TUGAS RANGKUMAN

EKOLOGI HUTAN

Agus Yadi Ismail, M.Si

Disusun oleh:

Angga Julistiawan

2011071005

Kelas III B

1

KATA PENGHANTAR

Bismillahhirohma’nirohim

Assalamualaikum Wr.Wb

Puji syukur penyusun panjatkan pada Allah SWT,atas karunia dan

hidayahnya yang telah di berikan. Akhirnya penyusun dapat menyelesaikan

tugas rangkuman Ekologi Hutan.

Penyusun menyadari bahwa dalam tugas rangkuman ini masih banyak

kekurangan atau masih jauh dari sempurna baik dari isi maupun cara

menyajikannya,hal ini di sebabkan keterbatasan pengetahuan,pengalaman

dan kemampuan penyusun. Oleh karna itu penyusun mengharapkan kritik

dan saran yang bersifat membangun dan bermanfaat guna perbaikan guna

penyempurnaan tugas rangkuman yang akan datang.

Akhirnya penyusun berharap semoga pembuatan tugas rangkuman ini

dapat bermanfaat bagi pembaca atau barbagai pihak,terutama untuk bahan

pembandingan dalam menyempurnakan tugas rangkuman ini yang lebih baik.

Wassalamu’alaikum Wr.Wb

Kuningan,10 Oktober 2012

Penyusun

2

DAFTAR ISI

KATA PENGHANTAR .............................................................................i

DAFTAR ISI.............................................................................................. ii

BAB I DAUR AIR......................................................................................1

BAB II KARBON......................................................................................7

BAB III NITROGEN..................................................................................15

BAB IV FOSFOR......................................................................................22

3

BAB I

DAUR / SIKLUS HIDROLOGI (AIR)

Daur / siklus hidrologi, siklus

air, atau siklus H2O adalah sirkulasi

yang tidak pernah berhenti dari air di

bumi dimana air dapat berpindah dari

darat ke udara kemudian ke darat lagi

bahkan tersimpan di bawah

permukaan dalam tiga fasenya yaitu

cair (air), padat (es), dan gas (uap air). Daur hidrologi merupakan salah satu

dari daur biogeokimia. Siklus hidrologi memainkan peran penting dalam

cuaca, iklim, dan ilmu meteorologi. Keberadaan siklus hidrologi sangat

significant dalam kehidupan.

Meskipun keseimbangan air di bumi tetap konstan dari waktu ke

waktu, molekul air bisa datang dan pergi, dan keluar dari atmosfer. Air

bergerak dari satu tempat ke tempat yang lain, seperti dari sungai ke laut,

atau dari laut ke atmosfer, oleh proses fisik penguapan, kondensasi,

presipitasi, infiltrasi, limpasan, dan aliran bawah permukaan. Dengan

demikian, air berjalan melalui fase yang berbeda: cair, padat, dan gas.

4

Siklus hidrologi melibatkan pertukaran energi panas, yang

menyebabkan perubahan suhu. Misalnya, dalam proses penguapan, air

mengambil energi dari sekitarnya dan mendinginkan lingkungan. Sebaliknya,

dalam proses kondensasi, air melepaskan energi dengan lingkungannya,

pemanasan lingkungan. Siklus air secara signifikan berperan dalam

pemeliharaan kehidupan dan ekosistem di Bumi. Bahkan saat air dalam

reservoir masing-masing memainkan peran penting, siklus air membawa

signifikansi ditambahkan ke dalam keberadaan air di planet kita. Dengan

mentransfer air dari satu reservoir ke yang lain, siklus air memurnikan air,

mengisi ulang tanah dengan air tawar, dan mengangkut mineral ke berbagai

bagian dunia. Hal ini juga terlibat dalam membentuk kembali fitur geologi

bumi, melalui proses seperti erosi dan sedimentasi. Selain itu, sebagai siklus

air juga melibatkan pertukaran panas, hal itu berpengaruh pada kondisi iklim

di bumi.

5

istilah-istilah berikut ini :

Presipitasi Uap air yang jatuh

ke permukaan bumi. Sebagian besar

presipitasi terjadi sebagai hujan, tetapi

di samping itu, presipitasi juga menjadi

salju, hujan es (hail), kabut menetes

(fog drip), graupel, dan hujan es (sleet).

Sekitar 505.000 km3 (121.000 cu mil)

air jatuh sebagai presipitasi setiap

tahunnya, 398.000 km3 (95.000 cu mi) dari terjadi di atas lautan.

Canopy intersepsi

Pengendapan yang dicegat oleh dedaunan tanaman dan akhirnya

menguap kembali ke atmosfer daripada jatuh ke tanah.

Pencairan salju

Limpasan yang dihasilkan oleh salju mencair.

Limpasan (runoff)

Berbagai cara dengan mana air bergerak di seluruh negeri. Ini

mencakup baik limpasan permukaan (surface runoff) dan limpasan saluran

(channel runoff). Karena mengalir, air dapat merembes ke dalam tanah,

menguap ke udara, menjadi disimpan di danau atau waduk, atau diekstraksi

untuk keperluan manusia pertanian atau lainnya.

Infiltrasi

Aliran air dari permukaan tanah ke dalam tanah. Setelah disusupi, air

menjadi kelembaban tanah (soil moisture) atau air tanah (groundwater).

Arus Bawah Permukaan

Aliran air bawah tanah, di zona Vadose dan akuifer. Air bawah

permukaan dapat kembali ke permukaan (misalnya sebagai pegas atau

6

dipompa) atau akhirnya meresap ke dalam lautan. Air kembali ke permukaan

tanah pada elevasi lebih rendah dari tempat itu disusupi, di bawah tekanan

gaya gravitasi atau gravitasi diinduksi. Tanah cenderung bergerak lambat,

dan diisi kembali perlahan-lahan, sehingga dapat tetap dalam akuifer selama

ribuan tahun.

Penguapan

Transformasi air dari cair ke fase gas ketika bergerak dari tanah atau

badan air ke atmosfer atasnya. Sumber energi untuk penguapan terutama

radiasi matahari. Penguapan banyak yang implisit meliputi transpirasi dari

tanaman, meskipun bersama-sama mereka secara khusus disebut sebagai

evapotranspirasi. Jumlah evapotranspirasi tahunan total sekitar 505.000 km3

(121.000 cu mi) volume air, 434.000 km3 (104.000 cu mi) yang menguap dari

lautan.

Sublimasi

Perubahan wujud secara langsung dari air padat (salju atau es) untuk

uap air.

Adveksi

Gerakan air - dalam wujud padat, cair, atau uap - melalui atmosfer.

Tanpa adveksi, air yang menguap dari lautan tidak bisa jatuh sebagai

presipitasi di atas tanah.

Kondensasi

Transformasi uap air untuk tetesan air cair di udara, awan dan kabut

adalah wujudnya.

Transpirasi

Pelepasan uap air dari tanaman dan tanah ke udara. Uap air adalah

gas yang tidak dapat dilihat.

7

PROSES SIKLUS HIDROLOGI

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 atmosfir. 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, dimana

air mengalir di atas tanah sebagai limpasan permukaan. 

Sebagian dari limpasan masuk sungai, got, kali, lembah, dan lain-

lain. Semua aliran itu bergerak menuju lautan. sebagian limpasan menjadi air

tanah disimpan sebagai air tawar di danau. Tidak semua limpasan mengalir

ke sungai, banyak yang meresap ke dalam tanah sebagai infiltrasi. Infiltrat air

jauh ke dalam tanah dan mengisi ulang akuifer, yang merupakan toko air

8

tawar untuk jangka waktu yang lama. Sebagian infiltrasi tetap dekat dengan

permukaan tanah dan bisa merembes kembali ke permukaan badan air (dan

laut) sebagai debit air tanah. Beberapa tanah menemukan bukaan di

permukaan tanah dan keluar sebagai mata air air tawar. Seiring waktu, air

kembali ke laut.

PERAN DALAM SIKLUS BIOGEOKIMIA

Selain siklus hidrologi adalah siklus biogeokimia sendiri, aliran air di

atas dan di bawah bumi adalah komponen kunci dari perputaran siklus

biogeokimia lainnya. Limpasan bertanggung jawab untuk hampir semua

transportasi sedimen terkikis dan fosfor dari darat ke badan air. Salinitas

lautan berasal dari erosi dan transportasi garam terlarut dari tanah.

Eutrofikasi danau terutama disebabkan fosfor, diterapkan lebih untuk bidang

pertanian di pupuk, dan kemudian diangkut sungai darat dan bawah.

