Kliping Biologi

SIKLUS DAN ARUS ENERGI

Disusun OlehMuhammad Tegar Al Firdausy

Kelas VII BSMP NEGERI VII MAGELANG

Kliping Biologi

SIKLUS DAN ARUS ENERGI

Disusun OlehMuhammad Tegar Al Firdausy

Kelas VII BSMP NEGERI VII MAGELANG

Siklus Air

Siklus air atau siklus hidrologi adalah sirkulasi   air  yang tidak pernah berhenti dari atmosfer ke bumi dan kembali ke atmosfir melalui kondensasi, presipitasi,evaporasi dan transpirasi.

Pemanasan air laut oleh sinar matahari merupakan kunci proses siklus hidrologi tersebut dapat berjalan secara terus menerus. Air berevaporasi, kemudian jatuh sebagai presipitasi dalam bentuk hujan, salju, hujan batu, hujan es dan salju (sleet), hujan gerimis atau kabut.

Pada perjalanan menuju bumi beberapa presipitasi dapat berevaporasi kembali ke atas atau langsung jatuh yang kemudian diintersepsi oleh tanaman sebelum mencapai tanah. Setelah mencapai tanah, siklus hidrologi terus bergerak secara kontinu dalam tiga cara yang berbeda:

Evaporasi / transpirasi - Air yang ada di laut, di daratan, di sungai, di tanaman, dsb. kemudian akan menguap ke angkasa (atmosfer) dan kemudian akan menjadi awan. Pada keadaan jenuh uap air (awan) itu akan menjadi bintik-bintik air yang selanjutnya akan turun (precipitation) dalam bentuk hujan, salju, es.

Infiltrasi / Perkolasi ke dalam tanah - 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.

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. Aliran permukaan tanah dapat dilihat biasanya pada daerah urban. Sungai-sungai bergabung satu sama lain dan membentuk sungai utama yang membawa seluruh air permukaan disekitar daerah aliran sungai menuju laut.

Air permukaan, baik yang mengalir maupun yang tergenang (danau, waduk, rawa), dan sebagian air bawah permukaan akan terkumpul dan mengalir membentuk sungai dan berakhir ke laut. Proses perjalanan air di daratan itu terjadi dalam komponen-komponen siklus hidrologi yang membentuk sistem Daerah Aliran Sungai (DAS).Jumlah air di bumi secara keseluruhan relatif tetap, yang berubah adalah wujud dan tempatnya.

Pendapat Saya

Semua makhluk hidup baik manusia, hewan, maupun tumbuh-tumbuhan di muka bumi ini menempati ruang yang disebut lingkungan. Lingkungan adalah segala sesuatu yang terdapat di sekitar makhluk hidup dan berpengaruh terhadap kehidupan makhluk hidup tersebut. Dan air adalah bagian dari lingkungan yang sangat penting. Setiap makhluk hidup tidak akan dapat hidup tanpa air.

Dan alam menyediakan cukup banyak air. Air yang berasal dari hujan atau salju sebagian akan meresap ke dalam tanah lalu mengalir ke sungai dan menuju ke laut. Karena panas matahari sebagian air akan menguap lalu mengembun menjadi titik-titik air dan akan jatuh ke bumi sebagian.

Sebagai makhluk hidup yang hidupnya tergantung pada air kita harus menjaga ketersediaan air di muka bumi, dengan tetap menjaga ekosistem air. Karena apabila siklus air tidak terjaga kelak anak cucu kita akan mengalami krisis air. Yang akibatnya akan memperburuk keadaan dan mempersulit kehidupan anak cucu kita.

Siklus karbonSiklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan

antara biosfer, geosfer, hidrosfer, dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki

siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui).

Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran.

Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer, biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater

system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)), lautan(termasuk karbon

anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati), dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil).

Pergerakan tahuan karbon, pertukaran karbon antar reservoir, terjadi karena proses-proses kimia,

fisika, geologi, dan biologi yang bermaca-macam. Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar

dekat permukaan Bumi, namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran

yang lambat dengan atmosfer.

Neraca karbon global adalah kesetimbangan pertukaran karbon (antara yang masuk dan keluar) antar

reservoir karbon atau antara satu putaran (loop) spesifik siklus karbon (misalnya atmosfer - biosfer).

Analisis neraca karbon dari sebuah kolam atau reservoir dapat memberikan informasi tentang apakah

kolam atau reservoir berfungsi sebagai sumber (source) atau lubuk (sink) karbon dioksida.

