TUGAS MIKROBIOLOGI LINGKUNGAN

“SIKLUS BIOGEOKIMIA”

DOSEN PENGAMPU :

ARDYAN PRAMUDYA KURNIAWAN S.Si, M.Sc

DISUSUN OLEH :

1. RIZKY TRI JAYANTI (14513027)

2. DWITA SUBHI RAMADHAN (14513121)

3. ISNA AMALIA ABDA (14513132)

4. MAYU DWI ANJANI (14513157)

5. MARGITA RAHAYU ABAY (14513144)

6. NADYYA NURUL VAHRA (14513181)

JURUSAN TEKNIK LINGKUNGANFAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN

UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA2015

BAB 1

PENDAHULUANA. LATAR BELAKANG

Udara, air, tanah, kehidupan, dan teknologi saling berkaitan secara erat.

Atmosfer merupakan lapisan tipis gas-gas yang menyelimuti permukaan bumi,

memegang peranan penting sebagai tempat penampungan (reservoir) dari

berbagai macam gas. Atmosfer juga menyeimbangkan panas bumi, mengabsorbsi

energy dan merusak radiasi sinar ultra violet yang datang dari matahari. Selain itu

memindahkan energy panas dari wilayah ekuator, serta berfungsi sebagai jalan

atau media pergerakan air pada phase uap dalam siklus hidrologi (Achmad,

Rukaesih;2004).

Hidrosfer mengandung air bumi. Lebih dari 97% dari air bumi berupa

lautan, dan sisa yang terbanyak berupa air tawar dalam bentuk es. Oleh karena itu

secara relative hanya sedikit persentase dari total air bumi yang secara actual

terlibat dengan tanah, atmosfer, dan proses-proses biologis. Kehebatan dari air

laut yang mengalami sirkulasi melalui proses-proses dalam lingkungan, dan

sirkulasi tersebut terjadi dalam atmosfer, dalam sumber air, dan dalam air

permukaan seperti saluran air, sungai-sungai, danau-danau, waduk-waduk dan

penampungan-penampungan air (Achmad, Rukaesih: 2004).

Geosfer terdiri dari padatan bumi meliputi tanah yang sangat mendukung

kehidupan tumbuhan. Bagian dari geosfer yang langsung terlibat dengan proses-

proses lingkungan melalui kontak dengan atmosfer, hidrosfer dan semua

kehidupan adalah litosfer. Semua kehidupan yang ada di bumi membentuk

biosfer (Achmad, Rukaesih;2004) .

Suatu ekosistem terdiri dari interaksi yang menguntungkan antara

organisme-organisme dengan lingkungannya di mana terjadi pertukaran dari

sejumlah besar material-material dalam bentuk siklus, yang dikenal dengan siklus

materi. Siklus materi menyangkut bagaimana aliran atau perjalanan materi yang

terdiri dari bahan-bahan kimia dari satu media ke media lainnya di dalam

lingkungan, termasuk di dalamnya media kehidupan Bahan-bahan kimia yang

termasuk penyusun kehidupan yang paling banyak antara lain: karbon, nitrogen,

oksigen, belerang, dan fosfor (Achmad, Rukaesih;2004). 

Secara struktural setiap siklus materi terdiri dari bagian cadangan dan

bagian yang mengalami pertukaran. Di dalam bagian cadangan, unsur kimia

tersebut akan terikat dan sulit bergerak, atau pergerakannya lambat. Di dalam

bagian pertukaran, unsur kimia tersebut aktif bergerak atau mengalami

pertukaran. siklus materi dibedakan atas dua tipe, yaitu tipe gas dan tipe

sidimeter. Nitrogen merupakan salah satu siklus materi tipe gas. Bagian

cadangannya terdapat di dalam atmosfer. sedangkan siklus fosfor merupakan

contoh siklus materi tipe sedimenter. Bagian cadangan siklus fosfor terdapat di

dalam tanah atau kerak bumi dan sukar terlarut, sehingga siklus ini mudah

terganggu (Kuncoro.2007). 

