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.
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.
0 komentar:
Posting Komentar