Limpasan dan aliran air tanah memainkan peran penting dalam

pengangkutan nitrogen dari tanah ke badan air. Zona mati di outlet Sungai

Mississippi merupakan konsekuensi dari nitrat dari pupuk terbawa bidang

pertanian dan disalurkan ke sistem sungai ke Teluk Meksiko. Limpasan juga

memainkan peran dalam siklus karbon, sekali lagi melalui pengangkutan batu

terkikis dan tanah.

9

BAB II

DAUR / SIKLUS KARBON DAN OKSIGEN

Secara ringkas, daur karbon

merupakan salah satu siklus

biogeokimia dimana terjadi

pertukaran / perpindahan karbon

antara bidang-bidang biosfer, geosfer,

hidrosfer, dan atmosfer. Kenapa sering

dibarengi dengan oksigen??? hal ini

karena siklus karbon sangat terkait

dengan oksigen, terutama dalam hal

fotosintesis dan respirasi. Sesuai dengan pengertian tadi, ada empat tempat

keberadaan untuk karbon, yaitu : Biosfer (di dalam makhluk hidup), Geosfer

(di dalam bumi), hidrosfer ( di air), dan atmosfer ( di udara). Siklus karbon

terjadi di daratan dan perairan. tidak ada perbedaan yang significant karena

tempat yang berbeda tersebut. Yang berbeda hanyalah organismenya.

10

PROSES DALAM SIKLUS KARBON

Secara umum,  karbon akan diambil dari udara oleh organisme

fotoautotrof (tumbuhan, ganggang, dll yang mampu melaksanakan

fotosintesis). organisme tersebut, sebut saja tumbuhan, akan memproses

karbon menjadi bahan makanan yang disebut karbohidrat, dengan proses

kimia sebagai berikut :

6 CO2 + 6 H2O (+Sinar Matahari yg diserap Klorofil) ↔ C6H12O6 + 6 O2

Karbondioksida + Air (+Sinar Matahari yg diserap Klorofil)↔ Glukosa +

Oksigen

Hasil sintesa karbohidrat itu dimakan para makhluk hidup heterotrof

sebagai makanan plus oksigen untuk bernafas. Ngga peduli makhluk

herbivora, carnivora, atau omnivora, sumber pertama energi yang tersimpan

dalam karbohidrat adalah tumbuhan. Karbon di dalam sistem respirasi akan

dilepas kembali dalam bentuk CO2 yang nantinya dilepaskan saat

pernafasan. Selain pelepasan CO2 ke udara saat pernafasan, para detrivor

(pembusuk) juga melepaskan CO2 ke udara dalam proses pembusukan.

Manusia juga tidak kalah peran dalam proses ini. Hasil segala pembakaran,

mulai dari pembakaran sampah, pembakaran bahan bakar minyak di dalam

kendaraan bermotor, asap pabrik, dan lain-lain juga melepaskan CO2 ke

udara. CO2 di udara nantinya akan ditangkap oleh tumbuhan lagi dan siklus

mulai dari awal lagi.

Di daratan, proses pengubahan CO2 menjadi karbohidrat dan

melepaskan oksigen dilakukan oleh tumbuhan darat, sebaliknya, di daerah

perairan, peran ini dimainkan oleh organisme-organisme fotoautotrof perairan

seperti ganggang, fitoplankton, dan lain-lain. begitupula dengan peran yang

melepaskan CO2 ke udara. Hal itu dilaksanakan oleh para detrovor dan

organisme heterotrof. Di daratan ada manusia, kambing, sapi, harimau, dll. di

lautan ada berbagai jenis ikan dan makhluk-makhluk perairan.

11

PERMASALAHAN DALAM SIKLUS KARBON

Di udara, konsentrasi karbondioksida sangat kecil bila dibandingkan

dengan oksigen dan nitrogen (kurang dari 0,04 %). akan tetapi gas ini adalah

gas rumah kaca yang berperan dalam efek rumah kaca. Penambahan gas ini

dapat meningkatkan suhu udara di bumi. Sekarang ini, populasi tumbuhan

semakin berkurang (banyak hutan rusak dan lain-lain ) sedangkan kedaraan

bermotor bertambah banyak. Jadi kita bisa bayangkan bahwa pelepasan

CO2 ke udara tidak sebanding dengan pengubahannya oleh tumbuhan

menjadi Karbohidrat. ini akan mempengaruhi keseimbangan atmosfer dan

keseimbangan ekosistem di bumi.

