Penjelasan Siklus Nitrogen Beserta Gambar

Penjelasan Siklus Nitrogen Beserta Gambar (Lengkap) - Nitrogen merupakan unsur terbesar yang terdapat di atmosfer (80 %). Nitrogen merupakan salah satu unsur penyusun asam amino yang merupakan protein yang temukan pada semua organisme bahkan sampai ke virus. Protein merupakan salah satu senyawa kimia utama yang dibutuhkan oleh tubuh. Protein memiliki peranan vital bagi organisme, seperti fungsi struktural maupun fungsi dungsional di dalam tubuh. Protein bahkan menyusun materi genetik yang berperan sebagai pengatur di dalam tubuh serta yang akan diwariskan kepada keturunannya. Nitrogen di alam dalam bentuk gas N2 yang tidak dapat digunakan baik oleh tumbuhan maupun hewan. Berbeda dengn tumbuhan dan hewan, bakteri mapu menggunakan nitrogen dalam bentuk gas (N2) untuk metabolismenya, dan menghasilkan senyawa nitrogen dalam bentuk lain, amonium (NH4) dan nitrat (NO3). Dua jalur utama masuknya nitrogen ke dalam suatu ekosistem. Jalur pertama nitrogen besaral dari deposit nitrogen atmosfer yang berjumlah sekitar 5% samai 10%. Dalam jalur inii baikamonium maupun nitrat yang terlarut air hujan maupun yang terbawa oleh debu- debu dapat memasuki suatu ekosistem untuk selanjutnya digunakan oleh tumbuhan. Sedangkan jalur yang kedua masuknya nitrogen ke dalam suatu ekosistem ialah melalui serangkaian reaksi kimia yang dibantu oleh mikroorganisme.

Gambar Siklus Nitrogen

1. Fiksasi Nitrogen Fiksasi (pengikatan) nitrogen hanya dapat dilakukan oleh prokariota (bakteri dan alga) tertentu yang mampu mengikat senyawa nitrogen dalam bentuk N2 (nitrogen anorganik) menjadi nitrogen organik dengan mengubahnya menjadi asam amino yang merupakan penyusun protein. Keberadaan prokariota pengikat nitrogen amat penting bagi suatu

ekosistem mengingat peranan nitrogen ialah struktural senyawa protein yang menjalankan banyak fungsi vital di dalam tubuh. Nitrogen difiksasi oleh bakteri di ekosistem terestrial dan juga bakteri yang bersimbiosis dengan akar tanaman Leguminoceae, Rhizobium leguminosa. Sedangkan pada ekosistem akuatik terdapat populasi sianobakteria (alga prokariot) yang mampu mengikat nitrogen bebas dari atmosfer masuk ke badan air yang dapat digunakan oleh tmbuhan air dan alga untuk nutrisi pertumbuhan. Mikroorganisme pengikat nitrogen menggunakan senyawa tersebut untuk reaksi metabolisme di dalam tubuhnya. Hasil samping dari reaksi fiksasi ini akan menghasilkan senyawa amoniayang menjadi prekursor pertama kali nitrogen organik yang dapat digunakan oleh tumbuhan. Advertisement

2. Nitrifikasi Merupakan reaksi kimia metabolisme amonium (NH4) oleh bakteri nitrit (Nitrosomonas, Nitrosococus) yang menghasilkan senyawa nitrit (NO2). Amonia (NH3) hasil fiksasi N2 yang dibebaskan ke dalam tanah akan bereasi dengan ion Hidrogen sehingga membentuk senyawa amonium (NH4) yang bersifat asam dan dapat digunakan secara langsung oleh tumbuhan. Amonia (NH3) merupakan senyawa nitrogen dalam bentuk gas, sehingga dapat menguap ke atmosfer. Pada saat ini amonia mampu membentuk amonium dengan berikatan dengan ion hidrogen. Amonium yang terbentuk di atmosfer akan ikut terbawa dengan aliran hujan yang akan membasahi bumi. Kandungan amonium ini akan mempengaruhi pH tanah di suatu ekosistem. Amonium yang terakumulasi ditanah sebagian besar dimanfaatkan oleh bakteri nitrit untuk menghasilkan energi dan akan menghasilka senyawabuangan NO2. Selanjutnya senyawa nitrit akan digunakan oleh bakteri nitrat (Nitrobacter) yang menghasilkan senyawa nitrat (NO3). Senyawa nitrat jauh lebih “ramah” dibanding senyawa nitrogen lainnya. Senyawa ini dapat digunakan oleh tumbuhan secara langsung untuk diasimilasi menjadi senyawa nitrogen organik, asam amino yang akan menyusun protein. Hewan mendapat asupan nitrogen dengan cara memakan tumbuhan atau hewan lain melalui rantai makanan pada suatu ekosistem.

