Kompas.com/SILMI NURUL UTAMI
Daur biogeokimia terdiri dari daur air, daur karbon, daur nitrogen, daur fosfor, dan daur sulfur.
KOMPAS.com – Kehidupan di bumi ditunjang oleh keberadaan daur biogeokimia yang telah terjadi selama jutaan tahun. Apa yang dimaksud dengan daur biogeokimia dan apa saja jenis daur kimia serta manfaatnya? Berikut adalah penjelasannya!
Pengertian daur biogeokimia
Daur biogeokimia adalah siklus alami untuk mempertahankan unsur penting di bumi. Dilansir dari Encyclopedia Britannica, istilah biogeokimia mengacu pada aspek biologi, geologi, dan juga kimia yang terjadi dalam siklus.
Artinya, daur kimia terjadi pada faktor biotik (biologi) dan abiotik (geologi) melalui rangkaian reaksi kimia dalam jalur tertutup (siklus).
Menurut hukum kekekalan massa, materi tidak dapat dihancurkan ataupun dibuat. Melainkan, hanya berubah dari suatu bentuk ke bentuk lainnya. Ini juga berlaku dalam kehidupan di bumi.
Baca juga: Siklus Hidrologi: Jenis dan Komponen Pembentuknya
Sehingga, unsur-unsur kehidupan tidak pernah berubah jumlahnya (kekal) dan hanya berubah bentuk sepanjang umur bumi.
Artinya, unsur-unsur yang telah digunakan kehidupan di daur ulang untuk digunakan kehidupan lainnya dari waktu ke waktu.
Dilansir dari UCAR Center or Science Education, semua atom yang menyusun tubuh makhluk hidup adalah bagian dari siklus biogeokimia.
Misalnya, unsur karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O), nitrogen (N), fosfor (P), dan belerang (S).
Keenam unsur tersebut dibutuhkan makhluk hidup untuk membangun jaringan tubuh dan mempertahankan fungsi fisiologis.
Baca juga: Siklus Air: Pendek, Sedang, dan Panjang
Keenam unsur tersebut digunakan makhluk hidup dan didaur ulang secara terus-menerus melalui daur biogeokimia. Sehingga, tidak ada unsur yang terbuang dan bumi dapat terus menyediakan unsur-unsur tersebut bagi kehidupan baru dari waktu.
Persoalan sampah menjadi hal yang menakutkan bagi masyarakat di berbagai belahan dunia. Tidak jarang negara miskin harus menelan pil pahit menjadi negara tujuan ekspor sampah dari Negara-negara industri. Tidak hanya sampah plastik yang memang sangat sulit terurai secara alami, sampah kimia dan beracun juga menghantui berbagai Negara.
Namun, tidak sedikit juga Negara di dunia yang mampu mendaur ulang sampah-sampah tersebut dan memiliki manfaat secara ekonomi. Nah, tahukah kalian jika alam juga menyediakan organisme yang mampu mendaur ulang kimia dan zat kimia lainnya yang disebut dengan daur biogeokimia. Apa sih daur biogeokimia dan apa saja jenisnya?
Daur biogeokimia merupakan daur ulang kimia dan zat kimia lain yang melibatkan makhluk hidup. Bio berarti organisme atau makhluk hidup dan geo merupakan batu, udara, maupun air. Maka secara umum Biogeokimia dapat didefinisikan sebagai peredaran unsur-unsur kimia dari lingkungan komponen biotik dan kembali lagi ke lingkungan dan proses tersebut, terjadi secara berulang-ulang dan tak terbatas.
Jika suatu organisme mati, maka bahan organik yang terdapat di dalam tubuh organisme tersebut akan dipecah menjadi zat anorganik dan dikembalikan ke lingkungan. Daur biogeokimia ini juga dikenal dengan nama siklus nutrient atau nutrient cycling.
Adapun daur biogeokimia ini berfungsi sebagai siklus materi yang mengembalikan semua unsur-unsur kimia yang sudah terpakai oleh semua yang ada di bumi baik komponen biotik maupun komponen abiotik, sehingga kelangsungan hidup di bumi dapat terjaga.
5 Jenis Daur Biogeokimia
Ada 5 jenis daur biogeokimia, antara lain daur air, daur fosfor, daur sulfur, daur nitrogen, dan daur karbon.
1. Daur Air atau daur Hidrologi
Daur air atau daur hidrologi merupakan pergerakan air dari bumi menuju atmosfer dan kembali lagi ke bumi yang terjadi secara terus menerus membentuk sirkulasi. Daur air ini terjadi dengan sinar matahari yang menguapkan air yang ada di laut, sungai, dan danau yang disebut evaporasi.
Air tersebut akan menjadi uap air dan naik ke atmosfer menjadi partikel es atau titik-titik air, hal ini disebabkan karena suhu di atmosfer sangat rendah. Partikel-partikel air ini akan membentuk awan yang dikenal dengan kondensasi. Saat udara tidak mampu menahan titik-titik air ini akan jatuh sebagai hujan atau salju yang disebut presipitasi.
(Baca juga: Hukum Perbandingan Tetap Dalam Kimia)
Air yang jatuh ini sebagian akan diserap oleh tumbuhan dan tanah, sebagian lagi akan menggenang dipermukaan bumi berupa danau atau kolam, selain itu sebagian itu akan mengalir ke sungai hingga ke lautan.
2. Daur Fosfor
Daur fosfor merupakan pergerakan fosfor dari atmosfer ke bumi dan kembali lagi ke atmosfer yang terjadi secara terus menerus membentuk sirkulasi. Fosfor memiliki kemampuan untuk membentuk ikatan kimia berenergi tinggi, dan fosfor ini sangat penting dalam transformasi energy pada semua organisme.
Daur fosfor dimulai dari adanya fosfat anorganik yang berada d tanah yang diserap oleh tumbuhan. Hewan yang memakan tumbuhan akan memperoleh fosfor dari tumbuhan yang dimakannya. Disamping itu, tumbuhan atau hewan yang mati ataupun sisa ekskresi hewan baik urine maupun feses yang ada di tanah oleh bakteri pengurai akan menguraikan fosfat prganik menjadi fosfat anorganik yang akan dilepaskan ke ekosistem.
3. Daur Sulfur
Daur biogeokimia berikutnya adalah daur sulfur. Ini merupakan pergerakan sulfur dari atmosfer ke bumi dan kembali lagi ke atmosfer yang terjadi secara terus menerus membentuk sirkulasi. Dalam tubuh organisme, belerang merupakan unsur penyusun protein, sedangkan di alam baik belerang atau sulfur terkandung dalam tanah yang berbentuk mineral tanah dan di atmosfer dalam bentuk gas sulfus dioksida,
Gas sulfur dioksida yang berada di atmosfer bereaksi dengan oksigen dan air, akan membentuk asam sulfat yang ketika jatuh ke tanah akan menjadi bentuk ion-ion sulfat dan akan diserap oleh tumbuhan untuk menyusun protein dalam tubuhnya. Jadi ketika manusia dan hewan memakan tumbuhan maka akan terjadi perpindahan unsur belerang dari tumbuhan ke tubuh hewan atau manusia.
4. Daur Nitrogen
Daur nitrogen merupakan pergerakan nitrogen dari atmosfer ke bumi dan kembali lagi ke atmosfer yang terjadi secara terus menerus membentuk sirkulasi. Di alam, nitrogen terdapat dalam bentuk senyawa organic seperti urea, protein dan asam nukleat atau sebagai senyawa anorganik seperti ammonia, nitrit, dan nitrat.
Nitrogen diperlukan tidak dalam bentuk unsur tetapi persenyawaan, salah satunya atmosfer bumi mengandung 78 persen nitrogen. Daur nitrogen ini terbagi atas beberapa proses antara lain :
- Fiksasi, proses pengikatan atau pengambilan nitrogen bebas dari udara menjadi senyawa nitrogen yang dapat dimanfaatkan tumbuhan.
- Amonifikasi, proses pembentukan monium dari nitrogen yang telah di fiksasi
- Nitrifikasi, proses pengubahan ammonium menjadi nitrat oleh aktivitas enzim nitrogenase yang dimiliki oleh bakteri nitrifikasi
- Asimilasi, proses pemanfaatan nitrat dalam proses fotosintesis di tumbuhan
- Denitrifikasi, proses pelepasan nitrogen kembali ke udara
5. Daur karbon
Daur karbon ini diawali oleh pemanfaatan CO2 oleh tumbuhan dan dijadikan senyawa organic yaitu glukosa melalui proses fotosintesis. Selanjutnya, glukosa disusun menjadi amilum dan diubah menjadi senyawa gula yang lain, lemak, protein, dan vitamin. Pada proses pernapasan tumbuhan dan hewan dihasilkan kembali CO2.
Hewan mendapatkan karbon setelah memakan tumbuhan, dan tubuh hewan maupun tumbuhan yang mati diuraikan menjadi karbon dioksida, air, dan mineral oleh pengurai. Karbon dioksida yang terbentuk dilepaskan ke atmosfer, pada ekosistem normal terjadi keseimbangan antara daur karbon dan oksigen.
Artikel ini tidak memiliki referensi atau sumber tepercaya sehingga isinya tidak bisa dipastikan. Bantu perbaiki artikel ini dengan menambahkan referensi yang layak. Tulisan tanpa sumber dapat dipertanyakan dan dihapus sewaktu-waktu. Daur biogeokimia atau daur organik-anorganik adalah siklus unsur atau senyawa kimia yang berasal dari komponen abiotik menuju ke komponen biotik dan kembali lagi ke komponen abiotik. Medium penyaluran terdiri dari organisme yang dibantu oleh reaksi-reaksi kimia dalam lingkungan abiotik. Beberapa jenis daur biogeokimia antara lain daur fosfor, daur air, daur belerang, daur karbon, daur oksigen dan daur nitrogen.[1] Biogeokimia ialah suatu pertukaran atau terjadinya perubahan yang berlangsung terus menerus antara komponen abiotik dengan komponen biotik.
Fungsi dari daur biogeokimia yaitu untuk menjaga kelangsungan hidup di bumi, sebab materi hasil dari daur biogeokimia ini dapat digunakan oleh semua komponen yang ada di bumi baik biotik maupun abiotik.
Berkas:Daur Fosfor.jpg Daur fosfor di muka Bumi Fosfor merupakan salah satu jenis elemen yang penting dalam kehidupan, sebab semua makhluk hidup membutuhkan fosfor yang berbentuk ATP (Adenosin Tri Fosfat), yang berguna untuk sumber energi metabolisme pada sel. Fosfor berbentuk ion yaitu ion fosfat atau (PO43-), ion ini terdapat dalam bebatuan. Akibat dari terjadinya erosi dan pelapukan kemungkinan fosfat akan terbawa ke arah sungai bahkan sampai ke laut dan membentuk sedimen. Sedimen yang mengandung fosfat bisa naik ke atas permukaan disebabkan terjadinya geseran gerak dasar bumi. Tumbuhan mengambil fosfat yang masih berbentuk larutan yang berada di dalam tanah.
Sumber fosfor yang terdapat di bumi yaitu dari bebatuan, tanaman, tanah dan bahan organik. Daur fosfor yang berupa hasil pelapukan bebatuan dinamakan input, sedangkan outputnya yaitu berupa fiksasi mineral dan pelindikan yang dapat dihasilkan oleh output fosfor.
Fosfor dibagi menjadi dua senyawa yaitu fosfat organik antara lain tumbuhan dan hewan, dan senyawa fosfat anorganik yaitu air dan tanah.
Artikel utama: Daur air Berkas:Siklus Air.jpg Siklus air di muka Bumi Daur air ialah sirkulasi yang tidak pernah berhenti dari air yang di bumi di mana air mampu berpindah-pindah dari daratan, lalu ke udara lalu ke daratan lagi, dan air pun mampu tersimpan di dasar permukaan dengan 3 fase yaitu cair yang berbentuk air, padat yang berbentuk es, dan gas yang berbentuk udara.
Uap air terdapat di atmosfer, uap air berasal dari air laut dan air daratan yang menguap karena akibat terkenanya panas yang berasal dari matahari. Namun pada umumnya uap air yang ada di atmosfer hanya terdapat di uapan air laut, sebab luas laut mencapai ¾ luas permukaan bumi. Terkondensasinya uap air di atmosfer akan mengubah menjadi awan, yang akhirnya awan-awan tersebut akan berubah menjadi hujan, air hujan yang telah turun di muka bumi akan masuk kedalam tanah, dan pada akhirnya air tanah ini akan terbentuk menjadi air tanah dan air tanah di permukaan.
Air yang ada di dalam tanah akan diserap oleh tumbuhan melalui pembuluh yang ada dalam tubuh, lalu transpirasi uap air akan dilepaskan oleh tanaman atau tumbuhan ke atas atmosfer. Transpirasi penguapan dalam ekosistem darat bisa mencapai 90% yang dilakukan oleh tumbuhan.
Air tanah yang ada di permukaan bumi mengalir ke arah sungai, lalu bermuara ke laut dan ke danau. Daur ulang yang terjadi ini disebut dengan siklus panjang namun siklus ini berawal dari terjadinya proses evapotranspirasi dan transpirasi pada air yang dikuti oleh presipitasi atau proses terjadinya air yang turun ke muka bumi disebut siklus pendek.
Sama seperti proses fotosintesis pada siklus karbon, matahari juga berperan penting dalam siklus hidrologi. Matahari merupakan sumber energi yang mendorong siklus air, memanaskan air dalam samudera 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.
Setelah air tadi menjadi uap air, Arus udara naik mengambil uap air agar bergerak naik sampai ke atmosfer. Semakin tinggi suatu tempat, suhu udaranya akan semakin rendah. Nantinya suhu dingin di atmosfer menyebabkan uap air mengembun menjadi awan. 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, di mana air mengalir di atas tanah sebagai limpasan permukaan.
Artikel utama: Daur belerang Berkas:Siklus Belerang.png Siklus/daur ulang sulfur/belerang Sulfur hanya ada dalam sulfur anorganik, sulfur akan direduksi menjdi sulfida oleh bakteri yang berbentuk sulfur dioksida atau berbentuk hidrogen sulfida. Hidrogen sulfida mampu memusnahkan mahluk hidup yang berada di perairan yang akhirnya akan menghasilkan bahan organik yang telah mati akibat pengurai. Tumbuhan pun dapat menyerap sulfur yang berbentuk sulfat (SO42-).
Cari sumber: "Daur biogeokimia" – berita · surat kabar · buku · cendekiawan · JSTORDaur air
Daur sulfur
Bakteri yang terlibat dalam proses daur belerang atau sulfur yaitu Desulfibrio dan Desulfomaculum berperan untuk mereduksi sulfat menjadi sulfida yang berbentuk (H2S) atau hidrogen sulfida, sulfida bermanfaat untuk bakteri fotoautotrof anaerob seperti halnya Chromatium yang melepaskan sulfur serta oksigen.
Proses terjadinya sulfur
Sulfur terjadi akibat dari proses terjadinya pembakaran bahan bakar fosil batu bara atau terjadi akibat adanya aktivitas gunung berapi, lalu asapnya itu 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.
Daur karbon dan oksigen
Artikel utama: Daur karbon
Diagram dari siklus karbon. Angka dengan warna hitam menyatakan berapa banyak karbon tersimpan dalam berbagai reservoir, dalam miliar ton ("GtC" berarti Giga Ton Karbon). Angka dengan warna biru menyatakan berapa banyak karbon berpindah antar reservoir setiap tahun. Sedimen, sebagaimana yang diberikan dalam diagram, tidak termasuk ~70 juta GtC batuan karbonat dan kerogen
Terjadinya proses timbal balik antara daur ulang respirasi dan fotosintesis yang bertanggung jawab atas terjadinya perubahan dan pergerakan utama karbon. Menurunnya fotosintesis dapat mempengaruhi naik atau turunnya suatu gas CO2 dan O2 yang ada di atmosfer secara musiman. Siklus karbon sangat dipengaruhi oleh oksigen dan fotosintesis. Daur karbon berada di empat tempat yaitu geosfer atau di dalam bumi, hidrosfer atau di air, atmosfer atau di udara, dan biosfer atau di dalam makhluk hidup.
Pencemaran udara pada zaman era globalisasi ini berdampak pada peningkatan CO2 yang masuk ke atmosfer.
Daur nitrogen
Artikel utama: Daur nitrogen
Berkas:Daur Nitrogens.png
Proses terjadinya daur ulang nitrogen
Senyawa organik seperti protein, urea atau asam nukleat atau senyawa anorganik seperti nitrat, nitrit dan amonia merupakan senyawa yang terdapat di nitrogen. Di bawah ini tahap-tahapan terjadinya daur nitrogen yaitu
- Tahap pertama yaitu daur nitrogen ialah 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 akan mengubahnya menjadi protein. Jika ada hewan atau tanaman yang mati maka pengurai akan mengubahnya menjadi NH3 (gas amonia) dan akan mengubah menjadi NH4+ (garam amonium yang terlarut oleh air), proses yang terjadi ini dinamakan dengan amonifikasi. Bakteri Nitrosomonas bisa 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.
- ^ Susilawati dan Bachtiar, N. (2018). Biologi Dasar Terintegrasi (PDF). Pekanbaru: Kreasi Edukasi. hlm. 177. ISBN 978-602-6879-99-8. Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
- Keanekaragaman hayati
- Bioregion
- Ilmu Bumi
- Ekologi
- Ekosistem
- Zoologi tanah
- GEOTRACES
- Lingkungan alam
- Alam
- Daur ulang (ekologi)
- Daur belerang
- (Indonesia) Daur Biogeokimia[pranala nonaktif permanen]
- (Indonesia) Tentang Daur Sulfur Diarsipkan 2013-01-26 di Wayback Machine.
Diperoleh dari "//id.wikipedia.org/w/index.php?title=Daur_biogeokimia&oldid=19280463"