Biogeokimia : Pengertian, Macam-Macam Siklus, Peranan Serta Fungsinya
 |
| Sumber: gramedia.com |
Disusun Oleh :
1. Dian Naili M (1608016020)
2. Wanda Wardani (1608016021)
3. Riza Eka Nabilah (1608016022)
A. Pendahuluan
Atmosfer merupakan lapisan tipis gas-gas yang menyelimuti permukaan bumi. Hidrosfer mengandung air bumi berupa lautan. Sisa yang terbanyak berupa air tawar dalam bentuk es. Geosfer terdiri dari padatan bumi meliputi tanah yang mendukung proses kehidupan. Semua kehidupan tersebut dinamakan litosfer.
Materi dalam lingkungan akan bergerak secara terus menerus melalui berbagai jenis rekasi sehingga membentuk suatu siklus materi. Keterkaitan antara komponen-komponen abiotik serta keterkaitan dari masing-masing komponen dengan komponen biotik yang membentuk suatu sistem disebut ekosistem.
Secara umum ketika suatu unsur atau materi memasuki suatu media atau lingkungan, selanjutnya akan memasuki lingkungan atau media yang lainnya melalui suatu proses baik fisika, kimia, maupun biologi. Secara alamiah tanpa campur tangan manusia perjalanan materi tersebut dari satu media ke media lain sudah berlangsung sejak bumi terbentuk. Adanya aktivitas manusia menyebabkan perjalanan tersebut menjadi lebih kompleks. Perjalanan atau aliaran materi tersebut dalam ekosistem global di bumi ternyata berbentuk lingkaran yang dikenal dengan siklus biogeokimia.
Siklus biogeokimia sudah dijelaskan dalam al-Quran, misalnya siklus hidrologi banyak dibahas di beberapa ayat dalam al-Quran. Sebelum ilmu pengetahuan tentang biologi dan geografi ada al-Quran sudah terlebih dahulu menjelaskan siklus air, lapisan atmosfer dan jenis-jenis awan seperti Firman Allah dalam surat AnNur ayat 43:
أَلَمْ تَرَ أَنَّ اللَّهَ يُزْجِي سَحَابًا ثُمَّ يُؤَلِّفُ بَيْنَهُ ثُمَّ يَجْعَلُهُ رُكَامًا فَتَرَى الْوَدْقَ يَخْرُجُ مِنْ خِلَالِهِ وَيُنَزِّلُ مِنَ السَّمَاءِ مِنْ جِبَالٍ فِيهَا مِنْ بَرَدٍ فَيُصِيبُ بِهِ مَنْ يَشَاءُ وَيَصْرِفُهُ عَنْ مَنْ يَشَاءُ ۖ يَكَادُ سَنَا بَرْقِهِ يَذْهَبُ بِالْأَبْصَارِ
Artinya : “Tidaklah kamu melihat bahwa Allah mengarak awan, kemudian mengumpulkan antara (bagian-bagian)nya, kemudian menjadikannya bertindih-tindih, maka kelihatanlah olehmu hujan keluar dari celah-celahnya dan Allah (juga) menurunkan (butiran-utiran) es dari langit, (yaitu) dari (gumpalan-gumpalan awan seperti) gunung-gunung, maka ditimpakan-Nya (butiran-butiran) es itu kepada siapa yang dikehendaki-Nya. Kilauan ki;at awan itu hampir-hampir menghilangkan penglihatan. (An-Nur ayat 43).
B. Pokok Bahasan
1. Bagaimana pengertian biogeokimia.
2. Bagaimana macam-macam dari siklus biogeokimia.
3. Bagaimana peranan dan fungsi dari biogeokimia.
C. Tujuan
1. Mengetahui pengertian biogeokimia.
2. Mengetahui macam-macam siklus dari biogeokimia.
3. Mengetahui peranan dan fungsi biogeokimia.
D. Pembahasan
1. Pengertian Siklus Biogeokimia
Biogeokimia berasal dari kata “bio” yang berarti makhluk hidup dan “geo” artinya batu, udara, dan air dari bumi. Geokimia adalah ilmu pengetahuan alam yang penting yang membahas tentang kimia bumi dengan pertukaran unsur antara berbagai bagian dari kulit bumi dan lautannya, sungai-sungai dan perairan lainnya. (Lianah,2015).
