Siklus karbon di laut adalah bagian penting dari siklus karbon dunia yang melibatkan pertukaran karbon antara atmosfer, perairan laut, dan organisme laut. Laut menyerap karbon dioksida (CO₂) dari atmosfer, yang kemudian dimanfaatkan oleh fitoplankton dalam proses fotosintesis serta oleh organisme laut lainnya. Selain itu, laut berfungsi sebagai penyimpan karbon jangka panjang melalui pengendapan bahan organik di dasar laut yang membentuk sedimen karbon. Proses dekomposisi bahan organik di laut turut berkontribusi pada pelepasan karbon kembali ke perairan. Laut juga memainkan peran penting dalam pengaturan suhu Bumi dan iklim, yang memengaruhi kemampuan laut untuk menyerap dan melepaskan karbon.
Sumber: Lihat artikel asli di Wikipedia
Siklus karbon di laut adalah bagian penting dari siklus karbon dunia yang melibatkan pertukaran karbon antara atmosfer, perairan laut, dan organisme laut. Laut menyerap karbon dioksida (CO₂) dari atmosfer, yang kemudian dimanfaatkan oleh fitoplankton dalam proses fotosintesis serta oleh organisme laut lainnya. Selain itu, laut berfungsi sebagai penyimpan karbon jangka panjang melalui pengendapan bahan organik di dasar laut yang membentuk sedimen karbon. Proses dekomposisi bahan organik di laut turut berkontribusi pada pelepasan karbon kembali ke perairan. Laut juga memainkan peran penting dalam pengaturan suhu Bumi dan iklim, yang memengaruhi kemampuan laut untuk menyerap dan melepaskan karbon.[1]
Lautan mengandung sekitar 36.000 gigaton karbon, sebagian besar dalam bentuk ion bikarbonat. Karbon anorganik, yaitu senyawa karbon tanpa ikatan karbon-karbon atau karbon-hidrogen, memainkan peran penting dalam berbagai reaksi kimia di dalam air. Pertukaran karbon ini sangat berperan dalam mengontrol pH laut dan dapat berfungsi sebagai sumber (source) atau penampung (sink) karbon. Karbon dapat dengan mudah berpindah antara atmosfer dan lautan. Di wilayah upwelling, karbon dilepaskan ke atmosfer, sedangkan di wilayah downwelling, karbon dioksida (CO2) diserap dari atmosfer ke lautan. Ketika masuk ke lautan, asam karbonat terbentuk melalui reaksi berikut:
+ ⇌ H2CO3
Reaksi ini bersifat dua arah, mencapai kesetimbangan kimia. Reaksi lain yang penting dalam mengontrol pH lautan adalah pelepasan ion hidrogen dan bikarbonat, yang dijelaskan melalui reaksi berikut:
⇌ +
Reaksi ini memegang peran kunci dalam menjaga kestabilan pH laut.[2]
Fitoplankton memiliki peran penting dalam siklus karbon karena keterkaitannya dengan unsur karbon. Karbon digunakan oleh fitoplankton untuk membentuk senyawa karbohidrat () yang berfungsi sebagai sumber energi utama bagi organisme tersebut. Proses ini terjadi melalui reaksi anabolisme yang disebut fotosintesis.
Selama proses fotosintesis, fitoplankton menyerap karbon dioksida (CO₂) dari kolom air, yang kemudian diubah menjadi karbohidrat () melalui reaksi kimia yang dikenal sebagai Siklus Calvin. Untuk menghasilkan satu molekul karbohidrat, diperlukan enam molekul karbon dioksida (6CO₂) dan enam molekul air (6H₂O). Air berfungsi sebagai sumber elektron dan energi dalam Siklus Calvin, dengan energi diperoleh melalui oksidasi molekul air yang menggunakan energi cahaya matahari. Oksidasi ini menghasilkan energi kimia berupa ATP dan NADPH, serta produk samping berupa oksigen (O₂).
