Manusia, hewan, dan tumbuhan membutuhkan oksigen untuk tetap hidup. Sehingga, komponen ini memiliki peranan besar bagi kehidupan di bumi. Dalam kehidupan tersebut, terdapat hal yang disebut siklus oksigen. Siklus ini merupakan kebalikan dari siklus karbon atau fotosintesis. Untuk lebih jelasnya, Anda dapat menemukannya di sini.
Daftar Isi
Apa itu Oksigen?
Dalam ranah kimia, oksigen dilambangkan oleh huruf O dengan nomor atom 8. Oksigen dikategorikan sebagai unsur asam dan non-logam. Dua unsur oksigen yang menyatu akan membentuk gas oksigen (O2) atau oksigen diatomik. Ciri-ciri gas ini adalah tidak berbau, tidak berwarna, serta tidak berasa.
Pada masa awal terbentuknya bumi, gas tersebut tidak ditemukan pada atmosfer bumi. Kemudian, lambat laun gas oksigen terbentuk melalui proses fotosintesis yang pertama kali dilakukan oleh cyanobacteria.
Menurut penelitian, kadar oksigen di bumi mencapai kadar yang hampir sama pada masa sekarang ketika Periode Karbon. Dengan melimpahnya gas tersebut di atmosfer, kehidupan di bumi perlahan-lahan mulai berkembang. Saat ini, kadar gas oksigen ada cukup banyak di atmosfer bumi, yaitu sekitar 21 %.
Gas oksigen tersebut lebih sering disebut oksigen saja dalam sistem lingkungan. Molekul gas ini memiliki keadaan yang stabil di atmosfer. Sehingga, sifat datomiknya tetap bertahan meski telah masuk ke dalam tubuh organisme maupun komponen ekosistem, contohnya darah di dalam hewan, air, dan di antara partikel tanah.
Proses Penggunaan Oksigen
1. Karat
Oksigen memang memberikan banyak manfaat bagi makhluk hidup. Namun, gas ini, dengan bantuan uap air, dapat menimbulkan karat atau korosi pada besi. Besi yang berkarat tentu saja akan menjadi rapuh atau rusak.
Reaksi yang terjadi antara besi, oksigen, dan air ini disebut reaksi oksidasi. Proses ini akan menghasilkan oksida. Dengan demikian, besi akan tampak berwarna oranye kecoklatan dan rapuh. Proses kimiawi ini terjadi dalam waktu yang cukup lama.
2. Dekomposisi
Proses kimiawi lainnya yang melibatkan oksigen adalah dekomposisi. Pembusukan atau dekomposisi ini terjadi pada makhluk hidup yang telah mati. Dalam proses ini, struktur dan susunan makhluk hidup tersebut rusak karena dekomposer atau hewan pengurai, contohnya bakteri, jamur, belatung, dan semut.
Ketika proses ini terjadi, oksigen, karbondioksida, air, dan unsur lain yang ada di dalam makhluk hidup akan dilepaskan kembali ke udara maupun ke tanah. Selama proses ini, oksigen dibutuhkan dan karbon dioksida dilepaskan oleh hewan pengurai.
3. Respirasi
Pernapasan atau yang disebut juga respirasi dilakukan oleh semua jenis makhluk hidup, termasuk juga tanaman dan bakteri. Dalam proses ini, oksigen dihirup oleh makhluk hidup sehingga masuk ke dalam sel-sel mereka. Setelah itu, karbondioksida akan dihembuskan keluar.
4. Pembakaran
Dalam proses pembakaran terdapat tiga unsur yang berperan, yaitu oksigen, bahan bakar, dan panas. Hasil dari proses pembakaran adalah karbon dioksida dan api atau cahaya yang berpendar.
Pengertian Siklus Oksigen
Ketika proses penggunaan oksigen di atas terjadi, siklus oksigen atau daur oksigen sebenarnya telah terjadi. Apakah yang dimaksud dengan daur oksigen?
Siklus oksigen merupakan sebuah daur biogeokimia yang menerangkan tentang oksigen atomik yang ada di ekosistem, litosfer, atmosfer, dan biosfer. Daur biogeokimia adalah perputaran materi ke semua bidang abiotik dan biotik ekosistem.
Sedangkan ekosistem adalah interaksi antara unsur biotik (makhluk hidup) dengan unsur abiotik (lingkungan). Semua ekosistem bergabung membentuk biosfer atau bumi. Di atas permukaan bumi ini terdapat lapisan gas yang disebut atmosfer. Dan bumi tersebut memiliki lapisan luar kulit bumi atau litosfer dan juga kerak bumi yang kaya akan oksigen.
