Prastyo's Blog

DAUR BIOGEOKIMIA

Posted on: Mei 29, 2012

Daur Biogeokimia

Unsur-unsur seperti karbon, nitrogen, fosfor, belerang, hidrogen, dan oksigen adalah beberapa di antara unsur yang penting bagi kehidupan. Unsur-unsur tersebut diperlukan oleh makhluk hidup dalam jumlah yang banyak, sedangkan unsur yang lain hanya dibutuhkan dalam jumlah yang sedikit. Meskipun setiap saat unsur-unsur yang ada tersebut dimanfaatkan oleh organisme, keberadaan unsur-unsur tersebut tetap ada. Hal tersebut dikarenakan, unsur yang digunakan oleh organisme untuk menyusun senyawa organik dalam tubuh organisme, ketika organisme-organisme tersebut mati, unsur-unsur penyusun senyawa organik tadi oleh pengurai akan dikembalikan ke alam, baik dalam tanah ataupun dikembalikan lagi  ke udara. Jadi, dalam proses tersebut melibatkan makhluk hidup, tanah, dan reaksi-reaksi kimia di dalamnya. Itulah yang dimaksud sebagai daur biogeokimia. Berikut ini akan dibahas macam-macam daur biogeokimia yang ada di alam ini, antara lain:

1. Daur Nitrogen

Gas nitrogen ikatannya stabil dan sulit bereaksi, sehingga tidak bisa dimanfaatkan secara langsung oleh makhluk hidup. Nitrogen dalam tubuh makhluk hidup merupakan komponen penyusun asam amino yang akan membentuk protein. Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat atau petir membentuk nitrat (NO). Tumbuhan menyerap nitrogen dalam bentuk nitrit ataupun nitrat dari dalam tanah untuk menyusun protein dalam tubuhnya. Ketika tumbuhan dimakan oleh herbivora, nitrogen yang ada akan berpindah ke tubuh hewan tersebut bersama makanan. Ketika tumbuhan dan hewan mati ataupun sisa hasil ekskresi hewan (urine) akan diuraikan oleh dekomposer menjadi amonium dan amonia. Oleh bakteri nitrit (contohnya Nitrosomonas), amonia akan diubah menjadi nitrit, proses ini disebut sebagai nitritasi. Kemudian, nitrit dengan bantuan bakteri nitrat (contohnya Nitrobacter) akan diubah menjadi nitrat, proses ini disebut sebagai proses nitratasi. Peristiwa proses perubahan amonia menjadi nitrit dan nitrat dengan bantuan bakteri disebut sebagai proses nitrifikasi. Adapula bakteri yang mampu mengubah nitrit atau nitrat menjadi nitrogen bebas di udara, proses ini disebut sebagai denitrifikasi. Di negara-negara maju, nitrogen bebas dikumpulkan untuk keperluan industri. Selain karena proses secara alami melalui proses nitrifikasi, penambahan unsur nitrogen di alam dapat juga melalui proses buatan melalui pemupukan. Reaksi kimia pada proses nitrifikasi adalah sebagai berikut.

2. Daur Fosfor

Unsur fosfor merupakan unsur yang penting bagi kehidupan, tetapi persediaannya sangat terbatas. Dengan kemampuannya untuk membentuk ikatan kimia berenergi tinggi, fosfor sangat penting dalam transformasi energi pada semua organisme. Sumber fosfor terbesar dari batuan dan endapan-endapan yang berasal dari sisa makhluk hidup. Sumber ini lambat laun akan mengalami pelapukan dan erosis, bersamaan dengan itu fosfor akan dilepaskan ke dalam ekosistem. Tetapi sebagian besar senyawa fosfor akan hilang ke perairan dan diendapkan. Fosfor dalam tubuh merupakan unsur penyusun tulang, gigi, DNA atau RNA, dan protein. Daur fosfor dimulai dari adanya fosfat anorganik yang berada di tanah yang diserap oleh tumbuhan. Hewan yang memakan tumbuhan akan memperoleh fosfor dari tumbuhan yang dimakannya. Tumbuhan atau hewan yang mati ataupun sisa ekskresi hewan (urine dan feses) yang berada di tanah, oleh bakteri pengurai akan menguraikan fosfat organik menjadi fosfat anorganik yang akan dilepaskan ke ekosistem.

