EKOLOGI
TUMBUHAN
“SIKLUS BIOGIOKIMIA
PEGUNUNGGAN TINGGI”
DOSEN PEMBIMBING : Dr.
Elfis M,Si
DISUSUN OLEH :
Ø JERIKA SEBA
Ø RACHMALINA
Ø FITRI ALISA
Ø ERAWATI
Ø AFRIYANI PUTRI
Ø IKA SAPITRI PURNAWATI
KELAS : 6B
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI
JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU
PENGETAHUAN ALAM
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS ISLAM RIAU
2014
BAB
I
PENDAHULUAN
1.
Latar
Belakang
Siklus biogeokimia atau siklus organik anorganik dengan kata lain adalah siklus unsur atau senyawa
kimia yang mengalir dari komponen abiotik ke biotik dan kembali lagi ke
komponen abiotik. Siklus unsur-unsur tersebut tidak hanya melalui organisme,
tetapi juga melibatkan
reaksi-reaksi kimia dalam lingkungan
abiotik sehingga disebut siklus biogeokimia. Berikut ini akan dibahas
macam-macam daur biogeokimia yang ada di alam ini, antara lain :
·
Siklus Hidrologi (Air)
·
Siklus Karbon
·
Siklus Nitrogen
2.
Rumusan
Masalah
a. Apakah Siklus Biogiokimia Pada Pegununggan Tinggi ?
3.
Tujuan
Adapun
tujuan dari pembuatan makalah ini, adalah sebagai berikut :
a. Untuk
mengetahui Siklus Biogiokimia pada
pegununggan tinggi
4.
Manfaat
Adapun
manfaat dari pembuatan makalah ini, adalah sebagai berikut :
·
Agar mahasiswa dapat
membaca dan mengetahui faktor-faktor
Biogiokimia pada pegununggan tinggi
·
Agar dapat menambah
wawasan pembaca.
·
Sebagai bahan/modul
untuk ke lapangan.
BAB
II
PEMBAHASAN
“SIKLUS 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 siklus biogeokimia.
Siklus
biogeokimia atau siklus organik anorganik dengan kata
lain adalah siklus
unsur atau senyawa kimia yang mengalir dari komponen abiotik ke biotik dan
kembali lagi ke komponen abiotik. Siklus unsur-unsur tersebut tidak hanya
melalui organisme, tetapi juga melibatkan reaksi-reaksi kimia dalam lingkungan
abiotik sehingga disebut siklus biogeokimia. Berikut ini akan dibahas
macam-macam daur biogeokimia yang ada di alam ini, antara lain:
1. Siklus
Hidrologi (Air)
Daur / siklus
hidrologi, siklus air, atau siklus H2O adalah sirkulasi yang tidak pernah
berhenti dari air di bumi dimana air dapat berpindah dari darat ke udara
kemudian ke darat lagi bahkan tersimpan di bawah permukaan dalam tiga fasenya
yaitu cair (air), padat (es), dan gas (uap air). Daur hidrologi merupakan salah
satu dari daur biogeokimia. Siklus hidrologi memainkan peran penting dalam
cuaca, iklim, dan ilmu meteorologi. Keberadaan siklus hidrologi sangat
significant dalam kehidupan. kita tidak akan lama-lama di bagian pembukaan, ayo
kita segera meluncur ke detail-detail dari proses siklus hidrologi.
Meskipun
keseimbangan air di bumi tetap konstan dari waktu ke waktu, molekul air bisa
datang dan pergi, dan keluar dari atmosfer. Air bergerak dari satu tempat ke
tempat yang lain, seperti dari sungai ke laut, atau dari laut ke atmosfer, oleh
proses fisik penguapan, kondensasi, presipitasi, infiltrasi, limpasan, dan
aliran bawah permukaan. Dengan demikian, air berjalan melalui fase yang
berbeda: cair, padat, dan gas.
Secara garis
besar proses siklus hidrologi di alam adalah seperti yang terlihat dalam
gambar berikut.
Gambar: Siklus Hidrologi di alam
Siklus
hidrologi melibatkan pertukaran energi panas, yang menyebabkan perubahan suhu.