Siklus 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 bermacam-macam. Lautan mengadung kolam aktif

karbon terbesar dekat permukaan Bumi, namun demikian laut dalam bagian

dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer.

12

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 atmosfer

Bagian terbesar dari karbon yang berada di atmosfer 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 dalam pemanasan global.

Karbon diambil dari atmosfer dengan berbagai cara:

- Ketika matahari bersinar, tumbuhan melakukan fotosintesa untuk

mengubah karbon dioksida menjadi karbohidrat, dan melepaskan oksigen ke

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 (lihat bagian solubility

pump).

13

- 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 (lihat bagian biological pump).

- 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.

14

- 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.

Karbon di biosfer

Sekitar 1900 gigaton karbon ada di dalam biosfer. Karbon adalah

bagian yang penting dalam kehidupan di Bumi. Ia memiliki peran yang

penting dalam struktur, biokimia, dan nutrisi pada semua sel makhluk hidup.

Dan kehidupan memiliki peranan yang penting dalam siklus karbon:

- Autotrof adalah organisme yang menghasilkan senyawa organiknya

sendiri dengan menggunakan karbon dioksida yang berasal dari udara dan

air di sekitar tempat mereka hidup. Untuk menghasilkan senyawa organik

tersebut mereka membutuhkan sumber energi dari luar. Hampir sebagian

besar autotrof menggunakan radiasi matahari untuk memenuhi kebutuhan

energi tersebut, dan proses produksi ini disebut sebagai fotosintesis.

Sebagian kecil autotroph memanfaatkan sumber energi kimia, dan disebut

kemosintesis. Autotroph yang terpenting dalam siklus karbon adalah pohon-

15

pohonan di hutan dan daratan dan fitoplankton di laut. Fotosintesis memiliki

reaksi 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2

- Karbon dipindahkan di dalam biosfer sebagai makanan heterotrop

pada organisme lain atau bagiannya (seperti buah-buahan). Termasuk di

dalamnya pemanfaatan material organik yang mati (detritus) oleh jamur dan

bakteri untuk fermentasi atau penguraian.

Sebagian besar karbon meninggalkan biosfer melalui pernafasan

atau respirasi. Ketika tersedia oksigen, respirasi aerobik terjadi, yang

melepaskan karbon dioksida ke udara atau air di sekitarnya dengan reaksi

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O. Pada keadaan tanpa oksigen, respirasi

anaerobik lah yang terjadi, yang melepaskan metan ke lingkungan sekitarnya

yang akhirnya berpindah ke atmosfer atau hidrosfer.

Pembakaran biomassa (seperti kebakaran hutan, kayu yang

digunakan untuk tungku penghangat atau kayu bakar, dll.) dapat juga

memindahkan karbon ke atmosfer dalam jumlah yang banyak.

Karbon juga dapat berpindah dari bisofer ketika bahan organik yang mati

menyatu dengan geosfer (seperti gambut). Cangkang binatang dari kalsium

karbonat yang menjadi batu gamping melalui proses sedimentasi.

Sisanya, yaitu siklus karbon di laut dalam, masih dipelajari. Sebagai

contoh, penemuan terbaru bahwa rumah larvacean mucus (biasa dikenal

sebagai "sinkers") dibuat dalam jumlah besar yang mana mampu membawa

banyak karbon ke laut dalam seperti yang terdeteksi oleh perangkap

sedimen. Karena ukuran dan kompisisinya, rumah ini jarang terbawa dalam

perangkap sedimen, sehingga sebagian besar analisis biokimia melakukan

kesalahan dengan mengabaikannya.

16

Penyimpanan karbon di biosfer dipengaruhi oleh sejumlah proses

dalam skala waktu yang berbeda: sementara produktivitas primer netto

mengikuti siklus harian dan musiman, karbon dapat disimpan hingga

beberapa ratus tahun dalam pohon dan hingga ribuan tahun dalam tanah.

Perubahan jangka panjang pada kolam karbon (misalnya melalui de- atau

afforestation) atau melalui perubahan temperatur yang berhubungan dengan

respirasi tanah) akan secara langsung memengaruhi pemanasan global.

