BIOGEOKIMIA

21 October 2014 12:34:29 Dibaca : 359 Kategori : bahan kuliah

BIOGEOKIMIA


A. Pengertian Biogeokimia
Biogeokimia merupakan perubahan atau pertukaran yang terjadi secara terus menerus antara komponen biosfer yang tak hidup dengan yang hidup. Pada ekosistem, materi di setiap tingkat trofik tidaklah hilang. Materi yang berupa unsur-unsur penyusun untuk bahan organik tersebut didaur ulang, dimana unsur-unsur tersebut masuk dalam kompoenen biotik lantaran udara, air dan tanah. Daur ulang materi ini disebut juga dengan Daur Biogeokimia, hal ini dikarenakan dalam perubahan tersebut melibatkan beberapa makhluk hidup serta batuan (geofisik).

B. Fungsi Daur Biogeokimia
Perubahan atau daur ulang unsur-unsur yang sudah dikenal dengan sebutan Daur Biogeokimia ini mempunyai peranan dan fungsi yang penting dalam menjaga kelangsungan hidup dibumi, hal ini karenakan semua materi hasil daur beogeokimia tersebut dapat digunakan oleh semua yang ada di muka bumi ini, termasuk komponen biotik ataupun komponen abiotik.

C. Macam-macam Daur Biogeokimia
1. Daur Air
Didalam Atmosfir terdapat Air yang berbentuk uap. Uap air ini berasal dari air laut atau air daratan yang menguap akibat terkena panas dari sinar matahari. Pada umumnya uap air pada atmosfir berasal dari uap air laut, hal ini disebabkan karena luas air laut mencapai 3/4 (tigaperempat) luas permukaan bumi. Terkondensasinya uap air di atmosfir akan menjadi awan, dimana awan-awan tersebut akan berubah menjadi air hujan, air hujan yang turun ke permukaan bumi akan masuk kedalam tanah sehingga membentuk air tanah dan air permukaan tanah.
Tumbuhan darat biasanya menyerap air yang terdapat dalam tanah, air tersebut selanjutnya akan mengalir menggunakan suatu pembuluh dalam tubuh tumbuhan, selanjutnya melalui transpirasi uap air akan dilepaskan oleh tumbuhan hingga ke atmosfir. Transpirasi yang dilakukan tumbuhan sendiri mencapai 90% penguapan dalam ekosistem darat.
Sedangkan hewan mendapatkan air langsung dari permukaan tanah. Pada manusia penggunaan air mencapai seperempat air tanah yang sebagian nantinya dikeluarkan dari tubuh manusia dan hewan berupa urin serta keringan bahkan juga air mata.
Adanya air tanah dan air yang ada dipermukaan bumi mengalir ke sungai, selanjutnya nanti akan bermuara pada laut dan juga danau. Proses daur ulang ini disebut juga dengan Siklus Panjang, akan tetapi siklus yang diawali dengan terjadinya proses Evapotranspirasi dan Transpirasi pada air yang terdapat di permukaan bumi dengan diikuti oleh Presipitasi atau proses turunya air ke permukaan bumi dinamakan Siklus Pendek.

(Daur Air)

2. Daur Karbon dan Oksigen
Proses hubungan timbal balik atau daur ulang respirasi seluler dan fotosintesis bertanggung jawab atas terjadinya perubahan serta pergerakan utama karbon. Turun dan naiknya CO2 dan O2 Atmosir secara musiman dipengaruhi oleh menurunnya aktivitas Fotosintetik. Pada skala global kembalinya O2 dan CO2 ke Atmosfir sebagai struktur lapisan bumi melalui respirasi hampir menyeimbangkan pengeluarannya melalui Fotosintesis.
Namun, terjadinya pembakaran bahan bakar fosil dan kayu mengakibatkan bertambah banyaknya gas CO2 yang masuk ke Atmosfir. Sebagai dampaknya terjadi kenaikan gas CO2 dalam Atmosfir bumi. O2 serta CO2 atmosfer juga akan berpindah masuk ke luar dan kedalam sistem akuatik, dimana O2 dan CO2 akan terlibat dalam suatu keseimbangan dinamis dengan bentuk bahan organik yang lainnya.

Siklus daur karbon oksigen

3. Daur Nitrogen
Nitrogen pada umumnya terdapat dalam senyawa organik seperti protein, urea dan asam nukleat atau yang sudah dikenal dengan senyawa anorganik seperti nitrit, ammonia dan nitrat. Dalam proses terjadinya Daur Biogeokimia pada Daur Nitrogen terjadi dalam dua tahap yakni:
a. Tahap pertama
Daur nitrogen merupakan proses transfer nitrogen dari atmosfir ke dalam tanah. Disamping air hujan, masuknya nitrogen ke dalam tanah juga dapat melalui proses fiksasi nitrogen. Proses fiksasi nitrogen sendiri secara biologis bisa dilakukan oleh bakteri Rhizobium yang bersimbiosis dengan bakteri Azotobacter, Clostridium dan polong-polongan. Selain itu, kemampuan memfiksasi nitrogen juga dapat dilakukan oleh ganggang hijau.
b. Tahap kedua
Nitrat yang diperoleh dari hasil fiksasi biologis akan digunakan oleh produsen atau tumbuhan yang nandi diubah menjadi molekul protein. Selanjutnya jika hewan atau tumbuhan mati, maka makhluk pengurai akan merombaknya menjadi (NH3) atau yang dikenal dengan gas amoneak dan garam ammonium yang larut dalam air (NH4+). Proses ini dinamakan dengan proses amonifikasi. Bakteri Nitrosomonas dapat mengubah senyawa ammonium dan amoneak menjadi Nitrat oleh Nitrobacter. Jika oksigen dalam tanah terbasa, maka nitrat akan dengan cepat ditransformasikan menjadi oksida nitrogen atau gas nitrogen oleh proses yang dinamakan denitrifikasi.