Dalam siklus nitrogen, fosfor maupun belerang, terdapat organisme-

organisme yang mempunyai peranan penting untuk berlangsungnya siklus

tersebut, misalnya organisme penambat nitrogen bebas. Pengetahuan mengenai

peranan organisme dalam siklus materi dapat dimanfaatkan manusia, misalnya

dalam bidang pertanian. Siklus materi yang satu dengan yang lain dapat saling

terkait atau mempengaruhi. Hal ini dapat dilihat misalnya pada siklus belerang.

Aktivitas manusia juga dapat mempengaruhi siklus materi. Sebagai contohnya

adalah kegiatan pabrik dan mesin-mesin kendaraan bermotor dapat meningkatkan

kandungan senyawa-senyawa oksidasi beterang, dan oksida nitrogen di udara

(Kuncoro. 2007). 

B. TUJUAN

1. Mahasiswa dapat mengetahui Pengertian siklus biogeokimia.

2. Mahasiswa dapat mengetahui Jenis-jenis siklus biogeokimia.

3. Mahasiswa dapat mengetahui Fungsi siklus biogeokimia.

C. RUMUSAN MASALAH

1. Apakah yang dimaksud dengan siklus biogeokimia?

2. Apa saja jenis-jenis siklus biogeokimia?

3. Apakah fungsi dari siklus biogeokimia?

BAB II

PEMBAHASANA. Pengertian Siklus Biogeokimia

Biogeokimia adalah pertukaran atau perubahan yang terus menerus, antara

komponen biosfer yang hidup dengan tak hidup. Siklus biogeokimia atau siklus

organik-anorganik 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 jugs melibatkan reaksireaksi

kimia dalam lingkungan abiotik sehingga disebut siklus biogeokimia.

          Jika aliran energi merupakan arus satu arah yang diperbarui terus dari

pasokan Sinar Surya, aliran materi yang diperlukan dunia kehidupan pada

dasarnya bersifat dua arah, karena bahan-bahan kimia terbatas persediannya

hingga harus digunakan lagi melalui proses perputaran (siklus). Karena proses

siklus materi tidak hanya terjadi dalam tubuh organisme (biota) tetapi berlangsung

juga dalam lingkungan abiotik, proses ini disebut siklus biogeokimia.

          Siklus biogeokimia merupakan pergerakan memutar unsur apa pun melalui

atmosfer, samudra, kerak bumi, dan makhluk hidup. Menurut Hutchinson (1944 ,

1950) siklus biogeokimia merupakan suatu pertukaran atau perubahan yang terus

– menerus dari bahan-bahan antara komponen biotik dan abiotik. Berdasarkan

sumber  yang ada di alam, siklus biogeokimia dibagi dalam 2 golongan yaitu :

1. Tipe gas, sebagai sumbernya atmosfer dan lautan (hidosfer) misalnya

siklus hidrogen.

2. Tipe sedimen, sumbernya adalah batuan bumi seperti fosfor, kalsium dan

kalium.

          Siklus biogeokimia pada akhirnya cenderung mempunyai mekanisme

umpan-balik yang dapat mengatur sendiri (self regulating) menjaga siklus itu

dalam keseimbangan. Siklus biogeokimia yang terpenting adalah siklus karbon,

siklus nitrogen, dan siklus fosfor, yang berperanan terhadap lingkungan tanaman.

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 senyawa-senyawa

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.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 spesifik suatu bahan kimia

melalui suatu siklus biogeokimia bervariasi menurut unsur yang dimaksud pada

struktur trofik suatu ekosistem.