3. Denitrifikasi Adalah suatu reaksi kimia yang merombak senyawa nitrat menjadi senyawa N2 ke atmosfer. Denitrifikasi dilakukan oleh bakteri denitrifikans yang membantu pengembalian senyawa nitrogen ke atmosfer.

4. Amonifikasi

Sedangkan amonifikasi ialah penguraian nitrat menjadi amoniun (NH4) melalui proses penguraian yang dibantu oleh dekomposer (bakteri dan jamur). Pembebasan akumulai nitrogen pada organisme yang telah mati akan sangat lama siklusnya jika tidak dibantu oleh dekomposer. Sang pengurai menggunakan senyawa nitrogen organik kompleks (protein/asam amino) untuk memenuhi nutrisinya) dan dalam reaksi ini mengembalikan senyawa amonium yang akan menggantikan senyawa amonium yang telah digunakan bai oleh mikroorganisme maupun tumbuhan.

Pengertian dan Gambar Siklus Karbon (Lengkap) - Karbon merupakan unsur dasar penyusun makhluk hidup, oleh karena itu karbon disebut sebagai senyawa organik. Karbon merupakan unsur dalam bentuk gas. Pergerakannnya di dalam suatu ekosistem berbarengan dengan aliran energi pada rantai makanan serta poses kimiawi yang berlangsung pada makhluk hidup. Karbon terdapat dalam bentuk gas berasosiasi dengan oksigen membentuk karbondioksida dan karbonmonoksida.

Kadar gas karbondioksida di atmosfer sekitar 0,03% dari total semua gas yang ada, namun siklus karbon berlangsung sangat cepat. Jumlah karbondioksida ini sangat bervariasi tergantung musim, konsentrasi karbodioksida ketika musim panas akan turun, sedangkan ketika musim dinginjumlah meningkat. Tumbuhan sangat bergantung dengan gas karbondioksida di atmosfer untuk menghasilkan senyawa karbon komplek (glukosa) melalui proses fotosintesis. Proses fotosintesis dipengaruhi oleh suhu, suhu yang rendah (dingin) akan membuat enzim- enzim fotosintesis tidak aktif oleh karena itu, ketika suhu dibawah optimum, maka proses fotosintesis menurun, dengan demikian kadar karbon di atmosfer semakin meningkat. Siklus karbon tak hanya berasal dari satu proses kehidupan, namun juga oleh proses abiotik yang terjadi di alam. Berikut uraian lengkap mengenai siklus karbon.

Gambar siklus karbon

a. Respirasi Respirasi merupakan reaksi pembakaran yang berlangsung pada semua organisme. Dalam proses ini membutuhkan senyawa karbon kompleks (glukosa) yang merupakan hasil fotosintesis tumbuhan. Kelompok organisme heterotrof (organisme yang tidak mampu berfotosintesis) memperolah asupan karbon kompleks dari organisme lain. Dengan demikian terjadi aliran dari satu organisme (komponen biotik) ke organisme lain. Pada respirasi ini akan menghasilkan senyawa karbon buanngan dalam

bentuk karbondioksida yang dibuang ke atmosfer. Melalui reaksi respirasi, aliran senyawa karbon di atmosfer yang diambil untuk fotosintesis akan dikembalikan.

b. Fotosintesis Berbeda dengan respirasi, fotosintesis haya dilakukan oleh organisme berklorofil (tumbuhan, alga). Reaksi fotosintesis memerlukan senyawa karbon yang terdapat di atmosfer (dalam bentuk karbondioksida) untuk membentuk senyawa karbon yang lebih kompleks, glukosa, yang merupakan sumber energi yang dibutuhkan oleh semua organisme hidup. Senyawa karbon di atmosfer berasal dari berbagai proses biotik (rspirasi, penguraian) maupun dari proses abiotik (pembakaran).

Dalam lingkungan akuatik, senyawa karbon akan bereaksi dengan senyawa air membentuk senyawa asam bikarbonat yang merupakan sumber karbon bagi organisme autotrof perairan . asam bikarbonat akan dipecah kemblai menjadi senyawa penyusunnya (air, dan karbondioksida), ketika akan digunakan untuk berfotosintesis oleh tumbuhan air dan alga. Secara keseluruhan, jumlah senyawa karbon dalam bentuk anorganik (hasil perombakan) di dalam lautan sekitar 50 kali lebih banyak dibanding di atmosfer. Oleh karena itu, lautan dapat berfungsi sebagai penyangga yang akan menyerap sejumlah karbon yang ditambahkan di atmosfer melalui pembakaran.

