Siklus Karbon TINJAUAN PUSTAKA

17

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Siklus Karbon

Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer, geosfer, hidrosfer, dan atmosfer. Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran. Reservoir- reservoir tersebut adalah atmosfer, biosfer teresterial biasanya termasuk pula sistem air tawar dan material non-hayati organik seperti karbon tanah soil carbon , lautan termasuk karbon inorganik terlarut dan biota laut hayati dan non- hayati, dan sedimen termasuk bahan bakar fosil. Pergerakan karbon, pertukaran karbon antar 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. Dalam siklus tersebut, molekul karbon dalam bentuk CO 2 digunakan oleh tumbuhan menjadi molekul organik yang kompleks seperti gula, lemak, protein dan serat, dengan menggunakan energi matahari melalui proses fotosintesis Whitten et al., 1999. Proses ini menghasilkan produktivitas primer kotor, yang sebagian dikonsumsi dalam respirasi. Sisanya adalah produktivitas primer bersih. Molekul organik dikonsumsi dikeluarkan menjadi kotoran, diasimilasikan, dikonsumsi, dikeluarkan sebagai kotoran, diasimilasikan dan seterusnya sampai dapat digunakan sebagai energi. Molekul karbon dilepaskan ke dalam atmosfer lagi sebagai CO 2 , yaitu hasil respirasi organisme konsumen seperti jamur atau binatang, atau tumbuhan sebelum dikonsumsi lagi Begon et al., 1990. Daur karbon terdiri dari dua komponen utama: biomassa di atas tanah dan bahan organik di dalam tanah. Di dalam suatu ekosistem yang tidak terganggu, jumlah dan proporsi kedua komponen relatif konstan, dan bahan organik yang dihasilkan oleh vegetasi berangsur-angsur dikembalikan ke dalam tanah. Kejadian-kejadian alami seperti kebakaran, pohon tumbang dan tanah longsor menyebabkan perubahan lokal, tetapi penebangan hutan atau tanaman tahunan menyebabkan perubahan yang cukup besar Whitten et al., 1999. 18 Dari siklus karbon tersebut terbentuk 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 rosot sink karbondioksida. Berdasarkan siklus karbon global, akumulasi karbon di atmosfer terus meningkat jika dibandingkan dengan periode sebelumnya. Pada tahun 1990-an, diperkirakan akumulasi karbon di atmosfer kurang lebih 3,2 ± 0,1 GtCtahun. Satuan yang digunakan untuk menyatakan jumlah karbon tersebut adalah GtCtahun PgCtahun atau 10 15 gCtahun. Saat ini akumulasi karbon di atmosfer diperkirakan kurang lebih 4,1 ± 0,1 GtCtahun IPCC, 2007a. Akumulasi fluks karbon di atmosfer tersebut merupakan jumlah dari emisi karbon yang berasal dari pembakaran bahan bakar fosil dan semen sebesar 7,2 ± 0,3 GtCtahun ditambah dengan fluks karbon di lautan-atmosfer -2,2 ± 0,5 GtCtahun dan fluks karbon di daratan-atmosfer -0,9 ± 0,5 GtCtahun. Siklus karbon global untuk masing-masing komponen tersebut disajikan pada Tabel 3. Gambaran detil mengenai siklus karbon global serta interaksinya antara daratan-lautan-atmosfer disajikan dalam Gambar 3. Tabel 3. Siklus karbon global di atmosfer dalam GtCtahun 1980-an 1990-an 2000-2005 Revisi TAR TAR AR4 AR4 Akumulasi C di atmosfer 3,3 ± 0,1 3,2 ± 0,1 3,2 ± 0,1 4,1 ± 0,1 = Emisi fosil, semen 5,4 ± 0,3 6,4 ± 0,4 6,4 ± 0,4 7,2 ± 0,3 Fluks lautan-atmosfer -1,8 ± 0,8 -1,7 ± 0,5 -2,2 ± 0,4 -2,2 ± 0,5 + Fluks daratan-atmosfer -0,3 ± 0,9 -1,4 ± 0,7 -1,0 ± 0,6 -0,9 ± 0,5 Pengurangan dari fluks daratan-atmosfer = Fluks perubahan lahan 1,4 0,4 - 2,3 - 1,6 0,5 – 2,7 - + Fluks sisa rosot di daratan -1,7 [-3,4 – 0,2] - -2,6 [-4,3–-0,9] Sumber: IPCC, 2007a 19 Gambar 3. Siklus karbon untuk tahun 1990-an Sumber : IPCC, 2007a Mengingat rumitnya menghitung fluks karbon secara pasti karena besarnya variabilitas dan keterbatasan data serta informasi yang ada, menyebabkan penjelasan lebih detil tentang pengurangan dari fluks daratan-atmosfer untuk periode 2000-2005 belum ditetapkan IPCC, 2007a. Perkiraan siklus karbon lain dilakukan oleh Sabine et al. 2004 dan Raupach 2005, dengan perkiraan 3,3 ± 0,2 GtCtahun. Akumulasi fluks karbon di atmosfer tersebut merupakan jumlah dari emisi karbon yang berasal dari pembakaran bahan bakar fosil BBF dan semen sebesar 6,4 ± 0,6 GtCtahun ditambah dengan fluks karbon di lautan-udara -1,9 ± 0,7 GtCtahun dan fluks karbon di lahan-udara -1,2 ± 0,8 GtCtahun. Fluks daratan ke atmosfer sebesar -1,2 ± 0,8 GtCtahun merupakan jumlah dari perubahan lahan 2,2 GtCtahun dan sisa karbon yang terbenam di daratan -3,4 GtCtahun Sabine et al., 2004; Raupach, 2005. Ilustrasi dari siklus karbon dapat dilihat pada Gambar 4. 20 Gambar 4. Siklus karbon global yang dinyatakan dalam PgC GtC untuk reservoir dan PgCtahun GtCtahun untuk fluks. Tanda garis panah hitam menggambarkan fluks sebelum era industri, sedangkan garis panah merah menunjukkan rata-rata fluks antropogenik untuk periode 1980-an dan 1990-an. Angka hitam dalam tanda kurung menunjukkan cadangan reservoir sebelum era industri, sedangkan angka merah dalam tanda kurun menyatakan perubahan yang telah terjadi dari reservoir tersebut periode 1800 hingga 1994 Sumber: Sabine et al., 2004; Raupach, 2005; Sarmiento and Gruber, 2006. Di daratan, aktivitas manusia dalam melakukan berbagai kehidupannya akan semakin meningkatkan emisi karbon ke atmosfer IPCC, 2007a. Gangguan terhadap reservoir karbon yang berlangsung saat ini, meliputi: pembakaran bahan bakar fosil 5,8 PgCthn, semen 0,1 PgCthn, perubahan penggunaan lahan dan kebakaran hutan 1,2 PgCthn. Sedang kerentanan mendatang adalah penggunaan seluruh cadangan bahan bakar fosil yang terdapat di bumi. Untuk lebih jelasnya siklus karbon global detil dapat dilihat pada Gambar 5. 21 Gambar 5. Siklus karbon global detil untuk daratan dan potensi gangguan terhadap cadangan karbon di daratan di masa mendatang Sumber: Sabine et al., 2004; Field and Raupach, 2004 Kondisi yang sama terjadi pada pemanfaatan lahan gambut untuk berbagai tujuan. Gambut di seluruh dunia menyimpan antara 192 – 450 GtC Post et al., 1982, yang merupakan 15 – 35 dari seluruh karbon yang ada di daratan. Lahan gambut yang terdapat di daerah tropika, hanya 10-12 dari total gambut dunia, namun menyimpan kurang lebih 191 GtC Page and Rieley, 1998 atau sepertiga dari total karbon yang tersimpan di gambut secara keseluruhan. Dengan asumsi bahwa rata-rata ketebalan gambut kurang lebih 5 meter, maka ekosistem gambut tropis dianggap dapat menyimpan kurang lebih 2.500 ton C per hektar, dibanding dalam gambut secara umum rata-rata sebanyak 1.200 ton C per hektar Diemont et al ., 1997. Hal ini menyebabkan gambut tropika cukup penting dalam neraca karbon.

2.2. Fluks Karbon Sungai