3. Daur Belerang (Sulfur)

Belerang dalam tubuh organisme merupakan unsur penyusun protein. Di alam, sulfur (belerang) terkandung dalam tanah dalam bentuk mineral tanah dan di udara dalam bentuk SO atau gas sulfur dioksida. Ketika gas sulfur dioksida yang berada di udara bersenyawa dengan oksigen dan air, akan membentuk asam sulfat yang ketika jatuh ke tanah akan menjadi bentuk ion-ion sulfat (SO4 2- ). Kemudian ion-ion sulfat tadi akan diserap oleh tumbuhan untuk menyusun protein dalam tubuhnya. Ketika manusia atau hewan memakan tumbuhan, maka akan terjadi perpindahan unsur belerang dari tumbuhan ke tubuh hewan atau manusia. Ketika hewan atau tumbuhan mati, jasadnya akan diuraikan oleh bakteri dan jamur pengurai dan menghasilkan bau busuk, yaitu gas hidrogen sulfida (H2S) yang akan dilepas ke udara dan sebagian tetap ada di dalam tanah. Gas hidrogen sulfida yang ada di udara akan bersenyawa dengan oksigen membentuk sulfur oksida, dan yang di tanah oleh bakteri tanah akan diubah menjadi ion sulfat dan senyawa sulfur oksida yang nanti akan diserap kembali oleh tumbuhan.

4. Daur Karbon
Sumber-sumber CO2 di udara berasal dari respirasi manusia dan hewan, erupsi vulkanik, pembakaran batu bara, dan asap pabrik. Karbon dioksida di udara dimanfaatkan oleh tumbuhan untuk berfotosintesis dan menghasilkan oksigen. Hewan dan tumbuhan yang mati, dalam waktu yang lama akan membentuk batu bara di dalam tanah. Batu bara akan dimanfaatkan lagi sebagai bahan bakar yang juga menambah kadar CO2 di udara. Di ekosistem air, pertukaran CO2 dengan atmosfer berjalan secara tidak langsung. Karbon dioksida 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. Sebaliknya, saat organisme air berespirasi, CO2 yang mereka keluarkan menjadi bikarbonat. Jumlah bikarbonat dalam air adalah seimbang dengan jumlah CO2 di air. Lintasan arus utama siklus karbon adalah dari atmosfer atau hidrosfer ke dalam jasad hidup, kemudian kembali lagi ke atmosfer atau hidrosfer (Harliyono, 1999: 191)
5. Daur Hidrologi (Air)
Pemanasan air samudra oleh sinar matahari merupakan kunci proses siklus hidrologi tersebut dapat berjalan secara kontinu. Air berevaporasi kemudian jatuh sebagai presipitasi dalam bentuk hujan, salju, hujan es, hujan gerimis, atau kabut. Pada perjalanan menuju bumi, beberapa presipitasi dapat berevaporasi kembali ke atas, atau langsung jatuh yang kemudian diintersepsi oleh tanaman sebelum mencapai tanah. Setelah mencapai tanah siklus hidrologi terus bergerak secara kontinu dalam tiga cara yang berbeda:

a. Evaporasi (transpirasi)

Air yang ada di laut, di daratan, di sungai, di tanaman, dan sebagainya, kemudian akan menguap ke angkasa (atmosfer) dan akan menjadi awan. Pada keadaan jenuh, uap air (awan) itu akan menjadi bintik-bintik air yang selanjutnya akan turun (precipitation) dalam bentuk hujan, salju, es, dan kabut.
b. Infiltrasi (perkolasi)
Ke dalam tanah air bergerak ke dalam tanah melalui celah-celah dan pori-pori tanah dan batuan menuju permukaan air tanah. Air dapat bergerak akibat aksi kapiler, atau air dapat bergerak secara vertikal atau horizontal di bawah permukaan tanah hingga air tersebut memasuki kembali sistem air permukaan.

