Daur Biogeokimia : -  pertukaran atau perubahan yang terus menerus,   antara komponen biosfer yang hidup dengan   tak hidup. -  Dalam suatu ekosistem, materi pada setiap tingkat   trofik tidak hilang. -  Materi berupa unsur-unsur penyusun bahan organik    tersebut didaur-ulang. -  Unsur-unsur tersebut masuk ke dalam komponen       biotik melalui udara, tanah, dan air. -  Daur ulang materi tersebut melibatkan makhluk                   hidup dan batuan (geofisik) Fungsi Daur Biogeokimia   -  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.

Macam-macam daur biogeokimia yang akan kita pelajari:

a. daur Air/siklus hidrologib. daur Karbon

c. daur Nitrogend. daur Fosfore. daur sulfur/belerang

a.Daur Air/H2O (daur/siklus hidrologi)    merupakan hal yang penting dalam      keberlangsungan daur air alami.        gambar berikut adalah skema siklus hidrologi :    

SIKLUS/DAUR AIR DI LINGKUNGAN

-  Air di atmosfer berada dalam bentuk uap air -  Uap air berasal dari air di daratan dan laut    yang menguap (evaporasi) karena panas cahaya    matahari dan transpirasi karena penguapan    oleh tumbuhan -  Sebagian besar uap air di atmosfer berasal    dari laut karena laut mencapai tiga perempat    luas permukaan bumi. 

-  Uap air di atmosfer terkondensasi menjadi awan           yang turun ke daratan dan laut dalam bentuk             hujan (presipitasi) -  Pada perjalanan menuju bumi beberapa presipitasi      dapat berevaporasi kembali ke atas atau langsung       jatuh yang kemudian diserap oleh tanaman      sebelum mencapai tanah. -  Setelah mencapai tanah, siklus hidrologi terus       bergerak secara terus menerus dalam tiga cara            yang berbeda :   1.  evaporasi / transpirasi        - Air yang ada di laut, di daratan, di sungai,          di tanaman akan menguap  menjadi awan       - Pada keadaan jenuh uap air (awan) itu akan          menjadi bintik-bintik air yang selanjutnya          akan turun (precipitation) dalam bentuk          hujan, salju atau es.    2.  infiltrasi/perlokasi           - Air bergerak ke dalam tanah melalui celah-           celah dan pori-pori tanah dan batuan menuju            muka air tanah.          - Air dapat bergerak akibat aksi kapiler atau            air dapat bergerak secara vertikal atau            horizontal dibawah permukaan tanah 

           hingga air tersebut memasuki kembali            sistem air permukaan.       3.  Air Permukaan           - Air bergerak diatas permukaan tanah              dekat dengan aliran utama dan danau            - makin landai lahan dan makin sedikit pori-             pori tanah, maka aliran permukaan semakin              besar. 

b.  Daur/siklus Karbon (C)       -  berkaitan dengan siklus oksigen       -  siklus karbon berkaitan erat dengan peristiwa           fotosintesis yang berlangsung pada organisme           autotrof dan peristiwa respirasi yang berlangsung          pada organisme heterotrof       -  karbon diambil/diserap oleh tumbuhan dari           lingkungan untuk fotosintesis dalam bentuk CO2

       -  CO2 dilepas ke lingkungan oleh organisme           heterotrof yang merupakan hasil sampingan           dari peristiwa respirasi

       -  Proses timbal balik fotosintesis dan respirasi           seluler berpengaruh  terhadap perubahan dan           pergerakan utama karbon.        -  Naik turunnya kadar CO2 dan O2 atsmosfer 

          secara musiman disebabkan oleh  aktivitas           fotosintetik.        -  Dalam skala global kadar CO2 dan O2 atsmosfer           dapat diseimbangkan oleh keberlangsunag           proses respirasi dan fotosintesis       -  aktifitas manusia dan alam seperti penggunaan          bahan bakar fosil untuk industrialisasi dan           transportasi, kebakaran hutan, pembakaran           hutan untuk lahan pertanian dan illegal logging           dapat meningkatkan kadar CO2 di atmosfer       -  Karbon dalam tanah ditemukan dalam bentuk          fosil berupa minyak bumi (fosil hewan) dan           batubara (fosil tumbuhan)              Berikut adalah skema siklus Karbon :

c. daur/siklus nitrogen

     -  Nitrogen di udara sekitar 78 % dalam bentuk         nitrogen bebas     -  organisme membutuhkan nitrogen dalam         bentuk senyawa     -  organisme tingkat tinggi tidak dapat dengan        mudah mengikat (memfiksasi) nitrogen bebas     -  mikroorganisme berperan dalam fiksasi nitrogen        ke tubuh organisme tingkat tinggi (terutama         tumbuhan)

     Bagaimana senyawa nitrogen dapat berada di      daratan/tanah, dalam bentuk larutan, di udara     dan pada tubuh makhluk hidup, perhatikanlah      skema siklus nitrogen berikut !

daur NITROGEN

SKEMA SIKLUS NITROGEN

        I. nitrifikasi       II. nitrafikasi

      III. assimilasi      IV. denitrifikasi           apabila oksigen dalam tanah terbatas, nitrat            dengan cepat ditransformasikan menjadi            gas nitrogen atau oksida nitrogen       V.  fiksasi      VI. amonifikasi

      Skema nitrifikasi dan nitrasi      a. nitrifikasi          penguraian amonia menjadi nitrit dengan           bantuan Nitrosomonas dan Nitrosococcus (amonia           dan nitrit bersifat toksik pada organisme)

 

nitrifikasi            b. nitrasi          perubahan senyawa nitrit menjadi nitrat           (tidak bersifat toksik) oleh Nitrobacter.