3 Hal Penting dalam Proses Siklus Oksigen
Daur oksigen sangat erat kaitannya dengan daur karbon atau proses fotosintesis. Selain siklus karbon, terdapat 2 hal penting lainnya yang memiliki peran penting dalam daur oksigen.
1. Oksigen Dibentuk melalui Fotosintesis
Proses tersebut dilakukan oleh organisme fotosintetik, misalnya pohon, rumput, dan ganggang. Proses fotosintesis ini bisa dikatakan sebagai awal dari daur oksigen karena oksigen menjadi produk dari proses ini. Fotosintesis hanya terjadi pada siang hari.
Dengan bantuan sinar matahari, tumbuh-tumbuhan mengubah karbondioksida dan air yang diserapnya menjadi oksigen dan karbohidrat. Oksigen tersebut dilepaskan ke atmosfer dan karbohidrat disimpan di dalam tubuh mereka sehingga menjadi buah, umbi, dll. Oleh karenanya, mereka menjadi landasan rantai makanan yang menggerakkan kehidupan makhluk hidup.
2. Oksigen Diubah Menjadi Karbondioksida
Pada rantai makanan tersebut, tumbuhan atau produsen akan dimakan oleh konsumen (herbivora). Selanjutnya, herbivora akan dimakan oleh konsumen lain (karnivora). Contoh rantai makanan pada ekosistem sawah adalah padi dimakan tikus, tikus dimakan ular.
Untuk bisa mengubah makanan menjadi energi, organisme konsumen tersebut membutuhkan oksigen. Gas ini berguna untuk mempertahankan reaksi seluler di mana sel tubuh mengubah molekul makanan menjadi energi.
Produk sampingan dari reaksi tersebut adalah karbondioksida dan uap air. Oleh karena itu, makhluk hidup menghirup oksigen dan menghembuskan karbondioksida serta uap air ketika bernapas. Tumbuhan sebenarnya juga bernapas, namun respirasi tersebut hanya terjadi pada malam hari.
3. Aerobik serta Aerasi Tanah
Organisme konsumen maupun organisme produsen lama-kelamaan akan mati. Oleh hewan pengurai, mereka akan dimakan atau diurai. Unsur yang dilepaskan dalam proses ini adalah oksigen dan karbondioksida. Sehingga, gas tersebut akan dilepaskan di rongga yang ada di antara partikel tanah
Dengan demikian, tanah akan memiliki aerasi yang lebih baik. Aerasi tanah sangat berpengaruh pada kualitas tanah. Semakin banyak rongga tersebut, maka akar tanaman akan semakin mudah bergerak mencari makanan.
Tahapan Siklus Oksigen
Terdapat beberapa tahapan yang terjadi selama berlangsungnya siklus oksigen, di antaranya adalah sebagai berikut:
1. Oksigen Dihasilkan
Pada tahap ini, oksigen dihasilkan oleh proses fotosintesis yang terjadi pada bagian tubuh organisme fotosintetik, contohnya daun. Dalam proses tersebut terjadi sebuah reaksi kimia, yaitu:
6CO2 + 12 H2O + sinar matahari → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
2. Oksigen Digunakan oleh Makhluk Hidup dan Berubah Menjadi CO2
Oksigen yang dihasilkan organisme fotosintetik akan digunakan oleh manusia dan hewan untuk bernapas. Di dalam tubuh mereka, oksigen berfungsi sebagai bahan bakar yang dapat mengubah makanan menjadi energi. Reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup adalah:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energi
Selain digunakan dalam proses biologis, oksigen juga digunakan dalam berbagai industri. Beberapa contoh industri yang menggunakan oksigen dalam proses produksinya adalah industri kertas, kaca dan keramik, serta minyak bumi.
3. Karbondioksida Dilepaskan ke Atmosfer
Dilihat dari reaksi kimia yang terjadi, gas oksigen yang masuk ke dalam tubuh manusia, hewan, dan tumbuhan akan keluar sebagai gas karbondioksida melalui proses pernapasan. Pabrik-pabrik yang menggunakan oksigen juga akan mengeluarkan limbah karbondioksida ke atmosfer.
Setelah gas karbondioksida dilepaskan ke atmosfer, gas tersebut akan diserap kembali oleh organisme fotosintetik untuk melakukan proses fotosintesis. Dengan demikian, oksigen akan terbentuk kembali. Sehingga, jumlah karbondioksida dan oksigen di atmosfer akan seimbang.
