"Karbon sebagai Komponen Laut "
Sumber,peranan serta Siklus Karbon
Karbon merupakan unsur terpenting yang ada di lautan. Karbon memiliki peranan penting yang juga bersimbiosis dengan organisme yang ada di laut. Laut mengandung sekitar 36.000 gigaton karbon, dimana sebagian besar dalam bentuk ion bikarbonat. Karbon anorganik, yaitu senyawa karbon tanpa ikatan karbon-karbon atau karbon-hidrogen yang perannya penting dalam reaksinya di dalam air. Pertukaran karbon ini menjadi penting dalam mengontrol pH di laut dan juga dapat berubah sebagai sumber (source) atau lubuk (sink) karbon. Karbon siap untuk saling dipertukarkan antara atmosfer dan lautan. Pada daerah upwelling, karbon dilepaskan ke atmosfer. Sebaliknya, pada daerah downwelling karbon (CO2) berpindah dari atmosfer ke lautan. Pada saat CO2 memasuki lautan, asam karbonat terbentuk: CO2 + H2O ⇌ H2CO3
Reaksi ini memiliki sifat dua arah, mencapai sebuah kesetimbangan kimia. Reaksi lainnya yang penting dalam mengontrol nilai pH lautan adalah pelepasan ion hidrogen dan bikarbonat. Reaksi ini mengontrol perubahan yang besar pada pH:
H2CO3 ⇌ H+ + HCO3−
Pada saat jumlah karbon sudah menumpuk terlalu banyak, maka organisme penyerap karbon terbesar di laut,bahkan lebih besar penyerapannya daripada di zona terestial ini adalah plankton,Sehingga banyak para ahli yang menitikberatkan plankton sebagai kajian ilmiah terhadap penyerapan karbon. Adapun kelompok bercangkang (organisme laut) yang beradaptasi dengan membentuk cangkang yang keras akibat unsur karbon ini. Karbon pun memiliki peranan penting dalam berikatan dengan senyawa senyawa lain. Karbon pun dapat bereaksi membentuk asam karbonat (H2CO3), yang dapat menyebabkan menurunkan tingkat pH air dan membuat laut lebih asam jika terlalu berlebihan.Karbon umumnya konstan di lautan,namun seiring dengan perubahan zaman,dimana banyak sekali sumber penghasil karbon yang berada di zona terestial seperti:pembuagan limbah pabrik, emisi kendaraan bermotor maupun pembakaran hutan sudah tidak dapat diserap dengan maksimal oleh lingkungan terestial seperti hutan karena daya serap nya (organisme seperti tumbuhan/pepohonan ) nya sudah habis dibabat atau dibakar. Sehingga penyerapan terbesar dilakukan oleh orgaisme plankton yang ada di laut.
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 tahunan 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.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.
Ada dimana karbon itu tersimpan pada reservoir dan ada pula dimana karbon itu berpindah. Angka yang berwarna biru adalah karbon yang berpindah,sementara yang berwarna hitam adalah karbon yang tersimpan. Secara singkat gambar ini menjelaskan :
1. Daerah terestial ( darat ) mempunyai sumber penghasil karbon yang berasal dari berbagai macam sumber,seperti asap pabrik,asap knalpot motor. Karbon pun berpindah dan nilai perpindahannya tertera pada gambar di atas.
2. Karbon diterima oleh reservoir lain yaitu atmosfir, biosfer,lautan dan sedimen. Ini merupakan jalur reservoir yang dilewati karbon. Ada yang terbawa ke laut, ke biota terestial,lalu ada pula yang diserap oleh biota laut, nilai perpindahannya tertera pada gambar
3. Siklus karbon ini akan selalu berputar dan besarnya karbon yang masuk harus konstan,walaupun akhir-akhir ini presentase karbon telah mengalami kenaikan yang menyebabkan pemanasan global.
Karbon sebagai penyebab peningkatan asam dan pemanasan global serta efeknya terhadap organisme
Di laut kususnya di permukaan terjadi interaksi antara laut dan atmosfer. Laut dan atmosfer keduanya sama-sama mendistribusikan panas dan mengatur iklim. Interaksi antara laut dan atmosfer secara umum terbagi menjadi dua cara yaitu fisik dan kimiawi. Dalam interaksi antara laut dan atmosfer terjadi proses pemindahan energy dan masa melalui radiasi. Dalam proses ini terjadi pelepasan uap air yang menjadi bagian dari gas rumah kaca ke atmosfer. Dalam proses ini laut menjadi sumber karbon.
Namun laut berperan juga sebagai penyimpan karbon, hampir semua CO2 di bumi ini tersimpan di dasar laut. Peredaran karbon dalam bentuk organik maupun anorganik dari permukaan laut ke laut dalam ditentukan oleh proses-proses fisik dan biologis. Pompa fisik dibangkitkan oleh sirkulasi laut. CO2 masuk ke dalah laut melalui pertukaran gas yang ebrgantung pada kecepatan angin dan perbedaan tekanan parsial antara permukaan air dan udara di atasnya. Daya laut bertambah jika temperature turun sehingga permukaan air yang dingin akan mengambil CO2 lebih banyak dari pada air yang hangat.
Baik sebagai penyimpan karbon maupun penghasil karbon, laut telah menjadi korban dalam perubahan iklim. Kenaikan suhu muka laut berdampak besar terhadap ekosistem laut. Yang paling banyak menjadi perhatian saat ini adalah terjadinya coral bleaching akibat naiknya suhu permukaan laut. Selain itu secara fisik perubahan iklim juga akan menyebabkan perubahan arus laut, peningkatan kadar keasaman laut dan kenaikan muka air laut. Perubahan ini tentu saja tidak hanya berdampak bagi organisme laut namun juga terhadap manusia. Kerusakan laut atau dampak perubahan iklim pada laut akan membawa kerugian bagi masyarakat khususnya masyarakat yang tinggal di pesisir. Karena itu perlu diadakan pengendalian terhadap perubahan iklim. Semenjak revolusi industri pun, telah terjadi peningkatan tajam CO2 dalam atmosfir sebagai akibat dari aktivitas manusia, terutama dari pembakaran bahan bakar fosil. Lautan telah menyerap sampai setengah dari CO2 kelebihan ini, yang telah mengakibatkan perubahan kimia dalam permukaan air laut. CO2 dalam air, yang mengarah pada pembentukan asam karbonat, menyebabkan permukaan lautan pH turun sebesar 0,1 unit, dan diproyeksikan turun lagi pH 0,3-0,4 unit pada akhir abad ini. Pergeseran zat-zat kimiawi dalam lautan tidak hanya meningkatkan keasaman, tapi mengurangi ketersediaan ion karbonat, yang banyak makhluk gunakan untuk membangun kerang dan kerangka dari kalsium karbonat.Penurunan ketersediaan ion karbonat memberikan arti bahwa organisme, seperti plankton, karang dan moluska, berjuang untuk membangun atau memelihara struktur pelindung atau pendukung mereka.
Nilai pH di lautan samudera dunia tidak mempunyai nilai yang sama dan konsisten. Para peneliti percaya bahwa daerah-daerah dengan pH relatif rendah (daerah ungu pada peta di atas), seperti bagian timur samudera Pasifik, bisa menjadi hasil dari upwelling (pengangkatan massa air laut dalam), lebih dingin, lebih kaya CO2 perairan. Akan tetapi, tidak ada daerah yang dapat menghindar dari dampak turunnya nilai pH.
