Sedimen geologis
  • 3 Komponen
    • 3.1 -Cepat siklus
    • 3.2-siklus lambat
  • 4 Perubahan siklus karbon
    • 4.1 Perubahan atmosfer
    • 4.2 Hilangnya bahan organik
  • 5 Referensi

Karakteristik umum

Karbon adalah elemen kimia non-logam. Simbol Anda adalah C, nomor atomnya adalah 6 dan massa atomnya adalah 12,01. Ia memiliki empat elektron untuk membentuk ikatan kimia kovalen (bersifat tetravalen).

Ini adalah salah satu elemen paling melimpah di kerak bumi. Unsur paling melimpah keempat di alam semesta, setelah hidrogen, helium, dan oksigen, dan unsur paling melimpah kedua pada makhluk hidup, setelah oksigen.

Karbon sangat penting bagi kehidupan. Ini adalah salah satu unsur utama asam amino yang memunculkan protein dan merupakan unsur penting dari DNA semua makhluk hidup..

Bersama dengan oksigen dan hidrogen membentuk senyawa yang sangat beragam seperti asam lemak, konstituen dari semua membran sel.

Reservoir karbon

Suasana

Atmosfer adalah lapisan gas yang mengelilingi bumi. Ini mengandung 0,001% karbon global, terutama dalam bentuk karbon dioksida (CO2) dan metana (CH4).

Meskipun merupakan salah satu reservoir karbon terendah di Bumi, ia terlibat dalam sejumlah besar proses biokimia. Ini mewakili reservoir penting dalam pemeliharaan kehidupan di Bumi.

Biosfer

Biosfer mengandung dua pertiga dari total karbon Bumi dalam bentuk biomassa (hidup dan mati). Karbon menjadi bagian penting dari struktur dan proses biokimia semua sel hidup.

Hutan tidak hanya merupakan cadangan karbon penting di biosfer, tetapi beberapa jenis telah diakui sebagai bak tenggelam, seperti hutan sedang..

Ketika hutan berada pada tahap primer, mereka menggunakan CO2 dari atmosfer dan menyimpannya dalam bentuk kayu. Sementara ketika mereka mencapai usia dewasa mereka menyerap lebih sedikit karbon dioksida, tetapi kayu pohon mereka mengandung karbon dalam jumlah sangat besar (sekitar 20% dari beratnya).

Organisme laut juga merupakan cadangan karbon yang penting. Mereka menyimpan karbon dalam cangkangnya, dalam bentuk kalsium karbonat.

Tanah

Tanah mengandung sekitar sepertiga karbon Bumi dalam bentuk anorganik, seperti kalsium karbonat. Ia menyimpan karbon tiga kali lebih banyak dari atmosfer dan karbon empat kali lebih banyak daripada biomassa tanaman. Tanah adalah reservoir terbesar yang berinteraksi dengan atmosfer.

Selain sebagai reservoir karbon, tanah telah diidentifikasi sebagai bak penampung yang penting; itu adalah endapan yang berkontribusi untuk menyerap konsentrasi karbon yang tinggi dan terus tumbuh di atmosfer, dalam bentuk CO2. Wastafel ini penting untuk pengurangan pemanasan global.

Tanah berkualitas, dengan jumlah humus dan bahan organik yang baik, merupakan cadangan karbon yang baik. Praktik penanaman tradisional dan agroekologi menjaga sifat tanah sebagai reservoir atau penyerap karbon.

Lautan

Lautan mengandung 0,05% dari karbon global Bumi. Karbon ditemukan terutama dalam bentuk bikarbonat, yang dapat bergabung dengan kalsium dan membentuk kalsium karbonat atau batu kapur, yang mengendap di dasar lautan..

Lautan telah dianggap sebagai salah satu tenggelam CO terbesar2, dengan menyerap sekitar 50% karbon atmosfer. Situasi yang membahayakan keanekaragaman hayati laut dengan meningkatkan keasaman air laut.

Sedimen geologis

Sedimen geologis yang disimpan dalam bentuk lembam di litosfer adalah reservoir karbon terbesar di Bumi. Karbon yang disimpan di sini mungkin berasal dari anorganik, atau asal organik.

Sekitar 99% karbon yang tersimpan di litosfer adalah karbon anorganik yang tersimpan di batuan sedimen, seperti batuan kapur.

Karbon yang tersisa adalah campuran senyawa kimia organik yang ada di batuan sedimen, yang dikenal sebagai kerogen, terbentuk jutaan tahun yang lalu oleh sedimen biomassa yang terkubur dan dikenai tindakan tekanan dan suhu tinggi. Sebagian dari cherogens ini diubah menjadi minyak, gas, dan batubara.

