Daur Biogeokimia adalah daur ulang air dan komponen-komponen kimia yang melibatkan peran serta dari makhluk hidup dan bebatuan/geofisik. Daur Biogeokimia memiliki peranan yang sangat penting bagi kehidupan manusia. Unsur-unsur seperti karbon, nitrogen, fosfor, belerang, hidrogen, dan oksigen adalah beberapa di antara unsur yang penting bagi kehidupan. Unsur-unsur tersebut diperlukan oleh makhluk hidup dalam jumlah yang banyak, sedangkan unsur yang lain hanya dibutuhkan dalam jumlah yang sedikit.
Biogeokimia ialah suatu pertukaran atau terjadinya perubahan yang berlangsung terus menerus antara komponen abiotik dengan komponen biotik. Meskipun setiap saat unsur-unsur yang ada tersebut dimanfaatkan oleh organisme, keberadaan unsur-unsur tersebut tetap ada. Hal tersebut dikarenakan, unsur yang digunakan oleh organisme untuk menyusun senyawa organik dalam tubuh organisme, ketika organisme-organisme tersebut mati, unsur-unsur penyusun senyawa organik tadi oleh pengurai akan dikembalikan ke alam, baik dalam tanah ataupun dikembalikan lagi ke udara. Jadi, dalam proses tersebut melibatkan makhluk hidup, tanah, dan reaksi-reaksi kimia di dalamnya. Itulah yang dimaksud sebagai daur biogeokimia.
Daur Biogeokimia berfungsi 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. Dengan adanya daur biogeokimia, unsur-unsur kimia yang penting bagi keberlangsungan hidup makhluk hidup tetap ada di Bumi untuk terus dimanfaatkan oleh makhluk hidup dalam suatu siklus. Berikut ini macam-macam daur biogeokimia yang ada di alam ini.
1. Daur Nitrogen
Gas nitrogen ikatannya stabil dan sulit bereaksi, sehingga tidak bisa dimanfaatkan secara langsung oleh makhluk hidup. Nitrogen dalam tubuh makhluk hidup merupakan komponen penyusun asam amino yang akan membentuk protein.
Unsur Nitrogen yang terdapat dalam tanah sangat sedikit, tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonium, ion nitrat (NO2 -). Sumber nitrogen yang lain yaitu nitrogen yang difiksasi oleh bakteri nitrogen. Contoh : Rhizobium, Azetobacter, dan Clostridium pasteurianium. Beberapa jenis bakteri dalam tanah melakukan kegiatan yang secara tidak langsung mempengaruhi tersedianya nitrogen dalam tanah yaitu Nitrosomonas, Nitrosococcus, dan Nitrobacter yang membantu dalam proses nitrfikasi. Di dalam tanah bakteri anaerob mampu mengubah senyawa nitrat menjadi amoniak atau NH3 -. Peristiwa ini disebut denitrifikasi. Contohnya Thiobacillus denitrificans dan Pseudomonas denitrificans.
Selain karena proses secara alami melalui proses nitrifikasi, penambahan unsur nitrogen di alam dapat juga melalui proses buatan melalui pemupukan. Reaksi kimia pada proses nitrifikasi adalah sebagai berikut.
a. Proses nitritasi
b. Proses nitratasi
2. Daur Fosfor
Daur Fosfor adalah proses perubahan fosfat dari fosfat anorganik menjadi fosfat organik dan kembali menjadi fosfat anorganik secara kesinambungan dan tanpa jeda. Garam mineral fosfor berasal dari kerak bumi larut mengikuti siklus air yang akhirnya sampai di laut. Oleh karena erosi, unsur fosfor yang berda dalam bentuk fosfat akan berubah menjadi fosfat organik yang dapat diserap oleh tumbuhan.