Misalnya, dalam proses penguapan, air mengambil energi dari sekitarnya dan
mendinginkan lingkungan. Sebaliknya, dalam proses kondensasi, air melepaskan
energi dengan lingkungannya, pemanasan lingkungan. Siklus air secara signifikan
berperan dalam pemeliharaan kehidupan dan ekosistem di Bumi. Bahkan saat air dalam
reservoir masing-masing memainkan peran penting, siklus air membawa
signifikansi ditambahkan ke dalam keberadaan air di planet kita. Dengan
mentransfer air dari satu reservoir ke yang lain, siklus air memurnikan air,
mengisi ulang tanah dengan air tawar, dan mengangkut mineral ke berbagai bagian
dunia. Hal ini juga terlibat dalam membentuk kembali fitur geologi bumi,
melalui proses seperti erosi dan sedimentasi. Selain itu, sebagai siklus air
juga melibatkan pertukaran panas, hal itu berpengaruh pada kondisi iklim di
bumi.
Pada siklus
hidrologi matahari berperan sangat penting. Matahari merupakan sumber energi
yang mendorong siklus air, memanaskan air dalam samudra dan laut. Akibat
pemanasan ini, air menguap sebagai uap air ke udara. 90 % air yang menguap
berasal dari lautan. Es dan salju juga dapat menyublim dan langsung menjadi uap
air. Selain itu semua, juga terjadi evapotranspirasi air terjadi dari tanaman
dan menguap dari tanah yang menambah jumlah air yang memasuki atmosfer.
Air di atmosfer berada dalam bentuk
uap air. Uap air berasal dari air di daratan dan laut yang menguap karena panas
cahaya matahari. Sebagian besar uap air di atmosfer berasal dari laut karena
laut mencapai tigaperempat luas permukaan bumi. Setelah air
tadi menjadi uap air, Arus udara naik mengambil uap air agar bergerak naik
sampai ke atmosfir. Semakin tinggi suatu tempat, suhu udaranya akan semakin
rendah. Nantinya suhu dingin di atmosfer menyebabkan uap air mengembun menjadi
awan yang
turun ke daratan dan laut dalam bentuk hujan. Air hujan di daratan masuk ke
dalam tanah membentuk air permukaan tanah dan air tanah.. Untuk kasus
tertentu, uap air berkondensasi di permukaan bumi dan membentuk kabut.
Arus udara
(angin) membawa uap air bergerak di seluruh dunia. Banyak proses meteorologi
terjadi pada bagian ini. Partikel awan bertabrakan, tumbuh, dan air jatuh dari
langit sebagai presipitasi. Beberapa presipitasi jatuh sebagai salju atau hail,
sleet, dan dapat terakumulasi sebagai es dan gletser, yang dapat menyimpan air
beku untuk ribuan tahun. Snowpack (salju padat) dapat mencair dan meleleh, dan
air mencair mengalir di atas tanah sebagai snowmelt (salju yang mencair).
Sebagian besar air jatuh ke permukaan dan kembali ke laut atau ke tanah sebagai
hujan, dimana air mengalir di atas tanah sebagai limpasan permukaan.
Sebagian dari
limpasan masuk sungai, got, kali, lembah, dan lain-lain. Semua aliran itu
bergerak menuju lautan. sebagian limpasan menjadi air tanah disimpan sebagai
air tawar di danau. Tidak semua limpasan mengalir ke sungai, banyak yang
meresap ke dalam tanah sebagai infiltrasi. Infiltrat air jauh ke dalam tanah
dan mengisi ulang akuifer, yang merupakan toko air tawar untuk jangka waktu
yang lama. Sebagian infiltrasi tetap dekat dengan permukaan tanah dan bisa
merembes kembali ke permukaan badan air (dan laut) sebagai debit air tanah.
Beberapa tanah menemukan bukaan di permukaan tanah dan keluar sebagai mata air
air tawar. Seiring waktu, air kembali ke laut, di mana siklus hidrologi kita
mulai
Setelah mencapai tanah, siklus
hidrologi terus bergerak secara kontinu dalam tiga cara yang berbeda:
- Evaporasi / transpirasi - Air yang ada di laut, di daratan, di sungai, di tanaman, dan sebagainya. Kemudian akan menguap ke angkasa (atmosfer) dan kemudian 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.
- Infiltrasi / Perkolasi ke dalam tanah - Air bergerak ke dalam tanah melalui celah-celah dan pori-pori tanah dan batuan menuju muka air tanah. Air dapat bergerak akibat aksi kapiler atau air dapat bergerak secara vertikal atau horizontal dibawah permukaan tanah hingga air tersebut memasuki kembali sistem air permukaan.
- Air Permukaan - Air bergerak di atas permukaan tanah dekat dengan aliran utama dan danau; makin landai lahan dan 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 disekitar daerah aliran sungai menuju laut. Proses perjalanan air di daratan itu terjadi dalam komponen-komponen siklus hidrologi yang membentuk sistem Daerah Aliran Sungai (DAS). Jumlah air di bumi secara keseluruhan relatif tetap, yang berubah adalah wujud dan tempatnya. Tempat terbesar tejadi di laut.