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 CO2 memasuki 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

17

BAB III

DAUR / SIKLUS NITROGEN

Nitrogen adalah unsur yang

paling berlimpah di atmosfer (78%

gas di atmosfer adalah nitrogen).

Meskipun demikian, penggunaan

nitrogen pada bidang biologis

sangatlah terbatas. Nitrogen

merupakan unsur yang tidak reaktif

(sulit bereaksi dengan unsur lain)

sehingga dalam penggunaan nitrogen

pada makhluk hidup diperlukan

berbagai proses, yaitu : fiksasi nitrogen, mineralisasi, nitrifikasi, denitrifikasi.

Siklus nitrogen sendiri 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.

Siklus nitrogen secara khusus sangat dibutuhkan dalam ekologi karena

ketersediaan nitrogen dapat mempengaruhi tingkat proses ekosistem kunci,

termasuk produksi primer dan dekomposisi. Aktivitas manusia seperti

pembakaran bahan bakar fosil, penggunaan pupuk nitrogen buatan, dan

pelepasan nitrogen dalam air limbah telah secara dramatis mengubah siklus

nitrogen global.

18

FUNGSI DALAM EKOLOGI

Nitrogen sangatlah penting untuk berbagai proses kehidupan di Bumi.

Nitrogen adalah komponen utama dalam semua asam amino, yang nantinya

dimasukkan ke dalam protein, tahu kan kalau protein adalah zat yang sangat

kita butuhkan dalam pertumbuhan. Nitrogen juga hadir di basis pembentuk

asam nukleat, seperti DNA dan RNA yang nantinya membawa hereditas.

Pada tumbuhan, banyak dari nitrogen digunakan dalam molekul klorofil, yang

penting untuk fotosintesis dan pertumbuhan lebih lanjut. Meskipun atmosfer

bumi merupakan sumber berlimpah nitrogen, sebagian besar relatif tidak

dapat digunakan oleh tanaman. Pengolahan kimia atau fiksasi alami (melalui

proses konversi seperti yang dilakukan bakteri rhizobium), diperlukan untuk

mengkonversi gas nitrogen menjadi bentuk yang dapat digunakan oleh

organisme hidup, oleh karena itu nitrogen menjadi komponen penting dari

produksi pangan. Kelimpahan atau kelangkaan dari bentuk "tetap" nitrogen,

(juga dikenal sebagai nitrogen reaktif), menentukan berapa banyak makanan

yang dapat tumbuh pada sebidang tanah.

19

PROSES-PROSES DALAM DAUR NITROGEN

Nitrogen hadir di lingkungan dalam berbagai bentuk kimia termasuk

nitrogen organik, amonium (NH4 +), nitrit (NO2-), nitrat (NO3-), dan gas

nitrogen (N2). Nitrogen organik dapat berupa organisme hidup, atau humus,

dan dalam produk antara dekomposisi bahan organik atau humus dibangun.

Proses siklus nitrogen mengubah nitrogen dari satu bentuk kimia lain. Banyak

proses yang dilakukan oleh mikroba baik untuk menghasilkan energi atau

menumpuk nitrogen dalam bentuk yang dibutuhkan untuk pertumbuhan.

Diagram di atas menunjukkan bagaimana proses-proses cocok bersama

untuk membentuk siklus nitrogen (lihat gambar).

1. Fiksasi Nitrogen

Fiksasi nitrogen adalah proses alam, biologis atau abiotik yang

mengubah nitrogen di udara menjadi ammonia (NH3). Mikroorganisme yang

mem-fiksasi nitrogen disebut diazotrof. Mikroorganisme ini memiliki enzim

nitrogenaze yang dapat menggabungkan hidrogen dan nitrogen. Reaksi

untuk fiksasi nitrogen biologis ini dapat ditulis sebagai berikut :

