BIOGEOKIMIA

 

PENGERTIAN DAUR BIOGEOKIMIA

Daur Biogeokimia merupakan perpindahan unsur-unsur kimia melalui makhluk hidup dan lingkungan abiotik (tanah dan air). Dalam daur biogeokimia dikenal dua macam daur, diantaranya daur edafik dan daur atmosferik. Daur edafik merupakan daur yang unsur kimia pada daur tersebut tidak pernah membentuk gas di udara. Adapun daur atmosferik adalah daur yang unsur kimia pada daur tersebut mengalami fase berbentuk gas di udara. Daur biogeokimia berfungsi mengatur keseimbangan ekosistem.

Artinya keseimbangan ekosistem tergantung pada pengulangan yang terjadi secara berputar pada unsur-unsur kimia tertentu. Unsur-unsur kimia yang dapat mengalami daur biogeokimia meliputi karbon, nitrogen, hidrogen, dan oksigen, serta fosfor. Dalam siklus biogeokimia juga sebagai pertukaran antara komponen biosfer yang hidup dan tidak hidup yang akan di tingkat trofik yang tidak hilang dalam ekosistem.

Unsur-unsur sebagai zat biotik melalui air dalam daur ulang dengan komponen yang hidup diantaranya Bahan ekosistem tang akan di angkat di setiap tingkatan, Berupa elemen yang dibuat dari bahan organik dan akan didaur ulang, Elemen-elemen termasuk pada komponen dan unsur biotik yang melalui udara dan Daur ulang makhluk dan bebatuan (geofisika). Siklus dalam pembentukan Daur Biogeokimia Diantaranya adalah sebagai berikut:

• Penguapan: Pada siklus ini atmosfer dengan pembentukan dalam keadaan jenuh, uap air (awan) menjadi noda air, yang kemudian jatuh dalam bentuk hujan, dan salju.
• Infiltrasi merupakan sebuah aliran air yang masuk ke tanah melalui celah dan pori-pori di tanah ke permukaan air tanah kemudian bergerak secara vertikal dengan horizontal di bawah permukaan tanah .
• Permukaan Air adalah sebuah limpasan dalam permukaan biasanya diamati di daerah perkotaan dengan membentuk sungai utama pada permukaan di sekitar daerah aliran sungai menuju laut.

RAGAM DAUR BIOGEOKIMIA

Fungsi dari Daur Biogeokimia ialah menjadi daur atau siklus materi yang membalikkan lagi seluruh unsur-unsur kimia yang telah digunakan oleh seluruh yang ada di muka bumi dari komponen biotik ataupun komponen abiotik, yang pada akhirnya berkesinambungan dan seimbang dalam kehidupan di bumi dapat terjaga. Berikut dibawah ini ragam daur biogeokimia yang perlu kamu ketahui Grameds:

SIKLUS BIOGEOKIMIA DAUR KARBON

Siklus karbon adalah siklus biogeokimia di mana 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). Pergerakan tahuan karbon, pertukaran karbon antar reservoir, terjadi karena proses-proses kimia, fisika, geologi, dan biologi yang bermaca-macam.

Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi, namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer. 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.

SIKLUS BIOGEOKIMIA DAUR NITROGEN

Siklus daur nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur 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 lain. Oleh sebab itu, reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen. Di bawah ini tahap-tahapan terjadinya daur nitrogen:

• Tahap pertama yaitu daur nitrogen atau proses transfer nitrogen dari atmosfer kedalam tanah. Selain masuknya nitrogen kedalam tanah akibat dari air hujan, nitrogen juga dapat masuk melalui proses fiksasi nitrogen, proses ini dilakukan oleh bakteri Rhizobium yang akan bersimbiosis dengan bakteri Azotobacter, Clostridium, dan polong-polongan. Ganggang hijau juga memiliki kemampuan yang sama seperti memfiksasi nitrogen.
• Tahap kedua di mana nitrat diperoleh dari hasil fiksasi biologis yang digunakan oleh produsen atau tanaman yang kemudian akan mengubahnya menjadi protein. Jika ada hewan atau tanaman yang mati maka pengurai akan mengubahnya menjadi NH3 (gas amonia) dan NH4+ (garam amonium yang terlarut oleh air), proses yang terjadi ini dinamakan dengan amonifikasi. Bakteri Nitrosomonas dapat mengubah senyawa amonium dan amonia menjadi nitrat yang diproses oleh Nitrosomonas. Denitrifikasi merupakan proses di mana oksigen yang terdapat dalam tanah terbasa, maka nitrat akan cepat ditransformasikan menjadi oksida nitrogen atau gas 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.

SIKLUS BIOGEOKIMIA DAUR HIDROGEN DAN OKSIGEN

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. Pemanasan air laut oleh sinar matahari merupakan kunci proses siklus hidrologi tersebut dapat berjalan secara terus menerus. Air berevaporasi, kemudian jatuh sebagai presipitasi dalam bentuk hujan, salju, hujan es dan salju (sleet), hujan gerimis atau kabut.

Air merupakan kebutuhan vital bagi semua makhluk hidup. Tak ada makhluk hidup yang mampu bertahan hidup tanpa adanya air. Air terdapat secara melimpah di laut, tetapi ketersediaannya relatif terbatas di daratan. Bagi tumbuhan, air merupakan salah satu faktor penting untuk fotosintesis, perkecambahan dan pertumbuhan, serta sarana transportasi zat.