Siklus fosfor atau daur fosfat diawali dengan pembentukan fosfat anorganik oleh alam. Fosfor terdapat di alam dalam bentuk ion fosfat (PO4 3- ) dan banyak terdapat pada batu-batuan. Batu-batuan yang kaya dengan fosfat yang mengalami erosi dan pelapukan terkikis dan hanyut oleh air membentuk larutan fosfat. Larutan fosfat kemudia diserap oleh tumbuhan dan makhluk hidup autotrof seperti protista fotosintesis dan Cyanobacteri. Manusia dan hewan memperoleh fosfat dari tumbuhan yang dimakannya. Jika kandungan fosfta dalam tubuh makhluk hidup berlebihan maka fosfat akan dikeluarkan kembali kealam dalam bentuk urine ataupun feces yang kemudian diuraikan oleh bakteri pengurai kembali menjadi fosfat anorganik. Selain dari sisa-sisa metabolisme tubuh, fosfat juga di peroleh dari dekomposisi makhluk hidup yang telah mati oleh bakteri pengurai.
3. Daur Sulfur (Belerang)
Sulfur (belerang) banyak terdapat di dalam kerak bumi dan dapat diambil tumbuhan dalam bentuk sulfat. Sulfur di atmosfer berupa gas SO2 atau oksida sulfur yang terbentuk dari sisa pembakaran bahan bakar fosil (BBM) dan lelehan dari belerang dari tambang belerang.
Ketika gas sulfur dioksida yang berada di udara bersenyawa dengan oksigen dan air, akan membentuk asam sulfat yang ketika jatuh ke tanah akan menjadi bentuk ion-ion sulfat. Kemudian ion-ion sulfat tadi akan diserap oleh tumbuhan untuk menyusun protein dalam tubuhnya. Ketika manusia atau hewan memakan tumbuhan, maka akan terjadi perpindahan unsur belerang dari tumbuhan ke tubuh hewan atau manusia. Ketika hewan atau tumbuhan mati, jasadnya akan diuraikan oleh bakteri dan jamur pengurai dan menghasilkan bau busuk, yaitu gas hidrogen sulfida yang akan dilepas ke udara dan sebagian tetap ada di dalam tanah. Gas hidrogen sulfida yang ada di udara akan bersenyawa dengan oksigen membentuk sulfur dioksida , dan yang di tanah oleh bakteri tanah akan diubah menjadi ion sulfat dan senyawa sulfur dioksida yang nanti akan diserap kembali oleh tumbuhan
4. Daur Karbon
Oksigen banyak ditemukan dalam keadaan bebas di atmosfer da terlarut di dalam air. Oksigen merupakan hasil fotosintesis dan dipakai untuk respirasi. Proses respirasi akan melepaskan karbon dioksida ke atmosfer. Karbon dioksida tersebut oleh tumbuhan hijau digunakan untuk membentuk senyawa organik melalui proses fotosintesis.
Di ekosistem air, pertukaran CO2 dengan atmosfer berjalan secara tidak langsung. Karbon dioksida berikatan dengan air membentuk asam karbonat yang akan terurai menjadi ion bikarbonat. Bikarbonat adalah sumber karbon bagi alga yang memproduksi makanan untuk diri mereka sendiri dan organisme heterotrof lain. Sebaliknya, saat organisme air berespirasi, CO2 yang mereka keluarkan menjadi bikarbonat. Jumlah bikarbonat dalam air adalah seimbang dengan jumlah CO2 di air. Lintasan arus utama siklus karbon adalah dari atmosfer atau hidrosfer ke dalam jasad hidup, kemudian kembali lagi ke atmosfer atau hidrosfer
5. Daur Hidrologi (Air)
Daur Hidrologi adalah siklus perputaran air dibumi. Air merupakan senyawa yang sangat dibutuhkan oleh berbagai jenis kehidupan. Tanpa air kita tidak bisa hidup. Air dapat di jumpai di berbagi tempat di permukaan bumi dalam berbagai bentuk. Ada yang berupa cairan dan ada juga yang berbentuk uap air. Air juga ditemukan diberbagai tempat, dilaut ataupun di darat, dikedalaman bumi atau pun di atsmosfer. Di pegunungan ataupun di lembah dan juga dalam tubuh makhluk hidup. Perpindahan air dari dari darat ke udara ke makhluk hidup àlalu kembali ke bumi lagi itulah yang disebut siklus air.