Sulfur dialam ditemukan dalam berbagai bentuk. Dalam tanah sulfur ditemukan dalam bentuk mineral, diudara dalam bentuk gas sulfur dioksida dan didalam tubuh organisme sebagai penyusun protein. Siklus sulfur di mulai dari dalam tanah. yaitu ketika ion-ion sulfat di serap oleh akar dan di metabolisme menjadi penyusun protein dalam tubuh tumbuhan. Ketika hewan dan manusia memakan tumbuhan, protein tersebut akan berpindah ketubuh manusia. Dari dalam tubuh manusia senyawa sulfur mengalami metabolisme yang sisa-sisa hasil metabolisme tersebut diuraikan oleh bakteri dalam lambung berupa gas. Salah satu zat yang terkandung dalam gas tersebut adalah sulfur. Semakin besar kandungan sulfur dalam gas maka gas akan semakin bau. Hidrogen sulfida (H2S) berasal dari penguraian hewan dan tumbuhan yang mati oleh mikroorganisme seperti bakteri dan jamur. Hidrogen sulfida hasil penguraian sebagian tetap berada dalam tanah dan sebagian lagi di lepaskan ke udara dalam bentuk gas hidrogen sulfida. Gasi hidrogen sulfida di udara kemudian bersenyawa dengan oksigen membentuk sulfur dioksida. Sedangkan hidrogen sulfida yang tertinggal didalam tanah dengan bantuan bekteri akan diubah menjadi ion sulfat dan senyawa sulfur oksida. Ion sulfat akan diserap kembali oleh tanaman sedangkan sulfur dioksida akan terlepas keudara. Diudara sulfur dioksida akan bereaksi dengan oksigen dan air membentuk asam sulfat (H2SO4) yang kemudian jatuh ke bumi dalam bentuk hujan asam. Hujan asam juga dapat disebakan oleh polusi udara seperti asap-asap pabrik, pembakaran kendaraan bermotor, dll. Hujan asam dapat menjadi penyebab korosi batu-batuan dan logam. H2SO4 yang jatuh kedalam tanah oleh bakteri di pecah lagi menjadi ion sulfat yang kembali diserap oleh tumbuhan, tumbuhan di makan oleh hewan dan manusia, makhluk hidup mati

diuraikan oleh bakteri menghasilkan sulfur kebali. bergitu seterusnya. Siklus sulfur atau daur belerang tidak akan pernah terhenti selama salah satu komponen penting penting seperti tumbuhan masih ada di permukaan bumi ini. Dalam daur sulfur atau siklus belerang, untuk merubah sulfur menjadi senyawa belerang lainnya setidaknya ada dua jenis proses yang terjadi. Yaitu melalui reaksi antara sulfur, oksigen dan air serta oleh aktivitas mikrorganisme. beberapa mikroorganisme yang berperan dalam siklus sulfur adalah dari golongan bakteri, antara lain adalah bakteri Desulfomaculum dan bakteri Desulfibrio yang akan mereduksi sulfat menjadi sulfida dalam bentuk hidrogen sulfida (H2S). Kemudian H2S digunakan oleh bakteri fotoautotrof anaerob (Chromatium) dan melepaskan sulfur serta oksigen. Kemudian Sulfur dioksidasi yang terbentuk diubah menjadi sulfat oleh bakteri kemolitotrof (Thiobacillus). Dalam daur belerang, mikroorganisme yang bertanggung jawab pada setiap proses trasformasi adalah sebagai berikut : 1. H2S → S → SO4 => bakteri sulfur tak berwarna, hijau dan ungu. 2. SO4 → H2S => bakteri desulfovibrio dalam reaksi reduksi sulfat Anaerobik. 3. H2S → SO4 => bakteri thiobacilli dalam proses reaksi oksidasi sulfide aerobik. 4. Sulfur organik → SO4 + H2S, => mikroorganisme heterotrofik aerobik dan anaerobik.

PROSES TERJADINYA SIKLUS SULFUR Sulfur terjadi akibat dari proses terjadinya pembakaran bahan bakar fosil batu bara atau terjadi akibat adanya aktifitas gunung berapai, lalu asapnya itu akan naik ke atmosfer, atau udara sulfur oksida itu akan berada diawan yang menjadi hidrolidid air membentuk H2SO4, awan akan mengalami kondensasi yang akhirnya menurunkan hujan yang dikenal dengan hujan asam. Air hujan itu akan masuk kedalam tanah yang akan diubah menjadi Sulfat yang sangat peting untuk tumbuhan. Sulfat hanya terdapat dalam bentuk anorganik (SO4), sulfat ini yang mampu berpindah dari bumi atau alam ketubuh tanaman/ tumbuhan melalui penyerapan sulfat oleh akar .Sulfur akan direduksi oleh bakteri menjadi sulfida dan berbentuk sulfur dioksida atau hidrogen sulfida.

