Pengguna:Hysocc/Buku/Siklus biogeokimia

Siklus biogeokimia adalah siklus di mana unsur dan senyawa pokok kehidupan berlalu-lalang melalui komponen biotik dan abiotik di dalam biosfer. Siklus biogeokimia yang umumnya dibahas diantaranya siklus air, karbon, nitrogen, oksigen, sulfur, dan fosfor. Komponen abiotik tempat mengendapnya zat dalam waktu lama disebut dengan reservoir, dan masih menjadi bagian dalam komponen siklus. Zat-zat tersebut senantiasa beralih fungsi dan berpindah tempat; pada suatu masa menjadi bagian dari komponen biotik, di masa yang lain menjadi komponen abiotik, dan seterusnya. Zat-zat tersebut tidaklah menghilang dan muncul begitu saja.

Di dalam ekosistem, bisa terdapat lebih dari satu siklus biogeokimia terjadi. Misal di laut terdapat siklus air, siklus fosfor yang dibantu oleh ikan paus dan hewan laut lainnya, siklus karbon dan oksigen di mana fitoplankton menjadi penggerak utama, dan sebagainya.

Siklus air[sunting | sunting sumber]

Siklus air atau siklus hidrologi merupakan siklus yang secara terus-menerus menggerakkan air dari satu tempat ke tempat lainnya. Siklus air melibatkan perubahan fase air (padat, air, dan gas) dan perpindahan lokasi yang digerakkan oleh gravitasi. Reservoir, atau lokasi di mana air mengendap dalam waktu yang lama di antaranya adalah lapisan es di kutub dan pegunungan serta laut.

Siklus air melibatkan perubahan energi yang menyebabkan perubahan temperatur. Air menguap karena menyerap energi dari lingkungannya. Dan air mengembun sambil melepaskan energi. Penyerapan dan pelepasan energi ini mempengaruhi iklim di mana molekul air bergerak melalui suatu lokasi.

Penguapan air memurnikan air dari mineral yang terlarut di dalamnya. Sedangkan aliran air dari tempat yang tinggi ke tempat yang rendah akan membawa mineral bersamanya melalui proses erosi, dan mengendapkannya di muara sungai dan dasar laut (proses sedimentasi). Sehingga siklus air berperan penting dalam "memahat" bentuk muka bumi. Siklus air juga berperan penting dalam keberlangsungan kehidupan di muka bumi.

Secara sederhana, siklus air digambarkan sebagai berikut:

Matahari merupakan penggerak utama siklus air dengan menguapkan air di laut dan perairan darat. Selain menguapkan, panas matahari juga dapat menyebabkan penyubliman es dan salju langsung menjadi uap. Molekul air memiliki massa molekul relatif yang lebih rendah dari gas lain yang menyusun atmosfer (nitrogen dan oksigen), sehingga uap air akan langsung naik ke atas. Lokasi yang tinggi akan menurunkan temperatur uap air yang kemudian akan meningkatkan massa jenis uap air, menjadikannya lebih rapat dan membentuk awan. Pada beberapa kasus yang serupa juga dapat terjadi dekat dengan daratan, menyebabkan fenomena kabut.

Ketika sejumlah besar massa uap air terkumpul dan temperatur cukup dingin, dibantu dengan keberadaan partikel yang mengikat molekul air, hujan akan turun. Jika temperatur cukup dingin, ia akan menjadi salju atau es. Air hujan yang jatuh ke permukaan bumi akan mengisi sungai, danau, dan reservoir air lainnya, atau menyerap ke dalam tanah menjadi air tanah. Air tanah yang cukup dangkal pada akhirnya dapat muncul ke permukaan tanah membentuk mata air yang menjadi sumber aliran sungai. Air yang mengalir pada akhirnya akan kembali lagi ke laut.

Siklus karbon[sunting | sunting sumber]

Siklus karbon adalah siklus di mana karbon terus berpindah di antara biosfer, pedosfer (lapisan tanah), geosfer (lapisan bebatuan), hidrosfer (perairan), dan atmosfer bumi. Karbon merupakan komponen utama penyusun kehidupan dan berbagai mineral seperti batu kapur. Siklus karbon dapat tumpang tindih dengan siklus lainnya, seperti siklus oksigen dalam hal penyerapan CO₂ dari udara ke vegetasi bumi, dan bersama siklus nitrogen ketika makhluk hidup mati dan diuraikan oleh dekomposer/detritivor. Bahan bakar fosil merupakan reservoir terbesar karbon yang telah tersimpan jutaan tahun di dalam permukaan bumi. Munculnya karbon dari bahan bakar fosil menuju atmosfer mengubah siklus alami karbon.

Aktivitas industri manusia menambah jumlah karbon di udara

Reservoir utama dari siklus karbon yaitu:

atmosfer
biosfer
laut, terutama dalam bentuk mineral karbonat yang terlarut di dalamnya
sedimen di dasar perairan dan tanah
interior bumi, terutama dalam bentuk bahan bakar fosil

Karbon di atmosfer ada dalam bentuk karbon dioksida dan metana, di mana keduanya berkontribusi terhadap efek rumah kaca. Karbon dioksida diserap oleh tumbuhan darat maupun alga, di mana karbonnya digunakan sebagai bahan baku pembentukan glukosa yang dibantu oleh fotosintesis. Selain itu, karbon dioksida di atmosfer juga diserap oleh air laut, membentuk asam karbonat. Proses pelapukan juga menyebabkan bebatuan menyerap karbon dari udara; mineral karbonate seperti kalsit, dolomit, dan aragonit merupakan contoh mineral yang terbentuk dari pelapukan bebatuan oleh karbon.

Siklus nitrogen[sunting | sunting sumber]

Siklus nitrogen adalah siklus di mana nitrogen bersirkulasi di antara atmosfer, daratan, dan lautan. Konversi nitrogen dilakukan secara kimiawi maupun fisik. Sebanyak 80 persen kandungan atmosfer merupakan nitrogen, namun tidak dapat dimanfaatkan secara langsung oleh sebagian bear makhluk hidup di dalam rantai makanan kecuali sebagian kecil saja, yaitu bakteri pengikat nitrogen. Aktivitas industri dan pertanian mempercepat pengikatan nitrogen di udara dengan menjadikannya pupuk sehingga menjadikannya lebih tersedia bagi bakteri yang ada di dalam tanah. Namun secara alami, keberadaan nitrogen di tanah relatif terbatas dan menjadi faktor pembatas laju pertumbuhan kehidupan di ekosistem.

Ada beberapa proses kunci dalam siklus nitrogen:

pengikatan nitrogen (nitrogen fixing, nitrogen fixation)
amonifikasi
nitrifikasi
denitrifikasi

Pengikatan nitrogen: Biasanya dilakukan oleh bakteri yang bersimbiosis dengan akar tanaman legum / kacang-kacangan. Bakteri ini mengikat nitrogen yang diserap dari udara dan menjadikannya zat yang dapat diserap oleh akar. Selain oleh bakteri yang bersimbiosis, pengikatan nitrogen juga dilakukan oleh bakteri yang hidup bebas dan mengubah nitrogen yang diserap dari udara menjadi amonia, dalam proses yang disebut dengan amonifikasi.

Amonifikasi: Amonifikasi adalah proses pengikatan nitrogen yang diserap dari udara menjadi ion amonium (NH₄⁺). Selain bersumber dari nitrogen udara, sumber nitrogen lainnya adalah bangkai hewan dan sisa tumbuhan yang telah mati.

Nitrifikasi: Nitrifikasi merupakan proses lanjutan dari amonifikasi yang dilakukan oleh bakteri yang berbeda. Nitrifikasi mengoksidasi amonia menjadi nitrit (NO₂^-) dan nitrat (NO₃^-).; Pengubahan amonia menjadi nitrit dilakukan oleh bakteri genus Nitrosomonas dan Nitrosococcus. Sedangkan pengubahan nitrit menjadi nitrat dilakukan oleh Nitrobacter dan Nitrospira. Kesemua bakteri tersebut merupakan makhluk hidup berkategori kemoautotrof karena mendapatkan makanannya dari bahan kimia yang berada bebas di alam dan tidak terikat dengan makhluk hidup.

Denitrifikasi: Denitrifikasi adalah pengubahan nitrit dan nitrat menjadi gas nitrogen (N₂) yang pada akhirnya dilepaskan ke udara. Proses ini merupakan kebalikan dari proses nitrifikasi.