Pemanasan air samudra oleh sinar matahari merupakan kunci proses siklus hidrologi tersebut dapat berjalan secara kontinu. Air berevaporasi kemudian jatuh sebagai presipitasi dalam bentuk hujan, salju, hujan es, 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:
Biogeokimia ialah suatu pertukaran atau terjadinya perubahan yang berlangsung terus menerus antara komponen abiotik dengan komponen biotik. Meskipun setiap saat unsur-unsur yang ada tersebut dimanfaatkan oleh organisme, keberadaan unsur-unsur tersebut tetap ada. Hal tersebut dikarenakan, unsur yang digunakan oleh organisme untuk menyusun senyawa organik dalam tubuh organisme, ketika organisme-organisme tersebut mati, unsur-unsur penyusun senyawa organik tadi oleh pengurai akan dikembalikan ke alam, baik dalam tanah ataupun dikembalikan lagi ke udara. Jadi, dalam proses tersebut melibatkan makhluk hidup, tanah, dan reaksi-reaksi kimia di dalamnya. Itulah yang dimaksud sebagai daur biogeokimia.
Daur Biogeokimia berfungsi 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. Dengan adanya daur biogeokimia, unsur-unsur kimia yang penting bagi keberlangsungan hidup makhluk hidup tetap ada di Bumi untuk terus dimanfaatkan oleh makhluk hidup dalam suatu siklus. Berikut ini macam-macam daur biogeokimia yang ada di alam ini.
1. Daur Nitrogen
Gas nitrogen ikatannya stabil dan sulit bereaksi, sehingga tidak bisa dimanfaatkan secara langsung oleh makhluk hidup. Nitrogen dalam tubuh makhluk hidup merupakan komponen penyusun asam amino yang akan membentuk protein.
Unsur Nitrogen yang terdapat dalam tanah sangat sedikit, tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonium, ion nitrat (NO2 -). Sumber nitrogen yang lain yaitu nitrogen yang difiksasi oleh bakteri nitrogen. Contoh : Rhizobium, Azetobacter, dan Clostridium pasteurianium. Beberapa jenis bakteri dalam tanah melakukan kegiatan yang secara tidak langsung mempengaruhi tersedianya nitrogen dalam tanah yaitu Nitrosomonas, Nitrosococcus, dan Nitrobacter yang membantu dalam proses nitrfikasi. Di dalam tanah bakteri anaerob mampu mengubah senyawa nitrat menjadi amoniak atau NH3 -. Peristiwa ini disebut denitrifikasi. Contohnya Thiobacillus denitrificans dan Pseudomonas denitrificans.
Selain karena proses secara alami melalui proses nitrifikasi, penambahan unsur nitrogen di alam dapat juga melalui proses buatan melalui pemupukan. Reaksi kimia pada proses nitrifikasi adalah sebagai berikut.
a. Proses nitritasi
| 2NH3 + 3O2 | Nitrosomonas sp. | 2HNO2 + 2H2 O + energi |
b. Proses nitratasi
| 2NO2 + O2 | Nitrosomonas sp. | 2HNO3 + energi |
Daur Fosfor adalah proses perubahan fosfat dari fosfat anorganik menjadi fosfat organik dan kembali menjadi fosfat anorganik secara kesinambungan dan tanpa jeda. Garam mineral fosfor berasal dari kerak bumi larut mengikuti siklus air yang akhirnya sampai di laut. Oleh karena erosi, unsur fosfor yang berda dalam bentuk fosfat akan berubah menjadi fosfat organik yang dapat diserap oleh tumbuhan.
