Makalah Daur Biogeokimia ~ Semut Lewat™

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Ekologi biasanya didefinisikan sebagai ilmu tentang interaksi antara organisme - organisme dan lingkungannya. Berbagai ekosistem dihubungkan satu sama lain oleh proses-proses biologi, kimia, dan fisika. Masukan dan buangan energi, gas, bahan kimia anorganik dan organik dapat melewati batasan ekosistem melalui perantara faktor meteorologi seperti angin dan presipitasi, faktor geologi seperti air mengalir dan daya tarik dan faktor biologi seperti gerakan hewan. Jadi, keseluruhan bumi itu sendiri adalah ekosistem, dimana tidak ada bagian yang terisolir dari yang lain. Ekosistem keseluruhannya biasanya disebut biosfer.

Biosfer terdiri dari semua organisme hidup dan lingkungan biosfer membentuk “shell” (kulit), relatif tipis di sekeliling bumi, berjarak hanya beberapa mil di atas dan di bawah permukaan air laut. Kecuali energi, biosfir sudah bisa mencukupi dirinya sendiri, semua persyaratan hidup yang lain seperti air, oksigen,dan hara dipenuhi oleh pemakaian dan daur ulang bahan yang telah ada dalam sistem tersebut.

Materi yang menyusun tubuh organisme berasal dari bumi. Materi yang berupa unsur-unsur terdapat dalam senyawa kimia yang merupakan materi dasar makhluk hidup dan tak hidup. Siklus biogeokimia atau siklus organikanorganik 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.

Semua yang ada di bumi ini baik mahluk hidup maupun benda mati tersusun oleh materi. Materi ini tersusun atas unsure-unsur kimia antara lain karbon (C), Oksigen (O), Nitrogen (N), Hidrogen (H), dan Fosfor (P). Unsur-unsur kimia tersebut atau yang umum disebut materi dimanfaatkan produsen untuk membentuk bahan organik dengan bantuan matahari atau energi yang berasal dari reaksi kimia. Bahan organik yang dihasilkan merupakan sumber energi bagi organisme. Proses makan dan dimakan pada rantai makanan menngakibatkan aliran materi dari mata rantai yang satu ke mata rantai yang lain. Walaupun mahluk hidup dalam satu rantai makanan mati, aliran materi akan tetap berlangsung terus. Karena mahluk yang mati tersebut diurai oleh dekomposer yang akhirnya akan masuk lagi ke rantai makanan berikutnya. Demikian interaksi ini terjadi secara terus menerus sehingga membentuk suatu aliran energi dan daur materi.

Mahluk hidup, terutama tumbuhan ikut mendapat pengaruh yang cukup signifikan dari suplai hara dan energi. Di alam, semua elemen-elemen kimiawi dapat masuk dan keluar dari sistem untuk menjadi mata rantai siklus yang lebih luas dan bersifat global. Namun demikian ada suatu kecenderungan sejumlah elemen beredar secara terus menerus dalam ekosistem dan menciptakan suatu siklus internal. Siklus ini dikenal sebagai siklus biogeokimia karena prosesnya menyangkut perpindahan komponen bukan jasad (geo), ke komponen jasad (bio) dan kebalikannya. Siklus biogeokimia pada akhirnya cenderung mempunyai mekanisme umpan-balik yang dapat mengatur sendiri (self regulating) yang menjaga siklus itu dalam keseimbangan.

B. Rumusan Masalah

1. Apa yang dimaksud daur biogeokimia?

2. Apa fungsi daur biogeokimia dalam suatu ekosistem?

3. Bagaimana proses terjadinya siklus sulfur?

4. Bagaimana proses terbentuknya hujan asam terkait dengan siklus sulfur?

C. Tujuan

1. Untuk mengetahui pengertian daur biogeokimia dan bagaiman siklusnya dalam kehidupan.

2. Untuk mengetahui fungsi dari daur bioigeokimia.

3. Untuk mengetahui siklus sulfur dalam suatu ekosistem.

4. Untuk mengetahu proses terbentuknya hujan asam terkait dengan siklus sulfur.

5. Sebagai bahan diskusi dalam mata kuliah Biologi.

BAB II

PEMBAHASAN

A. Pengertian Daur Biogeokimia

Tanah dibutuhkan oleh tumbuhan untuk keberlangsungan hidupnya. Selain sebagai tempat untuk menancapnya akar, tanah jugamerupakan tempat tanaman untuk memperoleh unsur hara seperti :Karbon (C), Hidrogen (H), Oksigen (O), Nitrogen (N), Fosfor (P), Kalium(K), Kalsium (Ca), Magnesium (Mg), Belerang (S), Besi (Fe), Mangan(Mn), Boron (B), Mo, Tembaga (Cu), Seng (Zn) dan Klor(Cl).

