Kitaran karbon

Di mana ia berlaku

Kitaran karbon menghubungkan atmosfera, organisma hidup dan bahan api fosil, mengekalkan karbon bergerak antara bentuknya sebagai karbon dioksida atmosfera dan bentuknya dalam sebatian organik yang membentuk hidupan.

Kitaran ini mempunyai 4 takungan utama yang muncul dalam gambar rajah SPM: atmosfera (gas karbon dioksida), badan pengeluar dan pengguna (sebatian organik seperti glukosa, kanji, protein dan lipid), bahan organik mati dalam tanah dan air, serta bahan api fosil seperti arang batu, petroleum dan gas asli yang terkunci di bawah tanah. Ekosistem akuatik juga menyimpan karbon sebagai karbon dioksida terlarut, yang digunakan oleh alga dan tumbuhan air sama seperti tumbuhan darat menggunakan gas itu di udara.

Bahan masuk dan hasil

• Bahan masuk ke hidupan: karbon dioksida atmosfera, diserap oleh pengeluar melalui stoma daun atau daripada air oleh alga.
• Bahan masuk ke fotosintesis: tenaga cahaya, yang menggerakkan penetapan karbon dioksida kepada glukosa dalam kloroplas.
• Hasil pengeluar: glukosa, yang ditukar kepada kanji, selulosa, protein dan lipid yang membentuk tisu tumbuhan dan kemudiannya menjadi makanan pengguna.
• Hasil respirasi: karbon dioksida yang dibebaskan oleh setiap pengeluar, pengguna dan pengurai, siang dan malam.
• Hasil penguraian: karbon dioksida daripada respirasi bakteria dan kulat, serta sebatian karbon ringkas yang dikembalikan ke tanah.
• Hasil pembakaran: karbon dioksida yang dibebaskan apabila bahan api fosil dan kayu terbakar, bersama tenaga haba.

Langkah-langkahnya

1. Fotosintesis: pengeluar seperti tumbuhan hijau dan alga membuang karbon dioksida daripada atmosfera dan menetapkannya kepada glukosa, menggunakan tenaga cahaya dalam kloroplas.
2. Pembinaan tisu: glukosa ditukar kepada kanji, selulosa, protein dan lipid, jadi karbon itu kini menjadi sebahagian daripada badan pengeluar.
3. Pemakanan: sebatian karbon beralih sepanjang rantai makanan apabila pengguna primer memakan pengeluar dan pengguna sekunder memakan pengguna primer.
4. Respirasi: semua organisma hidup, kedua-dua pengeluar dan pengguna, memecahkan glukosa dalam respirasi aerobik dan membebaskan karbon dioksida kembali ke atmosfera.
5. Kematian dan bahan buangan: apabila organisma mati atau mengeluarkan najis, sebatian karbon dalam badan dan bahan buangannya beralih kepada pengurai.
6. Penguraian: bakteria dan kulat memecahkan organisma mati dan bahan buangan, membebaskan karbon dioksida melalui respirasinya sendiri.
7. Pemfosilan: apabila bahan mati tertimbus tanpa oksigen dan penguraian tidak lengkap, karbon itu disimpan selama berjuta-juta tahun sebagai arang batu, petroleum atau gas asli.
8. Pembakaran: pembakaran bahan api fosil dan kayu membebaskan karbon tersimpan ini kembali ke atmosfera sebagai karbon dioksida, melengkapkan kitaran.

Mengapa ia penting dan bagaimana ia dikawal

Kitaran karbon mengekalkan unsur karbon, blok binaan asas semua sebatian organik, bergerak antara atmosfera dan hidupan. Fotosintesis dan respirasi ialah proses yang lebih kurang seimbang yang mengekalkan paras karbon dioksida atmosfera agak stabil dalam jangka pendek.