Peran siklus
hidrologi dalam siklus biogeokimia, aliran air di atas dan di bawah bumi adalah
komponen kunci dari perputaran siklus biogeokimia lainnya. Limpasan bertanggung
jawab untuk hampir semua transportasi sedimen terkikis dan fosfor dari darat ke
badan air. Salinitas lautan berasal dari erosi dan transportasi garam terlarut
dari tanah. Eutrofikasi danau terutama disebabkan fosfor, diterapkan lebih
untuk bidang pertanian di pupuk, dan kemudian diangkut sungai darat dan bawah.
Limpasan dan aliran air tanah memainkan peran penting dalam pengangkutan
nitrogen dari tanah ke badan air. Zona mati di outlet Sungai Mississippi
merupakan konsekuensi dari nitrat dari pupuk terbawa bidang pertanian dan
disalurkan ke sistem sungai ke Teluk Meksiko. Limpasan juga memainkan peran
dalam siklus karbon, sekali lagi melalui pengangkutan batu terkikis dan tanah.
Air merupakan kebutuhan manusia
yang sangat penting, karena berdasarkan fungsinya air dapat digunakan
sebagai pelarut kation dan anion, pengatur suhu tubuh, pengatur tekanan
osmotik sel, dan bahan baku
fotosintesis. Siklus air atau siklus hidrologi adalah sirkulasi air yang
tidak pernah berhenti dari atmosfer ke bumi dan kembali ke atmosfer melalui kondensasi, presipitasi, evaporasi dan transpirasi.
Tumbuhan
darat menyerap air yang ada di dalam tanah. Dalam tubuh tumbuhan air mengalir
melalui suatu pembuluh. Kemudian melalui tranpirasi uap air dilepaskan oleh
tumbuhan ke atmosfer. Transpirasi oleh tumbuhan mencakup 90% penguapan pada
ekosistem darat.
Hewan
memperoleh air langsung dari air permukaan serta dari tumbuhan dan hewan yang
dimakan, sedangkan manusia menggunakan sekitar seperempat air tanah. Sebagian
air keluar dari tubuh hewan dan manusia sebagai urin dan keringat.
Siklus
hidrologi dibedakan ke dalam tiga jenis yaitu:
- Siklus Pendek : Air laut menguap kemudian melalui proses kondensasi berubah menjadi butir-butir air yang halus atau awan dan selanjutnya hujan langsung jatuh ke laut dan akan kembali berulang.
- Siklus Sedang : Air laut menguap lalu dibawa oleh angin menuju daratan dan melalui proses kondensasi berubah menjadi awan lalu jatuh sebagai hujan di daratan dan selanjutnya meresap ke dalam tanah lalu kembali ke laut melalui sungai-sungai atau saluran-saluran air.
- Siklus Panjang : Air laut menguap, setelah menjadi awan melalui proses kondensasi, lalu terbawa oleh angin ke tempat yang lebih tinggi di daratan dan terjadilah hujan salju atau es di pegunungan-pegunungan yang tinggi. Bongkah-bongkah es mengendap di puncak gunung dan karena gaya beratnya meluncur ke tempat yang lebih rendah, mencair terbentuk gletser lalu mengalir melalui sungai-sungai kembali ke laut.
Kegiatan manusia dapat
berpengaruh buruk terhadap siklus hidrologi, beberapa contoh nya
antara lain:
- Penebangan hutan secara berlebihan yang mengakibatkan pengaruh terhadap jumlah resapan air kedalam tanah. hutan yang gundul tidak akan dapat menyerap air sehingga ketika hujan turun air akan mengalir langsung kelaut. karena tidak ada resapan yang terjadi karena hutan gundul, akibatnya laposan atas tanah dan humus terkikis oleh air yang mengalir, akibat lainnya terjadi banjir dan longsor.
- Pembagunan pemukiman yang tidak memperhatikan aspek lahan serapan air, akibatnya lahan yang seharusnya menjadi tempat serapan air menjadi tertutupi pemukiman, dimana dipastikan sebagian besar halaman pemukiman di tutup oleh jalanan, semen/beton, akibat penutupan lahan serapan tersebut terjadi lah banjir. Sementara siklus air yang tidak pernah berhenti dari atmosfir ke bumi dan sebaliknya tidak lagi berjalan seimbang karena proses resapan yang tidak maksimal. Air bersih yang turun ke bumi dalam bentuk hujan, tidak lagi meresap maksimal ke dalam tanah, tapi mengalir menjadi banjir.
