LINGKUNGAN yang kita tinggali ini terdiri dari berbagai macam ekosistem.Ekosistem dapat diartikan sebagai suatu lingkup atau kawasan yang di dalamnya terdapat komponen- komponen ekosistem yang mempunyai hubunganan timbal balik.Komponen biotik yang meliputi semua makhluk hidup di dalam ekosistem saling berinteraksi dengan komponen abiotik yang terdiri dari benda mati seperti air, udara, tanah dan cahaya matahari. Keduanya saling ketergantungan satu sama lain sehingga harus dijaga keseimbangannya. Lingkungan juga mempunyai peran penting bagi kehidupan makhluk di bumi, yakni sebagai tempat tinggal dan tempat mencari makan bagi makhluk hidup.Begitu pentingnya peran lingkungan sehingga harus dijaga dari kerusakan lingkungan hidup.Kerusakan lingkungan hidup ada yang disebabkan oleh faktor alam seperti gempa bumi dan letusan gunung berapi.Ada pula yang disebabkan oleh kegiatan manusia seperti perusakan hutan, pemburuan hewan secara berlebihan, kegiatan pembangunan dan pencemaran lingkungan. Perlu dilakukan berbagai upaya untuk menjaga keseimbangan lingkungan hidup ini.Upaya menjaga keseimbangan lingkungan adalah rangkaian upaya untuk melindungi kemampuan lingkungan hidup terhadap dampak negatif yang muncul akibat suatu kegiatan. Upaya tersebut dilakukan agar kekayaan lingkungan hidup dapat berlanjut selama mungkin sehingga kekayaan tersebut juga dapat dinikmati oleh generasi- generasi yang akan datang. Berikut adalah beberapa kegiatan positif yang dapat kita lakukan dalam kehidupan sehari- hari sebagai upaya menjaga keseimbangan lingkungan. Di Lingkungan Rumah Beberapa kegiatan Upaya Menjaga Keseimbangan Lingkungan dapat dilakukan di lingkungan rumah adalah : 1. Mengurangi penggunaan bahan kimia pencemar lingkungan 2. Mengurangi produksi sampah rumah tangga 3. Memilah sampah 4. Menghemat penggunaan air 5. Menghemat penggunaan listrik 6. Menghemat penggunaan kertas 7. Menghindari pemborosan bahan bakar 8. Menghindari penggunaan alat-alat yang terdapat kandungan CFC di dalamnya Di Lingkungan Masyarakat Berikut ini adalah beberapa Upaya Menjaga Keseimbangan Lingkungan yang dapat dilakukan di lingkungan masyarakat. 1. Melakukan reboisasi 2. Menjaga kelestarian hutan 3. Melindungi satwa langka 4. Bijak dalam bercocok tanam 5. Mengkonsumsi hasil pertanian dan peternakan dalam negeri 6. Melakukan Analisis Mengenai Dampak Lingkungan (AMDAL) (Penulis adalah PNS di Badan Lingkungan Hidup Provinsi Bengkulu)
TUGAS MATA KULIAH EKOLOGI KESEHATAN
“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:
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:
Kegiatan manusia dapat berpengaruh buruk terhadap siklus hidrologi, beberapa contoh nya antara lain:
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 :
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:
Karbon dapat kembali ke atmosfer dengan berbagai cara pula, antara lain:
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 keduaNitrat 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:
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. Page 2
|