Karbon di laut

Laut mengandung sekitar 36.000 gigaton karbon, dimana sebagian besar dalam bentuk ion

bikarbonat. Karbon anorganik, yaitu senyawa karbon tanpa ikatan karbon-karbon atau karbon-

hidrogen, adalah penting dalam reaksinya di dalam air. Pertukaran karbon ini menjadi penting dalam

mengontrol pH di laut dan juga dapat berubah sebagai sumber (source) atau lubuk (sink) karbon.

Karbon siap untuk saling dipertukarkan antara atmosfer dan lautan. Pada daerah upwelling, karbon

dilepaskan ke atmosfer. Sebaliknya, pada daerah downwelling karbon (CO2) berpindah dari atmosfer

ke lautan. Pada saat CO2memasuki lautan, asam karbonat terbentuk:

CO2 + H2O ⇌ H2CO3

Reaksi ini memiliki sifat dua arah, mencapai sebuah kesetimbangan kimia. Reaksi lainnya yang

penting dalam mengontrol nilai pH lautan adalah pelepasan ion hidrogen dan bikarbonat. Reaksi

ini mengontrol perubahan yang besar pada pH:

H2CO3 ⇌ H+ + HCO3−

Karbon di atmosfer

Diagram dari siklus karbon. Angka dengan warna hitam menyatakan berapa banyak karbon tersimpan dalam berbagai

reservoir, dalam milyar 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

Bagian terbesar dari karbon yang berada diatmosfer Bumi adalah gas karbon dioksida(CO2).

Meskipun jumlah gas ini merupakan bagian yang sangat kecil dari seluruh gas yang ada di atmosfer

(hanya sekitar 0,04% dalam basis molar, meskipun sedang mengalami kenaikan), namun ia memiliki

peran yang penting dalam menyokong kehidupan. Gas-gas lain yang mengandung karbon di

atmosfer adalah metan dan kloroflorokarbon atau CFC (CFC ini merupakan gas artifisial atau

buatan). Gas-gas tersebut adalah gas rumah kaca yang konsentrasinya di atmosfer telah bertambah

dalam dekade terakhir ini, dan berperan dalampemanasan global.

Karbon diambil dari atmosfer dengan berbagai cara:

Ketika matahari bersinar, tumbuhanmelakukan fotosintesa untuk mengubah karbon dioksida

menjadikarbohidrat, dan melepaskan oksigenke atmosfer. Proses ini akan lebih banyak

menyerap karbon pada hutan dengan tumbuhan yang baru saja tumbuh atau hutan yang sedang

mengalami pertumbuhan yang cepat.

Pada permukaan laut ke arah kutub, air laut menjadi lebih dingin dan CO2 akan lebih mudah larut.

Selanjutnya CO2 yang larut tersebut akan terbawa oleh sirkulasi termohalin yang membawa

massa air di permukaan yang lebih berat ke kedalaman laut atau interior laut (Di laut bagian atas

(upper ocean), pada daerah dengan produktivitas yang tinggi, organisme membentuk jaringan

yang mengandung karbon, beberapa organisme juga membentuk cangkang karbonat dan

bagian-bagian tubuh lainnya yang keras. Proses ini akan menyebabkan aliran karbon ke bawah

Pelapukan batuan silikat. Tidak seperti dua proses sebelumnya, proses ini tidak memindahkan

karbon ke dalam reservoir yang siap untuk kembali ke atmosfer. Pelapukan batuan karbonat tidak

memiliki efek netto terhadap CO2 atmosferik karena ion bikarbonat yang terbentuk terbawa ke

laut dimana selanjutnya dipakai untuk membuat karbonat laut dengan reaksi yang sebaliknya

(reverse reaction).

Karbon dapat kembali ke atmosfer dengan berbagai cara pula, yaitu:

Melalui pernafasan (respirasi) oleh tumbuhan dan binatang. Hal ini merupakan reaksi

eksotermik dan termasuk juga di dalamnya penguraian glukosa (atau molekul organik lainnya)

menjadi karbon dioksida dan air.

Melalui pembusukan binatang dan tumbuhan. Fungi atau jamur dan bakteri mengurai senyawa

karbon pada binatang dan tumbuhan yang mati dan mengubah karbon menjadi karbon dioksida

jika tersedia oksigen, atau menjadi metana jika tidak tersedia oksigen.