Berdasarkan jumlah kebutuhannya bagi tanaman, unsur hara dikelompokkan menjadi dua kelompok, yaitu:

1. Unsur Hara MikroUnsur hara mikro adalah unsur hara yang dibutuhkan oleh tanamandalam jumlah yang sedikit (< 500 ppm). Unsur hara mikro diperlukantanaman kurang dari 10 mmol per berat kering tanaman. Unsur haramikro meliputi Besi (Fe), Mangan (Mn), Boron (B), Molibdium(Mo),

Tembaga (Cu), Seng (Zn) dan Klor (Cl).

2. Unsur Hara MakroUnsur hara makro adalah unsur hara yang dibutuhkan tanaman dalam jumlah banyak (> 500 ppm) kekurangan unsur hara makro dapat menimbulkan gejala defisiensi pada tanaman, tidak bisa digantikan oleh unsur hara makro lain. Unsur hara makro diperlukan tanaman >10 mmol per berat kering tanaman. Unsur hara makro meliputi Nitrogen (N), Fosfat (P), Kalium (K), Kalsium (Ca), Magnesium (Mg), dan Sulfur (S).

Karena itu, unsur-unsur seperti karbon, nitrogen, fosfor, belerang, hidrogen, dan oksigen adalah beberapa di antara unsur yang penting bagi kehidupan. Unsur-unsur tersebut diperlukan oleh makhluk hidup dalam jumlah yang banyak, sedangkan unsur yang lain hanya dibutuhkan dalam jumlah yang sedikit. Meskipun setiap saat unsur-unsur yang ada tersebut dimanfaatkan oleh organisme, keberadaan unsur-unsur tersebut tetap ada. Hal tersebut dikarenakan, unsur yang digunakan oleh organisme untuk menyusun senyawa organik dalam tubuh organisme, ketika organisme-organisme tersebut mati, unsur-unsur penyusun senyawa organik tadi oleh pengurai akan dikembalikan ke alam, baik dalam tanah ataupun dikembalikan lagi ke udara. Jadi, dalam proses tersebut melibatkan makhluk hidup, tanah, dan reaksi-reaksi kimia di dalamnya.

Siklus biogeokimia atau siklus organikanorganik 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 biogeokimia.

Daur biogeokimia terjadi sejak munculnya makhluk hidup pertama kali di bumi. Daur biogeokimia mendukung proses berlangsungnya kehidupan. Makhluk hidup dapat memperoleh zat dari lingkungannya, melakukan pertukaran zat, serta membuang zat-zat yang tidak berguna ke lingkungannya. Jika daur ini terhenti, proses kehidupan juga berhenti. Jadi, kelancaran daur biogeokimia penting bagi kelangsungan hidup makhluk hidup.

B. Fungsi Daur Biogeokimia

Fungsi Daur Biogeokimia adalah sebagai siklus materi yang mengembalikan semua unsur-unsur kimia yang sudah terpakai oleh semua yang ada di Bumi baik komponen biotik maupun komponen abiotik, sehingga kelangsungan hidup di bumi dapat terjaga. Dengan adanya daur biogeokimia, unsur-unsur kimia yang penting bagi keberlangsungan hidup makhluk hidup tetap ada di Bumi untuk terus dimanfaatkan oleh makhluk hidup dalam suatu siklus. Jika daur ini terhenti, maka proses kehidupan juga berhenti, karena itu kelancaran daur biogeokimia sangat penting bagi keberlangsungan hidup makhluk hidup di Bumi.

C. Daur Sulfur

Belerang atau sulfur adalah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang S dan nomor atom 16. Bentuknya adalah non-metal yang tak berasa dan tak berbau. Belerang, dalambentuk aslinya, adalah sebuah zat padat kristalin kuning. Di alam, belerang dapat ditemukan sebagai unsur murni atau sebagai mineral-mineral sulfide dan sulfate.