c. Air permukaan

Air bergerak di atas permukaan tanah, dekat dengan aliran utama dan danau, makin landai lahan maka makin sedikit pori-pori tanah, maka aliran permukaan semakin besar. Aliran permukaan tanah dapat dilihat biasanya pada daerah urban. Sungai-sungai bergabung satu sama lain dan membentuk sungai utama yang membawa seluruh air permukaan di sekitar daerah aliran sungai menuju laut.
KONSEP DASAR BIOGEOKIMIA
  1. Daur Air : Air di atmosfer berada dalam bentuk uap air yang berasa dari air di daratan dan laut yang menguap karena panas cahaya matahari. Kemudian uap itu terkondensasi menjadi awan. Yang jatuh dinamakan hujan. Air hujan masuk ke dalam tanah. Tumbuhan darat menyerap air tanah. Kemudian melalui transpirasi uap air, uap air dilepaskan oleh tumbuhan ke atmosfer. Air tanah yang tidak diserap tumbuhan akan kembali ke laut.
  2. Daur Karbon : Karbon terdapat di atmosfer dalam bentuk Karbon Dioksida. Karbon dioksida akan masuk komponen biotik melalui produsen. Karbon dioksida akan digunakan untuk membentuk senyawa karbon, yaitu glukosa (Karbon 6). Yang hasil sampingannya adalah Oksigen. Oksigen akan digunakan oleh organisme autrotrof dan heterotrof yang menghasilkan Karbon Dioksida. Pada tumbuhan, Karbon didapatkan pada batang, dan setelah mati, tumbuhan hewan dan manusia akan diurai menjadi karbon dioksida juga. Dan di kerak bumi terdapat pembakaran fosil yang menghasilkan karbon dioksida. Dari laut, apabila cangkang di laut sudah mati, cangkang (CaCO3) akan terurai menjadi CO2.
  3. Daur Nitrogen : Bakteri seperti Azotobacter sp. (aerob) dan Clostridium sp. (anaerob) akan menyerap nitrogen dari atmosfer. Nitrogen yang diserap akan berubah menjadi NH3. Nitrogen juga dapat diserap oleh tumbuhan dalam bentuk Amoniak. Penguraian nitrogen menjadi Amoniak disebut amonifikasi. Kemudian dirombak oleh Nitrosomonas dan Nitrosococcus menjadi ion nitrit. Dan dirombak oleh Nitrobacter menjadi ion nitrat. Perombakan ini akan menghasilkan efek samping nitrogen, yang kembali lagi ke atmosfer.
  4. Daur Fosfor : Fosfor terdapat di alam dalam bentuk ion Phosphate. Adanya peristiwa erosi dan pelapukan menyebabkan fosfat di bebatuan terbawa menuju sungai ke laut membentuk sedimen. Di darat, tumbuhan mengambil fosfat yang terlarut dalam air tanah. Herbivora mendapatkan fosfat dari tumbuhan dan karnivora mendapat fosfat dari herbovira. Dan fosfat akan keluar melalui urin dan feses, yang akan diurai oleh bakteri dan jamur menjadi fosfat lagi yang akan diambil kembali oleh tumbuhan.
  5. Daur Sulfur : Tumbuhan menyerap sulfur dalam bentuk sulfat. Perpindahan sulfat terjadi melalui proses rantai makanan, yang kemudian semua mahkluk hidup mati dan akan diuraikan komponen organiknya oleh bakteri. Beberapa jenis bakteri terlibat dalam daur sulfur antara lain Desulfobrio dan Desulfomaculum yang mereduksi sulfat menjadi sulfide dalam bentuk hydrogen sulfide. Kemudian akan digunakan bakteri foto autotrof anaerob seperti Chromatium dan melepaskan sulfur dan oksigen. Sulfur dioksidasi menjadi sulfat oleh bakteri kemolitrotof seperti Thiobacillus.
SUKSESI
  • Suksesi Primer : Membentuk kembali suatu daerah dari suatu kehancuran yang terjadi akibat suatu perilaku manusia ataupun kerusakan akibat perilaku alam. Diawali dengan mengkoloni suatu daerah tersebut dengan spesies pionir. Spesies pionir biasanya toleran terhadap beberapa keadaan ekstrim, misalnya suhu dan kekeringan. Organisme yang bisa bertahan pada kondisi seperti tiu adalah Protozoa, Cyanobacteria, ganggang, lumut, lichen. Pada air, bisa saja ganggang dan spora. Yang kemudian akan menjadi species yang memulai kehidupan pada suatu lingkungan. Ringkasnya diawali oleh vegetasi perintis berupa Lichenes – Lumut – Rumput – Perdu -Semak – Pohon – Hewan ( Kondisi Komplex)
  • Suksesi Sekunder : Pembentukan kembali suatu daerah menjadi semula setelah dilakukannya suksesi primer. Atau mengembalikan kembali apabila kerusakannya tidak parah. Misalnya rusak akibat banjir atau kebakaran, maka tidak susah untuk mengembalikannya.
  • Komunitas Klimaks : Apabila suksesi sudah berjalan secara seimbang pada komunitas biotik dan abiotik, maka kondisi ini disebut komunitas klimaks. Misalnya suksesi rawa menjadi daratan yang merupakan komunitas klimaks. Contoh lain adalah pada daerah pegunungan, komunitas klimaks terdiri dari lumut kerah dan lumut. Serta jarang terdapat pohon karena faktor pembatas. Sepanjang kondisi lingkungan menjadi konstan, maka komunitas klimaks akan bertahan.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

Translator

Author

PROFIL

Saya, Eko Prastyo, S. Pd
Selamat menikmati blog saya, semoga apa yang ada di dalamnya dapat menjadikan manfaat.
saran dan kritik yang membangun, akan sangat bermanfaat untuk pengembangan blog ini.
Terima Kasih

Kalender

Mei 2012
S S R K J S M
« Mar   Sep »
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
28293031  

Blog Stats

  • 67,419 hits
%d blogger menyukai ini: