Karbon merupakan unsur penyusun semua senyawa organik, dan salah satu zat yang sangat penting atau dipelukan makhluk hidup, selain oksigen, air dan nitrogen. Di alam karbon tersedia dalam bentuk gas dan dapat dimamfaatkan oleh tumbuhan melaui proses fotosintesis. Bahkan karbon banyak ditemui pada endapan dan di dalam air. Di atmosfer, unsur ini merupakan suatu komponen yang besar (kurang lebih 0,03 %) di banding dengan unsur lain, kecuali nitrogen dan oksigen. Di atmosfer, karbon biasanya bersentawa dengan oksigen. Dan dari atmosfer dan sedimen, karbon masuk ke tubuh organisme secara kimia. Energi yang tersimpan pada tumbuhan terbentuk karena fiksasi karbondioksida pada peristiwa fotosintesis (Prawirohartono, 2001).
Salah satu untuk melihat hubungan produsen dan konsumen dalam pemakaian dan poduksi karbon dalam air dapat dilakukan dengan uji bromtimol biru. Bromtimol biru merupakan suatu larutan indicator yang berwana biru dalam larutan basa dan kuning dalam larutan asam. Gas karbondioksida akan membentuk asam jika dilarutkan dalam air. Perubahan warna pada perlakuan disebabkan oleh perubahan kandungan karbondioksida yang ada dalam air. Kadar karbondioksida akan berkurang apabila terjadi proses fotosintesis oleh tumbuhan. Sebaliknya kadar karbondioksida akan meningkat kalau terjadi proses respirasi.
Karbon di alam umumnya dalam bentuk gas dan batuan karbonat, di samping itu juga dalam bentuk bahan organik, yang dapat dimamfaatkan oleh tumbuhan, melalui proses fotosintesis yang akan diubah menjadi senyawa organik yang dapat dipergunakan oleh organisme lainnya, sebagai pemberi karbon dan karbon akan kembali lagi ke atmosfer atau ai sebagai CO2 melalui suatu proses metabolisme. Unsur kabon mempunyai kemampuan saling mengikat antar sesamanya sehingga merupakan dasar untuk terbentuknya keragaman dan ukuran molekuler dan tanpa ini kehidupan tidap dapat ada. Produsen darat mendapatkan CO2 dari atmosfer, sedangkan produsen dalam air mamamfaatkan CO2 yang terlarut (sebagai bikarbonat dan HCO3). Kelarutan karbondioksida dalam air berbeda dengan oksigen, karena gas ini bereaksi secara kimiawi dalam air. Salah satu contohnya adalah apabila di dalam air laut karbondioksida bereaksi dengan air menghasilkan asam karbonat, yang kemudian terdisiosiasi lagi menjadi ion hidrogen dan karbonat. Konsentrasi CO2 yang tinggi pula akan mempengaruhi tumbuhan dalam mengabsorbsi air dan unsua hara (Umar, 2010).
Sebagai akibat reaksi di atas ialah terjadinya produksi atau absorbsi hidrogen bebas, sehingga jumlah hidrogen dalam suatu larutan merupakan tolak ukur keasaman. Lebih banyak ion H+ berarti lebih asam suatu larutan danlebih sedikit H+ berarti lebih basa, dengan kata lain larutan basa lebih banyak mengandung ion OH. Sebagai akibat reaksi ialah terjadinya produksi atau absorbsi hidrogen bebas, sehingga jumlah hidrogen dalam suatu larutan merupakan tolok ukur keasaman (Prawirohartono, 2001).
Didalam pengetian siklus karbon adalah peredaran unsur karbon itu sendiri di udara maupun di dalam tanah. Siklus karbon ini merupakan suatu siklus sempurna dalam arti kata bahwa karbon itu dikembalikan ke lingkungannya secepat karbon itu meninggalkannya. Peredaran dasarnya adalah dari sumber di udara ke produsen, ke konsumen kemudian dari keduanya ke dekomposer dan selanjutnya kembali kesumbernya lagi. Karbon harus dalam bentuk gas (CO2) untuk dapat dipergunakan oleh tumbuhan. Tidak kurang dari 9x102 kg karbon difiksasi tiap tahun dalam atau melalui proses fotosintesis ini diubah menjadi gula diman unsur C itu terangkai dalam rumus C6H12O6 atau senyawa organik lain. Sebagai sumber bahan makanan di dalam tubuh produsen tiap saat di mamfaatkan kembali pada proses respirasi tumbuh-tumbuhan dan konsumen (herbivora) dan dikeluarkan ke udara. Disamping itu, pengembalian yang cukup berarti diberikan oleh hasil kegiatan dari respirasi organisme pembusuk dan pengurai yang akan menghasilkan CH4 sebagai wujud gas (Tim Dosen Unhas, 2007).