NITRASI

       Urutan Proses daur Nitrogen      -  Ketika petir terbentuk di atmosfer terjadi         penyerapan nitrogen  menjadi senyawa nitrat.

     -  Nitrat yang terbentuk di atmosfer tentu akan         terbawa hujan sehingga terjadi perpindahan         nitrat dari udara ke daratan yang menjadikan         nitrogen dalam bentuk nitrat itu menjadi berguna     -  tumbuhan menyerap nitrat dari tanah untuk         dijadikan protein       -  nitrogen dalam bentuk protein diserap  oleh         kosumen, senyawa nitrogen pindah ke tubuh         hewan dan manusia       -  Urin dan feces sebagai Ekresta , bangkai hewan,        tumbuhan mati , sisa kehidupan (ranting,         daun tua) yang disebut Egesta akan diuraikan         oleh pengurai jadi ammonium dan ammoniak         (amonifikasi)       -  Amoniak hasil pembusukan itu oleh bakteri         Nitrifikan akan dirombak jadi Nitrit melalui         Nitrifikasi (Nitrifikasi adala proses biokimia         yang tergolong anabolisme mengubah senyawa         sederhana anorganik berupa amoniak NH3         menjadi senyawa organik nitrat HNO3 dengan         energi berasal dari energi hasil reaksi kimia /        khemosintesis oleh  bakteri)      -  Nitrifikasi dilanjutkan dengan Nitrasi.       -  Nitrat diserap kembali oleh  tumbuhan.       -  Selain melalui petir juga penyerapan nitrogen 

        dapat melalui fiksasi (pengikatan langsung         Nitrogen di udara oleh mikroorganisme fiksasi         (Rhizobium leguminosarum, Azotobacter,          Clostridium  pasteurianum, Nostoc cummune,          Anabaena azzolae)          a. Rhizobium leguminosarum :              bersimbiosis dengan kacang kacangan              membentuk bintil akar          b. Anabaena azzolae               bersimbiosis dengan paku air (Azolla pinata)              dan pakis haji (Cycas rumpii)         c. Azotobacter, Clostridium pasteurianum             dan Nostoc commune hidup soliter       -  Nitrogen juga bisa larut bersama air hujan,         hujan asam ( acid rain) yang mengandung          HNO3,  dari pupuk buatan Urea yang dilepaskan          ke tanah 

d.  Daur/siklus Fosfor     -   Fosfor merupakan elemen penting dalam          kehidupan karena semua makhluk hidup          membutuhkan fosfor/ phosphat untuk          pembentukan senyawa ATP  (adenosin          triphosphat), ADP (adenosin diphosphat),          dan AMP (adenosin monophosphat) untuk         proses metabolisme tubuh.        -  Pada Hewan tingkat tinggi fosfor digunakan 

         untuk penusun tulang yang ditulang bergabung          dengan Calsium membeentuk CaPO4 (calsium          Phosphat      -  Fosfor terdapat di alam dalam bentuk ion fosfat          (PO4)/fosfat anorganik       -  Ion Fosfat terdapat dalam bebatuan.       -  Adanya peristiwa erosi dan pelapukan menyebabkan          fosfat terbawa menuju sungai hingga laut membentuk          sedimen.       -  Adanya pergerakan dasar bumi menyebabkan sedimen          yang mengandung fosfat muncul ke permukaan.       -  Di darat tumbuhan mengambil fosfat yang terlarut          dalam air tanah sehingga terjadi perpindahan          materi dari geo ke bio dari alam ke tubuh          organisme       -  Fosfat itulah kemudian dikenal dengan fosfat         organik       -  Herbivora mendapatkan fosfat dari tumbuhan          yang dimakannya dan karnivora mendapatkan 

         fosfat dari herbivora yang dimakannya.       -  Seluruh hewan mengeluarkan fosfat melalui urine          dan feses.           -  Bakteri dan jamur mengurai bahan-bahan          anorganik di dalam tanah lalu melepaskan fosfor          kemudian diambil oleh tumbuhan.

DAUR FOSFOR

e. Daur Belerang/Sulfur (S)      -  sulfur merupakan unsur non logam     -  bentuk aslinya adalah sebuah zat padat kristal

       berwarna kuning    -  di alam  ditemukan sebagai unsur murni atau        sebagai mineral- mineral sulfida dan sulfat    -  sulfur teradapat di udara karena adanya

aktifitas        gunung berapi dan penggunaan dari bahan bakar       fosil (menghasilkan SO2)     -  unsur penting untuk kehidupan dan ditemukan        dalam bentuk senyawa asam amino     -  tumbuhan mendapat sulfur dari dalam tanah        dalam bentuk sulfat organik (SO4 ).     -  sulfur berpindah ke organisme heterotrof dalam       proses rantai makanan     -  penguraian organisme yang mati mengasilkan gas        H2S atau menjadi sulfat lagi.     -  Sulfur direduksi oleh bakteri menjadi sulfida dan       kadang-kadang terdapat dalam bentuk sulfur        dioksida atau hidrogen sulfida.     -  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.

 

Hal yang penting yang perlu dipahami dalam siklus biogeokimia :1. Unsur/materi/senyawa (kimia) akan terdapat di     bumi (geo) dan dalam tubuh organisme2. perpindahan dari geo ke geo terjadi misalnya     dari udara diserap oleh tanah atau lautan dengan    perantara hujan, pelapukan (perubahan batuan     menjadi tanah), erosi (pengikisan) dan pengendapan3. unsur/senyawa kimia dari bumi (geo) ke organisme     (bio) digunakan untuk berbagai proses metabolisme4. penyerapan/perpindahan unsur/senyawa melibatkan    berbagai jenis mikroorganisme yang berperan sebagai

    dekomposer