Melalui pembakaran material organik yang mengoksidasi karbon yang terkandung menghasilkan

karbon dioksida (juga yang lainnya seperti asap). Pembakaran bahan bakar fosil seperti batu

bara, produk dari industri perminyakan (petroleum), dan gas alam akan melepaskan karbon yang

sudah tersimpan selama jutaan tahun di dalam geosfer. Hal inilah yang merupakan penyebab

utama naiknya jumlah karbon dioksida di atmosfer.

Produksi semen. Salah satu komponennya, yaitu kapur atau gamping atau kalsium oksida,

dihasilkan dengan cara memanaskan batu kapur atau batu gamping yang akan menghasilkan

juga karbon dioksida dalam jumlah yang banyak.

Di permukaan laut dimana air menjadi lebih hangat, karbon dioksida terlarut dilepas kembali ke

atmosfer.

Erupsi vulkanik atau ledakan gunung berapi akan melepaskan gas ke atmosfer. Gas-gas tersebut

termasuk uap air, karbon dioksida, dan belerang. Jumlah karbon dioksida yang dilepas ke

atmosfer secara kasar hampir sama dengan jumlah karbon dioksida yang hilang dari atmosfer

akibat pelapukan silikat; Kedua proses kimia ini yang saling berkebalikan ini akan memberikan

hasil penjumlahan yang sama dengan nol dan tidak berpengaruh terhadap jumlah karbon

dioksida di atmosfer dalam skala waktu yang kurang dari 100.000 tahun.

Pendapat Saya

Salah satu bagian dari ekosistem adalah siklus karbon. Unsur karbon sangat diperlukan oleh mahkluk hidup dan merupakan bahan penting dalam sel.Dalam proses fotosintetis karbon dioksida di udara dan air akan dibentuk menjadi glukosa. Dalam proses selanjutnya baik pada produsen maupun pada konsumen glukosa diubah menjadi senyawa lain. Akhirnya karbon dioksida akan dilepas kembali oleh konsumen pada waktu bernafas. Produsen dan konsumen yang telah mati akan diurai oleh bakteri pengurai sehingga dihasilkan karbon dioksida yang kemudian dilepas ke udara.

Siklus nitrogenSiklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi

berbagai macam bentuk kimiawi yang lain. Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-

biologis. Beberapa proses penting pada siklus nitrogen, antara lain fiksasi

nitrogen, mineralisasi, nitrifikasi, denitrifikasi.

Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir, nitrogen dalam bentuk gas tidaklah

reaktif.[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa

organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen.

Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika, seperti terjadinya kilat. Kilat memiliki peran yang

sangat penting dalam kehidupan, tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi. Walaupun demikian,

sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut.

Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain. Oleh sebab

itu, reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya

cadangan senyawa nitrogen.

Vertebrata secara tidak langsung telah mengkonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam

bentuk protein maupun asam nukleat. Di dalam tubuh, makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih

kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida, dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam

nukleat yang baru, atau senyawa lainnya.

Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial

bagi vertebrata, artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain,

sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi, termasuk

senyawa intermediat dari siklus asam sitrat.

Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata, biasanya organisme yang

mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi, yang telah

punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata.

Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan

metabolisme, sehingga istilah "nukleotida esensial" kurang tepat. Kandungan nitrogen

pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina, asam aspartat dan glisina, layaknya

kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa.

Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna

memperoleh energi. Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan

membentuk CO2 atau H2O, dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga

menjadi urea untuk kemudian diekskresi.

Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing, lengkap dengan

perangkat enzimatiknya.

Pendapat SayaUnsur Nitrogen merupakan salah satu bagian penting dari sel yang sangat

diperlukan oleh makhluk hidup. Unsur ini beredar dari lingkungan masuk ke tubuh

mahkluk hidup dan kembali ke lingkungan.

Nitrogen di atmosfer dalam bentuk N. Nitrogen dimanfaatkan oleh tumbuhan dalam

bentuk senyawa nitrit melalui proses nitrifikasi. Tumbuhan dan hewan yang mati

mengalami proses dekomposisi yang menghasilkan nitrogen dalam bentuk urea.

Nitrogen dapat pula berasal dari endapan dangkal di laut dan letusan gunung berapi.

Siklus Oksigen

Fotosintesis menghasilkan O2

Di alam, oksigen bebas dihasilkan dari fotolisis air selama fotosintesis oksigenik. Ganggang

hijaudan sianobakteri di lingkungan lautan menghasilkan sekitar 70% oksigen bebas yang dihasilkan

di bumi, sedangkan sisanya dihasilkan oleh tumbuhan daratan.