Komponen

Siklus karbon global dapat lebih dipahami dengan mempelajari dua siklus sederhana yang berinteraksi satu sama lain: siklus pendek dan siklus panjang.

Film pendek ini berfokus pada pertukaran karbon yang cepat yang dialami makhluk hidup. Sedangkan siklus panjang terjadi selama jutaan tahun dan termasuk pertukaran karbon antara bagian dalam dan permukaan bumi.

-Siklus cepat

Siklus karbon yang cepat juga dikenal sebagai siklus biologis, karena didasarkan pada pertukaran karbon yang terjadi antara organisme hidup dengan atmosfer, lautan dan tanah..

Karbon atmosfer hadir terutama sebagai karbon dioksida. Gas ini bereaksi dengan molekul air di lautan untuk menghasilkan ion bikarbonat. Semakin tinggi konsentrasi karbon dioksida atmosfer, semakin besar pembentukan bikarbonat. Proses ini membantu mengatur CO2 di atmosfer.

Karbon, dalam bentuk karbon dioksida, memasuki semua jaringan trofik, baik terestrial dan akuatik, melalui organisme fotosintesis, seperti ganggang dan tanaman. Pada gilirannya, organisme heterotrofik memperoleh karbon dengan memakan organisme autotrofik.

Sebagian karbon organik kembali ke atmosfer melalui dekomposisi bahan organik (yang dilakukan oleh bakteri dan jamur) dan respirasi sel (pada tanaman dan jamur). Selama respirasi, sel-sel menggunakan energi yang disimpan dalam molekul yang mengandung karbon (seperti gula) untuk menghasilkan energi dan CO2.

Bagian lain dari karbon organik diubah menjadi sedimen dan tidak kembali ke atmosfer. Karbon yang tersimpan dalam sedimen biomassa laut di dasar laut (ketika organisme mati), mereka membusuk dan CO2 itu larut dalam air yang dalam. CO ini2 dihapus secara permanen dari atmosfer.

Demikian pula, bagian dari karbon yang tersimpan di pohon, semak-semak dan tanaman hutan lainnya perlahan terurai di rawa-rawa, rawa-rawa dan lahan basah dalam kondisi anaerob dan aktivitas mikroba yang rendah..

Proses ini menghasilkan gambut, massa yang kenyal dan ringan, kaya akan karbon, yang digunakan sebagai bahan bakar dan sebagai pupuk organik. Sekitar sepertiga dari semua karbon organik terestrial adalah gambut.

-Siklus lambat

Siklus karbon yang lambat mencakup pertukaran karbon antara bebatuan litosfer dan sistem permukaan Bumi: lautan, atmosfer, biosfer, dan tanah. Siklus ini adalah pengontrol utama konsentrasi karbon dioksida atmosfer pada skala geologis.

Karbon anorganik

Karbon dioksida yang dilarutkan di atmosfer bergabung dengan air untuk membentuk asam karbonat. Ini bereaksi dengan kalsium dan magnesium yang ada di kerak bumi untuk membentuk karbonat.

Karena efek erosi hujan dan angin, karbonat mencapai lautan, tempat dasar laut terakumulasi. Karbonat juga dapat diasimilasi oleh organisme, yang akhirnya mati dan mengendap di dasar laut. Sedimen ini terakumulasi selama ribuan tahun dan membentuk batuan kapur.

Batuan sedimen di dasar laut diserap ke dalam mantel Bumi melalui subduksi (suatu proses yang melibatkan tenggelamnya zona samudera dari lempeng tektonik di bawah tepi lempeng lain).

Di litosfer, batuan sedimen mengalami tekanan dan temperatur tinggi dan sebagai akibatnya mencair dan bereaksi secara kimia dengan mineral lain, melepaskan CO2. Karenanya, karbon dioksida yang dilepaskan kembali ke atmosfer melalui letusan gunung berapi.

Karbon anorganik

Komponen penting lainnya dari siklus geologis ini adalah karbon organik. Ini berasal dari biomassa yang terkubur dalam kondisi anaerob dan tekanan dan suhu tinggi. Proses ini mengarah pada pembentukan zat fosil dengan kandungan energi yang tinggi, seperti batu bara, minyak atau gas alam..

Selama kemunculan Revolusi Industri, pada abad ke-19, penggunaan karbon organik berfosil sebagai sumber energi ditemukan. Sejak abad kedua puluh ada peningkatan yang stabil dalam penggunaan bahan bakar fosil ini, menyebabkan dalam beberapa dekade pelepasan ke atmosfer sejumlah besar karbon yang terakumulasi di bumi selama ribuan tahun.