Peningkatan persediaan karbondioksida yang cukup besar meningkatkan fotosintesis. Sebagian karbondioksida yang lepas oleh penggunaan bahan bakar, mungkin menaikkan produktifitas primer seluruh dunia. Tempat penghimpun lain yang mungkin untuk produksi karbondioksida adalah laut. Karbondioksida di udara segera bertukar dengan karbondioksida yang terlarut dalam laut. Daur karbon yang terlarut ini berimbang dengan endapan karbonat di laut. Jika lebih banyak karbondioksida ditambahkan ke dalam air laut, kelebihannya dipresipitasikan sebagai karbonat seperti batu karang dan batu kapur (CaCO3). Jadi endapan laut merupakan reservoir karbon yang sangat besar dan suatu penyangga yang membantu menekan serendah-rendahnya perubahan konsentrasi karbondioksida di air (Prawirohartono, 2001).
Selama transfer energi di dalam konsumsi makanan berupa karbohidrat dan lemak, pergerakan karbon menuju ekosistem bersama dengan aliran energi. Sumber kabon untuk organisme hidup ialah CO2 yang ditemukan baik dalam keadaan bebas di atmosfer maupun terlarut di dalam air dan di lapisan membentuk karbohidrat pada fotosintesis. Demikian juga lemak dan polisakarida dibentuk oleh tumbuh-tumbuhan yang akan digunakan oleh hewan herbivora. Kanivora pemakan herbivora mengubah senyawa karbon menjadi bentuk lain. Karbon dilepaskan ke atmosfer secara langsung berupa CO2 dari respirasi tumbuh-tumbuhan dan hewan. Bakteri dan jamur memecah senyawa organik kompleks dari sisa tumbuh-tumbuhan dan binatang mati menjadi senyawa sederhana yang akan berfungsi untuk siklus lain. Karbon organik juga terdapat pada kerak bumi berupa batu bara, gas alam, minyak, batu kapur dan karang. Karbon defosit ini akan dibebaskan setelah periode waktu yang lama (Soendjojo, 1990).
Organisme hidup dapat dibagi menjadi dua golongan utama menurut bentuk energi kimia karbon yang diperlukan dari lingkungannya. Organisme autotrof dapat mempergunakan karbondioksida dari atmosfer sebagai satu-satunya sumber karbon untuk membangun semua biomolekul yang mengandung karbon. Contohnya adalah baktei fotosintetik dan sel hijau daun tumbuhan. Organisme heterotrof tidak mempergunakan karbondioksida dari atmosfer dan harus memperoleh karbon dari lingkungan dalam bentuk molekul organik yang relatif kompleks, seperti glukosa. Hewan dan hampir semua mikroorganisme adalah organisme heterotrof. Organisme autotrof bersifat dapat mencukupi diri sendiri, sedangkan organisme heterotrof memerlukan karbon dalam bentuk yang lebih kompleks yang dibentuk dari organisme lain untuk melakukan proses metabolisme (Lehninger, 1991).
Senyawa organik yang paling sederhana, terbentuk dari dua elemen yakni hidrogen dan karbon.Senyawa hidrokarbon ini selain terdapat luas di alam juga dpt dibuat (disinteis) di laboratorium.Secara umum senyawa hidrokarbon ini terbagi atas tiga kelompok utama yaitu; hidrokarbon jenuh (saturated), tak jenuh (unsaturated) dan aromatik. Pembagian ini didasarkan atas pada jenis ikatan antara karbon karbon.Hidrokarbon jenuh hanya mengandung ikatan ikatan tunggal karbon-karbon,hidrokarbon jenuh mengandung karbon-karbon ganda dua atau ganda tiga, sedangkan hidrokarbon aromatik adalah kelompok senyawa siklik tak jenuh namun sifatnya berbeda dengan alkena. Sifat dari senyawa ini umumnya dicirikan oleh benzena (Lehninger, 1991).
Karbon di alam selain dalam bentuk bahan organik, umumnya dalam bentuk gas dan batuan karbonat yang dapat dimanfaatkan oleh tumbuhan. Karbon melalui proses fotosintesis tumbuhan akan diubah menjadi senyawa organik yang dapat dipergunakan oleh organisme lainnya. Tumbuhan sebagai pemakai utama karbon akan memanfaatkannya melalui proses siklus materi karbon dan akan kembali lagi ke atmosfer atau air sebagai karbon dioksida sebagai hasil suatu proses metabolisme (Umar, 2010).
Konsentrasi karbon dioksida yang tinggi akan mempengaruhi tumbuhan dalam mengabsorbsi air dan unsur hara. Unsur karbon mempunyai kemampuan saling mengikat antar sesamanya yang merupakan dasar untuk terbentuknya keragaman dan ukuran molekuler, sehingga tanpa proses ini kehidupan tidak akan ada (Umar, 2010).
Salah satu cara untuk melihat hubungan produsen dan konsumen dalam pemakaian dan produksi karbon dalam air dapat dilakukan dengan Uji Bromtimol Biru. Bromtimol Biru merupakan suatu larutan indikator yang berwarna biru dalam larutan basa dan kuning dalam larutan asam. Gas karbon dioksida akan membentuk asam jika dilarutkan dalam air. Perubahan warna pada perlakuan disebabkan oleh perubahan kandungan karbon dioksida yang ada dalam air. Kadar karbon dioksida akan berkurang apabila terjadi proses fotosintesis oleh tumbuhan. Sebaliknya kadar karbon dioksida akan meningkat kalau terjadi proses respirasi (Umar, 2010).
Karbon dioksida sebagai salah satu gas rumah kaca yang memerangkap panas matahari dalam bentuk radiasi infra merah gelombang panjang yang seharusnya terpantul ke angkasa luar. Karbondioksida menahan panas tersebut di dalam atmosfer bumi sehingga menyebabkan bumi semakin hangat dan berubah menjadi lebih panas. Pemanasan akibat terperangkapnya panas matahari oleh karbondioksida menyebabkan mencairnya es yang seharusnya memantulkan radiasi panas matahari ke luar angkasa (Lehninger, 1991).
Proses di alam sudah tertata rapi. Setiap tahap dari suatu proses seluruhnya berjalan dengan peranan tertentu yang bermanfaat untuk kelangsungan hidup mahluk di alam. Tetapi manusia sering kali menciptakan suatu proses baru, dengan alasan untuk kesejahteraannya yang malah menyebabkan terjadinya ketidakseimbangan proses alam, sampai akhirnya menimbulkan bencana. Mari kita simak sebuah contoh, suatu proses yang terjadi di alam, yaitu siklus karbon (Prawirohartono, 2001).
Siklus karbon melibatkan seluruh lingkungan yang ada di alam semesta, meliputi atmosfer, biosfer, hidrosfer dan geosfer. Karena itu, siklus karbon disebut sebagai siklus biogeochemical. Pada setiap lingkungan dan antara lingkungan terjadi pertukaran karbon. Karbon berpindah dari lingkungan atmosfer ke biosfer sebagai gas karbondioksida. Gas karbondioksida digunakan tumbuhan untuk berfotosintesis. Karbon memasuki lingkungan atmosfer dari lingkungan bisofer juga sebagai gas karbondioksida. Gas karbondioksida dilepaskan ke atmosfer dari hasil pernafasan mahluk hidup, hasil pembusukan/fermentasi oleh bakteri/jamur dan hasil pembakaran senyawa-senyawa organik. Selain petukaran karbon dari lingkungan atmosfer ke biosfer atau sebaliknya, karbon dipertukarkan dalam lingkungan bisofer melalui rantai makanan. Pertukaran karbon pun terjadi dari lingkungan biosfer ke geosfer. Cangkang hewan-hewan lunak pada umumnya mengandung karbonat. Karbonat kemudian diubah menjadi batu kapur melalui suatu proses yang disebut sedimentasi. Sedangkan perpindahan karbon dari lingkungan geosfer ke lingkungan atmosfer terjadi melalui hasil reaksi batu kapur dan erupsi gunung merapi (Prawirohartono, 2001).
Perpindahan karbon sebagai gas karbondioksida dari lingkungan atmosfer ke hidrosfer, atau sebaliknya terjadi untuk menyeimbangkan pH air laut, melalui reaksi kesetimbangan:
Sekitar 2 x 1016 karbon sebagai karbonat, batu bara dan minyak, sedangkan 2,5 x 1012 ton karbon sebagai karbondiokasida. Setiap tahunnya kemampuan tumbuhan untuk menyerap gas karbondioksida dari atomosfer hanya 15%. Dilain pihak, gas karbondioksida di atmosfer terus meningkat sejalan dengan perkembangan sarana transportasi dan industri. Perkembangan industri bukannya diiringi dengan penambahan kawasan yang dapat menyerap karbondioksida (misalnya tumbuhan) (Tim Dosen Unhas, 2007).
DAFTAR PUSTAKA
Lehninger. 1991. Biologi Dasar. Erlangga. Jakarta.
Prawirohartono, S. 2001. Siklus Karbon. Bumi Aksara. Jakarta.
Soendjojo, D. 1990. Ekologi Lanjutan. Universitas Terbuka. Jakarta.
Tim Dosen Biologi Dasar. 2007. Biologi Dasar II. Universitas Hasanuddin. Makssar.
Umar, M. Ruslan. 2010. Penuntun Praktikum Ekologi Umum. Universitas Hasanuddin. Makassar.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar