SIKLUS BIOGEOKKIMIA
Siklus biogeokimia meupakan siklus unsur atau senyawa
yang mengalir dari komponen biotik ke komponen abiotik dan selanjutnya akan
kembali lagi ke komponen biotik. Siklus unsur ini tidak hanya mengalir melalui
organisme tetapi juga bisa melalui atau melibatkan reaksi-reaksi kimia dalam
lingkungan tak hidup (biotik).
Hal ini karena semua materi yang menyusun tubuh
makhluk hidup berasal dari bumi, yaitu berupa unsur-unsur kimia yang merupakan
materi dasar bagi makhluk hidup maupun makhluk tak hidup. Berdasarkan
skala biosfer sebagai keseluruhan dari siklus biogeokimia dibedakan atas dua
golongan besar yaitu siklus dari berbagai bentuk gas yang terdapat dalam
atmosfer dan tipe siklus sedimen yang terdapat di dalam kwerak bumi. Siklus
tipe gas lebih sempurna dari tipe sedimen karena reservoir gas ada di atmosfer
dapat secara cepat mengatasi bila terjadi ketidakseimbangan di dalam siklus.
Siklus-siklus biogeokimia tersebut antara lain adalah
siklus Nitrogen, siklus Fosfor, siklus Karbon, siklus Oksigen, siklus
Karbondioksida, siklus Air dan siklus Sedimen.
1.
Siklus
Nitrogen
Nitrogen merupakan unsur esensial untuk pembentukan protein dan asam
nukleat. Sekitar 78% nitrigen terdapat di atmosfer dalam bentuk gas (N2), namun
tumbuhan dan hewan pada umumnya tidak mampu menggunakannya dalam bentuk bebas.
Nitrogen harus diubah menjadi bahan Nitrogen lain sehingga dapat digunakan.
Pada umumnya tumbuhan adapat menggunakan nitrogen dalam bentuk amonia (NH3),
ion nitrit (NO2), dan ion nitrat(NO3).
Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia.
Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri. Amonia
ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit, yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus
sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan.
Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan, nitrat diubah menjadi amonia kembali,
dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara.
v Contoh :
Nitrogen bebas dapat ditambat/difiksasi terutama oleh
tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis
ganggang. Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen
dengan bantuan kilat/ petir.
Nitrogen kebanyakan diperoleh ketika petir keluar dan
menyebabkan nitrogen bersenyawa menjadi nitrat. Selain melalui petir juga dapat
melalui bakteri Rhizobium yang bersimbiosis pada tumbuhan kacang-kacangan
membentuk bintil akar. Tumbuhan menyerap nitrat dari tanah untuk dijadikan protein
lalu tumbuhan dimakan oleh 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
Selanjutnya, 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 akan
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.
Adapun bakteri yang terlibat dalam daur nitrogen yaitu :
- 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 (anaerobik).
- Alga biru hijau pengikat nitrogen seperti Anabaena, Nostoc, dan anggota-anggota lain dari ordo Nostocales.
- Bakteri ungu pengikat nitrogen seperti Rhodospirillum.
2.
Siklus
Fosfor
Fosfor merupakan elemen terpenting bagi kehidupan,
karena semua makhluk hidup membutuhkan fosfor dalam bentuk TAP sebagai sumber
energi dalam proses meabolisme sel. Siklus fosfor tidak terjadi di atmosfer
atau udara melainkan terjadi pada tanah, air, tumbuhan dan hewan melalui proses
sedimnetasi. Di alam, fosfor terdapat dalam dua bentuk, yaitu senyawa fosfat
organik (pada tumbuhan dan hewan) dan senyawa fosfat anorganik (pada air dan
tanah).