Siklus fosfor atau daur fosfat diawali dengan pembentukan fosfat anorganik oleh alam. Fosfor terdapat di alam dalam bentuk ion fosfat (PO4 3- ) dan banyak terdapat pada batu-batuan. Batu-batuan yang kaya dengan fosfat yang mengalami erosi dan pelapukan terkikis dan hanyut oleh air membentuk larutan fosfat. Larutan fosfat kemudia diserap oleh tumbuhan dan makhluk hidup autotrof seperti protista fotosintesis dan Cyanobacteri. Manusia dan hewan memperoleh fosfat dari tumbuhan yang dimakannya. Jika kandungan fosfta dalam tubuh makhluk hidup berlebihan maka fosfat akan dikeluarkan kembali kealam dalam bentuk urine ataupun feces yang kemudian diuraikan oleh bakteri pengurai kembali menjadi fosfat anorganik. Selain dari sisa-sisa metabolisme tubuh, fosfat juga di peroleh dari dekomposisi makhluk hidup yang telah mati oleh bakteri pengurai.
3. Daur Sulfur (Belerang)
Sulfur (belerang) banyak terdapat di dalam kerak bumi dan dapat diambil tumbuhan dalam bentuk sulfat. Sulfur di atmosfer berupa gas SO2 atau oksida sulfur yang terbentuk dari sisa pembakaran bahan bakar fosil (BBM) dan lelehan dari belerang dari tambang belerang.
4. Daur Karbon
Oksigen banyak ditemukan dalam keadaan bebas di atmosfer da terlarut di dalam air. Oksigen merupakan hasil fotosintesis dan dipakai untuk respirasi. Proses respirasi akan melepaskan karbon dioksida ke atmosfer. Karbon dioksida tersebut oleh tumbuhan hijau digunakan untuk membentuk senyawa organik melalui proses fotosintesis.
Di ekosistem air, pertukaran CO2 dengan atmosfer berjalan secara tidak langsung. Karbon dioksida berikatan dengan air membentuk asam karbonat yang akan terurai menjadi ion bikarbonat. Bikarbonat adalah sumber karbon bagi alga yang memproduksi makanan untuk diri mereka sendiri dan organisme heterotrof lain. Sebaliknya, saat organisme air berespirasi, CO2 yang mereka keluarkan menjadi bikarbonat. Jumlah bikarbonat dalam air adalah seimbang dengan jumlah CO2 di air. Lintasan arus utama siklus karbon adalah dari atmosfer atau hidrosfer ke dalam jasad hidup, kemudian kembali lagi ke atmosfer atau hidrosfer
5. Daur Hidrologi (Air)
Daur Hidrologi adalah siklus perputaran air dibumi. Air merupakan senyawa yang sangat dibutuhkan oleh berbagai jenis kehidupan. Tanpa air kita tidak bisa hidup. Air dapat di jumpai di berbagi tempat di permukaan bumi dalam berbagai bentuk. Ada yang berupa cairan dan ada juga yang berbentuk uap air. Air juga ditemukan diberbagai tempat, dilaut ataupun di darat, dikedalaman bumi atau pun di atsmosfer. Di pegunungan ataupun di lembah dan juga dalam tubuh makhluk hidup. Perpindahan air dari dari darat ke udara ke makhluk hidup àlalu kembali ke bumi lagi itulah yang disebut siklus air.
Pemanasan air samudra oleh sinar matahari merupakan kunci proses siklus hidrologi tersebut dapat berjalan secara kontinu. Air berevaporasi kemudian jatuh sebagai presipitasi dalam bentuk hujan, salju, hujan es, 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, dan sebagainya, kemudian akan menguap ke angkasa (atmosfer) dan 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, dan kabut.
- Infiltrasi (perkolasi). Ke dalam tanah air bergerak ke dalam tanah melalui celah-celah dan pori-pori tanah dan batuan menuju permukaan air tanah. Air dapat bergerak akibat aksi kapiler, atau air dapat bergerak secara vertikal atau horizontal di bawah permukaan tanah hingga air tersebut memasuki kembali sistem air permukaan.
- Air permukaan. Air bergerak di atas permukaan tanah, dekat dengan aliran utama dan danau, makin landai lahan maka 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 di sekitar daerah aliran sungai menuju laut.