Peranan Siklus Oksigen
Daur oksigen memiliki peranan penting bagi kehidupan di bumi ini. Daur ini membantu menjaga keseimbangan gas oksigen dan karbondioksida yang ada pada atmosfer bumi. Selain itu, daur ini juga penting untuk membantu kelangsungan hidup manusia, hewan, dan tumbuhan.
Jika siklus ini tidak berjalan dengan baik, maka kualitas udara di atmosfer bumi akan berubah. Selain itu, kelangsungan hidup manusia juga akan terganggu. Gangguan ini akan terjadi jika siklus karbon juga terganggu. Hal ini karena kedua siklus tersebut saling berkaitan meski terjadi secara independen. Kedua siklus ini harus seimbang agar kehidupan dapat berjalan dengan baik.
Gangguan Keseimbangan Siklus Karbon dan Oksigen
Di era modern ini, banyak sekali pabrik industri yang dibangun, begitu pula dengan kendaraan motor. Selain itu, jumlah populasi manusia juga jauh lebih banyak daripada jumlah populasi manusia satu abad yang lalu. Oleh karenanya, daur oksigen akan semakin tinggi. Akibatnya, level gas karbondioksida di atmosfer akan meningkat
Di sisi lain, jumlah organisme fotosintetik di bumi ini semakin sedikit. Hal ini dapat dilihat dari semakin sedikitnya luas hutan. Selain itu, kerusakan ekosistem laut juga berpengaruh pada berkurangnya organisme fotosintentik yang ada di air.
Karena faktor-faktor tersebut, daur karbon akan terganggu atau semakin rendah. Sehingga, jumlah oksigen di atmosfer juga akan semakin rendah. Karena level karbondioksida yang lebih tinggi daripada level oksigen, beberapa dampak negatif akan terjadi.
1. Makhluk Hidup Tidak Dapat Menghirup Udara yang Berkualitas
Udara yang mengandung lebih banyak karbondioksida daripada oksigen tentu saja mengakibatkan manusia, hewan, dan tumbuhan tidak memperoleh cukup oksigen. Sehingga, mereka tidak memiliki cukup bahan bakar untuk mengolah zat makanan menjadi energi. Oleh karenanya, mereka akan merasa kurang berenergi atau lemas.
2. Permukaan Bumi Menjadi Lebih Panas
Banyaknya karbondioksida yang ada di lapisan atmosfer akan menghalangi pantulan sinar matahari untuk kembali ke atmosfer. Sehingga, sinar pantul tersebut akan dipantulkan kembali ke bumi. Karena sinar pantul tersebut bersifat panas, maka suhu permukaan bumi juga akan semakin panas. Kejadian ini sering disebut sebagai efek rumah kaca.
3. Kerusakan Alam
Permukaan bumi yang semakin panas dapat menyebabkan berbagai kerusakan alam. Berikut contohnya:
a. Gunung Es Mencair
Peningkatan suhu air laut dan pantulan balik sinar matahari akan membuat suhu di sekitar gunung es di bagian kutub bumi semakin hangat. Akibatnya, gunung es tersebut akan mencair.
Dengan mencairnya gunung es tersebut, permukaan air laut akan naik. Lama-kelamaan, peningkatan permukaan air laut akan mengakibatkan tenggelamnya berbagai pulau. Hal ini tentu saja akan memberi dampak yang sangat besar pada kehidupan makhluk hidup yang ada di pulau yang terdampak.
b. Perubahan Iklim
Keadaan permukaan bumi dan juga lapisan atmosfer yang lebih hangat akan mengakibatkan perubahan iklim. Hal ini ditunjukkan dengan cuaca yang tidak biasa, contohnya gelombang panas pada musim panas, badai, tornado, dan hari-hari musim dingin yang lebih hangat.
Perubahan tersebut akan mempengaruhi pola bercocok tanam manusia. Di samping itu, cuaca ekstrim juga akan mengakibatkan menurunnya hasil panen. Sehingga, manusia akan mengalami kesulitan dalam memperoleh bahan makanan yang terjangkau.
c. Perubahan Siklus Hidup Makhluk Hidup
Pemanasan global dapat menyebabkan berbagai akibat bagi kehidupan tumbuhan dan hewan. Salah satunya adalah kesulitan memperoleh makanan. Di samping itu, perubahan tersebut juga dapat membuat mereka migrasi ke daerah yang salah.