Kawalan kitaran ini bergantung pada keseimbangan antara satu proses yang membuang karbon dioksida, iaitu fotosintesis, dan 3 proses yang membebaskannya: respirasi, penguraian dan pembakaran. Fotosintesis hanya berjalan dalam cahaya dan memerlukan pengeluar yang sihat, jadi penyahhutanan mengurangkan kadar pembuangan.

Respirasi dan penguraian berjalan secara berterusan dan menjadi lebih pantas pada suhu panas. Pembakaran ialah satu-satunya laluan yang bukan sebahagian daripada aktiviti hidupan semula jadi, dan skalanya ditentukan oleh penggunaan bahan api oleh manusia.

Apabila pembebasan melebihi pembuangan, karbon dioksida terkumpul dalam atmosfera. Sukatan pelajaran mengaitkan ketidakseimbangan ini dengan kesan rumah hijau: karbon dioksida tambahan memerangkap lebih banyak haba yang dipancarkan dari permukaan Bumi, menaikkan suhu purata dan mendorong perubahan iklim.

Menanam pokok, melindungi hutan dan mengurangkan pembakaran bahan api fosil masing-masing mengalihkan keseimbangan kembali ke arah pembuangan.

Bagaimana ia diperiksa

Anda mungkin diminta menjejaki perjalanan atom karbon daripada atmosfera melalui rantai makanan dan kembali semula, menerangkan peranan fotosintesis dan respirasi dalam kitaran itu, atau menerangkan cara pembakaran menambah karbon dioksida ke atmosfera.

Item berasaskan gambar rajah biasanya melabelkan anak panah dengan huruf dan meminta anda menamakan proses yang diwakili setiap satu. Ujian yang boleh dipercayai ialah arah: sebarang anak panah yang menuju ke kotak atmosfera ialah respirasi, penguraian atau pembakaran; satu anak panah yang keluar daripada atmosfera ke pengeluar ialah fotosintesis.

Item esei menggabungkan kitaran ini dengan kesan rumah hijau dan meminta 2 atau 3 cara aktiviti manusia meningkatkan karbon dioksida atmosfera serta 2 atau 3 cara ia boleh dikurangkan. Setiap proses yang dinamakan dengan kesannya yang betul mendapat markah, jadi tulis proses, arah dan kesan bersama dalam satu ayat.

Salah faham biasa

Contoh soalan bergaya peperiksaan

Soalan. Rajah Y menunjukkan kitaran karbon yang dipermudahkan. Anak panah P menuju daripada atmosfera ke sebatang pokok, anak panah Q menuju daripada seekor rusa ke atmosfera, anak panah R menuju daripada lapisan berlabel arang batu ke atmosfera, dan anak panah S menuju daripada daun mati ke sekumpulan kulat.

(a) Namakan proses yang diwakili oleh anak panah P, Q dan R. (b) Terangkan bagaimana karbon dalam daun mati pada S akhirnya dikembalikan ke atmosfera.

(c) Sebuah hutan ditebang dan dibakar untuk membina jalan raya. Terangkan 2 kesan perkara ini terhadap jumlah karbon dioksida dalam atmosfera.

Jawapan model. (a) P ialah fotosintesis, Q ialah respirasi dan R ialah pembakaran bahan api fosil. (b) Kulat bertindak sebagai pengurai.

Ia merembeskan enzim yang memecahkan sebatian organik kompleks dalam daun kepada bahan ringkas yang larut, yang diserapnya. Kulat kemudian menggunakan bahan ini dalam respirasi aerobik, membebaskan karbon dioksida ke atmosfera.

(c) Pokok yang lebih sedikit bermaksud fotosintesis berkurang, jadi kurang karbon dioksida dibuang daripada atmosfera. Pembakaran pokok ialah pembakaran, yang membebaskan karbon yang tersimpan dalam kayu sebagai karbon dioksida.

Kedua-dua kesan meningkatkan karbon dioksida atmosfera, yang menyumbang kepada kesan rumah hijau.

Sumber:SRC-DSKP-EN

Soalan lazim