2. Siklus Karbon
Siklus
karbon adalah siklus biogeokimia dimana
karbon dipertukarkan antara biosfer, geosfer, hidrosfer,
dan atmosfer Bumi (objek astronomis
lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini
belum diketahui). 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), dan
sedimen (termasuk bahan bakar fosil). Pertukaran karbon antar reservoir,
terjadi karena proses-proses kimia, fisika, geologi, dan biologi yang
bermacam-macam. Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan
Bumi, namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang
lambat dengan atmosfer.
Bagian terbesar dari karbon yang
berada di atmosfer Bumi adalah gas karbon dioksida (CO2). Gas-gas lain yang
mengandung karbon di atmosfer adalah metan dan kloroflorokarbon atau CFC (CFC
ini merupakan gas artifisial atau buatan). Gas-gas tersebut adalah gas rumah
kaca yang konsentrasinya di atmosfer telah bertambah dalam dekade terakhir ini,
dan berperan dalam pemanasan global.
Karbon mengalir antara masing-masing
penampungan (reservoir) dalam pertukaran yang disebut siklus karbon, yang
memiliki komponen lambat dan cepat. Setiap perubahan dalam siklus karbon yang
bergeser dari satu reservoir menempatkan lebih banyak karbon di penampungan
lain. Perubahan yang menempatkan gas karbon ke atmosfer hasil dalam suhu lebih
hangat di Bumi.
Selama jangka panjang, siklus karbon
tampaknya mempertahankan keseimbangan yang mencegah semua karbon Bumi dari
memasuki atmosfer (seperti halnya di Venus) atau agar tidak disimpan seluruhnya
dalam batuan. Keseimbangan ini membantu menjaga suhu bumi relatif stabil,
seperti termostat.
Siklus karbon merupakan siklus biogeokimia
terbesar. Ada 3 hal yang terjadi pada karbon :
- Tinggal dalam tubuh,
- Respirasi oleh hewan,
- Sampah/sisa dan Karbon itu masuk ke dalam perairan melalui proses difusi.
Proses dalam siklus
karbon
Secara
umum, karbon akan diambil dari udara
oleh organisme fotoautotrof (tumbuhan, ganggang, dll yang
mampu melaksanakan fotosintesis). organisme tersebut, sebut saja tumbuhan,
akan memproses karbon menjadi bahan makanan yang disebutkarbohidrat,
dengan proses kimia sebagai berikut :
6 CO2 +
6 H2O (+Sinar Matahari yg diserap Klorofil) ↔ C6H12O6 +
6 O2
Karbondioksida
+ Air (+Sinar Matahari yg diserap Klorofil)↔ Glukosa + Oksigen.
Hasil sintesa
karbohidrat itu dimakan para makhluk hidup heterotrof sebagai makanan
plus oksigen untuk bernafas. Tidak peduli makhluk herbivora,
carnivora, atau omnivora, sumber pertama energi yang tersimpan
dalam karbohidrat adalah tumbuhan.Karbon di dalam sistem
respirasi akan dilepas kembali dalam bentuk CO2 yang nantinya
dilepaskan saat pernafasan. Selain pelepasan CO2 ke udara saat
pernafasan, para detrivor (pembusuk) juga melepaskan CO2 ke
udara dalam proses pembusukan. Manusia juga tidak kalah peran dalam proses ini.
Hasil segala pembakaran, mulai dari pembakaran sampah, pembakaran bahan bakar
minyak di dalam kendaraan bermotor, asap pabrik, dan lain-lain juga
melepaskan CO2 ke udara. CO2 di udara nantinya akan
ditangkap oleh tumbuhan lagi dan siklus mulai dari awal lagi.
Di daratan, proses
pengubahan CO2 menjadi karbohidrat dan melepaskan oksigen
dilakukan oleh tumbuhan darat, sebaliknya, di daerah perairan, peran ini
dimainkan oleh organisme-organisme fotoautotrof perairan seperti ganggang,
fitoplankton, dan lain-lain. begitupula dengan peran yang
melepaskan CO2 ke udara. Hal itu dilaksanakan oleh para detrovor dan
organisme heterotrof. Di daratan ada manusia, kambing, sapi, harimau, dll. di
lautan ada berbagai jenis ikan dan makhluk-makhluk perairan.
Proses timbal balik
fotosintesis dan respirasi seluler bertanggung jawab atas perubahan dan
pergerakan utama karbon. Naik turunnya CO2 dan O2 atsmosfer secara musiman
disebabkan oleh penurunan aktivitas Fotosintetik. Dalam skala global kembalinya
CO2 dan O2 ke atmosfer melalui respirasi hampir menyeimbangkan pengeluarannya
melalui fotosintesis.