Fungsi Siklus Sulfur Ø Membantu pembentukan butir hijau daun sehingga daun menjadi lebih hijau. Ø Menambah kandungan protein dan vitamin hasil panen. Ø Meningakatkan jumlah anakn yang menghasilkan (pada tanaman padi). Ø Berperan penting pada proses pembulatan zat gula. Ø Memperbaiki warna, aroma, dan kelenturan daun tembakau ( khusus pada tembakau omprongan). Ø Memperbaiki aroma, mengurangi penyusutan selama penyimpangan, memperbesar umbi & bawang merah

DAMPAK

POSITIF

DAN

DAMPAK

NEGATIF

SULFUR

1. Dampak Positif Belerang dapat digunakan untuk industry kertas sulfit, pupuk,fungisida, mengsterilkan alat pengasap, dan untuk memutihkan buah kering dan , merupakan insulator yang baik. 2. Dampak Negatif Belerang juga memiliki dampak negatif yaitu pencemaran udara dan merusak atmosfer. Pengertian dan Gambar Siklus Fosfor (Lengkap) - Fosfor merupakan salah satu unsur penting bagi semua organisme. Fosfor memiliki fungsi struktural dan fungsional tubuh organisme. Fosfor merupakan salah satu unsur yang dibutuhkan dalam menyusun asam nukleat, ATP, membran sel, pembentukan tulang dan gigi. Kebutuhan akan fosfor sama pentingnya dengan kebutuhan mineral lainya. Fosfor tidak ditemukan dalam atmosfer bumi, hal ini karena fosfor bukan gas. Fosfor ditemukan dalam bentuk anorganik yang berasosiasi dengan unsur lain membentuk senyawa fosfat (PO4) yang terdeposit dalam tanah dan aliran air.

Dengan demikian, siklus fosfor dapat digolongkan ke dalam siklus lokal, yaitu yang dapat mengalir di suatu ekosistem tertentu. Senyawa fosfat inilah yang dapat digunakan oleh tumbuhan sebagai bahan untuk sintesis organik, sedangkan hewan memperolehnya dengan memakan tumbuhan atau hewan lain yang memakan tumbuhan. Itulah mengapa tumbuhan disebut sebagai produsen, melalui tumbuhanlah senyawa- senyawa anorganik yang dibutuhkan oleh tubuh organisme (terutama hewan dapat terpenuhi. Siklus fosfor diperoleh melalui proses biologis serta geologis pada suatu ekosistem.

Siklus Fosfor

Pelapukan sedimen dan bebatuan secara perlahan seiring dengan proses alam, dapat menambah konsentrasi fosfat ke dalam tanah. Fosfat dalam tanah digunakan leh tumbuhan dan produsen lainnya untuk nutrisi pertumbuhan serta pembentukkan senyawa organik di dalam tubuh. Energi yang

dibutuhkan oleh organisme terbentuk jika ada unsur fosfor. Para konsumen (hewan) memperoleh unsur fosfor dari aliran materi yang terjadi pada rantai makanan. Fosfor dikembalikan ke alam dari organisme melalui proses pengeluaran serta penguraian yang dibantu oleh dekomposer (bakteri dan jamur).

Senyawa fosfor yang masuk ke dalam tanah akan diikat oleh partikel tanah, sehingga siklus fosfor cenderung terlokalisir pada suatu ekosistem. Amun demikian, resapan air tanah akan melarutkan senyawa fosfat. Sehingga fosfat akan terbawa oleh badan air sampai ke lautan secara perlahan. Selain dari pelapukan, senyawa fosfat dapat diperoleh dari aktivitas pertanian. Penambahan pupuk pospat pada ekosistem sawah, menambah konsentrasi senyawa ini dan dapat terbawa ke aliran air.