Selain itu, pemanasan global juga akan menurunkan tingkat perkembang biakan hewan dan tumbuhan. Dengan demikian, hewan atau tumbuhan tertentu akan menjadi langka. Jika hal ini dibiarkan, maka mereka akan punah.
Cara Menjaga Keseimbangan Siklus Oksigen dan Karbon
Dengan melihat betapa besarnya dampak ketidakseimbangan kedua siklus tersebut, maka manusia harus melakukan berbagai langkah.
1. Menanam Pohon dan Reboisasi
Untuk menciptakan keseimbangan tersebut, manusia perlu banyak menanam pohon. Pohon-pohon tersebut dapat ditanam di taman kota, hutan kota, dan lingkungan sekitar rumah. Selain itu, manusia juga harus melakukan reboisasi di hutan-hutan yang rusak. Sehingga, hutan-hutan yang rusak dan gundul akan kembali hijau dan penuh pepohonan.
2. Menerapkan Pola Hidup Ramah Lingkungan
Ada berbagai cara yang dapat dilakukan oleh manusia untuk menerapkan pola hidup ramah lingkungan. Contohnya:
- Mengurangi penggunaan kendaraan bermotor. Hal ini dapat mengurangi karbondioksida yang dilepaskan ke atmosfer selama proses pembakaran bahan bakar.
- Mengurangi penggunaan tisu dan kertas serta memilih untuk menggunakan kertas daur ulang. Alasannya, tisu dan kertas dibuat dari kayu. Sehingga, industri ini dapat merusak ekosistem hutan. Selain itu, pembuatannya juga menghasilkan banyak CO2.
- Mengurangi konsumsi makanan olahan, misalnya sosis, nugget, buah, sayur, ikan, dan daging kalengan, serta soda. Makanan olahan ini membutuhkan banyak energi dalam proses pembuatannya. Sehingga, karbon dioksida yang dihasilkan selama proses tersebut juga tinggi.
3. Melakukan Tebang Pilih Tanam
Penggunaan kayu dalam kehidupan manusia memang tidak terhindarkan. Namun, untuk mengurangi kerusakan hutan dan lingkungan, manusia harus melakukan tebang pilih tanam. Itu artinya, mereka harus memilih pohon yang sudah dewasa untuk ditebang dan menanam pohon baru di tempat penebangan tersebut. Sehingga, kerusakan hutan dapat dihindari.
Fakta Menarik Tentang Oksigen dan Siklusnya
1. Penghasil Oksigen Terbesar
Meski pepohonan dan tanaman hijau lainnya memiliki andil besar dalam menghasilkan oksigen, namun ternyata bukan mereka yang menghasilkan oksigen paling besar. Makhluk hidup di bumi ini memperoleh pasokan oksigen paling besar dari fitoplankton.
Tumbuhan laut yang berukuran mikroskopis ini menghasilkan sekitar 50% gas oksigen yang ada di atmosfer. Jumlah mikroorganisme ini sangat banyak, namun karena pemanasan global, jumlah mereka tidak sebanyak dulu.
2. Pernapasan pada Ikan
Jika manusia, hewan darat, dan pepohonan dapat secara langsung menyerap oksigen, tidak demikian dengan ikan. Hewan ini harus menyaring oksigen dari air terlebih dahulu untuk bernapas. Oleh karenanya, mereka memiliki alat respirasi berupa insang yang mampu melakukan tugas tersebut.
3. Oksigen pada Kerak Bumi
Kerak bumi merupakan salah satu reservoir oksigen paling besar yang ada di bumi. Oksigen tersebut berbentuk mineral oksida. Sayangnya, meski jumlahnya melimpah, oksigen tersebut tidak dapat digunakan oleh makhluk hidup.
4. Oksigen dari Reaksi Sinar Matahari dan Uap Air
Selain berasal dari fitoplankton dan pepohonan, oksigen juga dapat terbentuk dari reaksi sinar matahari dan uap air. Sinar tersebut dapat memecah uap air menjadi elemen hidrogen dan oksigen yang terpisah.
Dapat disimpulkan bahwa siklus oksigen dilakukan oleh organisme yang ada di darat maupun di air. Dalam siklus ini, organisme menyerap oksigen dan mengeluarkan karbondioksida. Daur gas tersebut tidak dapat dipisahkan dari daur karbon yang berkebalikan dari daur oksigen. Oleh sebab itu, keseimbangan antara kedua siklus ini perlu dijaga.