Siklus Bigeokimia 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 juga melibatkan reaksi-reaksi kimia dalam lingkungan abiotik sehingga disebut siklus bigeokimia. (Leksono,2007).
Kategori unsur secara umum dari siklus bigeokimia yaitu unsur-unsur kimia yang ada dialam dalam bentuk garam-garam mineral, dalam bentuk cair dan gas yang dapat disintesis oleh tumbuhan yang menjadi berbagai senyawa organik seperti karbohidrat oleh protein, nukleoprotein, DNA, RNA dan senyawa lainnya yang menyusun organisme. Sedangkan dalam bentuk cair berupa air dan gas yang ada di bumi(karbon, nitrogen, belerang,dll). (Indriyanto, 2006)
2. Macam-macam siklus dalam bigeokimia
Siklus bigeokimia dikelompokkan ke dalam tipe siklus gas (karbon, nitrogen, belerang), siklus padatan/ sedimen(fosfor), siklus air (hidrologi) berikut penjelasannya.
a. Siklus Karbon
Gambar 1. Siklus karbon dan oksigen
( www.bse.annibuku.com )
Karbon merupakan salah satu unsur yang mengalami daur dalam ekosistem. Dimulai dari karbon yang ada di atsmorfer perpindah melalui tumbuhan hijau (produsen),konsumen,dan organisme pengurai, kemudian kembali ke atsmosfer. Di atsmosfer karbon terikat dalam bentuk senyawa karbon dioksida(CO2). (Indriyanto, 2006).
Proses siklus karbon adalah karbon dioksida diudara dimanfaatkan oleh tumbuhan untuk proses fotosintesis dan menghasilkan oksigen yang digunakan oleh manusia dan hewan untuk respirasi. Selain itu, konsumen tingkat 1 juga memanfaatkan sumber karbohidrat yang mengandung unsur karbon. Hewan dan tumbuhan yang mati akan dimanfaatakan oleh dekomposer.dari proses dekomposisi dihasilkan gas metana yang dilepas ke atsmosfer, jika bertemu dengan oksigen gas ini dapat membentuk karbondioksida. Jika tidak mengalami dekomposisi, sisa-sisa tumbuhan dalam waktu lama akan membentuk batu bara didalam tanah. Batu bara dimanfatkan lagi sebagai bahan bakar yang menambah kadar CO2.
Di ekosistem perairan,pertukaran CO2 dengan atsmosfer berjalan secara tidak langsung. Karbon dioksida berikatan dengan air menbentuk asam bikarbonat yang akan terurai menjadi ion bikarbonat. Bikarbonat adalah sumber karbon bagi alga yang memproduksi makanan dan organisme heterotrof lain. Sebaliknya, ketika organisme air berespirasi , CO2mereka keluarkan menjadi bikarbonat. Jumlah bikarbonat dalam air juga seimbang dengan jumlah CO2 di air. (Leksono,2007).
b. Siklus Nitrogen
Gambar 2. Siklus nitrogen
( www.id.m.wikipedia.org )
Nitrogen merupakan unsur yang penting dalam kehidupan. Sumber utama Nitrogen adalah udara sedangkan organisme hidup memperoleh nitrogen dalam bentuk garam nitrat, kemudian diasimilasikan pada sitoplasma dalam bentuk protein sebagai cadangan bahan pangan. (Lianah, 2015).
Nitrogen bebas dapat diikat atau difiksasi terutama oleh bakteri yang hidup pada tumbuhan yang berbintil akar (jenis polong-polongan) dan beberapa jenis alga. Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat atau petir. Tumbuhan memeperoleh nitrogen dari dalam tanah dalam bentuk amonia (NH3), ion Nitrit (NO2) dan ion nitrat (NO3). Bakteri yang ada dalam nitrogen terdapat dalam akar tumbuhan polong-polongan dan akar tumbuhan lain, misalnya Marsilea crenata. Selain itu, terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung ,yaitu Azotobacter sp. Yang bersifat aerob. Alga hijau, biru, Nostoc sp dan Anabaena sp.
Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk Amonia, diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri. Amonia ini akan mengalami nitrifikasi oleh bakteri nitrit yaitu nitrosomonas dan nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang dapat diserap oleh akar tumbuhan. Selanjutnya, oleh bakteri nitrat akan diubah menjadi amonia kembali dan dilepaskan ke udara. (Lianah, 2015).
c. Siklus belerang
Gambar 3. Siklus Belerang
( www.bse.annibuku.com )
Di atsmosfer belerang terdapat dalam bentuk gas SO2 yang dibentuk selama ada aktivitas vulkanik dan pembakaran bahan bakar fosil. Selain itu, belerang dalam bentuk gas H2S yang dibentuk sebagai akibat proses pembusukan bahan organik atau proses pembusukan yang terjadi didalam tanah dan air. Unsur belerang dapat tersedia bagi tumbuhan dalam bentuk anion sulfat di tanah. Di dalam tanah, belerang terdapat dalam bentuk sulfat, sulfida, dan belerang anorganik.(Indriyanto, 2006).
Siklus belerang berasal dari aktivitas vulkanis (misalnya gunung meletus),penggunanan bahan bakar fosil untuk kepentingan industri, transportasi, ataupun rumah tangga (misalnya penggunaan batu bara, minyak bumi ),serta dari proses pembususkan bahan organik oleh organisme mikro aktivitas vulkanis dan penggunaan bahan bakar fosil akan melepaskan belerang ke atsmosfer dalam bentuk gas SO2. Gas SO2 di udara akan mengalami oksidasi membentuk gas sulfat(SO2). Adapun proses pembusukan bahan organik yang dilakukan oleh organisme mikro akan melepaskan belerang, baik ke atsmosfer maupun ke dalam tanah dalam bentuk H2SO4. ( Indriyanto, 2006)
Organisme pengurai yang berperan merombak protein dalam bahan organik dan melepaskan H2S adalah Aspergillus spp.,dll, sedangkan organisme pengurai yang berperan merombak karbohidrat bahan organik adalah Aerobacter,dll. Gas H2S tersebut akan mengalami oksidasi di atsmosfer membentuk gas sulfat SO4. Gas sulfat akan kembali memasuki sistem tanah bersama dengan presipitasi(curah hujan). Oleh karena itu, jika kandungan gas sulfat di udara sangat banyak, maka presipitasi yang dihasilkan akan sangat asam disebut hujan asam. Gas H2S dalam tanah akan mengalami reduksi menghasilkan elemen sulfur yang kemudian mengalami oksidasi oleh bakteri Thiobacillus denitrificans dan Thiobacillus tiooxsidans menghasilkan SO4 kemudian SO4 dalam tanah akan tereduksi kembali menjadi H2S oleh bakteri Thiobacillus tioparus. (Indriytanto,2006).
d. Siklus Fosfor
Gambar 4. Siklus Fosfor
( www.id.m.wikipedia.org )
Organisme memerlukaan fosfor sebagai penyusun utama asam nukleat, fosfolipid dan ATP serta molekul penyimpanan energi lainnya dan sebagai mineral penyusun tulang dan gigi. Fosfor terdapat dalam bebatuan sedimen yang berasal dari laut. Namun banyak pula fosfor terdapat dalam tanah, dan organisme.
Siklus fosfor terjadi dimana pengikisan bebatuan akibat cuaca secara perlahan-lahan menambahkan PO3-4 ke tanah beberapa diantaranya tergelontor ke dalam air tanah dan air permukaan, dan pada akhirnya mencapai laut. Fosfat yang diambil oleh produsen dan di gabungkan ke dalam molekul biologis dapat di makan oleh konsumen dan disebarkan melalui jejaring makanan. Fosfat dikembalikan ke tanah atau air melalui dekomosisi biomasa atau ekskresi oleh konsumen. Karena tidak ada gas pengandung fosfor yang signifikan hanya ada sedikit fosfor yang bergerak melalui atmosfer biasanya dalam bentuk debu dan percikan air laut secara berulang-ulang. (Campbell, 2008).
e. Siklus Air
Gambar 5. Siklus Air
( www.id.m.wikipedia.org )
Air sangat penting bagi semua organisme, dan ketersediaannya mempengaruhi laju proses dalam ekosistem. Terutama pada produksi primer dan dekomposisi di ekosistem darat. Lautan mengandung sekitar 97% air di dalam biosfer. Sekitar 2% terikat di dalam gletser dan tudung es kutub, sementara 1% yang tersisa berada di danau, sungai, dan air tanah dengan jumlah sangat sedikit di atmosfer.
