I. Siklus Sulfur A. Pengertian Siklus Sulfur Daur Biogeokimia belerang/sulfur adalah salah satu bentuk daur biogeokimia karbon atau didefenisikan pula sebagai perubahan sulfur dari hidrogen sulfida menjadi sulfur dioksida lalu menjadi sulfat dan kembali menjadi hidrogen sulfida lagi. Sulfur di alam ditemukan dalam berbagai bentuk. Dalam tanah sulfur ditemukan dalam bentuk mineral, diudara dalam bentuk gas sulfur dioksida dan di dalam tubuh organisme sebagai penyusun protein. B. Proses Siklus Sulfur Siklus sulfur dimulai dari dalam tanah. yaitu ketika ion-ion sulfat diserap oleh akar dan mengalami proses 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. 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 dilepaskan 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 ke udara.
Gambar 1.1 Siklus Sulfur
Di udara 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. 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. C. Mikroorganisme Dalam Siklus Sulfur Dalam daur sulfur atau daur belerang, mikroorganisme yang bertanggung jawab pada setiap proses trasformasi adalah sebagai berikut : H2S → S → SO4, bakteri sulfur tak berwarna, hijau dan ungu. SO4 → H2S, bakteri desulfovibrio dalam reaksi reduksi sulfat Anaerobik. H2S → SO4, bakteri thiobacilli dalam proses reaksi oksidasi sulfide aerobik. Sulfur organik → SO4 + H2S, mikroorganisme heterotrofik aerobik dan anaerobik. D. Manfaat Siklus Sulfur Membantu pembentukan butir hijau daun sehingga daun menjadi lebih hijau. Menambah kandungan protein dan vitamin hasil panen. Meningakatkan jumlah anakan yang menghasilkan (pada tanaman padi). Berperan penting pada proses pembuatan zat gula. Memperbaiki warna, aroma, dan kelenturan daun tembakau (khusus pada tembakau omprongan). Memperbaiki aroma, mengurangi penyusutan selama penyimpangan, memperbesar umbi & bawang merah E. Dampak Siklus Sulfur Belerang dapat digunakan untuk industri kertas sulfit, pupuk, fungisida, mensterilkan alat pengasap, dan untuk memutihkan buah kering dan, merupakan insulator yang baik. Belerang dalam jumlah yang berlebih memberi dampak negatif yaitu pencemaran udara dan merusak atmosfer. II. Siklus Karbon A. Pengertian Siklus Karbon Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer, geosfer, hidrosfer, dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui). Siklus ini memiliki empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran. Reservoir tersebut adalah atmosfer, biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-
hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon), lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati), dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil) B. Proses Siklus Karbon Karbon di atmosfer berbentuk gas karbondioksida (CO2). Karbondioksida dihasilkan dari berbagai proses pembakaran seperti respirasi makhluk hidup, bahan bakar fosil, erupsi gunung, dan kebakaran hutan.
Gambar 2.1 Siklus Karbon Karbondioksida di atmosfer diikat (fiksasi) oleh tumbuhan pada saat fotosintesis. CO2 menjadi sumber karbon utama untuk menyusun bahan makanan. Bahan makanan yang dimaksud adalah senyawa karbon organik yang disebut Glukosa (C6H12O6). Kemudian glukosa disusun menjadi amilum (pati) dan senyawa lain seperti lemak, protein, dan vitamin. Hasil fotosintesis tersebut disimpan di dalam tubuh tumbuhan seperti buah, batang, akar, dan daun. Hewan memperoleh kebutuhaan karbon dari tumbuhan melalui rantai makanan. Herbivora memakan tanaman, kemudian karnivora memangsa herbivora, dan seterusnya. Jasad hewan yang mati maupun urin-fesesnya hancur menjadi detritus. Detritivor memakan detritus untuk memperoleh kebutuhan karbon. Bakteri pengurai menguraikan karbon organik jasad mati menjadi karbon anorganik. Karbon anorganik dikembalikan lagi ke alam.
Karbon anorganik yang terurai dari jasad mati tertimbun terus-menerus di lapisan bumi membentuk bahan bakar fosil. Bahan bakar fosil digunakan sebagai sumber energi. Aktivitas industri dan kendaraan bermotor yang menggunakan bahan bakar fosil menghasilkan CO2 ke udara. Daur karbon juga terjadi di dalam ekosistem air. Karbon di dalam air diikat oleh tumbuhan dan ganggang. Berbeda dengan di darat, karbon dalam air tersedia dalam bentuk ion-ion bikarbonat (HCO3-). Ion-ion bikarbonat berasal dari penguraian asam karbonat (H2CO3) yaitu hasil ikatan CO2 dan air (H2O). Tiap-tiap hewan air yang bernafas menghasilkan bikarbonat. Ion-ion bikarbonat ini menjadi bahan baku fotosintesis tumbuhan airdan alga. III. SIklus Nitrogen A.
Pengertian Siklus Nitrogen Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain. Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis. Beberapa proses penting pada siklus nitrogen, antara lain fiksasi nitrogen, mineralisasi, nitrifikasi, denitrifikasi.