Awalnya fosfat organik berasal dari hewan dan tumbuhan
yang mati kemudian diuraikan oleh dekomposer (pengurai) menjadi fosfat
anorganik. Selanjutnya fosfat anorganik yang terlarut di air tanah atau air
laut tersebut akan terkikis dan mengendap di sedimen laut. Oleh karena itu,
fosfat banyak terdapat di batu karang dan fosil. Selanjutnya, fosfat dari batu
dan fosil tersebut terkikis dan membentuk fosfat anorganik terlarut di air
tanah dan laut dan fosfat anorganik ini kemudian akan diserap oleh akar
tumbuhan lagi yang selanjutnya ion fosfat yang ada di tumbuhan tersebut akan di
makan oleh hewan sampai siklus ini berulang terus menerus.
v Contoh :
Siklus Fosfor ini dapat di lihat dari adanya peristiwa erosi dan pelapukan dari
hewan dan tumbuan yang terlarut di dalam tanah sehingga menyebabkan fosfat terbawa menuju sungai hingga laut membentuk dan
membentuk sedimen. Adanya pergerakan
dasar bumi selanjutnya menyebabkan sedimen yang
mengandung fosfat muncul ke permukaan. Di darat tumbuhan mengambil fosfat yang
terlarut dalam air tanah.
Herbivora mendapatkan fosfat
dari tumbuhan yang di makannya dan karnivora mendapatkan fosfat dari herbivora yang dimakannya.
Seluruh hewan mengeluarkan fosfat melalui urin dan feses. Bakteri dan jamur
mengurai bahan-bahan anorganik di dalam tanah lalu melepaskan fosfor kemudian
diambil oleh tumbuhan atau mengendap.
3.
Siklus
Karbon
Pada dasranya siklus karbon terjadi melalui
perpindahan karbon dari lautan, udara, batu, tanah dan semua makhluk
hidup. Karbon bergerak dari atmosfer ke tanaman sehingga menempel pada tanaman
melalui oksigen atau udara dalam bentuk gas yang di sebut (CO2). Karbondioksida
yang menempel pada tanaman ini dengan bantuan matahari, melalui proses
fotosintesis, ditarik dari udara untuk membuat makanan tanaman dari karbon.
Sedangkan karbon yag berada di dalam air akan dimanfaatkan tumbuhan air dalam
proses fotosintesisnya. Selanjutnya karbon yang ada pada tamanan berpindah pada
hewan dan hewan yang memakan hewan lain melalui rantai makanan sehingga mereka
mendapatkan karbon juga.
v Contoh :
Siklus Oksigen dapat di lihat dari hewan dan tumbuhan
yang nantinya mati, baik tubuh mereka, kayu dan daun akan mengalami pembusukan
dan karbon yang ada pada tubuh masing-masing hewan dan tumbuhan yang mati
tersebut akan berpindah ke dalam tanah. Di dalam tanah akan terkubur dan akan
menjadi bahan bakar fosil bagi makhluk hidup, seperti manusia. Selanjutnya
karbon bergerak dari makhluk hidup ke atmosfer melalui nafas manusia sehingga
manusia melepaskan gas karbon dioksida (CO2) ke atmosfer. Karbondioksida dari manusia tersebut melalui
atmosfer melalui proses resprasi hewan dan tumbuhan bisa mneghasilkan
karbondioksida tersebut. Selanjutnya
bahan bakar fosil melalalui atmosfer bergerak ketika bahan bakar fosil
mengalami pembakaran yang di lakukan oleh manusia, misalnya untuk pabrik-pabrik
listrik, pembangkit listrik, mobil dan truk, sebagian besar karbon dengan cepat
memasuki atmosfer sebagai gas karbon dioksida. Kemudian hasil dari pembakan
fosil oleh manusia tersebut menyebabkan karbon bergerak dari atmosfer ke lautan
sehingga Lautan, dan badan air lainnya, menyerap beberapa karbon dari atmosfer
dan begitulah seterusnya proses ini akan berulang kembali membentuk siklus.
4. Siklus Oksigen
Oksigen merupakan gas yang sangat di butuhkan oleh
semua makhluk hidup, baik manusia, tumbuhan, hewan dan organisme lain yang ada
di permukaan bumi baik osigen yang berasal dari darat, udara dan perairan.