N2 + 8 H+ + 8 e− → 2 NH3 + H2

20

Mikro organisme yang melakukan fiksasi nitrogen antara lain : Cyanobacteria,

Azotobacteraceae, Rhizobia, Clostridium, dan Frankia. Selain itu ganggang

hijau biru juga dapat memfiksasi nitrogen. Beberapa tanaman yang lebih

tinggi, dan beberapa hewan (rayap), telah membentuk asosiasi (simbiosis)

dengan diazotrof. Selain dilakukan oleh mikroorganisme, fiksasi nitrogen juga

terjadi pada proses non-biologis, contohnya sambaran petir. Lebih jauh, ada

empat cara yang dapat mengkonversi unsur nitrogen di atmosfer menjadi

bentuk yang lebih reaktif :

a. Fiksasi biologis: beberapa bakteri simbiotik (paling sering

dikaitkan dengan tanaman polongan) dan beberapa bakteri yang hidup bebas

dapat memperbaiki nitrogen sebagai nitrogen organik. Sebuah contoh dari

bakteri pengikat nitrogen adalah bakteri Rhizobium mutualistik, yang hidup

dalam nodul akar kacang-kacangan. Spesies ini diazotrophs. Sebuah contoh

dari hidup bebas bakteri Azotobacter.

b. Industri fiksasi nitrogen : Di bawah tekanan besar, pada suhu

600 C, dan dengan penggunaan katalis besi, nitrogen atmosfer dan hidrogen

(biasanya berasal dari gas alam atau minyak bumi) dapat dikombinasikan

untuk membentuk amonia (NH3). Dalam proses Haber-Bosch, N2 adalah

diubah bersamaan dengan gas hidrogen (H2) menjadi amonia (NH3), yang

digunakan untuk membuat pupuk dan bahan peledak.

c. Pembakaran bahan bakar fosil : mesin mobil dan pembangkit

listrik termal, yang melepaskan berbagai nitrogen oksida (NOx).

d. Proses lain: Selain itu, pembentukan NO dari N2 dan O2 karena

foton dan terutama petir, dapat memfiksasi nitrogen.

21

2. Asimilasi

Tanaman mendapatkan nitrogen dari tanah melalui absorbsi akar

baik dalam bentuk ion nitrat atau ion amonium. Sedangkan hewan

memperoleh nitrogen dari tanaman yang mereka makan.

Tanaman dapat menyerap ion nitrat atau amonium dari tanah melalui rambut

akarnya. Jika nitrat diserap, pertama-tama direduksi menjadi ion nitrit dan

kemudian ion amonium untuk dimasukkan ke dalam asam amino, asam

nukleat, dan klorofil. Pada tanaman yang memiliki hubungan mutualistik

dengan rhizobia, nitrogen dapat berasimilasi dalam bentuk ion amonium

langsung dari nodul. Hewan, jamur, dan organisme heterotrof lain

mendapatkan nitrogen sebagai asam amino, nukleotida dan molekul organik

kecil.

3. Amonifikasi

Jika tumbuhan atau hewan mati, nitrogen organik diubah menjadi

amonium (NH4+) oleh bakteri dan jamur.

4. Nitrifikasi

Konversi amonium menjadi nitrat dilakukan terutama oleh bakteri

yang hidup di dalam tanah dan bakteri nitrifikasi lainnya. Tahap utama

nitrifikasi, bakteri nitrifikasi seperti spesies Nitrosomonas mengoksidasi

amonium (NH4 +) dan mengubah amonia menjadi nitrit (NO2-). Spesies

bakteri lain, seperti Nitrobacter, bertanggung jawab untuk oksidasi nitrit

menjadi dari nitrat (NO3-). Proses konversi nitrit menjadi nitrat sangat penting

karena nitrit merupakan racun bagi kehidupan tanaman.

22

Proses nitrifikasi dapat ditulis dengan reaksi berikut ini :

1. NH3 + CO2 + 1.5 O2 + Nitrosomonas → NO2- + H2O + H+

2. NO2- + CO2 + 0.5 O2 + Nitrobacter → NO3

-

3. NH3 + O2 → NO2− + 3H+ + 2e−

4. NO2− + H2O → NO3

− + 2H+ + 2e

catatan: "Karena kelarutannya yang sangat tinggi, nitrat dapat memasukkan

air tanah. Peningkatan nitrat dalam air tanah merupakan masalah bagi air

minum, karena nitrat dapat mengganggu tingkat oksigen darah pada bayi dan

menyebabkan sindrom methemoglobinemia atau bayi biru. Ketika air tanah

mengisi aliran sungai, nitrat yang memperkaya air tanah dapat berkontribusi

untuk eutrofikasi, sebuah proses dimana populasi alga meledak, terutama

populasi alga biru-hijau. Hal ini juga dapat menyebabkan kematian kehidupan

akuatik karena permintaan yang berlebihan untuk oksigen. Meskipun tidak

secara langsung beracun untuk ikan hidup (seperti amonia), nitrat dapat

memiliki efek tidak langsung pada ikan jika berkontribusi untuk eutrofikasi

ini." 