Akan tetapi pembakaran kayu dan
bahan bakar fosil menambahkan lebih banyak lagi CO2 ke atmosfir. Sebagai
akibatnya jumlah CO2 di atmosfer meningkat. CO2 dan O2 atmosfer juga berpindah
masuk ke dalam dan ke luar sistem akuatik, dimana CO2 dan O2 terlibat dalam
suatu keseimbangan dinamis dengan bentuk bahan anorganik lainnya.
Gambar: Daur Karbon dan daur oksigen
Gambar : Siklus Karbon
Karbon diambil
dari atmosfer dengan berbagai cara, antara lain:
- Ketika matahari bersinar, tumbuhan melakukan fotosintesa untuk mengubah karbon dioksida menjadi karbohidrat, dan melepaskan oksigen ke atmosfer. Proses ini akan lebih banyak menyerap karbon pada hutan dengan tumbuhan yang baru saja tumbuh atau hutan yang sedang mengalami pertumbuhan yang cepat.
- Pada permukaan laut ke arah kutub, air laut menjadi lebih dingin dan CO2 akan lebih mudah larut. Selanjutnya CO2 yang larut tersebut akan terbawa oleh sirkulasi termohalin yang membawa massa air di permukaan yang lebih berat ke kedalaman laut atau interior laut (lihat bagian solubility pump).
- Di laut bagian atas (upper ocean), pada daerah dengan produktivitas yang tinggi, organisme membentuk jaringan yang mengandung karbon, beberapa organisme juga membentuk cangkang karbonat dan bagian-bagian tubuh lainnya yang keras. Proses ini akan menyebabkan aliran karbon ke bawah (lihat bagian biological pump).
- Pelapukan batuan silikat. Tidak seperti dua proses sebelumnya, proses ini tidak memindahkan karbon ke dalam reservoir yang siap untuk kembali ke atmosfer. Pelapukan batuan karbonat tidak memiliki efek netto terhadap CO2 atmosferik karena ion bikarbonat yang terbentuk terbawa ke laut dimana selanjutnya dipakai untuk membuat karbonat laut dengan reaksi yang sebaliknya (reverse reaction).
Karbon dapat
kembali ke atmosfer dengan berbagai cara pula, antara lain:
- Melalui pernafasan (respirasi) oleh tumbuhan dan binatang. Hal ini merupakan reaksi eksotermik dan termasuk juga di dalamnya penguraian glukosa (atau molekul organik lainnya) menjadi karbon dioksida dan air.
- Melalui pembusukan binatang dan tumbuhan. Fungi atau jamur dan bakteri mengurai senyawa karbon pada binatang dan tumbuhan yang mati dan mengubah karbon menjadi karbon dioksida jika tersedia oksigen, atau menjadi metana jika tidak tersedia oksigen.
- Melalui pembakaran material organik yang mengoksidasi karbon yang terkandung menghasilkan karbon dioksida (juga yang lainnya seperti asap). Pembakaran bahan bakar fosil seperti batu bara, produk dari industri perminyakan (petroleum), dan gas alam akan melepaskan karbon yang sudah tersimpan selama jutaan tahun di dalam geosfer. Hal inilah yang merupakan penyebab utama naiknya jumlah karbon dioksida di atmosfer.
- Produksi semen. Salah satu komponennya, yaitu kapur atau gamping atau kalsium oksida, dihasilkan dengan cara memanaskan batu kapur atau batu gamping yang akan menghasilkan juga karbon dioksida dalam jumlah yang banyak.
- Di permukaan laut dimana air menjadi lebih hangat, karbon dioksida terlarut dilepas kembali ke atmosfer.
- Erupsi vulkanik atau ledakan gunung berapi akan melepaskan gas ke atmosfer. Gas-gas tersebut termasuk uap air, karbon dioksida, dan belerang. Jumlah karbon dioksida yang dilepas ke atmosfer secara kasar hampir sama dengan jumlah karbon dioksida yang hilang dari atmosfer akibat pelapukan silikat; Kedua proses kimia ini yang saling berkebalikan ini akan memberikan hasil penjumlahan yang sama dengan nol dan tidak berpengaruh terhadap jumlah karbon dioksida di atmosfer dalam skala waktu yang kurang dari 100.000 tahun.