Perubahan siklus karbon

Siklus karbon, bersama dengan siklus air dan nutrisi, membentuk dasar kehidupan. Mempertahankan siklus ini menentukan kesehatan dan ketahanan ekosistem, dan kemampuan mereka untuk memberikan kesejahteraan bagi umat manusia. Perubahan utama dari siklus karbon disebutkan di bawah ini:

Perubahan atmosfer

Karbon dioksida atmosfer adalah gas rumah kaca. Bersama dengan metana dan gas lainnya, ia menyerap panas yang terpancar dari permukaan bumi, mencegah pelepasannya ke ruang angkasa.

Peningkatan yang mengkhawatirkan dari karbon dioksida di atmosfer dan gas rumah kaca lainnya telah mengubah keseimbangan energi Bumi. Ini menentukan sirkulasi global panas dan air di atmosfer, pola suhu dan curah hujan, perubahan pola cuaca dan kenaikan permukaan laut.

Perubahan manusia utama dari siklus karbon didasarkan pada peningkatan emisi CO2. Sejak 1987, emisi CO global tahunan2 dari pembakaran bahan bakar fosil telah meningkat sekitar sepertiga.

Industri konstruksi juga menyebabkan emisi langsung CO2 dalam produksi baja dan semen.

Emisi atmosfer monoksida dan karbon dioksida oleh sektor transportasi juga meningkat dalam beberapa dekade terakhir. Terjadi peningkatan relatif tinggi dalam pembelian kendaraan pribadi. Selain itu tren mendukung mobil yang lebih berat dan dengan konsumsi energi yang lebih tinggi.

Perubahan penggunaan lahan telah menghasilkan sekitar sepertiga dari peningkatan karbon dioksida di atmosfer selama 150 tahun terakhir. Terutama melalui hilangnya karbon organik.

Hilangnya bahan organik

Selama dua dekade terakhir, perubahan penggunaan lahan telah menghasilkan peningkatan yang signifikan dalam emisi karbon dioksida dan metana ke atmosfer.

Pengurangan kawasan hutan di seluruh dunia pada awalnya menyebabkan hilangnya biomassa secara signifikan sebagai akibat dari konversi ke padang rumput dan lahan pertanian.

Penggunaan lahan secara pertanian mengurangi bahan organik, mencapai keseimbangan baru dan lebih rendah, karena oksidasi bahan organik.

Peningkatan emisi juga merupakan hasil dari pengeringan lahan gambut dan lahan basah dengan kandungan organik tinggi. Dengan meningkatnya suhu global, laju dekomposisi bahan organik di tanah dan gambut meningkat, sehingga risiko jenuh penyerapan karbon penting ini dipercepat..

Tundra bisa berubah dari penyerap karbon menjadi sumber gas rumah kaca.

Referensi

  1. Barker, S, J. A. Higg in dan H. Elderfield. 2003. Masa depan siklus karbon: tinjauan, respons kalsifikasi, pemberat dan umpan balik tentang CO2 atmosfer. Transaksi filosofis dari Royal Society of London A, 361: 1977-1999.
  2. Berner, R.A. (2003). Siklus karbon jangka panjang, bahan bakar fosil dan komposisi atmosfer. Alam 246: 323-326.
  3. (2018, 1 Desember). Wikipedia, Ensiklopedia gratis. Tanggal konsultasi: 19:15, 23 Desember 2018 dari es.wikipedia.org.
  4. Siklus karbon. (2018, 4 Desember). Wikipedia, Ensiklopedia gratis. Tanggal konsultasi: 17:02, 23 Desember 2018 dari en.wikipedia.org.
  5. Falkowski, P., RJ Scholes, E. Boyle, J. Canadell, D. Canfield, J. Elser, N. Gruber, K. Hibbard, P. Hogberg, S. Linder, FT Mackenzie, B. Moore III, T. Pedersen, Y. Rosenthal, S. Seitzinger, V. Smetacek, W. Steffen. (2000). Siklus Karbon Global: Sebuah Tes Pengetahuan Kita tentang Bumi sebagai suatu Sistem. Sains, 290: 292-296.
  6. Program Perserikatan Bangsa-Bangsa untuk Lingkungan. (2007). Outlook Lingkungan Global GEO4. Bantuan Desain Phoenix, Denmark.
  7. Saugier, B. dan J.Y. Pontailler (2006). Siklus karbon global dan konsekuensinya dalam fotosintesis di Altiplano Bolivia. Ekologi di Bolivia, 41 (3): 71-85.