B. Proses Siklus Nitrogen Tahap pertama adalah proses perubahan gas nitrogen menjadi amonia oleh bakteri fiksasi nitrogen. Fiksasi nitrogen secara biologis dapat dilakukan oleh bakteri Rhizobium yang bersimbiosis dengan tanaman leguminosa. Bakteri yang berperan dalam fiksasi nitrogen antara lain adalah bakteri Azotobacter dan Clostridium. Selain itu ganggang hijau biru dalam air juga memiliki kemampuan memfiksasi nitrogen.
Gambar 3.1 Siklus Nitrogen
Tahap kedua adalah proses perubahan amonia menjadi nitrit dan nitrat melalui proses nitrifikasi. Amonia diubah menjadi nitrit oleh bakteri nitrit yang disebut bakteri nitrosomonas. Kemudia nitrit yang terbentuk diubah menjadi nitrat oleh bakteri nitrat yang disebut bakteri nitrobakter. Tahap kedua adalah proses perubahan nitrit dan nitrat menjadi nitrogen kembali melalui proses denitrifikasi. C. Fungsi Siklus Nitrogen Nitrogen sangatlah penting untuk berbagai proses kehidupan di Bumi. Nitrogen adalah komponen utama dalam semua asam amino, yang nantinya dimasukkan ke dalam protein, protein adalah zat yang sangat kita butuhkan dalam pertumbuhan. Nitrogen juga hadir di basis pembentuk asam nukleat, seperti DNA dan RNA yang nantinya membawa hereditas. Pada tumbuhan, banyak dari nitrogen digunakan dalam molekul klorofil, yang penting untuk fotosintesis dan pertumbuhan lebih lanjut. Meskipun atmosfer bumi merupakan sumber berlimpah nitrogen, sebagian besar relatif tidak dapat digunakan oleh tanaman. Pengolahan kimia atau fiksasi alami (melalui proses konversi seperti yang dilakukan bakteri rhizobium), diperlukan untuk mengkonversi gas nitrogen menjadi bentuk yang dapat digunakan oleh organisme hidup, oleh karena itu nitrogen menjadi komponen penting dari produksi pangan. Kelimpahan atau kelangkaan dari bentuk “tetap” nitrogen, juga dikenal sebagai nitrogen reaktif, menentukan berapa banyak makanan yang dapat tumbuh pada sebidang tanah. IV. SIklus Fosfor A. Pengertian Siklus Fosfor Daur fosfor adalah suatu proses atau siklus yang melibatkan fosfor sebagai bahan yang di proses/ mengalami daur ulang. Daur fosfor meliputi input serta proses yang di daur hingga akhirnya menjadi fosfor kembali. Di bumi banyak terdapat fosfor yang antara lain sumber fosfor di dapat dari batuan, bahan organik, tanaman, dan juga tanah. Input daur fosfor berupa hasil pelapukan bebatuan, sedangkan outputnya menghasilkan fiksasi mineral dan pelindikan. B. Proses Siklus Fosfor Sebagian besar ketersediaan fosfor dalam tanah berasal dari pelapukan batuan fosfat. Batuan tersebut lapuk oleh perubahan cuaca. Fosfat dari pelapukan batuan fosfat meresap ke dalam tanah dan menyuburkan tanaman sekitarnya. Fosfat anorganik yang tersedia di dalam tanah diserap tumbuhan. Hewan tidak dapat menyerap fosfat anorganik. Hewan hanya mampu menyerap fosfat organik. Kebutuhan
fosfor organik ini terpenuhi dengan cara memakan tumbuhan melalui proses rantai makanan. Tumbuhan dan hewan yang mati, feses, dan urinnya akan terurai menjadi fosfat organik. Bakteri menguraikan fosfat organik ini menjadi fosfat anorganik. Fosfat ini akan tersimpan ke dalam tanah kembali dan diserap oleh tumbuhan. Di dalam ekosistem air, juga terjadi daur fosfor. Fosfat yang terlarut di dalam air diserap oleh ganggang dan tumbuhan air. Ikan-ikan mendapatkan fosfat melalui rantai makanan. Dekomposer menguraikan organisme air yang mati serta hasil ekskresinya menjadi fosfat anorganik. Selain hasil urai dekomposer, sumber fosfat dalam air berasal dari pelapukan batuan mineral (endapan batuan fosfat, fosil tulang) yang hanyut di perairan. Fosfat yang terlarut di lautan dalam akan membentuk endapan fosfor. Endapan ini tidak dapat dimanfaatkan lagi karena tidak ada arus air di perairan dalam. Fosfat yang terlarut di perairan dangkal teraduk oleh arus air sehingga menyuburkan ekosistem. Ekosistem yang subur menjadi tempat hidup bagi banyak biota air. Di tempat tertentu, terjadi penimbunan fosfor karena penumpukan kotoran burung guano. Burung guano adalah spesies burung laut yang memangsa ikan-ikan laut. Gerombolan burung ini membawa kembali fosfat dari laut menuju darat melalui feses.
Gambar 4.1 Daur Fosfor