Proses-proses utama yang mendorong siklus air adalah evaporasi air cair oleh energi surya mengalami kondensasi uap air menjadi awan dan hujan. Transpirasi oleh tumbuhan darat juga menggerakkan cukup banyak air ke atmosfer. Aliran permukaan dan air tanah dapat mengembalikan air ke lautan sehingga menuntaskan siklus air. Dan terjadi secara terus menerus berulang-ulang.(Irawan,2007)
3. Fungsi dan peranan siklus biogeokimia
Daur atau siklus biogeokimia mempunyai peranan dan fungsi yang penting dalam menjaga kelangsungan hidup di bumi, hal ini dikarenakan semua materi hasil daur biogeokimia tersebut dapat digunakan oleh semua yang ada di muka bumi ini. Semua unsur di alam ini mengalami siklus yang dapat berjalan cepat atau lambat tergantung dari sifat unsur masing-masing. Mempelajari siklus biogoekimia dapat menjadi masukkan untuk merencenakan aktivitas pengelolaan lingkungan hidup. Daur biogeokimia adalah sebagai siklus materi yang melibatkan semua unsur kimia yang sudah terpakai oleh semua yang ada di bumi baik komponen biotik maupun abiotik sehingga kelangsungan hidup di bumi tetap terjaga.(Irawan,2007)
E. Rangkuman
Geokimia adalah ilmu pengetahuan alam yang penting membahas kimia bumi dengan pertukaran unsur antara berbagai bagian dari kulit bumi dan lautannya, sungai-sungai dan perairan lainnya. Peredaran bahan abiotik dari lingkunga melalui komponen biotik dan kembali lagi ke lingkumgan di kenal dengan siklus biogeokimia.
Siklus biogeokimia dapat dikelompokkan menjadi beberapa tipe siklus yakni siklus gas berupa gas karbon, nitrogen dan belerang, siklus padatan/sedimen berupa fosfor dan siklus air atau hidrologi.
Siklus biogeokimia memiliki peranan dan fungsi dalam menjaga kelangsungan hidup di bumi dikarenakan semua materi hasil biogeokimia dapat digunakan oleh semua yang ada di muka bumi.
F. Pertanyaan
1. Bakteri apa yang berperan dalam siklus nitrogen?
2. Mengapa akar polong-polongan berasosiasi dengan bakteri?
1. Contoh bakteri yang berperan dalam siklus nitrogen adalah Azotobacter sp.
2. Karena simbiosis antara tanaman dan bakteri saling menguntungkan untuk kedua pihak. Bakteri mendapatkan zat hara yang kaya energy dari tanaman inang sedangkan tanaman inang mendapatkan senyawa nitrogen dari bakteri untuk melangsungkan kehidupannya.
Daftar Pustaka
Campbell, N ,A. 2008. Biologi jilid 3 edisi kedelapan. Jakarta : Erlangga.
Departemen Agama Republik Indonesia. 1994. Alquran dan terjemahannya. Semarang: PT Kumudasmoro Grafindo.
Indriyanto. 2006. Ekologi Hutan. Jakarta: PT Bumi Aksara.
Irawan, Z, D. 2007. Prinsip-Prinsip Ekologi dan Organisasi Ekosistem Komunitas dan Lingkungan. Jakarta: Bumi Aksara.
Leksana,A,S. 2007. Ekologi pendekatan deskriptif dan kuantitatif. Malang: Bayu Media.
Lianah. 2015. Pengantar Ekologi Unity Of Sciences. Semarang: CV Karya Abadi Jaya.
Posting Komentar