KEDUDUKAN UNSUR KARBON DALAM KAJIAN EKOLOGI

Ekologi, pertama kali disampaikan oleh Ernest Haeckel ( zoologiwan Jerman, 1834-1914), berasal dari bahasa Yunani, yang terdiri dari dua kata, yaitu oikos yang artinya rumah atau tempat hidup, dan logos yang berarti ilmu. Ekologi diartikan sebagai ilmu yang mempelajari baik interaksi antar makhluk hidup maupun interaksi antara makhluk hidup dan lingkungannya, kita mempelajari makhluk hidup sebagai kesatuan atau sistem dengan lingkungannya,

Ekologi adalah cabang ilmu biologi yangbanyak memanfaatkan informasi dari berbagai ilmu pengetahuan lain, seperti : kimia, fisika, geologi, dan klimatologi untuk pembahasannya. Penerapan ekologi di bidang pertanian dan perkebunan di antaranya adalah penggunaan kontrol biologi untuk pengendalian populasi hama guna meningkatkan produktivitas.

Siklus karbon (C) dalam ekosistem adalah proses pemanfaatan CO2 di udara untuk keperluan fotosintesis tumbuhan dan pembentukan CO2 kembali sebagai hasil dari proses respirasi makhluk hidup. CO2 atau karbon dioksida merupakan gabungan dari satu molekul karbon dan 2 molekul oksigen. CO2 merupakan gas penyusun atmosfer yang ditemukan dalam jumlah sedikit yaitu sekitar 0.03%. Kadar CO2 di atmosfer berbanding terbalik dengan banyaknya tumbuhan hijau yang ada disekitarnya. Hal ini disebabkan karena CO2 merupakan komponen utama dalam proses fotosintesis tumbuhan.

Pengertian lain dari siklus karbon yaitu siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer (pada makhluk hidup), geosfer (di dalam bumi), hidrosfer (di air), dan atmosfer bumi (di udara). Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran. Reservoir-reservoir tersebut adalah 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), serta sedimen (termasuk bahan bakar fosil). Pergerakan karbon, pertukaran karbon antar reservoir, terjadi karena proses-proses kimia, fisika, geologi, dan biologi yang bermaca-macam. Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan bumi, namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer.

Siklus karbon diawali dengan pembentukan karbon (CO2) di udara. CO2 dapat terbentuk karena 2 hal yaitu aktivitas organisme dan aktivitas alam. Aktivitas organisme termasuk respirasi, dekomposisi makhluk hidup yang mati, pembakaran batu bara, asap pabrik dll. serta aktivitas alam seperti erupsi vulkanis. Semua aktivitas tersebut merupakan sumber CO2 di alam ini. Terlalu banyak CO2 di udara akan menyebabkan efek rumah kaca.

CO2 di udara kemudian dimanfaatkan oleh tumbuhan untuk proses fotosintesis. Hasil akhir proses fotosintesis adalah senyawa organik berupa oksigen dan glukosa. Oksigen yang dihasilkan kemudian digunakan oleh manusia dan hewan untuk bernafas. Proses pernafasan manusia dan hewan menghasilkan H2O dan CO2. CO2 tersebut kemudian dimanfaatkan oleh tumbuhan kembali dan begitu seterusnya. Sedangkan glukosa hasil dari fotosintesis merupakan sumber energi bagi tumbuhan untuk pertumbuhannya. Kemudian, senyawa organik dari tumbuhan ini digunakan oleh organisme lainnya (manusia, hewan) melalui rantai makanan. Selain sebagai sumber energi, senyawa organik tersebut sebagian disimpan dalam tubuh organisme. Senyawa organik pada tumbuhan banyak terkandung dalam batang. Adapun pada manusia dan hewan, bahan organik banyak terdapat pada bagian tulang. Jika organisme mati, senyawa karbon akan diuraikan dan diendapkan menjadi batuan karbonat dan kapur. Jika tersimpan dalam perut bumi dalam jangka waktu yang sangat lama, senyawa karbon sisa organisme mati dapat menghasilkan bahan bakar fosil (minyak bumi). Akhirnya oleh kegiatan manusia bahan bakar fosil tersebut kembali membebaskan CO2 ke udara.

Pada ekosistem air, pertukaran CO2 di air dengan di atmosfer berjalan secara tidak langsung. CO2 berikatan dengan air membentuk asam karbonat yang akan terurai menjadi ion bikarbonat. Bikarbonat adalah sumber karbon bagi alga yang memproduksi makanan untuk diri mereka sendiri dan organisme heterotrof lain. Begitu pula sebaliknya, saat organisme air berespirasi CO2 yang mereka keluarkan menjadi bikarbonat.

Proses timbal balik fotosintesis dan respirasi makhluk hidup merupakan sumber utama CO2. Tinggi rendahnya kadar CO2 dan O2 di atmosfer secara berkala disebabkan oleh penurunan aktivitas fotosintesis. Semakin banyak populasi manusia dan hewan, maka kadar CO2 dalam udara semakin meningkat. Untuk menjaga keseimbangan kadar CO2 dan O2 maka harus diimbangi dengan penanaman tumbuh-tumbuhan sebagai penghasil O2.