Tahapan Daur Karbon dan Daur Nitrogen

TAHAPAN DAUR KARBON DAN DAUR NITROGEN

Novita Wahyu Pratama, Wahyu Krismi Oktavia, Samik

ABSTRAK

Di alam yang sangat luas ini pada dasarnya mengandung beberapa unsur seperti unsur nitrogen,  hydrogen, karbon, belerang, serta fosfor. Yang mana adanya unsur-unsur tersebut memiliki banyak manfaat terhadap berlangsungnya kehidupan makhluk hidup di bumi. Tentu saja unsur yang ada dialam ini juga memiliki cara atau siklus tersendiri untuk dapat hidup dengan cara saling terikat dan membentuk suatu senyawa.  Beberapa diantaranya adalah membentuk daur karbon dan daur nitrogen, yang mana keduanya memiliki tahapan-tahapan tersendiri dan memiliki perbedaan diantara kedua daur Karbon dan daur Nitrogen tersebut.

ISI

1.      Daur Karbon

Daur karbon atau siklus karbon merupakan suatu proses yang menunjukkan bagaimana perputaran karbon di lingkungan. Karbon dioksida terbentuk akibat adanya respirasi makhluk hidup, pembusukan tumbuhan dan binatang, aktivitas indutri, pembakaran, erupsi vulkanik, serta pemanasan air laut. Gas karbon dioksida atau CO2 hanya terdapat sekitar 0.035 % di atmosfer bumi, kadar tersebut akan mengalami peningkatan sejalan dengan pembebasan gas CO2 baik oleh kegiatan manusia maupun oleh peristiwa alam. Karbon dioksida yang terlepas di atmosfer akan digunakan tumbuh-tumbuhan untuk berfotosintesis ataupun kemosintesis. Senyawa organic yang dihasilkan dari proses fotosintesis akan dimanfaatkan oleh organisme heterotrof yaitu manusia dan hewan sebagai sumber energi. Melalui respirasi senyawa organic tersebut kemudian dibakar atau bias disebut dioksidari, kemudian CO2 hasil pembakaran dibebaskan kembali ke udara.

Selain sebagai sumber energi bagi organisme heterotrof senyawa organic tersebut juga dapat disimpan dalam tubuh organisme, jika organisme tersebut mati maka senyawa karbon akan diuraikan dan diendapkan menjadi batuan karbonat dan kapur. Jika tersimpan dalam perut bumi dalam jangka waktu yang sangat lama maka senyawa karbon dari organisme yang mati dapat menghasilkan bahan bakar fosil atau minyak bumi, yang mana nantinya dari adanya bahan bakar fosil tersebut yang akan menunjang beberapa kegiatan manusia dan akan kembali membebaskan CO2 ke udara, seperti itulah perputaran dari daur karbon. Jika dijelaskan lebih detail maka akan didapatkan pembahasan seperti berikut:

Gambar Siklus Karbon

1.         1.   Karbon di Laut

kandungan karbon yang ada di laut adalah sekitar 36.000 gigaton yang mana sebagian besar dalam bentuk ion bikarbonat. Pertukaran karbon yang terjadi dalam air merupakan suatu proses yang penting, untuk mengontrol pH di laut dan juga dapat mengubah sebagai sumber (source) atau lubuk (sink) karbon, sehingga karbon siap di pertukarkan antara atmosfer dan lautan. Pada daerah Pada daerah upwelling, karbon dilepaskan ke atmosfer. Sebaliknya, pada daerah downwelling karbon (CO₂) berpindah dari atmosfer ke lautan.

2.      Karbon di Biosfer

Kandungan karbon yang ada pada biosfer adalah sekitar 1900 gigaton, karbon memiliki peranan yang sangat penting bagi kehidupan dan kehidupan memiliki peran yang sangat penting dalam siklus karbon. Yang pertama adalah adanya autotroph atau organisme yang menghasilkan senyawa organic sendiri dengan menggunakan karbon dioksida yang berasal dari air dan udara disekitar tempat mereka hidup. Autotroph yang terpenting dalam siklus karbon adalah pohon-pohonan dihutan, daratan, dan fitoplankton melalui proses fotosintesis yang memiliki reaksi 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O_2. Atau pembentukan karbon dapat terjadi ketika pepohonan dihutan rawa tumbang dan tenggelam ke dalam rawa, dengan begitu isi hutan akan tertutup lapisan lumpur dan lumpur dalam jumlah banyakdan pada lapisan bawah akan terbentuk lapisan gambut basah. Pepohonan yang telah mati dan terkubur dilahan basah dan asam akan terputus dari kontak langsung dengan udara yang menyebabkan proses dekomposisi berlangsung lambat selama jutaan tahun dan terjadi proses pemadatan dan akan membentuk materi yang mengandung banyak karbon sehingga dapat digunakan sebagai bahan bakar fosil.

3.      Karbon di Atmosfer

Bagian karbon terbesar yang ada di atmosfer bumi adallah karbon dioksida (CO2) meskipun hanya terdiri dari sekitar 0.04% dalam basis molar dai seluruh gas yang ada di atmosfer. Karbon dapat diambil dari atmosfer dengan berbagai cara yaitu:

a.       Ketika matahari bersinar, tumbuhan melakukan fotosintesis untuk mengubah karbon dioksida menjadi karbohidrat, dan melepas oksigen ke atmosfer.

b.      Pada permukaan laut kearah kutub, air laut menjadi lebih dingin dan CO2 akan lebih mudah larut. Selanjutnya CO2 yang larut akan terbawa oleh sirkulasi termohalin yang membawa massa air di permukaan yang lebih berat ke kedalaman laut atau interior.

c.       Dilaut bagian atas atau upper ocean, pada daerag dengan produktivitaas yang tinggi, organisme membentuk jaringan yang mengandung karbon, beberapa organisme juga membentuk cangkang karbonat dan bagaian-bagian tubuh lainnya yang keras. Proses ini kan menyebabkan aliran karbon ke bawah.

d.      Pelapukan batuan silikat, proses ini memindahkan karbon ke dalam reservoir yang siap untuk kembali ke atmosfer.