Daur Nitrogen (Siklus Nitrogen) cycle

4. Daur Belerang (Sulfur)
Sulfur biasanya terdapat dalam bentuk sulfat anorganik. Sulfur nantinya direduksi oleh bakteri menjadi sulfida serta biasanya terdapat dalam bentuk sulfur dioksida atau hidrogen sulfida. Hidrogen Sulfida sendiri seringkali memusnahkan makhluk hidup di perairan serta pada umumnya akan menghasilkan penguraian bahan organik yang sudah mati. Tumbuhan dapat menyerap sulfur yang masih dalam bentuk sulfat (SO4).
Proses rantai makanan disebut-sebut sebagai proses perpindahan sulfat, yang selanjutnya ketika semua mahluk hidup mati dan nanti akan diuraikan oleh komponen organiknya yakni bakteri. Beberapa bakteri yang terlibat dalam proses daur belerang (sulfur) adalah Desulfibrio dan Desulfomaculum yang nantinya akan berperan mereduksi sulfat menjadi sulfida dalam bentuk (H2S) atau hidrogen sulfida. Sulfida sendiri nantinya akan dimanfaatkan oleh bakteri Fotoautotrof anaerob seperti halnya Chromatium dan melepaskan sulfur serta oksigen. Bakteri kemolitotrof seperti halnya Thiobacillus yang akhirnya akan mengoksidasi menjadi bentuk sulfat.

Siklus Daur sulfur (biogeokimia) Cycle

5. Daur Posfor
Posfor adalah salah satu jenis elemen penting dalam kehidupan, hal ini disebabkan karena semua makhluk hidup akan membutuhkan posfor dalam bentuk ATP (Adenosin Tri Fosfat), Adenosin Tri Fosfat sendiri nantinya akan digunakan sebagai sumber energi untuk metabolisme sel. Posfor banyak terdapat di alam dalam yang masih berbentuk bentuk ion fosfat (PO43-). Ion Fosfat pada umumnya terdapat dalam bebatuan. Akibat terjadinya peristiwa erosi dan pelapukan memungkinkan fosfat terbawa menuju sungai bahkan hingga laut yang membentuk sedimen. Terjadinya pergerakan dasar bumi memicu sedimen yang mengandung fosfat naik ke permukaan. Tumbuhan pada umumnya mengambil fosfat yang masih terlarut dalam air tanah.
Daur Posfor juga melengkapi makhluk hidup jenis Herbivora, dimana mereka mendapatkan fosfat dari tumbuhan yang dikonsumsinya serta karnivora mendapatkan fosfat dari makhluk hidup herbivora yang dimakannya. Seluruh hewan nantinya akan mengeluarkan fosfat melalui feses dan urin. Jamur dan bakteri berperan menguraikan bahan-bahan anorganik di dalam tanah dan selanjutnya akan melepaskan pospor, pospor yang dihasilkan oleh bakteri pengurai nantinya akan diambil oleh tumbuhan.

Daur Fosfor (Phosphorus Cycle)

6. Daur Karbon
1. Karbon di atmosfer berbentuk gas karbondioksida (CO2). Karbondioksida dihasilkan dari berbagai proses pembakaran seperti respirasi makhluk hidup, bahan bakar fosil, erupsi gunung, dan kebakaran hutan. Proses naiknya karbondioksida ke atmosfer dapat dilihat pada Gambar.
2. Karbondioksida di atmosfer diikat (fiksasi) oleh tumbuhan pada saat fotosintesis. CO2 menjadi sumber karbon utama untuk menyusun bahan makanan. Bahan makanan yang dimaksud adalah senyawa karbon organik yang disebut Glukosa (C6H12O6). Kemudian glukosa disusun menjadi amilum (pati) dan senyawa lain seperti lemak, protein, dan vitamin. Hasil fotosintesis tersebut disimpan di dalam tubuh tumbuhan seperti buah, batang, akar, dan daun.
3. Hewan memperoleh kebutuhaan karbon dari tumbuhan melalui rantai makanan. Herbivora memakan tanaman, kemudian karnivora memangsa herbivora, dan seterusnya.
4. Jasad hewan yang mati maupun urin-fesesnya hancur menjadi detritus. Detritivor memakan detritus untuk memperoleh kebutuhan karbon. Bakteri pengurai menguraikan karbon organik jasad mati menjadi karbon anorganik. Karbon anorganik dikembalikan lagi ke alam.
5. Karbon anorganik yang terurai dari jasad mati tertimbun terus-menerus di lapisan bumi membentuk bahan bakar fosil. Bahan bakar fosil digunakan sebagai sumber energi. Aktivitas industri dan kendaraan bermotor yang menggunakan bahan bakar fosil menghasilkan CO2 ke udara.
6. Daur karbon juga terjadi di dalam ekosistem air. Karbon di dalam air diikat oleh tumbuhan dan ganggang. Berbeda dengan di darat, karbon dalam air tersedia dalam bentuk ion-ion bikarbonat (HCO3-). Ion-ion bikarbonat berasal dari penguraian asam karbonat (H2CO3) yaitu hasil ikatan CO2 dan air (H2O). Tiap-tiap hewan air yang bernafas menghasilkan bikarbonat. Ion-ion bikarbonat ini menjadi bahan baku fotosintesis tumbuhan air dan alga.

Daur Karbon