Daur biogeokimia

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^[2].

Fungsi daur biogeokimia

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.^[2]

Macam-macam daur biogeokimia

Daur fosfor

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 (PO₄^3-), 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^[2]. 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.

Daur air

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^[2].

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 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.

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.

Daur sulfur

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 (SO₄^2-).

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 (SO₄^2-), 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

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^[2]. 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

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 ke dalam tanah. Selain masuknya nitrogen ke dalam 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 gugus nitrogen yang diperoleh mengalami nitrifikasi menjadi nitrit dengan bantuan detritus.^[2]
Tahap ketiga, di mana nitrat diperoleh dari hasil fiksasi biologis yang digunakan oleh produsen atau tanaman yang akan mengubahnya menjadi protein. Bakteri nitrobacter akan menggabungkan nitrit dengan oksigen sehingga terbentuk nitrat^[2]
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^[2].

Referensi

^ Susilawati dan Bachtiar, N. (2018). Biologi Dasar Terintegrasi (PDF). Pekanbaru: Kreasi Edukasi. hlm. 177. ISBN 978-602-6879-99-8.
^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h Latuconsina, Husain (2019-06-24). Ekologi Perairan Tropis: Prinsip Dasar Pengelolaan Sumber Daya Hayati Perairan. UGM PRESS. ISBN 978-602-386-296-2.

Lihat pula

Pranala luar

(Indonesia) Daur Biogeokimia^{[pranala nonaktif permanen]}
(Indonesia) Tentang Daur Sulfur Diarsipkan 2013-01-26 di Wayback Machine.

[1] Susilawati dan Bachtiar, N. (2018). Biologi Dasar Terintegrasi (PDF). Pekanbaru: Kreasi Edukasi. hlm. 177. ISBN 978-602-6879-99-8.

[:0-2] ^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h Latuconsina, Husain (2019-06-24). Ekologi Perairan Tropis: Prinsip Dasar Pengelolaan Sumber Daya Hayati Perairan. UGM PRESS. ISBN 978-602-386-296-2.

[1]

[2]