Selain itu karbon juga dapat kembali ke atmosfer dengan berbagia cara seperti melalui pernafasan atau respirasi, pembusukan binatang dan tumbuhan, pembakaran material organic, dan juga adanya erupsi vulkanik.

1.      Daur Nitrogen

                        Di atmosfer terdapat kandungan nitrogen yang sangat banyak hingga mencapai 78%, adanya gas yang tersedi tersebut memerlukan berbagai proses untuk dapat digunakan makhluk hidup seperti dengan fiksasi nitrogen, mineralisasi, nitrifikasi, denitrifikasi dan lain sebagainya. Siklus nitrogen sendiri dapat diartikan sebagai proses konversi senyawa yang mengandung unsur niterogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi lainya. Siklus atau daur nitrogen terjadi akibat adanya hujan yang mengandung nitrogen masuk ke tanah atau bias juga sebut sebagai fiksasi nitrogen. Siklus nitrogen secara khusus sangat dibutuhkan dalam ekolagi karena ketersediaan nitrogen dapat mempengaruhi tingkat proses ekosistem kunci, termasuk produksi primer dan dekomposisi. Berikut adalah proses tahapan dalam daur nitrogen.

                                                            Gambar Siklus Nitrogen

            Pada dasarnya nitrogen yang ada didalam lingkungan terbentuk dalam bentuk kimia termasuk nitrogen organic, ammonium, nitrit, nitrat, dan gas nitrogen. Banyak proses yang dilakukan oleh mikroba untuk menghasilkan energi atau memupuk nitrogen dalam bentuk yang dibutuhkan oleh tumbuhan.

1.      Fiksasi Nitrogen

Fiksasi nitrogen adalah proses alam biologia atau abiotk yang mengubah nitrogen diudara menjadi amonia, mikroorganisme yang memfiksasi nitrogen disebut diazotroph dimana mikroorganisme ini memiliki enzim nitrogenaze yang dapat mengabungkan hydrogen dan nitrogen. Contoh mikroorganisme ini adalah Rhizobia, Clostridium, Cyanobacteia, dan lain lain. Fiksasi nitrogen juga terjqadi pada proses non-biologis seperti akibat sambaran petir.

2.      Asimilasi

Tanaman mendapat nitrogen dari tanah melalui absorbs akar baik dalam bentuk ion nitrak atau ion ammonium, sedangkan hewan memperoleh nitrogen dari tanaman yang mereka makan, tanaman dapat menyerap ion nitrat atau ammonium dari tanag melalui rambut akarnya. Jika nitrat diserap, pertama-tama akan direduksi menjadi ion nitrit dan kemudian ion ammonium untuk dimasukkan ke dalam asam amino, qasam nukleat, dan klorofil.

3.      Amonifikasi

Jika tumbuhan atau hewan mati, nitrogen diubah menjadi ammonium oleh bakteri dan jamur.

4.      Nitrifikasi

Konversi amoniun menjadi nitrat dilakukan terutama oleh bakteri yang hidup di dalam tanah dan bakteri nitrifikasi lainnya. Tahap utama nitrifikasi, bakteri nitrifikasi seperti spesies Nitrosomonas mengakomodasi ammonium dan mengubah amonia menjadi nitrit. Spesies bakteri lain, seperti Nitrobackter bertanggung jawab untuk oksidasi nitrit menjadi dari nitrat. Proses konversi nitrti menjadi nitrat penting karena nitrit merupakan racun bagi kehidupan tanaman.

5.      Denitrifikasi

Adalah proses reduksi nitrt untuk kembali menjadi gas nitrogen untuk menyelesaikan siklus nitrogen, proses ini dilakukan oleh spesies bakteri seperti Pseudomonas dan Clostridium dalam kondisi anaerobic.

6.      Oksidasi Amonia Anaerobik

Dalam proses biologis nitrit dan ammonium dikonversi langsung ke elemen 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 anaerobic.

KESIMPULAN

            Daur karbon merupakan suatu proses yang menunjukkan bagaimana perputaran karbon di lingkungan, Karbon dioksida terbentuk akibat adanya respirasi makhluk hidup, pembusukan tumbuhan dan binatang, aktivitas indutri, pembakaran, erupsi vulkanik, serta pemanasan air laut. Oleh sebab itu tahapan daur karbon terdiri dari beberapa tahapan yaitu daur karbon di laut, di atmosfer, dan di bisofer. Sedangkan daur nitrogen merupakan  proses konversi senyawa yang mengandung unsur niterogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi lainya. Karena jumlah nitrogenyang cukup banyak di alam maka untuk proses atau tahapannya pun di bagi menjadi beberapa tahapan yaitu adanya proses fiksasi nitrogen, asimilasi, amonifikasi, nitrifikasi, denitrifikasi, dan oksidasi amonia aerobic.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim.2016.Pengertian Daur Biokimia Nitrogen, Karbon, Fosfor, Sulfur, dan Air. http://www.latarbelakang.com/2016/10/pengertian-daur-biogeokimia-nitrogen.html. 4 Maret 2019

Anonim.2019.Pengertian Daur Karbon.https://artikeltop.xyz/pengertian-daur-karbon.html. 4 Maret 2019

Anonim.2018. 6 Proses Tahapan dalam Daur Nitrogen. https://www.sridianti.com/6-proses-tahapan-dalam-daur-nitrogen.html. 4 Maret 2019