Tentang Pengertian Siklus Biogeokimia di Bumi

Tentang Pengertian Siklus Biogeokimia di Bumi

Siklus Biogeokimia

Siklus Biogeokimia

Siklus Biogeokimia

Siklus Biogeokimia – Aliran energi pada suatu ekosistem berjalan dalam satu arah. Energi ekosistem berasal dari energi matahari yang digunakan produsen untuk berfotosintesis. Sehingga, energi tersebut diubah menjadi energi kimia dan kemudian diteruskan ke konsumen dalam bentuk senyawasenyawa organik dalam makanannya, dan dibuang dalam bentuk panas. Unsur-unsur kimia, seperti karbon dan nitrogen, bersiklus di antara komponen-komponen abiotik dan biotik ekosistem. Organisme fotosintetik mendapatkan unsur-unsur ini dalam bentuk anorganik dari udara, tanah, dan air, dan mengasimilasi unsur-unsur tersebut menjadi molekul organik, yang sebagian kemudian dikonsumsi oleh hewan. Unsur itu dikembalikan dalam bentuk anorganik ke udara, tanah, dan air melalui metabolisme tumbuhan dan hewan, serta melalui organisme lain, seperti bakteri dan fungi, yang menguraikan buangan organik dan organisme yang mati.

Siklus Biogeokimia – Karena pergerakan unsur-unsur yang merupakan nutrien di dalam ekosistem terjadi secara berulang melalui komponen biotik dan abiotik (geologis), maka proses tersebut juga disebut siklus biogeokimia (biogeochemical cycle). Pada siklus tersebut, unsur atau senyawa kimia mengalir dari komponen abiotik ke komponen biotik, lalu kembali lagi ke komponen abiotik. Siklus unsur-unsur tersebut tidak hanya melalui makhluk hidup, tetapi melibatkan juga reaksi-reaksi kimia dalam lingkungan abiotik. Proses-proses biologis dan geologis menggerakkan nutrien di antara komponen-komponen organik dan anorganik. Lintasan spesifi k suatu bahan kimia melalui suatu siklus biogeokimia bervariasi menurut unsur yang dimaksud pada struktur trofi k suatu ekosistem. Dalam urian berikut kita akan membahas beberapa siklus, yaitu siklus karbon, siklus fosfor, siklus nitrogen, dan siklus air.

Siklus Biogeokimia

a. Siklus Karbon Karbon merupakan bahan dasar penyusun senyawa organik. Di dalam organisme hidup terdapat 18% karbon. Kemampuan sa ling mengikat pada atom-atom karbon (C) merupakan dasar bagi ke ragaman molekul dan ukuran molekul yang sangat diperlukan dalam kehidupan. Selain terdapat dalam bahan organik, karbon juga ditemukan dalam senyawa anorganik, yaitu gas karbondioksida (CO2) dan batuan karbonat (batu kapur dan koral) dalam bentuk calsium karbonat (CaCO3). Organisme autotrof (tumbuhan) menangkap karbon dioksida dan mengubahnya menjadi karbohidrat, protein, lipid, dan senyawa organik lainnya. Bahan organik yang dihasilkan tumbuhan ini merupakan sumber karbon bagi hewan dan konsumen lainnya. Pada setiap tingkatan trofi k rantai makanan, karbon kembali ke atmosfer atau air sebagai hasil pernapasan (respirasi). Produsen, herbivora, dan karnivora selalu bernapas dan menghasilkan gas karbon dioksida. Setiap tahun, tumbuhan mengeluarkan sekitar sepertujuh dari keseluruhan CO2 yang terdapat di atmosfer. Meskipun konsentarasi CO2 di atmosfer hanya sekitar 0,03%, namun karbon mengalami siklus yang cepat, sebab tumbuhan mempunyai kebutuhan yang tinggi akan gas CO2. Walaupun begitu, sejumlah karbon dipindahkan dari siklus itu dalam waktu yang lebih lama. Hal ini mungkin terjadi karena karbon terkumpul di dalam kayu dan bahan organik lain yang tahan lama, termasuk batu bara dan minyak bumi. Perombakan oleh detritivor akhirnya mendaur ulang karbon ke atmosfer sebagai CO2. Selain itu pembakaran kayu dan bahan bakar fosil juga ikut berperan, karena api dapat mengoksidasi bahan organik atau kayu menjadi CO2 dengan lebih cepat.

Siklus Biogeokimia

b. Siklus Fosfor Keberadaan fosfor pada organisme hidup sangat kecil, tetapi peranannya sangat diperlukan. Atom fosfor hanya ditemukan dalam bentuk senyawa fosfat (PO4 -3). Fosfat diserap oleh tumbuhan dan digunakan untuk sintesis organik. Fosfor banyak dikandung oleh asam nukleat, yaitu bahan yang menyimpan dan mentranslasikan sandi genetik. 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. Contohnya adalah akibat hujan asam (Gambar 9.26). Setelah produsen menggabungkan fosfor ke dalam bentuk biologis, fosfor dipindahkan ke konsumen dalam bentuk organik. Setelah itu, fosfor ditambahkan kembali ke tanah melalui ekskresi fosfat oleh hewan dan bekteri penguarai detritus. Humus dan partikel tanah mengikat fosfat sedemikian rupa, sehingga siklus fosfor terlokalisir dalam ekosistem. Namun, fosfor dapat dengan mudah terbawa aliran air yang pada akhirnya terkumpul di laut. Erosi yang terjadi akan mempercepat pengurasan fosfat di samping pelapukan batuan yang sejalan dengan hilangnya fosfat. Fosfat yang berada di lautan secara perlahan terkumpul dalam endapan yang kemudian tergabung dalam batuan. Ketika permukaan air laut mengalami penurunan atau dasar laut mengalami kenaikan, batuan yang mengandung fosfor ini menjadi bagian dari ekosistem darat. Dengan demikian, fosfat mengalami siklus di antara tanah, tumbuh an, dan konsumen dalam waktu tertentu.

Siklus Biogeokimia

c. Siklus Nitrogen Atmosfer mengandung lebih kurang 80% atom nitrogen dalam bentuk gas nitrogen (N2). Di dalam organisme, nitrogen ditemukan dalam semua asam amino yang merupakan penyusun protein. Bagi tumbuhan, nitrogen tersedia dalam bentuk amonium (NH4 + ) dan nitrat (NO3 – ) yang masuk ke dalam tanah melalui air hujan dan pengendapan debu-debu halus atau butiran lainnya. Beberapa tumbuhan, seperti seperti Bromeliaceae epifi t yang ditemukan di hutan hujan tropis, memiliki akar udara yang dapat mengambil NH4 + dan NO3 – secara langsung dari atmosfer. Jalur lain penambahan nitrogen dalam ekosistem adalah melalui fi ksasi nitrogen (nitrogen fi xation). Fiksasi nitrogen merupakan proses perubahan gas nitrogen (N2) menjadi mineral yang digunakan untuk mensintesis senyawa organik seperti asam amino. Nitrogen difi ksasi oleh bakteri Rhizobium, Azotobacter, dan Clostridium yang hidup bebas dalam tanah. Selain dari sumber alami, sekarang ini fi ksasi nitrogen dibuat secara industri yang digunakan sebagai pupuk.

Siklus Biogeokimia – Pupuk bernitrogen ini memberikan sumbangan utama dalam siklus nitrogen di suatu ekosistem akibat kegiatan pertanian. Meskipun tumbuhan dapat menggunakan amonium secara langsung, tetapi sebagian besar amonium dalam tanah digunakan oleh bakteri aerob tertentu sebagai sumber energi. Aktivitas ini mengubah amonium menjadi nitrat (NO3 – ) kemudian menjadi nitrit (NO2 – ). Proses ini disebut nitrifi kasi. Nitrat yang dibebaskan bakteri ini kemudian diubah oleh tumbuhan menjadi bentuk organik, seperti asam amino┬ádan protein. Beberapa hewan akan mengasimilasi nitrogen organik dengan cara memakan tumbuhan atau hewan lain. Pada kondisi tanpa oksigen (anaerob), beberapa bakteri dapat memperoleh oksigen untuk metabolisme dari senyawa nitrat. Proses ini disebut denitrifi kasi. Akibat proses ini, beberapa nitrat diubah menjadi N2 yang kembali ke atmosfer. Perombakan dan penguraian nitrogen organik kembali menjadi amonium yang disebut amonifi kasi dilakukan oleh bakteri dan jamur pengurai. Proses-proses tersebut akan mendaur ulang sejumlah besar nitrogen di dalam tanah.

d. Siklus Air Air merupakan komponen pen ting bagi kehidupan. Selain itu, aliran air dalam ekosistem berperan mentransfer zat-zat dalam siklus biogeokimia. Siklus air digerakkan oleh energi matahari melalui peng uapan (evaporasi) dan terjadinya hujan (presipitasi). Di lautan, jumlah air yang menguap lebih besar dari curah hujan. Kelebihan uap air ini dipindahkan oleh angin ke daratan. Di atas daratan, persipitasi melebihi evaporasi. Aliran air permukaan dan air tanah dari darat menyeimbangkan aliran uap air dari lautan ke darat.

Siklus air memiliki sifat khas dibandingkan siklus biogeokimia yang lain. Sebagian besar siklus ini terjadi melalui proses fi sik, bukan kimia. Dalam proses-proses tersebut air berbentuk H2O, sedangkan di dalam fotosintesis terjadi perubahan air secara kimiawi.

Ikhtisar

1. Ekosistem disusun oleh dua komponen, yaitu lingkungan fisik atau makhluk tidak hidup (komponen abiotik) dan berbagai jenis makhluk hidup (komponen biotik). 2. Komponen abiotik merupakan keadaan fisik dan kimia di sekitar organisme yang menjadi medium dan substrat untuk menunjang berlangsungnya kehidupan organisme tersebut. Contoh komponen abiotik adalah air, udara, cahaya matahari, tanah, topografi, dan iklim. 3. Komponen biotik meliputi semua jenis makhluk hidup yang ada pada suatu ekosistem. Contoh komponen biotik adalah manusia, hewan, tumbuhan, dan mikroorganisme. 4. Ekosistem merupakan salah satu satuan makhluk hidup. Berbagai jenis makhluk hidup dapat dikelompokkan ke dalam satuan-satuan makhluk hidup, meliputi individu, populasi, komunitas, ekosistem, bioma, dan biosfer. 5. Di dalam ekosistem terdapat aliran energi, yaitu transfer energi dari produsen ke konsumen melalui rantai makanan. Sedangkan hubungan komponen biotik dan komponen abiotik adalah bagian dari siklus kimia, yaitu siklus unsur-unsur kimia penyusun makhluk hidup dan makhluk tak hidup. 6. Rantai makanan ialah perpindahan materi dan energi dari makhluk hidup satu ke makhluk hidup lain melalui proses makan dan dimakan dengan urutan tertentu. Rantai makanan ini terdiri atas rantai makanan perumput dan detritus. Berbagai rantai makanan bergabung membentuk jaring-jaring makanan. 7. Piramida ekologi merupakan gambaran yang menunjukkan hubungan struktur trofik dan fungsi trofik. Berdasarkan fungsinya, piramida ekologi dibedakan menjadi tiga macam, yaitu piramida cacah, piramida biomassa, dan piramida energi. 8. Siklus biogeokimia adalah siklus unsur atau senyawa yang mengalir dari komponen abiotik ke biotik dan kembali lagi ke komponen abiotik. Beberapa siklus biogeokimia yang bersifat global adalah siklus karbon, siklus fosfor, siklus nitrogen, dan siklus air.

Tentang Pengertian Siklus Biogeokimia di Bumi | medsis | 4.5