Oksigen yang dihasilkan oleh fitoplankton di lautan diperkirakan hampir setara dengan oksigen yang dihasilkan oleh seluruh vegetasi di daratan. Penyerapan karbon oleh fitoplankton selama fotosintesis menyebabkan perpindahan karbon dari air (hidrosfer) ke dalam tubuh fitoplankton. Karbon ini disimpan dalam bentuk biomassa fitoplankton. Meskipun karbon yang diserap oleh fitoplankton secara individual relatif kecil, dalam skala global akumulasi karbon yang diserap mencapai 40–50 Pg karbon bersih setiap tahun, menjadikan fitoplankton sebagai komponen penting dalam siklus karbon global.[3] Selain itu, karbon juga bergerak melalui proses alami lainnya di samudera, yaitu melalui mekanisme pompa biologis dan pompa karbonat.
Peredaran karbon di lautan, baik dalam bentuk organik maupun anorganik, serta transportasi karbon dari permukaan ke laut dalam, diatur oleh proses biologis. Proses ini dikenal sebagai biological pump (pompa biologis) dan carbonate pump (pompa karbonat), yang berperan meningkatkan konsentrasi karbon dioksida (CO₂) di bagian dalam laut.
Pompa fisis berperan dalam siklus karbon di dalam laut dengan cara membawa CO₂ atmosferik ke kedalaman laut melalui proses pertukaran gas antara udara dan air. Pertukaran gas ini dipengaruhi oleh kecepatan angin dan perbedaan tekanan parsial antara udara dan air. Selain itu, kelarutan CO₂ dalam air laut juga dipengaruhi oleh suhu; air yang lebih dingin memiliki kemampuan lebih besar untuk melarutkan CO₂ daripada air yang hangat. Sirkulasi termohalin, yang menggambarkan aliran global air laut, juga berkontribusi dalam siklus karbon di laut. Proses ini dimulai dengan pembentukan air dalam di Atlantik Utara yang tenggelam ke kedalaman setelah mendingin, membawa serta CO₂ yang tersimpan dalam air permukaan. Air ini kemudian bergerak ke selatan dan bergabung dengan air dingin dari Antartika, yang mengalir ke dasar laut di berbagai samudra. Proses ini menghubungkan berbagai perairan laut dunia, memungkinkan distribusi CO₂ ke kedalaman laut. Setelah mengalami dekomposisi bahan organik selama peredarannya, air dalam yang kaya akan CO₂ bergerak kembali ke permukaan laut melalui upwelling, dan sebagian CO₂ ini akan terlepas kembali ke atmosfer. Proses pompa fisis ini merupakan bagian penting dari siklus karbon di laut, yang membantu mengatur konsentrasi CO₂ di atmosfer dan di laut dalam jangka panjang, siklus lengkap ini memakan waktu sekitar 1000 tahun.[4]
![{\displaystyle {\mathrm {CO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/c3ed885c7553085f5d3a2bb0a63616656248699d)
![{\displaystyle {\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/373648858d1d59d300f88386b46dd95e01f04c5a)
![{\displaystyle {\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {CO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/62f8647d65c3fbac93aa64cae051635af164efb7)
![{\displaystyle {\mathrm {HCO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{\vphantom {A}}^{-}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/4b8c85d8d312636b9b50d81eacc1fea35c01c08c)
![{\displaystyle {\mathrm {C} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{6}}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{12}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{6}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/3aa82f56a03743f2a75980174ea1d4a63669f13e)
![{\displaystyle {\mathrm {CaCO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/443620def2cf998ae0099d9393c1013268b05081)
![{\displaystyle {\mathrm {CO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}2{}-{}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/16097cc893ba7c2718826724942264145e7762dc)
![{\displaystyle {\mathrm {Ca} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{\vphantom {A}}^{+}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/e7330a1f2f377eeb111de51478daba8dd6b86ffc)