B. Jenis-jenis siklus biogeokimiaa. Siklus Karbon dan Oksigen

Karbon merupakan bahan dasar penyusun senyawa organik. Di

dalam organisme hidup terdapat 18% karbon. Kemampuan saling

mengikat pada atom-atom karbon (C) merupakan dasar bagi keragaman

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, dansenyawa organik

lainnya. Bahan organik yang dihasilkan tumbuhan ini merupakan sumber

karbon bagi hewan dan konsumen lainnya.Pada setiap tingkatan trofik

rantai makanan, karbon kembali ke atmosfer atau air sebagai

hasil pernapasan (respirasi).Produsen, herbivora, dan karnivora selalu

bernapas dan menghasilkan gas karbondioksida. 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.

Gambar siklus Karbon dan Oksigen

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 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.

Gambar siklus Fosfor

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 epifit 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 fiksasi nitrogen

(nitrogen fixation).

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 fiksasi nitrogen dibuat secara industri yang

digunakan sebagai pupuk. 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 bakteriaerob tertentu

sebagai sumber energi. Aktivitas ini mengubah ammonium 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 aminodan protein. Beberapa hewan

akan mengasimilasi nitrogen organic 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.

Gambar siklus Nitrogen

d. Siklus Air

Air merupakan komponen penting bagi kehidupan. Selain itu,

aliran airdalam ekosistem berperan mentransfer zat-zat dalam siklus

biogeokimia. Siklusair digerakkan oleh energi

matahari melalui penguapan (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 fisik, bukan kimia.

Dalam proses-proses tersebut air berbentuk H 2O, sedangkan di dalam

fotosintesis terjadi perubahan air secara kimiawi.

Gambar siklus Air

e. Daur Belerang (Sulfur)

Sulfur terdapat dalam bentuk sulfat anorganik. Sulfur direduksi

oleh bakteri menjadi sulfida dan kadang-kadang terdapat dalam bentuk

sulfur dioksida atau hidrogen sulfida. Hidrogen sulfida ini seringkali

mematikan mahluk hidup di perairan dan pada umumnya dihasilkan dari

penguraian bahan organik yang mati.

Tumbuhan menyerap sulfur dalam bentuk sulfat (SO4).

Perpindahan sulfat terjadi melalui proses rantai makanan, lalu

semua mahluk hidup mati dan akan diuraikan komponen organiknya oleh

bakteri. Beberapa jenis bakteri terlibat dalam daur sulfur, antara lain

Desulfomaculum dan Desulfibrio yang akan mereduksi sulfat menjadi

sulfida dalam bentuk hidrogen sulfida (H2S). Kemudian H2S digunakan

bakteri fotoautotrof anaerob seperti Chromatium dan melepaskan sulfur

dan oksigen. Sulfur di oksidasi menjadi sulfat oleh bakteri kemolitotrof

seperti Thiobacillus.

Gambar siklus sulfur

C. Fungsi  Siklus Biogeokimia

Fungsi Daur Biogeokimia adalah 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.

BAB III

PENUTUP

Kesimpulan 1. Biogeokimia adalah pertukaran atau perubahan yang terus menerus,

antara komponen biosfer yang hidup dengan tak hidup.

2. Jenis-jenis siklus biogeokimia

a. Karbon dan oksigen

b. Fosfor

c. Nitrogen

d. Sulfur

e. Air

3. Fungsi dari siklus biogeokimia adalah untuk menjaga kestabilan

ekosisitem yang ada di muka bumi.

DAFTAR PUSTAKA Anonim. 2009. Siklus Biogeokimia.

Online   http://id.wikipedia.org/wiki/Siklus_karbon, diakses 18 Februari (2009).

Achmad, Rukaesih. 2004. Kimia Lingkungan. Universitas Negeri Jakarta: Jakarta.

Cotton dan Wilkinson. 1989. Kimia Anorganik Dasar. Jakarta: UI- PRESS.

Kuncoro. 2007. Pola dan Tipe Dasar Siklus Biogeokimia. Online (http://kun.co.ro/2007/01/10/, diakses 18 Februari 2009).