daur karbon dan oksigen.ppt

Andika Jati Nugroho (3) Bella Syaifillah (7) Erila Krismayanti (10) Jhon Phillia Yuliandjaja (18) Naufa Hanif (23) Reza Firmansyah (29) Gitta Primadanti (33)

PENDAHULUAN •

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







Secara umum,  akan diambil dari udara oleh organisme fotoautotrof (tumbuhan, ganggang, dll yang mampu melaksanakan ). organisme tersebut, sebut saja tumbuhan, akan memproses  menjadi bahan makanan yang disebut , dengan proses kimia sebagai berikut : 6 CO2 + 6 H2O (+Sinar Matahari yg diserap Klorofil) ↔ C6H12O6 + 6 O2 Karbondioksida Karbondioks ida + Air (+Sinar Matahari yg diserap Klorofil)↔ Glukosa + Oksigen

•

Hasil  itu dimakan para makhluk hidup heterotrof heterotrof sebagai makanan plus  untuk bernafas. Ngga peduli makhluk herbivora, carnivora, atau omnivora, sumber pertama energi yang tersimpan dalam adalah tumbuhan.  di dalam sistem respirasi akan dilepas kembali dalam bentuk yang nantinya dilepaskan saat pernafasan. Selain pelepasan  ke udara saat pernafasan, para detrivor  (pembusuk) juga melepaskan  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  ke udara.  di udara nantinya nantiny a akan ditangkap oleh tumbuhan lagi dan siklus mulai dari awal lagi.

•

Di daratan, proses pengubahan CO2 menjadi karbohidrat karbohidrat dan  dan melepaskan oksigen dilakukan oleh tumbuhan darat, sebaliknya, di daerah perairan, peran ini dimainkan oleh organismeorganisme fotoautotrof perairan seperti ganggang, fitoplankton, dan lain-lain. begitupula dengan peran yang melepaskan CO2 CO2 ke  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.



Di udara, konsentrasi karbondioksida karbondioksida sangat  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.





Siklus karbon adalah karbon adalah siklus biogeokimia dimana 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, 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, 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.



Bagian terbesar dari karbon yang berada di atmosfer Bumi adalah gas karbon dioksida (CO2). Meskipun jumlah gas ini merupakan bagian yang sangat kecil dari seluruh gas yang ada di atmosfer (hanya sekitar 0,04% dalam d alam basis molar, meskipun sedang mengalami kenaikan), namun ia memiliki peran yang penting dalam menyokong kehidupan. Gas-gas lain yang mengandung karbon di atmosfer adalah metan dan kloroflorokarbon atau CFC (CFC ini merupakan gas artifisial atau buatan). Gas-gas tersebut adalah gas rumah kaca yang konsentrasinya di atmosfer telah bertambah dalam dekade terakhir ini, dan berperan dalam pemanasan global.





- Ketika matahari bersinar, bersinar, tumbuhan melakukan fotosintesa untuk mengubah karbon dioksida menjadi karbohidrat, dan melepaskan oksigen ke atmosfer. Proses ini akan lebih banyak menyerap karbon pada hutan dengan tumbuhan yang baru saja tumbuh atau hutan yang sedang mengalami pertumbuhan yang cepat. - Pada permukaan laut ke arah kutub, air laut menjadi lebih dingin dan CO2 akan lebih mudah larut. Selanjutnya CO2 yang larut tersebut akan terbawa oleh sirkulasi termohalin yang membawa massa air di permukaan yang lebih berat ke kedalaman laut atau interior laut (lihat bagian solubility pump).





- Di laut bagian atas (upper ocean), pada daerah dengan produktivitas yang tinggi, organisme membentuk jaringan yang mengandung karbon, beberapa organisme juga membentuk cangkang karbonat dan bagian-bagian tubuh lainnya yang keras. Proses ini akan menyebabkan aliran karbon ke bawah (lihat bagian biological pump). - Pelapukan batuan silikat. Tidak Tidak seperti dua proses sebelumnya, proses ini tidak memindahkan karbon ke dalam reservoir yang siap untuk kembali ke atmosfer. Pelapukan batuan karbonat tidak memiliki efek netto terhadap CO2 atmosferik karena ion bikarbonat yang terbentuk terbawa ke laut dimana selanjutnya dipakai untuk membuat karbonat laut dengan reaksi yang sebaliknya (reverse reaction).

•

•

- 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, oksigen, atau menjadi 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 geos fer.. Hal inilah yang merupakan m erupakan 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 atmosfer.. - Erupsi vulkanik atau ledakan gunung berapi akan melepaskan gas ke atmosfer 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. biosfer. Karbon adalah bagian yang penting dalam kehidupan di Bumi. Ia memiliki peran yang penting dalam struktur, 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 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. hidrosfer. Pembakaran biomassa (seperti kebakaran hutan, kayu yang digunakan untuk tungku penghangat atau kayu bakar, dll.) dapat  juga memindahkan karbon ke atmosfer atmosfer dalam jumlah yang banyak. Karbon juga dapat berpindah dari bisofer ketika bahan organik yang mati menyatu dengan geosfer (seperti gambut). Cangkang binatang dari kalsium karbonat yang menjadi batu gamping melalui proses sedimentasi.