Secara ringkas, fungsi belerangpada tanaman adalah sebagai berikut (Anonim,2004) :

1. Bahan makanan utama untuk memproduksi protein

2. Membentuk dan mengaktifkan enzim proteolytic danvitamin

3. Membantu pembentukan klorofil

4. Memperbaiki pertumbuhan akar dan produksi bibit

5. Mempercepat perkembangan akar

6. Membantu pertumbuhan cepat tanaman dan tahan terhadap dingin

7. Sintesis asam amino: Cystine, Cysteine, Methionine

8. Meningkatkan daya tahan tanaman terhadap temperaturrendah (dingin)

Belerang (sulfur) merupakan unsur penyusun protein. Tumbuhan mendapatkan belerang dari dalam tanah dalam bentuk sulfat ( ). Di dalam tubuh tumbuhan belerang dari dalam tanah digunakan sebagai penyusun protein. Hewan dan manusia mendapatkan belerang dengan jalan memakan tumbuhan. Jika tumbuhan dan hewan mati, jasad renik akan menguraikannya lagi menjadi gas atau menjadi dan .

Secara alami, belerang terkandung di dalam tanah dalam bentuk mineral tanah. Beberapa gunung berapi, misalnya Gunung Arjuno di Jawa Timur, mengeluarkan belerang yang kemudian ditambang menjadi batangan belerang. Selain itu, belerang di udara juga berasal dari sisa pembakaran minyak bumi dan batu bara, dalam bentuk . Gas banyak dihasilkan oleh asap kendaraan dan pabrik. Jika bereaksi dengan uap air hujan, gas tersebut berubah menjadi sulfat, yang jatuh di tanah, sungai, atau lautan. Selanjutnya, sulfat tersebut dapat dimanfaatkan oleh tumbuhan atau alga air.

Ketika gas sulfur dioksida yang berada di udara bersenyawa dengan oksigen dan air, akan membentuk asam sulfat yang ketika jatuh ke tanah akan menjadi bentuk ion-ion sulfat ( ). Kemudian ion-ion sulfat tadi akan diserap oleh tumbuhan untuk menyusun protein dalam tubuhnya. Ketika manusia atau hewan memakan tumbuhan, maka akan terjadi perpindahan unsur belerang dari tumbuhan ke tubuh hewan atau manusia. Ketika hewan atau tumbuhan mati, jasadnya akan diuraikan oleh bakteri dan jamur pengurai dan menghasilkan bau busuk, yaitu gas hidrogen sulfida ( ) yang akan dilepas ke udara dan sebagian tetap ada di dalam tanah. Gas hidrogen sulfida yang ada di udara akan bersenyawa dengan oksigen membentuk sulfur dioksida ( ), dan yang di tanah oleh bakteri tanah akan diubah menjadi ion sulfat ( ) dan senyawa sulfur dioksida ( )yang nanti akan diserap kembali oleh tumbuhan.

Perpindahan sulfat terjadi melalui proses rantai makanan, lalu semua mahluk hidup mati dan akan diuraikan komponen organiknya oleh bakteri. Beberapa jenis bakteri terlibat dalam daur sulfur, antara lain Desulfomaculum dan Desulfibrio yang akan mereduksi sulfat ( ) menjadi sulfida dalam bentuk hidrogen sulfida (H₂S). Kemudian H₂S digunakan bakteri fotoautotrof anaerob seperti Chromatium dan melepaskan sulfur dan oksigen. Sulfur dioksidasi menjadi sulfat oleh bakteri kemolitotrof seperti Thiobacillus.

Dalam daur belerang mikroorganisme yang bertanggungjawab transformasi adalah sebagai berikut:

1. H₂S S SO₄ ; bakteri sulfur tak berwarna, hijau dan ungu

2. SO₄ → H₂S (reduksi sulfat anaerobik), bakteri desulfovibrio.

3. H₂S → SO₄ (Pengokaidasi sulfide aerobik); bakteri thiobacilli

4. S organik → SO₄ + H₂S, masing-masing mikroorganisme heterotrofik aerobik dan aerobik.

D. Hujan Asam

Selain proses tadi, manusia juga berperan dalam siklus sulfur. Hasil pembakaran pabrik membawa sulfur ke atmosfir. Ketika hujan terjadi, turunlah hujan asam yang membawa H₂SO₄kembali ke tanah. Hal ini dapat menyebabkan perusakan batuan juga tanaman.

Hujanasamdiartikansebagaisegalamacamhujandengan pH di bawah 5,6.Hujan asam disebabkan oleh belerang (sulfur) yang merupakan pengotor dalam bahan bakar fosil sertanitrogen di udara yang bereaksi dengan oksigen membentuk sulfur dioksida dan nitrogen oksida. Zat-zat ini berdifusi ke atmosfer dan bereaksi dengan air untuk membentuk asam sulfat dan asam nitrat yangmudah larut sehingga jatuh bersama air hujan. Air hujan yang asam tersebut akan meningkatkan kadarkeasaman tanah dan air permukaan yang terbukti berbahaya bagi kehidupan ikan dan tanaman(wikipedia.org/wiki/Hujan_asam)

Air hujan yang asam tersebut akan meningkatkan kadar keasaman tanah dan air permukaan yang terbukti berbahaya bagi kehidupan ikan dan tanaman. Secara alami hujan asam dapat terjadi akibat semburan dari gunung berapi dan dari proses biologis di tanah, rawa, dan laut. Akan tetapi, mayoritas hujan asam disebabkan oleh aktivitas manusia seperti industri, pembangkit tenaga listrik, kendaraan bermotor dan pabrik pengolahan pertanian (terutama amonia). Gas-gas yang dihasilkan oleh proses ini dapat terbawa angin hingga ratusan kilometer di atmosfer sebelum berubah menjadi asam dan terdeposit ke tanah.

Hujan asam dapat terbentuk dari proses reaksi gas yang mengandung sulfat. Sulfat dioksida (SO₂) yang bereaksi dengan Oksigen (O₂) dengan bantuan dari sinar ultraviolet yang berasal dari sinar matahari.

BAB III

PENUTUP

Berdasarkan uraian di atas maka dapat ditarik beberapa kesimpulan:

A. Siklus biogeokimia adalah aliran ion ataupun molekul dari nutrien yang dipindahkan dari lingkungan ke organisme (komponen hidup) dan dikembalikan lagi ke komponen tak hidup (abiotik). Siklus tersebut tidak hanya melalui organisme, tetapi jugs melibatkan reaksi-reaksi kimia dalam lingkungan abiotik sehingga disebut siklus biogeokimia.

B. Salah satu siklus kimia yang penting adalah siklus sulfur. Adanya siklus sulfur membuat ketersediaan sulfur di bumi tetap terjaga. Siklus sulfur terjadi dalam suatu rantai makanan, yang dimulai dari tumbuhan. Di dalam tubuh tumbuhan belerang dari dalam tanah digunakan sebagai penyusun protein. Hewan dan manusia mendapatkan belerang dengan jalan memakan tumbuhan. Jika tumbuhan dan hewan mati, jasad renik akan menguraikannya lagi menjadi gas atau menjadi dan , yang mengandung unsur sulfur.

C. Keseimbangan siklus ini perlu dijaga. Jika aktivitas manusia tidak memperhatikan lingkungan, keseimbangan unsur dalam siklus akan terganggu sehingga proporsi komponen yang seharusnya menjadi bergeser. Akibat ketidakseimbangan tersebut, terjadi berbagai masalah yang dampaknya tidak hanya berpengaruh terhadap manusia, tetapi juga terhadap lingkungan hidup, seperti terjadinya hujan asamyang disebabkan oleh belerang (sulfur) yang merupakan pengotor dalam bahan bakar fosil sertanitrogen di udara yang bereaksi dengan oksigen membentuk sulfur dioksida dan nitrogen oksida. Penggunaan bahan bakar fosil yang terlalu banyak melepaskan sulfur yang berlebih ke atmosfir yang kemudian akan bereaksi dengan gas-gas di atmosfir dan uap air, kemudian turun sebagai hujan asam yang bersifat merusak. Oleh karena itu pemahaman mengenai keseimbangan siklus biogeokimia diperlukan untuk membuat suatu rancangan manajemen lingkungan yang baik, termasuk lingkungan industri.

DAFTAR PUSTAKA

Syamsuri, Istamar, dkk. Biologi Untuk SMA Kelas X Semester 2. 2007. Malang: Erlangga.

Anonim. http://id.wikipedia.org/wiki/Belerang, diakses pada tanggal 12 Maret 2012.