23

5. Denitrifikasi

Denitrifikasi adalah proses reduksi nitrat untuk kembali menjadi gas

nitrogen (N2), untuk menyelesaikan siklus nitrogen. Proses ini dilakukan oleh

spesies bakteri seperti Pseudomonas dan Clostridium dalam kondisi

anaerobik. Mereka menggunakan nitrat sebagai akseptor elektron di tempat

oksigen selama respirasi. Fakultatif anaerob bakteri ini juga dapat hidup

dalam kondisi aerobik.

Denitrifikasi umumnya berlangsung melalui beberapa kombinasi dari

bentuk peralihan sebagai berikut:

NO3− → NO2

− → NO + N2O → N2 (g)

Proses denitrifikasi lengkap dapat dinyatakan sebagai reaksi redoks:

2 NO3− + 10 e− + 12 H+ → N2 + 6 H2O

6. Oksidasi Amonia Anaerobik

Dalam proses biologis, nitrit dan amonium dikonversi langsung ke

elemen (N2) gas nitrogen. Proses ini membentuk sebagian besar dari

konversi nitrogen unsur di lautan. Reduksi dalam kondisi anoxic juga dapat

terjadi melalui proses yang disebut oksidasi amonia anaerobik

NH4+ + NO2

− → N2 + 2 H2O

24

BAB IV

DAUR / SIKLUS FOSFOR

Daur fosfor tidak akan

seribet daur nitrogen yang diposting

sebelumnya. Fosfor sangat penting

bagi kehidupan. Sebagai fosfat,

merupakan komponen DNA, RNA,

ATP, dan juga fosfolipid yang

membentuk semua membran sel.

Melihat hubungan antara fosfor dan

kehidupan, fosfor adalah unsur

yang secara historis pertama kali

diisolasi dari urin manusia, dan tulang abu merupakan sumber fosfat penting

pada awalnya. Kadar fosfat yang rendah batas penting untuk pertumbuhan di

beberapa sistem perairan. 

25

Daur / siklus fosfor adalah proses yang tidak pernah berhenti

mengenai perjalanan fosfor dari lingkungan abiotik hingga dimanfaatkan

dalam proses biologis. Berbeda dengan daur hidrologi, daur karbon, dan daur

nitrogen, daur fosfor tidak melalui komponen atmosfer. Fosfor terdapat di

alam dalam bentuk ion fosfat (fosfor yang berikatan dengan

oksigen :  H2PO4- dan HPO4

2-). Ion fosfat banyak terdapat dalam

bebatuan. Pengikisan dan pelapukan batuan membuat fosfat larut dan

terbawa menuju sungai sampai laut sehingga membentuk sedimen. Sedimen

ini muncul kembali ke permukaan karena adanya pergerakan dasar bumi. 

Ion fosfat dapat memasuki air tanah sehingga tumbuhan dapat mengambil

fosfat yang terlarut melalui absorbsi yang dilakukan oleh akar. Dalam proses

rantai makanan, Herbivora mendapatkan fosfat dari tumbuhan yang

dimakannya. Selanjutnya karnivora mendapatkan fosfat dari herbivora yang

dimakannya.

Fosfat dikeluarkan dari organisme melalui urin dan feses. Di sini para detrivor

(bakteri dan jamur) mengurai bahan-bahan anorganik di dalam tanah lalu

melepaskan fosfor kemudian diambil oleh tumbuhan atau mengendap. Daur

fosfor mulai lagi dari sini.

26

DAFTAR PUSTAKA

http://kamuspengetahuan.blogspot.com/2011/08/daur-siklus-hidrologi-

air.html

http://kamuspengetahuan.blogspot.com/2011/08/daur-siklus-karbon-

dan-oksigen.html

http://kamuspengetahuan.blogspot.com/2011/08/daur-siklus-

nitrogen.html

http://kamuspengetahuan.blogspot.com/2011/08/daur-siklus-sulfur-

belerang.html

27