Sisanya, yaitu siklus karbon di laut dalam, masih dipelajari. Sebagai contoh, penemuan terbaru bahwa rumah larvacean mucus (biasa dikenal sebagai "sinkers") dibuat dalam jumlah besar yang mana mampu membawa banyak karbon ke laut dalam seperti yang terdeteksi oleh perangkap sedimen. Karena ukuran dan kompisisinya, rumah ini jarang terbawa dalam perangkap sedimen, sehingga sebagian besar analisis biokimia melakukan kesalahan dengan mengabaikannya. Penyimpanan karbon di biosfer dipengaruhi oleh sejumlah proses dalam skala waktu yang berbeda: sementara produktivitas primer netto mengikuti siklus harian dan musiman, karbon dapat disimpan hingga beberapa ratus tahun dalam pohon dan hingga ribuan tahun dalam tanah. Perubahan jangka panjang pada kolam karbon (misalnya melalui de- atau afforestation) atau melalui perubahan temperatur yang berhubungan dengan respirasi tanah) akan secara langsung memengaruhi pemanasan global.



 



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, adalah 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 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



Unsur C (karbon) diserap tumbuhan dalam bentuk CO2 . Tumbuhan tidak dapat menyerapnya dalam bentuk gula atau zat tepung. Sebaliknya, hewan hanya dapat memanfaatkan memanfaatk an karbon dalam bentuk persenyawaan organik. Unsur C dan O selalu terlibat dalam proses respirasi dan fotosintesis, yaitu dalam bentuk CO2 dan O2 . Oleh karena itu, membahas daur karbon pada dasarnya juga melibatkan pembahasan daur oksigen.

GAMBAR SIKLUS KARBON





Daur karbon ini diawali oleh penyerapan CO2 oleh tumbuhan, dan dijadikan persenyawaan organik, seperti glukosa, melalui proses fotosintesis. Selanjutnya, glukosa disusun menjadi amilum, kemudian amilum diubah menjadi senyawa organik lainnya seperti, lemak, protein, dan vitamin. Pada proses pernafasan tumbuhan, dihasilkan lagi CO2. Dengan demikian, daur karbon terpendek terjadi pada tumbuhan-lingkungantumbuhan. Demikian pula daur oksigen. Hewan mendapatkan karbon setelah memakan tumbuhan baik secara langsung maupun tak langsung. Tubuh Tubuh hewan dan tumbuhan yang mati diuraikan menjadi karbon dioksida, air, dan mineral oleh makhluk hidup pengurai. Karbon dioksida yang terbentuk dilepaskan ke udara. Demikian seterusnya daur karbon ini berlangsung. Daur karbon ini merupakan daur karbon terpanjang yang berlangsung melalui tumbuhan-hewan-penguraikarbon dioksida di udaratumbuhan.





Dalam ekosistem normal, terjadi keseimbangan antara daur karbon dan oksigen. Oksigen diserap hewan dan tumbuhan untuk respirasi dan hasilnya berupa karbon dioksida akan dilepaskan ke udara. Karbon dioksida ini digunakan oleh tumbuhan untuk fotosintesis. Keberlimpahan karbon ini, bersamaan dengan keanekaragaman senyawa organik dan kemampuannya membentuk polimer membuat karbon sebagai unsur dasar kimiawi kehidupan. Unsur ini adalah unsur yang paling stabil diantara unsur-unsur yang lain, sehingga dijadikan patokan dalam mengukur satuan massa atom.



Glukosa dapat digunakan untuk membentuk senyawa organik lain seperti selulosa dan dapat pula digunakan sebagai bahan bakar. Proses ini berlangsung melalui respirasi seluler yang terjadi baik pada hewan maupun tumbuhan. Secara umum reaksi yang terjadi pada respirasi seluler berkebalikan dengan persamaan di atas. Pada respirasi, gula (glukosa) dan senyawa lain akan bereaksi dengan oksigen untuk menghasilkan karbon dioksida, air, dan energi kimia.

OKSIGEN 

Oksigen atau zat asam adalah unsur kimia dalam sistem tabel periodik yang mempunyai lambang O dan nomor atom 8. Ia merupakan unsur golongan kalkogen dan dapat dengan mudah bereaksi dengan hampir semua unsur lainnya (utamanya menjadi oksida). Pada Temperatur dan tekanan standar, dua atom unsur ini berikatan menjadi dioksigen, yaitu senyawa gas diatomik dengan rumus O2 yang tidak berwarna, tidak berasa, dan tidak berbau. Oksigen merupakan unsur paling melimpah ketiga di alam semesta berdasarkan massa dan unsur paling melimpah di kerak Bumi. Gas oksigen diatomik mengisi 20,9% volume atmosfer bumi.



Semua kelompok molekul struktural yang terdapat pada organisme hidup, seperti protein, karbohidrat, dan lemak, mengandung oksigen. Demikian pula senyawa anorganik yang terdapat pada cangkang, gigi, dan tulang hewan. Oksigen dalam bentuk O2 dihasilkan dari air oleh sianobakteri, ganggang, dan tumbuhan selama fotosintesis, dan digunakan pada respirasi sel oleh hampir semua makhluk hidup. Oksigen beracun bagi organisme anaerob, yang merupakan bentuk kehidupan paling dominan pada masa-masa awal evolusi kehidupan. O2 kemudian mulai berakumulasi pada atomsfer sekitar 2,5 miliar tahun yang lalu. Terdapat pula alotrop oksigen lainnya, yaitu ozon (O3). Lapisan ozon pada atomsfer membantu melindungi biosfer dari radiasi ultraviolet, namun pada permukaan bumi ia adalah polutan yang merupakan produk samping dari asbut.