Daur Biogeokimia

Daur biogeokimia adalah peredaran unsur-unsur kimia dari lingkunggn melalui komponen biotik dan kembali lagi ke lingkungan. Proses tersebut terjadi secara berulang-ulag dan tak terbatas. Bila suatu organisme mati, maka bahan organic yang terdapat di dalam tubuh organisme tersebut akan dirombak menjadi zat anorganik dan dikembalikan ke lingkungan. Daur biogeokimia dapat dikelompokkan dalam tiga tippe, yaitu daur gas, daur cair, dan daur padat (sedimen). Daur gas meliputi daur karbon dan daur nitrogen. Daur cair meliputi daur air, sedangkan daur padat meliputi daur fosfor dan belerang.

A.       Daur Karbon

 

Unsur karbon terdapat di atmosfer dalam bentuk senyawa karbon anorganik, yaitu karbon dioksida (CO₂). Senyawa anorganik CO₂ baik di darat maupun di air akan diubah oleh produsen menjadi senyawa karbon organic melalui fotosintesis, disertai penyimpanan energy yang berasal dari radiasi cahaya matahari. Energi yang tersimpan di dalam tubuh produsen bersama dengan senayawa karbon organic disebut energi biokimia. Sebagian senyawa karbon organik di dalam tubuh produsen dimanfaatkan untuk aktivitas fisiologi produsen itu sendiri melalui proses respirasi dan melalui rantai makanan. Respirasi yang dilakukan oleh produsen dan konsumen akan membebaskan CO₂ ke udara.

Bila produsen dan konsumen mati, maka seyawa karbon organic di dalam tubuhnya akan diurai oleh organisme pengurai yang akan membebaskan CO₂ ke udara atau ke dalam air. Sebagian bahan organic yang sulit diuraikan (perlu waktu yang lama) dan ada yang berubah menjadi batu kapur, arang, dan minyak bumi. Pembakaran bahan fosil akan membebaskan CO₂ kembali ke udara.

Didalam air CO₂ terlarut akan bereaksi dengan air membentuk asam karbonat kemudia bereaksi dengan batu kapur yang berlimpah di perairan terutama lautan untuk membentuk ion bikarbonat dan karbonat. Ion bikarnonat merupakan sumber CO₂ bagi organisme perairan. Organisme Mollusca bercangkang membuat bahan cangkang kalsium karbonat dengan memanfaatkan kalsium dan CO₂ yang terlarut dalam air. Bila hewan tersebut mati, maka cangkang akan hancur dan membebaskan CO₂ ke udara.

B.        Daur Nitrogen

Nitrogen merupakan unsur yang penting bagi kehidupan yaitu sebagai komponen pembentuk proein atau komponen penyusun asam nukleat (DNA atau RNA). Sumber utama nitrogen adalah N₂ di atmosfer. Namun, sebagian besar organisme baik tumbuhan maupun hewan tidak dapat mmemanfaatkan N2 bebas di udara. Pengikatan N₂ secara biologi dlakukan oleh bakteri dan ganggang hijau-biru. Bakteri bebas yang dapat mengikat bakteri antara lain Azetobacter. Bakteri simbiotik yang mampu mengikat N₂ antara lain Rhizobium leguminosarum yang bersimbiosis dengan bintil akar tumbuhan polong-polongan.

Nitrat yang telah diserap oleh akar tumbuhan disintesis menjadi bahan protein di dalam tubuh tumbuhan (protein nabati). Protein nabati diubah oleh herbivora menjadi protein hewani. Bila tumbuhan dan hewan mati, maka protein nabati dan hewani, serta kotoranya diurai menjadi ammonia dan asam amino oleh jamur pelapuk dan bakteri. Penguraian protein menjadi asam amino dan ammonia disebut amonifikasi. Bakteri yang melakukan amonifikasi, antara lain Bacilus subtitis. Amonia kemudia diubah menjadi nitrit oleh baktri nitrit (Nitrosococcus dan Nitrosomonas). Selain diserap oleh akar tumbuhan akar tumbuhan, nitrat juga mengalami denitrifikasi oleh bakteri, dan sebagian menumpuk dalam bentuk endapan. Denitrifikasi adalah pengubahan nitrat menjadi gas nitrogen yang akan dibebaskan kembali ke udara. Bakteri yang berperan dalam denitrifikasi, antara lain Pdeudomonas denitrificans dan Micrococus.

Pengikatan nitrogen di udara secara elektrokimia memerlukan energy dari halilintar. Dengan energy dari halilintar, nitrogen berikatan dengan oksigen menghasilkan nitrogen dioksida lalu bereaksi dengan air membentuk nitrat yang aka diserap oleh akar tumbuhan, mengalami denitrifikasi atau menumpuk pada endapan.

C.       Daun Air

 

Saat terkena cahaya matahari, seluruh permukaan bumi yang mengandung air akan mengalami penguapan (evaporasi), sementara makhluk hidup mengalami transpirasi (kehilangan air melalui penguapan atau evaporasi). Uap air akan naik ke lapisan atmosfer membentuk awan. Awan kemudian berpindah karena perbedaan suhu udara atau terbawa oleh angin. Saat terpapar udara dingin, awan akan mengalami kondenssi menjadi tetes-tetes air dan akan jatuh ke permukaan bumi dalam bentuk hujan (presipirasi)

Air hujan akan masuk ke dalam tanah secara vertical melalui infiltrasi. Infiltrasi air hujan pada daerah yang bervegetasi ditumbuhi tumbuhan lebih besar bila dibandingkan dengan daerah yang tidak bervegetasi, Karena vegetasi menghasilkan serasah yang dapat meningkatkan porositas tanah. Setelah terjadi infiltrasi, air akan terus bergerak ke bawah karena pengaruh gravitasi bumi, disebut peristiwa pekolasi. Sebagian air tanah diserap oleh tumbuhan untuk fotosintesis. Air sungai akan megalir ke tempat yang lebih rendah daripada presipitasi. Sebaliknya di daratan laju presipitasi lebih tinggi daripada evaporasi dan transpirasi.

D.       Daur Fosfor

Fosfor di alam berasal dari pelapukan batuan mineral dan penguraian bahan organic oleh decomposer. Fosfor diserap oleh tumbuhan dalam bentuk fosfat anorganik dan PO₄^-3. Meskipun fosfor di alam jumlahnya sangat banyak, tetapi persediannya untuk tumbuhan sangat terbatas karena sebagian besar terikat secara kimia oleh unsur lain dan sukar larut dalam air. Itulah alasan para petani memberikan pupuk fosfat untuk tanaman pertaninnya. Pupuk fosfat dibuat dari bahan baku berupa batu-batuan fosfat yang teersedia di alam.

Fosfor di dalam tubuh makhluk hidup berfungsi untuk menyimpan dan memindahkan energy dalam bentuk ATP, membentuk asam nukleat, dan membantu proses respirasi maupun asimilasi. Melalui rantai makanan, fosfor dari tumbuhan masuk ke dalam tubuh hewan. Bila tumbuhan dan hewan mati, maka fosfat organic dari tubuh organisme tersebut akan diurai oleh decomposer menjadi fosfat anorganik. Fosft anorganik yang terlarut dalam air dapat mengalami pengendapan di laut sebagai batu karang atau fosil.

E.        Daur Belerang (Sulfur)

Belerang terdapat di atmosfer dalam bentuk sulfur dioksida yag berasal dari aktivitas vulkanis (gunung berapi), pembakaran bahan bakar fosil, asap kendaraan bermotor, dan apa pabrik. Belerang juga terdapat dalam bentuk hydrogen sulfide yang dilepas dari proses pembusukan bahan organic di dalam tanah dan air yang dilakukan oleh bakteri dan jamur pengurai. Organisme pengurai yang merombak bahan organic dan melepaskan H₂S antara lain Aspergillus dan Neurospora serta bakteri Escherichia coli. H₂S selanjutnya mengalami oksidasi di atmosfr membentuk sulfat. Gas sulfat bersama-sama dengan presipitasi (curah hujan) masuk ke dalam tanah. Bila kandungan sulfat di udara tinggi, maka presipitasi yang dihasilkan akan sangat asam dikenal sebagai hujan asam.

H₂S di dalam tanah juga dapat mengalami oksidasi dan mengahsilkan elemen sulfur (S). Sulfur kemudian teroksidasi menjadi sulfat oleh bakteri Thiobacillus denitrificans. Sulfat di dalam tanah dapat tereduksi kembali menjadi H₂S oleh bakteri Thiobacillus thioparus. Belerang di dalam tanah terdapat dalam bentuk sulfat, sulfide, dan belerang anorganik. Akan tetapi tumbuhan menyerap belerang dalam bentuk anion sulfat dari dalam tanah.
(Coba kalian pahami lagi gambar dengan penjelasan yang ada)