Permasalahan dalam siklus karbon
Karbon (C)
adalah elemen yang paling sering kita temui di dalam kehidupan kita
sehari-hari. Dalam tanaman dan hewan. Tumbuhan menyimpan Carbon d dalam sari
buahnya (dalam bentuk glukose) dan tanaman juga memanfaatkan carbon
(CO2-Carbondioksida) dari atmosfer untuk membantu proses fotosintesisnya.
Ketika tumbuhan mati, mereka membusuk dan bakteri pengurai akan menguraikannya
menjadi bagian dari tanah, yaitu kompos. Karbon yang di dalam tanah (kompos)
dalam jangka waktu berjuta-juta tahun kemudian, akan berubah menjadi fosil,
sebagai sumber minyak bumi. Sedangkan karbon yg berada di dalam air akan
dimanfaatkan tumbuhan air dalam proses fotosintesisnya. Ketika ada ikan yg
memakan tumbuhan ini, maka terjadi perpindahan karbon (zat makanan/glukose)
dari tumbuhan ke ikan. Sedangkan dalam proses pernafasannya, ikan akan
mengeluarkan carbon, dalam bentuk CO2 (karbondioksida).
Kelanjutan dari
fosil yg telah berubah menjadi sumber minyak bumi,carbon yg terkandung akan di
suling (diolah) menjadi berbagai macam jenis minyak bumi, sebagai sumber energi
utama di dunia ini. Metode inilah yg menjadi metode utama penghasil sumber
energi kita, untuk menggerakkan mobil,motor, untuk penggerak listrik dan sumber
energi bagi perindustrian. Dampak dari pembakaran minyak bumi, CO2 akan
dilepaskan ke udara. Pelepasan CO2 yg berlebih diakibatkan salah satunya oleh
deforestation (penghancuran hutan). Dengan tidak adanya hutan, maka CO2 tidak
dapat digunakan sebagai bahan fotosintesis,,akan tetapi akan menumpuk di
atmosfer kita. Penumpukan CO2 akan mengakibatkan efek rumah kaca dimana sinar
UV tidak dapat dipantulkan oleh bumi. Sinar UV yg terperangkan di atmosfer akan
menaikkan suhu bumi dan berakibat kepada Pemanasan Global.
Dengan adanya permasalahan
dalam siklus
karbon tersebut, agar tidak terjadi pemanasan global diperlukan adanya
penyerapan dari atmosfir melalui tumbuhan dalam jumlah yang besar. Karena
tumbuhan dalam proses fotosintesis memanfaatkan karbon. Oleh karena itu
pengembangan areal hijau, penghutanan kembali (reboisasi) dan pelestarian hutan
sangat diperlukan. Apakah hutan yang ada saat ini memiliki kemampuan penyerapan
karbon yang setara dengan pelepasan krabon ke atmosfir pada siklus karbon
seperti tersebut di atas? Benarkah tanaman perkebunan seperti sawit dapat
menjadi penyerap karbon yang setara dengan hutan yang terkorversi. Untuk daerah
perkotaan, perlu ada desain jalan dengan diikuti oleh penghijauan di sepanjang
jalan. Begitu juga untuk jalan antar kota penanaman pohon menjadi paket
pemeliharaan dan perlindungan jalan.
Di udara,
konsentrasi karbondioksida sangat kecil bila dibandingkan
dengan oksigen dan nitrogen (kurang dari 0,04 %). akan tetapi gas ini adalah
gas rumah kaca yang berperan dalam efek rumah kaca. Penambahan gas ini dapat
meningkatkan suhu udara di bumi. Sekarang ini, populasi tumbuhan semakin
berkurang (banyak hutan rusak dan lain-lain ) sedangkan kedaraan bermotor
bertambah banyak. Jadi kita bisa bayangkan bahwa pelepasan CO2 ke udara tidak
sebanding dengan pengubahannya oleh tumbuhan menjadi Karbohidrat. ini akan
mempengaruhi keseimbangan atmosfer dan keseimbangan ekosistem di bumi.
Neraca karbon global adalah
kesetimbangan pertukaran karbon (antara yang masuk dan keluar) antar reservoir
karbon atau antara satu putaran (loop) spesifik siklus karbon (misalnya
atmosfer - biosfer). Analisis neraca karbon dari sebuah kolam atau reservoir
dapat memberikan informasi tentang apakah kolam atau reservoir berfungsi
sebagai sumber (source) atau lubuk (sink) karbon dioksida.
3. Siklus Nitrogen
Nitrogen merupakan unsur senyawa
kimia yang paling banyak terdapat di atmosfer. Jumlahnya sekitar80%. Nitogen
bebas di udara dapat bereaksi dengan hirogen atau oksigen dengan bantuan dari
petir yang di sebut proses elektrisasi.
Senyawa nitrogen memiliki pengaruh
yang besar terhadap kualitas air, secara biologi tersedia sebagai nutrient
untuk tanaman atau sebagai racun terhadap manusia dan kehidupan air. Nitrogen
di atmosfer adalah sumber utama semua jenis nitrogen, tetapi tidak secara
langsung tersedia untuk tanaman sebagai nutrient karena ikatan tiga N2 terlalu
kuat untuk dipecahkan oleh fotosintesa. Konversi nitrogen di atmosfer menjadi
bentuk kimia lain disebut fiksasi dan dibantu oleh bakteri tertentu yang ada di
air, tanah dan akar alfalfa, semanggi, kacang polong, buncis, dan kacang
lainnya. Petir di atmosfer juga sebagai sumber fiksasi nitogen karena suhu
tinggi yang dihasilkan dari sambaran petir cukup untuk memecah ikatan N2 dan
O2, sehingga memungkinkan terbentuknya nitrogen oksida. Nitrogen
oksida yang dibuat dalam petir larut dalam air hujan dan diserap oleh akar
tanaman, sehingga memasuki subcycles nutrisi nitrogen (lihat
Gambar Siklus Nitrogen). Tingkat di mana nitrogen di atmosfer dapat memasuki
siklus nitrogen oleh proses alam terlalu sedikit untuk mendukung produksi
pertanian yang intensif akhir-akhir ini. Kekurangan nitrogen tetap harus
ditambah dengan pupuk yang mengandung nitrogen hasil proses industri, yang
berasal dari bahan bakar minyak bumi. Pertanian modern skala besar telah
berhasil membuat sebuah metode untuk mengkonversi minyak ke dalam makanan.
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.
Di alam,
Nitrogen terdapat dalam bentuk senyawa organik seperti urea, protein, dan asam
nukleat atau sebagai senyawa anorganik seperti ammonia, nitrit, dan nitrat.
Tahap pertama
Daur nitrogen adalah transfer
nitrogen dari atmosfir ke dalam tanah. Selain air hujan yang membawa sejumlah
nitrogen, penambahan nitrogen ke dalam tanah terjadi melalui proses fiksasi
nitrogen. Fiksasi nitrogen secara biologis dapat dilakukan oleh bakteri
Rhizobium yang bersimbiosis dengan polong-polongan, bakteri Azotobacter dan Clostridium.
Selain itu ganggang hijau biru dalam air juga memiliki kemampuan memfiksasi
nitrogen.
Tahap kedua
Nitrat
yang di hasilkan oleh fiksasi biologis digunakan oleh produsen
(tumbuhan) diubah menjadi molekul protein. Selanjutnya
jika tumbuhan atau hewan mati, mahluk pengurai merombaknya menjadi gas amoniak
(NH3) dan garam ammonium yang larut dalam air (NH4+). Proses ini disebut dengan
amonifikasi. Bakteri Nitrosomonas mengubah amoniak dan senyawa ammonium menjadi
nitrat oleh Nitrobacter. Apabila oksigen dalam tanah terbatas, nitrat dengan
cepat ditransformasikan menjadi gas nitrogen atau oksida nitrogen oleh proses
yang disebut denitrifikasi.
Nitrogen yang
diperlukan adalah dalam bentuk senyawa bukan dalam bentuk unsur.
Senyawa nitrogen diperoleh ketika petir keluar dan menyebabkan nitrogen
bersenyawa menjadi nitrat. Selain melalui petir juga dapat melalui
bakteri Rhizobium yang bersimbiosis pada tumbuhana
kacangh-kacangan membentuk bintil akar. Tumbuhan menyerap nitrat dari tanah
untuk dijadikan protein lalu tumbuhan dimakan olejh konsumer senyawa nitrogen
pindah ke tubuh hewan. Urin, bangkai hewan, dan tumbuhan mati akan diuraikan
oeh pengurai jadi amonium dan amonia. Bakteri Nitrosomonas mengubah
amonia tersebut menjadi nitrit, kemudian bakteri Nitrobacter merubahnya
menjadi nitrat (NO3). Kemudian nitrat ini diserap oleh tumbuhan.
(Proses perubahan nitrit menjadi nitrat disebut Nitrifikasi Perubahan
nitrit atau nitrat menjadi nitrogen bebas disebut denitrifikasi
Bakteri pemecah
akan memecah protein dalam tubuh organisme mati atau hasil sisa mereka menjadi
amonium, kemudian nitrit atau nitrat dan akhirnya menjadi gas nitrogen
yang mana kana dilepaskan ke atmosfer dari mulai nitrogen diikat dan
berputar lagi. Semua hewan hanya memperoleh nitrogen organik dari tumbuhan atau
hewan lain yang dimakannya. Ketika makhluk hidup mati, materi organik
yang dikandungnya akan diuraikan kembali oleh dekomposer sehingga nitrogen
dapat dilepaskan sebagai amonia. Dekomposisi nitrogen organik menjadi amonia lagi
disebut amonifikasi. Proses tersebut dapat dilakukan oleh
beberapa bakteri dan makhluk hidup eukariotik.
Berikut adalah beberapa bakteri yang
terlibat dalam daur nitrogen:
- Nitrosomonas mengubah amonium/amonia menjadi nitrit.
- Nitrobactar mengubah nitrit menjadi nitrat
- Rhizobium menambat nitrogen di udara.
- Bakteri hidup bebas pengikat nitrogen seperti Azotobacter (aerobik) dan Clostridium (anaerobik0.
- Alga biru hijau pengikat nitrogen seperti Anabaena, Nostoc, dan anggota-anggota lain dari ordo Nostocales.
- Bakteri ungu pengikat nitrogen seperti Rhodospirillum.
Siklus nitrogen adalah suatu
proses konversi senyawa yang mengandung unsure nitrogen menjadi berbagai
macam bentuk kimiawi yang lain. Transformasi ini dapat terjadi secara biologis
maupun non-biologis. Beberapa proses penting pada siklus nitrogen, antara lain
fiksasi nitrogen, mineralisasi, nitrifikasi, denitrifikasi.
Walaupun terdapat sangat banyak
molekul nitrogen di dalam atmosfer, nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif.
Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa
organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen.
Fiksasi nitrogen yang lain terjadi
karena proses geofisika, seperti terjadinya kilat. Kilat memiliki peran yang
sangat penting dalam kehidupan, tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di
bumi. Walaupun demikian, sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap
senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut. Hampir seluruh makhluk
hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain. Oleh sebab
itu, reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau
fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen.
Vertebrata secara tidak langsung
telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun
asam nukleat. Di dalam tubuh, makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang
lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida, dan dipergunakan
untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru, atau senyawa lainnya.
Sekitar setengah dari 20 jenis asam
amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi
vertebrata, artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan
nutrisi senyawa lain, sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan
beberapa bahan dasar nutrisi, termasuk senyawa intermediat dari siklus asam
sitrat.
Asam amino esensial disintesis oleh
organisme invertebrata, biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme
yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi, yang
telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata.
Nukleotida yang diperlukan dalam
sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme, sehingga
istilah "nukleotida esensial" kurang tepat. Kandungan nitrogen pada
purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina, asam aspartat dan
glisina, layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat
dari glukosa.
Kelebihan asam amino yang tidak
digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi.
Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO2 atau
H2O, dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses
hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi. Setiap asam amino memiliki
lintasan metabolismenya masing-masing, lengkap dengan perangkat enzimatiknya.
BAB
III
PENUTUP
Kesimpulan
Siklus biogeokimia atau siklus organik anorganik dengan kata lain adalah siklus unsur atau senyawa
kimia yang mengalir dari komponen abiotik ke biotik dan kembali lagi ke
komponen abiotik. Siklus unsur-unsur tersebut tidak hanya melalui organisme,
tetapi juga melibatkan
reaksi-reaksi kimia dalam lingkungan
abiotik sehingga disebut siklus biogeokimia. Berikut ini akan dibahas
macam-macam daur biogeokimia yang ada di alam ini, antara lain :
·
Siklus Hidrologi (Air)
Daur / siklus hidrologi, siklus air, atau siklus H2O
adalah sirkulasi yang tidak pernah berhenti dari air di bumi dimana air dapat
berpindah dari darat ke udara kemudian ke darat lagi bahkan tersimpan di bawah
permukaan dalam tiga fasenya yaitu cair (air), padat (es), dan gas (uap air).
·
Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan
antara biosfer, geosfer, hidrosfer,
dan atmosfer Bumi (objek astronomis
lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini
belum diketahui). 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), dan
sedimen (termasuk bahan bakar fosil).
·
Siklus Nitrogen
Nitrogen
merupakan unsur senyawa kimia yang paling banyak terdapat di atmosfer.
Jumlahnya sekitar80%. Nitogen bebas di udara dapat bereaksi dengan hirogen atau
oksigen dengan bantuan dari petir yang di sebut proses elektrisasi.
DAFTAR PUSTAKA
