Peranan Laut dalam Siklus Karbon Dunia: Pompa Biologi, Pompa Karbonat, dan Pompa Kelarutan

Laut berperan dalam pengaturan suhu global dan iklim, yang secara langsung memengaruhi kapasitas laut untuk menyerap dan membebaskan karbon. Oleh karena itu, pemahaman dan pelestarian ekosistem laut menjadi krusial dalam upaya menjaga keseimbangan siklus karbon global dan mengurangi dampak perubahan iklim.

blank

Peranan laut dalam siklus karbon dunia sangat penting, terutama dalam proses pertukaran karbon antara atmosfer, air laut, dan organisme laut. Proses utama melibatkan absorpsi karbon dioksida (CO2) dari atmosfer oleh air laut melalui fotosintesis fitoplankton dan hewan laut. Selain itu, laut juga berperan sebagai penyimpan karbon jangka panjang melalui proses pengendapan bahan organik di dasar laut, membentuk sedimen karbon. Proses dekomposisi bahan organik di laut juga memainkan peran penting dalam melepaskan karbon kembali ke air. Selanjutnya, laut berperan dalam pengaturan suhu global dan iklim, yang secara langsung memengaruhi kapasitas laut untuk menyerap dan membebaskan karbon. Oleh karena itu, pemahaman dan pelestarian ekosistem laut menjadi krusial dalam upaya menjaga keseimbangan siklus karbon global dan mengurangi dampak perubahan iklim.

Laut Indonesia sebagai salah satu “Carbon Capture” Dunia

blank
Gambar 1. Ilustrasi Wilayah Lautan Indonesia

Indonesia menjadi negera penting yang dapat mengurangi emisi karbon dunia. Indonesia memiliki asset penyimpan karbon yaitu Hutan dan Laut. Berdasarkan Konvensi Hukum Laut Internasional (UNCLOS) 10 Desember 2023, wilayah laut yang dimiliki Indonesia sangat luas yakni mencapai 5,9 juta km2, terdiri atas 3,2 juta km2 perairan territorial dan 2,7 juta km2 perairan zona ekonomi eksklusif (ZEE).  Pada tahun 2009 FAO dan UNESCO telah memperkenalkan konsep karbon biru yaitu menekankan pentingnya ekosistem laut dan pesisir sebagai pengendali iklim. Konsep ini mengacu pada penyerapan dan penyimpanan karbon (carbon capture and stock) oleh ekosistem laut dan pesisir.

Laut dan pesisir memiliki peranan besar dalam siklus karbon dunia, sekitar 93% CO2 di bumi disirkulasikan dan disimpan dalam lautan. Ekosistem pesisir yang dapat menyimpan karbon seperti; hutan mangrove, rawa masin (salt marshes) dan padang lamun atau laut dangkal. Namun, jika terjadi ketidak seimbangan antara penyerapan dan pelepasan karbon dapat membahayakan ekosistem global. Siklus karbon laut ini menjadi penentu perubahan iklim di dunia.

Baca juga: Bebaskan Lautan: Masa Depan Daur Ulang dan Ekonomi Sirkular Plastik – Warung Sains Teknologi (warstek.com)

Karbon dan Siklus Karbon

Karbon (C) merupakan salah satu unsur yang paling melimpah di alam semesta. Karbon memiliki peranan penting dalam kehidupan. Karbon membentuk sebagian besar stuktur organik yang ada di biosfer. Karbon bersama unsur esensial lainnya seperti oksigen (O), nitrogen (N) dan hidrogen (H) membentuk berbagai senyawa organik seperti; lemak, protein, karbohidrat, dan asam nukleat). Senyawa-senyawa organik ini secara terstruktur menyusun tubuh makhluk hidup mulai dari sel, jaringan, organ hingga terbentuk makhluk hidup yang utuh. Hal ini yang mendasari karbon disebut sebagai the building block of life.

Karbon di alam tidaklah diam, melainkan mengalami suatu siklus yang menyebabkan terjadinya aliran pertukaran karbon antar satu reservoir dengan reservoir lainnya. Reservoir adalah tempat karbon terakumulasi membentuk stok karbon dan tinggal selama kurun waktu tertentu, umumnya berbulan bahkan tahunan. Terdapat 4 reservoir karbon di bumi yaitu; atmosfer, dan hidrosfer (lautan) sebagai reservoir utama serta biosfer, dan litosfer. Siklus karbon merupakan siklus biogeokimia yang mencakup proses dan reaksi kimia, fisika, geologi, dan biologi yang membentuk komposisi lingkungan alam, serta siklus zat dan energi yang membawa komponen kimiawi bumi dalam ruang dan waktu.

blank
Gambar 2. Siklus Karbon Dunia
(Sumber: https://www.sciencelearn.org.nz/resources/689-the-ocean-and-the-carbon-cycle)

Adapun tahapan dalam siklus karbon yaitu terjadi pembentukan dan pertukaran karbon dalam bentuk molekul karbon sederhana. Bentuk molekul karbon dalam siklus karbon yaitu CO2 (gas karbon dioksida; molekul utama), CO (gas karbon monoksida), CH4 (gas metana), dan CFC (karbon fluoro karbon; bersifat toksik). Tahapan siklus karbon dunia dalam kondisi normal meliputi;

  • Proses fotosintesis dan respirasi seluler; CO2 mengalami perputaran mulai dari fotosintesis oleh tumbuhan, kemudian dikembalikan lagi dari hasil respirasi makhluk hidup.
  • Biomassa vegetasi; Sisa pencernaan dan penguraian dari makhluk hidup menghasilkan CH4 yang masuk dalam siklus karbon.
  • Aktivitas vulkanis akan menghasilkan gas CO2, dan CO.
  • Perpindahan CO2 atmosfer ke dalam dan ke luar sistem akuatik (Lautan)

Kondisi normal ini menunjukkan bahwa karbon yang masuk dalam siklus berasal dari proses alam.

Kondisi Siklus Karbon saat “Climate Change

Kondisi bumi yang semakin memanas ini menyebabkan perubahan iklim (Climate Change). Perubahan iklim sangat mempengaruhi siklus karbon, karena molekul karbon yang dihasilkan menjadi lebih banyak dan beragam. Akibatnya proses pelepasan karbon lebih banyak dibandingkan penyerapan karbon.  Oleh sebab itu tahapan siklus karbon saat “Climate Change” menjadi;

  • Karbon normal tetap dihasilkan melalui proses fotosintesis, respirasi seluler, hasil biomassa vegetasi dan aktivitas vulkanis.
  • Adanya penambahan jumlah CO2, CO dan CH4 dari kebakaran hutan dan lahan gambut
  • Proses pembakaran yang berlebih dari bahan bakar fosil seperti batubara, minya bumi dan gas alam
  • Gaya hidup modern seperti penggunaan AC dan kulkas yang menghasilkan gas CFC
  • Perpindahan CO2 atmosfer ke dalam dan ke luar sistem akuatik, dengan jumlah yang berlebihan.

Jika jumlah karbon yang dilepaskan lebih banyak maka dapat memicu peningkatan suhu bumi. Hal ini disebabkan oleh saat pelepasan karbon pasti diiringi dengan pelepasan energi, terutama panas. Bila tidak ditangani dengan serius, laut dapat menjadi ancaman besar bagi seluruh makhluk di dunia.

Peranan Laut dalam Siklus Karbon Dunia

Hutan dan laut adalah tempat alamiah di bumi yang berfungsi sebagai penyerap gas CO2. Laut menjadi reservoir utama dalam siklus karbon. Mekanisme penyerapan dan pelepasan karbon di lautan menjadi tiga skema yaitu; pompa biologi, pompa karbonat, dan pompa kelarutan.

Pompa Biologi

Pompa biologi adalah siklus penyerapan karbon dari biota laut seperti fitoplankton, zooplankton, ikan dan mamalia besar, serta bakteri. Laut menyerap CO2 melalui proses fotosintesis oleh rumput laut dan fitoplankton, sehingga dihasilkan karbohidrat yang diperlukan oleh zooplankton dan ikan kecil. Selain itu, ekosistem pesisir seperti mangrove juga menyerap CO2 melalui fotosintesis dan menghasilkan bahan makanan pada biota air disekitarnya.

blank
Gambar 3. Hiu memiliki “power” dalam menjaga siklus karbon di Lautan

Banyak spesies hewan laut dapat melakukan kontrol yang sangat kuat terhadap siklus karbon. Hewan laut tersebut adalah Ikan laut, Hiu dan Paus. Ikan laut menangkap karbon dengan memakan plankton kaya karbon di dekat permukaan laut dan melepaskan butiran kotoran yang dapat tenggelam dengan cepat. Saat ikan laut mati, tubuh mereka yang menyimpan karbon tenggelam hingga dasar laut. Hiu memberikan dampak positif dalam siklus karbon laut dengan cara memakan ikan laut disekitarnya. Artinya, hiu membatasi kemampuan ikan laut dalam memakan plankton. Sehingga, jumlah karbon di lautan menjadi stabil. Sayangnya, populasi hiu telah menurun drastis dalam beberapa dekade ini.

blank
Gambar 4. Pompa paus dalam siklus karbon
(Sumber: https://www.bbc.com/indonesia/articles/crgpvmvyg8vo)

Paus merupakan makhluk mamalia laut terbesar di Bumi yang turut menyimpang karbon yang sangat besar. Ketika Paus mati dan tenggelam ke dasar lautan, semua karbon yang tersimpan di tubuh mereka berpindah dari permukaan air ke laut dalam dan bertahan disana selama berabad-abad. Artinya terjadi pemerataan jumlah karbon di permukaan air laut dan laut dalam. Namun seperti hiu, populasi paus juga mulai terancam punah. Pentingnya menjaga kelestarian laut dengan melindungi keberlangsungan hidup Hiu dan Paus.

Pompa Karbonat

Pompa karbonat adalah siklus penyerapan karbon oleh biota laut bercangkang. Dimana CO2 yang berhasil masuk dalam laut, menjadi CO2 terlarut sehingga membentuk asam karbonat, ion asam karbonat, dan ion bikarbonat yang keempatnya disebut sebagai karbon anorganik terlarut (DIC: Dissolved Inorganic Carbon). Melalui persamaan reaksi berikut;

blank
Gambar 5. Persamaan reaksi pembentukan karbonat dan biota laut yang menyimpan karbonat

Ion karbonat yang terbentuk diserap oleh biota laut seperti; terumbu karang, dan kerang serta krustasea untuk membentuk cangkang pada tubuhnya.

Pompa Kelarutan

Sementara pompa kelarutan merupakan pertukaran gas karbon yang terjadi akibat perbedaan konsentrasi antara CO2 di laut dengan di atmosfer. Oleh karena itu, aliran karbon bersifat dua arah. Artinya laut bisa menyerap atau melepaskan emisi karbon tergantung perbedaan konsentrasi CO2. Proses itu dinamakan pembauran atau difusi yang menggambarkan pergerakan gas dari konsentrasi tinggi menuju konsentrasi rendah yang terjadi di permukaan laut.

Perlu diketahui bahwa, saat karbon berhasil terlarut dalam lautan dan telah melewati pompa biologi dan karbonat dipermukaan air laut. Karbon akan tenggelam hingga kedasar laut dan mengalami siklus karbon yang sangat lambat sehingga lautan menjadi penyimpan karbon (carbon stock). Jika tekanan parsial CO2 air laut lebih kecil daripada tekanan parsial CO2 atmosfer. Maka air laut menyerap CO2 dari atmosfer. Sebaliknya lautan berperan sebagai pelepas karbon jika tekanan parsial CO2 air laut lebih besar daripada tekanan parsial CO2 atmosfer.

Akibat Karbon yang berlebihan di Laut

Dampak yang ditimbulkan dari banyaknya komposisi CO2 di atmosfer yaitu sinar matahari tidak dapat melewati atmosfer untuk diteruskan ke luar angkasa sehingga sinar matahari memantul kembali ke bumi dan terperangkap di dalam bumi. Hal tersebut mengakibatkan suhu bumi semakin panas tiap tahunnya. Akibatnya es di kutub mencair dan sea level rise (peningkatan air laut).

blank
Gambar 6. Kondisi terumbu karang yang tidak sehat

Peningkatan volume air laut menyebabkan laut menjadi penyerap karbon dalam jumlah yang besar. Akibatnya siklus karbon laut menjadi berbahaya bagi ekosistem. Jika semakin banyak CO2 yang diserap laut, maka kandungan DIC di laut juga semakin tinggi. Kondisi pH pada air laut akan turun dengan sangat signifikan sehingga efek jangka panjangnya adalah laut menjadi asam. Pengasaman pada air laut menyebabkan pemutihan ekosistem terumbu karang yang akhirnya memutus rantai makanan di lautan, dan mengganggu reproduksi ikan. Keasaman pada air laut juga dapat merusak pertumbuhan fitoplankton. Berkurangnya fitoplankton, menyebabkan peningkatan stok karbon di laut dan terparahnya dapat mengganggu siklus biogeokimia lainnya (siklus oksigen dan air) serta menyumbang perubahan iklim secara global.

Upaya Pelestarian terhadap Laut dan Siklus Karbon Laut

Beberapa langkah mudah dalam melaksanakan pelestarian laut dan siklus karbon yang dapat kita lakukan dimulai dengan menjaga kebersihan udara. Tujuannya untuk mengurangi karbon yang dibuang. Adapun langkah-langkahnya sebagai berikut;

  • Mengurangi pemakaian kendara bermotor untuk perjalanan jarak dekat agar polusi dari pembakaran berkurang
  • Membatasi penggunaan produk tabir surya saat menjelajahi lautan, karena bahan organik pada tabir surya tidak bisa di dekomposisi dalam laut
  • Menggunakan angkutan umum saat melakukan perjalanan jarak menengah dan jauh
  • Tidak melakukan pembukaan lahan hutan dan gambut melalui proses pembakaran
  • Mengurangi pemakaian AC dan kulkas yang mengandung gas buang CFC
  • Melakukan pengelolaan limbah gas dari hasil pabrik maupun industri
blank
Gambar 7. Kondisi laut yang sehat

Percayalah, langkah positif sekecil apapun untuk bumi ini pasti dapat melindungi laut dan siklus karbon dunia.

Referensi

1 komentar untuk “Peranan Laut dalam Siklus Karbon Dunia: Pompa Biologi, Pompa Karbonat, dan Pompa Kelarutan”

  1. Pingback: Sistem Pangan Indonesia: Sumber atau Solusi Krisis Iklim?

Tinggalkan Komentar

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

Yuk Gabung di Komunitas Warung Sains Teknologi!

Ingin terus meningkatkan wawasan Anda terkait perkembangan dunia Sains dan Teknologi? Gabung dengan saluran WhatsApp Warung Sains Teknologi!

Yuk Gabung!

Di saluran tersebut, Anda akan mendapatkan update terkini Sains dan Teknologi, webinar bermanfaat terkait Sains dan Teknologi, dan berbagai informasi menarik lainnya.