Persamaan kimia yang sederhana untuk fotosintesis adalah:

6CO2 + 6H2O + foton → C6H12O6 + 6O2

Evolusi oksigen fotolitik terjadi di membran tilakoid organisme dan memerlukan energi

empatfoton. Terdapat banyak langkah proses yang terlibat, namun hasilnya merupakan

pembentukan gradien proton di seluruh permukaan tilakod. Ini digunakan untuk

mensintesis ATP via fotofosforilasi. O2 yang dihasilkan sebagai produk sampingan kemudian

dilepaskan ke atmosfer.

Dioksigen molekuler, O2, sangatlah penting untuk respirasi sel organisme aerob. Oksigen

digunakan di mitokondria untuk membantu menghasilkan adenosina trifosfat (ATP)

selamafosforilasi oksidatif. Reaksi respirasi aerob ini secara garis besar merupakan kebalikan

dari fotosintesis, secara sederhana:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 2880 kJ·mol-1

Pada vetebrata, O2 berdifusi melalui membran paru-paru dan dibawa oleh sel darah

merah. Hemoglobin mengikat O2, mengubah warnanya dari merah kebiruan menjadi

merah cerah..[41][17] Terdapat pula hewan lainnya yang

menggunakan hemosianin (hewan moluska dan beberapa antropoda)

ataupun hemeritrin (laba-laba dan lobster).[32] Satu liter darah dapat melarutkan 200 cc O2.

Spesi oksigen yang reaktif, misalnya ion superoksida (O2−) dan hidrogen peroksida (H2O2),

adalah produk sampingan penggunaan oksigen dalam tubuh organisme.  Namun,

bagian sistem kekebalan organisme tingkat tinggi pula menghasilkan peroksida,

superoksida, dan oksigen singlet untuk menghancurkan mikroba. Spesi oksigen reaktif

juga memainkan peran yang penting pada respon hipersensitif tumbuhan melawan

serangan patogen.

Dalam keadaan istirahai, manusia dewasa menghirup 1,8 sampai 2,4 gram oksigen per

menit.] Jumlah ini setara dengan 6 miliar ton oksigen yang dihirup oleh seluruh manusia

per tahun. 

Pendapat Saya

Dalam proses pernafasan makhluk hidup membutuhkan oksigen. Dengan kata lain oksigen sangat diperlukan oleh makhluk hidup untuk tetap bertahan hidup.Oksigen dihasilkan melalui proses fotosintesis. Oksigen dilepas ke udara. Proses ini berlangsung dalam keadaan seimbang . Jadi, jumlah oksigen di udara akan tetap jumlahnya yaitu sekitar 20 %.

Manfaat Siklus bagi Tumbuhan

Tumbuhan bersifat autotrof. Autotrof artinya dapat mensintesis makanan langsung dari senyawa

anorganik. Tumbuhan menggunakankarbondioksida dan air untuk

menghasilkan gula dan oksigen yang diperlukan sebagai makanannya. Energi untuk menjalankan

proses ini berasal dari fotosintesis. Perhatikan persamaan reaksi yang menghasilkan glukosa berikut

ini:

6H2O + 6CO2 + cahaya → C6H12O6 (glukosa) + 6O2

Glukosa dapat digunakan untuk membentuk senyawa organik lain seperti selulosa dan dapat pula

digunakan sebagai bahan bakar. Proses ini berlangsung melalui respirasi seluler yang terjadi baik

pada hewan maupun tumbuhan. Secara umum reaksi yang terjadi pada respirasi seluler berkebalikan

dengan persamaan di atas. Pada respirasi, gula (glukosa) dan senyawa lain akan bereaksi dengan

oksigen untuk menghasilkan karbon dioksida, air, dan energi kimia.

Arus energiMerupakan perpindahan energi dari tempat yang tinggi ke tempatyang rendah. Yaitu dari sinar matahari lalu produsen, ke konsumentingkat I, ke konsumen tingkat II sampai pengurai. Sedangkanmineral membentuk siklus. Energi yang dilepas sangat kecil karenasetiap organisme membutuhkan energi dalam memenuhikebutuhannya.

Pendapat Saya

Arus energi dalah perpindahan energi dalam rantai makanan.Energi masuk ke dalam jaring-jaring makanan melalui produsen. Hal ini karena produsen dapat mengikat energi matahari untuk membuat makanan. Contohnya rumput sewaktu tumbuh menimbun energi dalam tubuhnya . Rumput lalu dimakan seterusnya. Arus perpindahan inilah yang disebut arus energi.