Siklus oksigen bermula dari penguraian suatu zat oleh
cahaya matahari yang masuk ke bumi melalui atmosfer dan cahaya matahari mengalami suatu kerusakan
oleh iklim, dan terjadi pada lapisan biosfer dan litosfer. Setelah mengalami
kerusakan oleh iklim, mengalami proses fotosintesis, dalam
berfotosintesis menghasilkan oksigen yang nantinya akan digunakan oleh
manusia, hewan untuk berespiras(bernafas) dan yang berada bebas di dalam
atmosfir kemudian kembali lagi ke bumi untuk respirasi dan pembusukan hewan,
tumbuhan, dan manusia yang mati dalam waktu yang lama akan mengalami pembusukan
dan akan membentuk batu bara di dalam tanah dan tertimbun/penimbunan dalam
proses menghasilkan co2,o2,h2o yang dapat dipergunakan untuk
berfotosintesis dengan bantuan penguraian zat oleh cahaya matahari.
v Contoh :
Sumber oksigen sebenarnya bukan hanya berasal dari
pohon-pohon yang rindang di daratan, namun oksigen ini banyak di hasilkan dari
lautan yaitu berupa plankton yang berespirasi sehingga menghasilkan
gelembung-gelembung oksigen. Selain plankton, ganggang juga berperan dalam
proses fotosintesis yang mana hasil dari fotosintesis ini berupa oksigen.
Oksigen yang berasal dari lautan ini baik oksigen yang
di hasilkan oleh plankton maupun ganggang ini akan naik ke atmosfer dan terbawa
oleh angin sehingga dapat di nikmati oleh makhluk hidup lain yang berada di
daratan seperti manusia dan juga di udara. Kemudian makhluk hidup yang
menghirup oksigen tersebut akan mengeluarkan kembali gas dalam bentuk
karbondioksida yang kemudian akan terbawa oleh angin sehingga kembali kelautan
dan selanjutnya akan di proses oleh makhluk hidup lainnya untuk kembali menjadi
oksigen.
5. Siklus Karbondioksida
Siklus
karbondioksida merupakan 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).
Karbon dioksida dihasilkan oleh semua
hewan, tumbuh-tumbuhan, fungi, dan mikroorganisme pada proses respirasi
dan digunakan oleh tumbuhan pada proses fotosintesis.
Oleh karena itu, karbon dioksida merupakan komponen penting dalam siklus karbon.
Karbondioksida juga dihasilkan dari hasil samping pembakaran bahan bakar fosil.
Karbon dioksida anorganik dikeluarkan dari gunung berapi
dan proses geotermal
lainnya seperti pada mata air panas
v Contoh
:
Karbon dioksida salah satunya di hasilkan dari hewan
dan tumbuhan yang mati, dalam waktu yang lama hewan dan tumbuhan ini akan
membentuk batubara di dalam tanah, selanjutnya batubara yang terbentuk dari
hewan dan tumbuhan yang mati terebut akan dimanfaatkan lagi sebagai bahan bakar
yang juga menambah kadar C02 di udara melalui fotosintesis oleh tumbuhan dan
respirasi oleh hewan.
Di ekosistem air, pertukaran C02 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, COz yang mereka keluarkan menjadi
bikarbonat
6. Siklus Hidrologi
Air merupakan materi alam yang sangat belimpah ruah
nilainya dan merupakan salah satu kebutuhan mendasar bagi makhluk hidup, karena
semua mahluk hidup di bumi pasti membutuhkan air untuk kelangsungan hidup di
bumi.