Akibatnya, ahli biologi kelautan mengatakan bahwa sejumlah spesies dan ekosistem menghadapi masa depan yang tidak pasti:
Terumbu Karang Perairan Hangat (Daerah Tropis)
Bukti menunjukkan bahwa tingkat kalsifikasi karang ini akan berkurang hingga 60%, kata peneliti AS menulis di jurnal Current Biology. Mereka mengatakan bahwa penurunan angka sebesar ini bisa mempengaruhi struktur karang, seperti pertumbuhan karang tergantung pada kemampuan hewan karang untuk membangun lebih cepat daripada pengikisan (erosi) kerangka terumbu. Struktur terumbu yang lemah cenderung akan rentan terhadap erosi akibat dari badai dan gelombang yang besar.
Karang Perairan Dingin
Ditemukan di seluruh lautan di dunia, karang perairan dingin juga dapat menyediakan habitat penting bagi beberapa spesies ikan penting secara komersial. Ramalan menunjukkan bahwa sekitar 70% dari karang yang ada berada dalam ancaman pada akhir abad ini.
Plankton
Organisme kecil ini memainkan peran penting dalam rantai makanan di lautan. Beberapa kelompok plankton menghasilkan kalsium karbonat, dan bisa melihat distribusi mereka yang dibatasi oleh peningkatan keasaman laut.
Para ilmuwan setuju bahwa diperlukan lebih banyak lagi penelitian untuk lebih memahami dampak dari naiknya keasaman lautan (turunnya nilai pH) pada makhluk-makhluk kecil.
Beberapa spesies, seperti coccolithophores (alga bersel tunggal), telah menunjukkan penurunan tingkat kalsifikasi ketika terkena air kaya CO2. Akan tetapi, spesies lainnya tidak terkena dampak yang begitu besar.
Invertebrata
Beberapa moluska, termasuk kerang dan tiram, diperkirakan akan terpengaruh oleh peningkatan keasaman laut. Dampak itu bisa berupa struktur tubuh yang kurus atau kerangka kerang yang cacat. Juvenil invertebrata lebih rentan daripada biota yang sudah dewasa terhadap keterbatasan ion karbonat, yang dapat memiliki konsekuensi jangka panjang di dalam populasi. Tetapi tidak semua habitat menderita akibat dari peningkatan keasaman laut. Sebagai contoh, tumbuhan lamun tumbuh lebih baik di perairan yang kaya CO2. Lamun menawarkan makan dan situs pemijahan berharga untuk berbagai spesies, termasuk sejumlah ikan bernilai komersial. Namun, penelitian lebih lanjut diperlukan untuk melihat apakah manfaat lokal dari tumbuhan lamun tidak sebanding dengan gangguan yang lebih luas ke rantai makanan laut.
Siklus karbon bumi, pertukaran CO2 antara darat, laut dan udara, umumnya dimaksudkan untuk berada dalam kesetimbangan. Namun, aktivitas manusia, seperti pembakaran bahan bakar fosil dan penggundulan hutan, dapat peningkatan jumlah CO2 yang dilepaskan ke atmosfir. Tapi tidak semua CO2 terkunci tetap berada di atmosfer. Sampai dengan 50% dari emisi diserap oleh lautan. Lautan menyerap karbon dalam dua cara utama – secara fisik dan biologis.
Secara fisik, CO2 larut ke dalam air laut dingin dekat kutub, dan ini dibawa ke laut dalam oleh arus tenggelam, di mana CO2 tinggal selama ratusan tahun. Seiring waktu, pencampuran termal membawa air kembali ke permukaan dan laut memancarkan karbon dioksida ke atmosfer di daerah tropis. Sistem alami ini membantu memompa karbon dari atmosfir menuju lautan untuk disimpan. Penyerapan biologis CO2 melibatkan fitoplankton, yang menggunakan sinar matahari, air dan CO2 untuk menghasilkan karbohidrat dan oksigen. Ketika plankton dan hewan laut yang memakan plankton mati, mereka tenggelam ke dasar laut. Sejumlah kecil karbon dalam makhluk pada akhirnya terkubur dan disimpan dalam sedimen.
Sumber :