Bagi hewan dan manusia, air merupakan faktor penting dalam melaksanakan transportasi zat. Daur air disebut juga daur hidrologi. Secara garis besar daur hidrologi dibedakan menjadi tiga macam, yaitu daur hidrologi pendek, daur hidrologi sedang, dan daur hidrologi panjang. Berikut ini penjelasannya:

• Daur hidrologi pendek: Air laut menguap, uap air naik ke udara lalu bersatu menjadi awan. Pada ketinggian tertentu awan mengalami kondensasi dan presipitasi menjadi titik-titik air, kemudian turun sebagai hujan. Pada daur hidrologi pendek ini terbentuknya awan dan hujan terjadi di atas laut, jadi hujan tidak mencapai daratan.
• Daur hidrologi sedang: Air laut menguap, uap air naik ke udara dan terbawa angin sampai di atas daratan membentuk awan. Pada ketinggian tertentu awan mengalami kondensasi dan presipitasi membentuk titik-titik air, lalu turun sebagai hujan di daratan. Sebagian air meresap ke dalam tanah, sebagian lain kembali ke laut melalui sungai.
• Daur hidrologi panjang: Uap air yang berasal dari penguapan air laut, kolam, danau, sungai maupun hasil transpirasi tumbuhan naik ke udara, lalu bersatu menjadi awan. Awan terbawa oleh angin ke arah daratan dan pada jarak tertentu terhalang oleh pegunungan. Akhirnya awan mengalami kondensasi dan presipitasi menjadi titik-titik air dan turun sebagai hujan di atas pegunungan. Air hujan meresap ke tanah di pegunungan, lalu diserap oleh tumbuhan di pegunungan, sebagian muncul sebagai mata air. Melalui sungai air mengalir kembali lagi ke laut.

SIKLUS BIOGEOKIMIA DAUR BELERANG

Daur belerang atau daur sulfur adalah salah satu bentuk daur biogeokimia. Pengertian dan definisi lain dari daur belerang atau sulfur yaitu perubahan sulfur dari hidrogen sulfida menjadi sulfur dioksida lalu menjadi sulfat dan kembali menjadi hidrogen sulfida lagi. Sulfur di alam ditemukan dalam berbagai bentuk. Dalam tanah sulfur ditemukan dalam bentuk mineral, di udara dalam bentuk gas sulfur dioksida dan di dalam tubuh organisme sebagai penyusun protein.

Siklus sulfur di mulai dari dalam tanah yaitu ketika ion-ion sulfat di serap oleh akar dan dimetabolisme menjadi penyusun protein dalam tubuh tumbuhan. Ketika hewan dan manusia memakan tumbuhan, protein tersebut akan berpindah ke tubuh manusia. Dari dalam tubuh manusia senyawa sulfur mengalami metabolisme yang sisa-sisa hasil metabolisme tersebut diuraikan oleh bakteri dalam lambung berupa gas. Salah satu zat yang terkandung dalam gas tersebutadalah sulfur.

Sulfur banyak terdapat di kerak bumi. Sulfur dapat diserap oleh tumbuhan dalam bentuk sulfat. Sulfur diperlukan dalam sintesis senyawa protein. Sulfat dalam tanah diserap oleh tumbuhan, selanjutnya digunakan untuk sintesis protein. Melalui rantai makanan sulfur berpindah ke konsumen. Jika organisme mati, senyawa sulfur dalam organisme akan terurai secara aerob membentuk sulfat kembali, dan bila penguraian berlangsung secara anaerob menghasilkan gas sulfur dan sulfida.

Gas sulfur dan sulfida juga berasal dari hasil reduksi senyawa sulfat secara anaerob oleh bakteri pereduksi sulfur. Oleh bakteri sulfur, gas sulfur dan sulfida di udara dioksidasi menghasilkan sulfur, selanjutnya sulfur dioksidasi lagi membentuk sulfat dalam tanah. Proses terjadinya sulfur akibat dari proses terjadinya pembakaran bahan bakar fosil batu bara atau terjadi akibat adanya aktivitas gunung berapi, lalu asapnya akan naik ke atmosfer, atau udara sulfur oksida itu akan berada di awan yang menjadi hidrolidid air membentuk H2SO4, awan akan mengalami kondensasi yang akhirnya menurunkan hujan yang dikenal dengan hujan asam.

Air hujan itu akan masuk kedalam tanah yang akan diubah menjadi Sulfat yang sangat peting untuk tumbuhan. Sulfat hanya terdapat dalam bentuk anorganik (SO42-), sulfat ini yang mampu berpindah dari bumi atau alam ke tubuh tumbuhan melalui penyerapan sulfat oleh akar. Sulfur akan direduksi oleh bakteri menjadi sulfida dan berbentuk sulfur dioksida atau hidrogen sulfida.

SIKLUS BIOGEOKIMIA DAUR FOSFOR

Keberadaan fosfor pada organisme hidup sangat kecil, tetapi peranannya sangat diperlukan. Atom fosfor hanya ditemukan dalam bentuk senyawa fosfat (PO43-). Fosfat diserap oleh tumbuhan dan digunakan untuk sintesis organik. Fosfor banyak dikandung oleh asam nukleat, yaitu bahan yang menyimpan dan mentranslasikan sandi genetik.

Peranan dan Reproduksi Chrysophyta Atom fosfor juga merupakan dasar bagi ATP (Adenosine Tri Phospat) berenergi tinggi yang digunakan untuk respirasi seluler dan fotosintesis. Selain itu merupakan salah satu mineral penyusun tulang dan gigi. Fosfor merupakan komponen yang sangat langka dalam organisme tak hidup. Produktivitas ekosistem darat dapat ditingkatkan jika fosfor dalam tanah ditingkatkan. Peristiwa pelapukan batuan oleh fosfat akan menambah kandungan fosfat di dalam tanah.

Sumber : Gramedia Blog