Siklus hidrologi di awali dengan adanya penguapan baik
dari laut, danau, rawa yang di sebut Evaporasi
dan penguapan tumbuhan (Transpirasi) yang
selanjutnya uap tersebut di angkat oleh angin ke atmosfer dan menjadi awan,
dalam keadaan jenuh awan tersebut akan jatuh kebumi sebagai hujan, es maupun
salju. Air yang jatuh tersebut untuk kembali menjadi air dapat terjadi oleh
adanya air larian di atas permukaan tana dan selanjutnya mengalir dari
saluran-saluran sampai kedanau atau laut.
v Contoh :
Siklus hidrologi dapat di lihat pada proses terjadinya
hujan. Yang mana awalnya air hujan ini berasal dari uap air yang ada di lautan,
danau, atau rawa, yang kemudian di angkat oleh angin ke atmosfir. Di atmosfer
uap air ini berubah menjadi awan, dalam keadaan jenuh awan tersebut mengalami
kondensasi atau pengembunan sehingga mencair dan jatuh sebagai bintik-bintik
hujan.
Di bumi sebagian air hujan tersebut jatuh langsung ke tanah sebagian lagi
tersingkap di pepohonan melalui tajuk-tajuk tanaman. Air hujan yang tersangkut
tesebut selanjutnya mengalami penguapan kembali ke atmosfer. Sedangkan air
hujan yang langsung jatuh ke permukaan tanah sebagian ada yang langsung
mengalir di atas tanah sebagai Air
Larian. Air larian tersebut selanjutnya akan mengalir menuju
saluran-saluran yang ada hingga ke danau dan sampai kelaut.
Sedangkan air hujan yang sebagiannya lagi masuk ke dalam tanah dan terinfiltrasi melalui celah dan pori-pori
tanah dan batuan menuju muka air tanah akibat aksi kapiler yang mana air dapat
bergerak secara vertikal atau horizontal di bawah pemukaan tanah hingga air
tersebut memasuki kembali sistem air permukaan
dan selanjutnya akan jatuh lagi sebagai hujan.
7.
Siklus
Sedimen
Siklus sedimen diawali dengan tersingkapnya batuan
yang sudah terbentuk ke permukaan bumi. Kemudian batuan tersebut mengalami
pelapukan, ada yang mengalami pelapukan fisika, pelapukan kimia, ataupun
pelapukan biologis.
Pelapukan
fisika menyebabkan batuan terkikis menjadi fragmen-fragmen oleh proses
mekanik, dan tidak menyebabkan perubahan komposisi kimianya. Sedangkan
Pelapukan kimia terjadi ketika mineral atau material pada batuan terlarut.
Selanjutnya batuan yang mengalami pelapukan tersebut mengalami erosi atau
pengikisan sehingga material-materialnya terbawa baik oleh air, angin, atau
gletser ke tempat atau cekungan dimana terakumulasi dan kemudian terendapkan,
yang mana material-material hasil pengikisan yang lebih kecil berada di bawah
dan yang besar berada di bagian atas, sehingga tersusun dengan sangat kompleks
dan membtuhkan waktu cukup lama untuk menjadi batuan. Selanjutnya
material-material tersebut selanjutnya terkompaksi atau mengalami penekanan
yang sangat hebat dan mengalami proses diagenesis hingga akhirnya membentuk
batuan sedimen. Kemudian karena adanya aktivitas tektonik, batuan tersebut akan
terangkat kembali ke permukaan dan kemudian mengalami pelapukan dan kembali
lagi mengalami siklus batuan, begitulah seterusnya.
v Contoh :
Siklus
sedimen ini dapat dilihat pada batuan sedimen klastik merupakan batuan sedimen
yang terbentuk dari pengendapan kembali detritus atau pecahan batuan asal
baik berupa batuan beku, metamorf dan
batuan sedimen itu sendiri yang terbentuk di lingkungan darat maupun lingkungan
laut, yang mana batuan ini berasal dari letusan gunung berapi yang oleh angin
atau air hujan selanjutnya rekahan-rehakan batuan itu kemudian tererosi dan tertransportasi menuju
suatu cekungan pengendapan. Setelah pengendapan berlangsung sedimen mengalami
diagenesa yakni, prosess- proses yang berlangsung pada temperatur rendah di
dalam suatu sedimen, selama dan sesudah litifikasi sehingga membentuk kembali
batuan dalam waktu yang lama karena adanya penumpukan sehingga terkompaksi
menjadi batuan kembali.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar