Sedikit, jika ada, elemen yang serbaguna seperti karbon. Atom karbon memiliki empat elektron valensi, yang membuatnya mampu membentuk lebih banyak senyawa daripada unsur lainnya, dan fakta itu membuatnya sangat diperlukan dalam perkembangan organisme hidup. Elemen serbaguna dan melimpah ini berputar secara teratur melalui atmosfer bumi, hidrosfer, geosfer, dan biosfer, yang pada dasarnya terdiri dari daftar cadangan karbon.
Atmosfer sangat penting dalam siklus karbon karena merupakan reservoir karbon dioksida. Karbon dioksida adalah gas, dan tanaman berfotosintesis di biosfer, yang terdiri dari reservoir penting lainnya dalam siklus karbon, bergantung padanya untuk respirasi. Namun, hidrosfer, yang mencakup semua lautan di dunia, bisa dibilang membuat dampak yang lebih signifikan, karena lautan menutupi 70 persen dari luas permukaan planet ini. Geosfer, pada bagiannya, mengunci karbon ke dalam struktur padat yang bertahan selama ribuan tahun dan melepaskannya melalui aktivitas vulkanik.
Definisi Siklus Karbon
Mencoba menentukan di mana siklus karbon dimulai agak mirip dengan mencoba menentukan mana yang lebih dulu, ayam atau telur, tapi mari kita mulai dengan geosfer. Karbon yang telah terkunci selama berabad-abad di batuan sedimen dilepaskan ke atmosfer oleh gunung berapi sebagai karbon dioksida. Beberapa di antaranya digunakan oleh tanaman untuk respirasi, dan beberapa larut ke lautan. Beberapa juga kembali ke bumi sebagai sedimen yang terbentuk selama ribuan tahun oleh erosi dan proses alami lainnya.
Makhluk hidup yang mengeluarkan karbon dioksida sebagai bagian dari proses pernapasan mereka membantu menjaga konsentrasi karbon dioksida di atmosfer. Selain itu, sebagian besar – tetapi tidak semua – karbon dioksida yang larut dalam air laut diserap kembali ke atmosfer. Dengan cara ini, siklus karbon tanpa henti melalui ekosistem bumi.
Atmosfer sebagai Reservoir dalam Siklus Karbon
Karbon dioksida hanya menyumbang sekitar 0,04 persen dari gas di atmosfer. Selama 800.000 tahun terakhir, konsentrasi karbon dioksida tetap di bawah 300 bagian per juta. Namun mulai meningkat pada saat Revolusi Industri, dan dalam 50 tahun terakhir telah meningkat rata-rata 0,6 ppm setiap tahun. Pada tahun 2018, para ilmuwan di Mauna Loa Observatory di Hawaii melaporkan konsentrasinya menjadi 410,79 ppm (lihat Sumberdaya). Para ilmuwan mengaitkan kenaikan itu dengan aktivitas manusia.
Kenaikan cepat mengganggu siklus karbon. Beberapa kelebihan karbon dioksida diserap ke lautan atau digunakan untuk respirasi, tetapi sebagian besar tetap berada di atmosfer, di mana ia bergabung dengan jejak gas lainnya untuk menciptakan efek pemanasan pada planet. Ini adalah gas rumah kaca, dan peningkatan konsentrasi atmosfer yang cepat membuat para ilmuwan khawatir.
Lautan Adalah Reservoir Karbon Dioksida Kunci Lainnya
Lautan menyerap sekitar 25 persen karbon dioksida atmosfer. Makhluk laut mampu mengubahnya menjadi cangkang untuk tubuh mereka yang akhirnya jatuh ke dasar laut sebagai sedimen. Selain itu, ganggang dan flora laut fotosintesis lainnya menggunakan karbon dioksida secara langsung untuk respirasi.
Ketika karbon dioksida larut ke dalam air laut, menghasilkan asam karbonat. Peningkatan jumlah karbon dioksida atmosfer sehingga menghasilkan peningkatan yang sesuai dalam pengasaman laut. Ini memiliki efek berbahaya pada makhluk laut, karena membuat cangkangnya lebih lemah dan lebih rapuh. Lebih buruk lagi, pada titik tertentu, lautan akan menjadi terlalu asam untuk menyerap lebih banyak karbon dioksida dari atmosfer. Itu bisa menendang percepatan kenaikan karbon dioksida atmosfer menjadi overdrive dan menyebabkan kenaikan meteorik pada suhu permukaan bumi.