Advertisement Masuknya senyawa fosfat ke dalam suatu badan air akan menambah kekayaan mineral yang terkandung di dalamnya. Senyawa fosfat yang masuk ke dalam lautan akan berakumulasi dan mengendap. Endapan ini akan tertimbun dan kian tertimbun, sehingga akan terjadi proses sedimentasi (pemadatan, pembentukan batu) oleh proses alam. Proses geologis mampus meningkatkan dasar laut dan menurunkan permukaan laut. Dengan proses demikian, maka sedimen yang terbentuk dapat terangkat dan akan mengulangi proses yang sama. Dengan demikian, dapat dikatakn bahwa sebagian besr siklus fosfat berlangsung terlokalisir antara daratan, tumbuhan , dan organisme lain. Sementara itu, sedimentasi mengembalikan senyawa fosfor yang masuk ke dalam badan air akibat proses geologis.

Namun demikian, meningkatnya konsentrasi senyawa fosfat dalam suatu badan air yang tidak bergerak, seperti kolam, dapat menimbulkan masalah bagi kehidupan organisme dan keseimbangan ekosistem. Penggunaan pupuk pada lahan pertanian menimbulkan masalah bai lingkungan akuatik di dekatnya. Limbah pertanian yang masih mengandung senyawa fosfat terbawa oleh aliran air dan mengendap di suatu badan air. Senyawa fosfat sangat dibutuhkan oleh tumbuhan untuk pertumbuhan dan perkembangan. Masuknya senyawa fosfat dalam suatu perairan bergerak, tak menimbulkan masalah besar, namun masuknya senyawa fosfat dalam jumlah besar (atau akumulasi) ke dalam badan air yang tergenang (misal sungai aliran air pada musim kering, atau waduk, kolam, dsb) akan menmbulkan maslah. Adalah eutrofikasi yaitu suatu peristiwa dimana pertumbuhan tumbuhan air dan alga sangat cepat sehingga akan menutupi badan air. Senyawa fosfat di suatu badan air membuat air sangat kaya akan fosfat, sehingga membuat pertumbuhan tumbuhan air sangat cepat.

Pertumbuhan tumbuhan yang cepat ini akan membahayakan bagi biota akuatik di dalamnya, contoh pertumbuhan eceng gondok atau alga yang menutupi badan air. Efek buruk dari eutrofikasi ialah, kadar oksigen akan menurun, cahaya akan sulit menembus masuk ke dalam karena tertutupi tumbuhan. Dengan demikia, suhu perairan akan turun (dingin), oleh karena itu situasi yang demikian tidak mendukung kehidupan biota akuatik di dalamnya. Banyak ditemukan ikan- ikan atau lainnya mati akibat eutrofikasi pada badan air yang tidak bergerak.

c. Penguraian Dekomposisi atau penguraian dilakukan organisme pengurai (dekomposer), yaitu bakteri dan juga jamur. Sejumlah karbon dapat berpindah dari suatu komponen abiotik ke kemoponen biotik, dan komponen biotik satu ke komponen biotik lainnya melaui rantai makanan. Dalam aliran rantai makanan juga terjadi aliran materi senyawa karbon. Namun, tak semua senyawa karbon berpindah dari satu komponen ke komponen lain. Akumulasi senyawa karbon dalam jumlah besar masih ditemukan pada suatu organisme, contoh senyawa karbon tersimpan dala jaringan kayu yang relatif tahan lama (dapat ratusan tahun). Oleh karena itu, perpindahan senyawa karbon dalam siklus ini akan menjadi sangat lama. Proses penguraian (perombakan) senyawa karbon tersebut menjadi komponen yang paling kecil (detritus) yang dilakukan oleh detritivora menjadi alternatif pengembalian senyawa karbon ke atmosfer.

d. Pembakaran Pembakaran kayu serta bahan bakar fosil merupakan penyumbang senyawa karbondioksida yang paling cepat ke atmosfer. Kandungan senyawa karbon yang terakumulasi di dalam sebuah batang pohon bersifat tahan lama, proses pembakaran akan mengembalikan senyawa karbon yang ada di dalamnya. Dengan demikian, kadar karbon di atmosfer akan meningkat tajam. Fosil (sisa kerangka, atau organisme yang telah mati) masih menyimpan senyawa karbon.

Sisa-sisa fosil jutaan tahun yang lalu, membentuk seyawa karbon lain yang dapat menjadi bahan bakar, seperti batu bara, minyak bumi. Proses ini merupakan hasil dari perombakan yang dilakukan oleh dekomposer yang berlangsung sangat lama. Proses pembakaran merupakan jalur tercepat pengembalian senyawa karbon ke atmosfer. Terlalu banyak menggunakan bahan bakar fosil serta pembakaran pohon batang akan meningkatkan kadar karbondioksida yang sangat tajam. Tingginya angka karbondioksida di atmosfer akan menimbulkan efek rumah kaca yang merupakan salah satu penyebab global warming.