fbpx

Biogeokimia – Daur Biogeokimia: Fosfor, Air, Belerang/Sulfur, Karbon, Oksigen, Nitrogen – Contoh Soal dan Jawaban

Penjelasan Daur Biogeokimia

Daur biogeokimia adalah daur ulang air dan komponen-komponen kimia (unsur kimia) yang melibatkan peran serta dari makhluk hidup termasuk manusia dan bebatuan/geofisik. Daur Biogeokimia memiliki peranan yang sangat penting bagi kehidupan manusia.

Yang termasuk daur biogeokimia adalah:

  • Daur fosfor
  • Daur air
  • Daur belerang/Sulfur
  • Daur karbon dan oksigen
  • Daur nitrogen

 

Daur fosfor

Daur fosfor di muka Bumi

Biogeokimia fosfor merupakan salah satu jenis elemen yang penting dalam kehidupan, sebab semua makhluk hidup membutuhkan fosfor yang berbentuk ATP (Adenosin Tri Fosfat), yang berguna untuk sumber energi metabolisme pada sel. Fosfor berbentuk ion yaitu ion fosfat atau (PO43-), ion ini terdapat dalam bebatuan.

1. Akibat dari terjadinya erosi dan pelapukan kemungkinan fosfat akan terbawa ke arah sungai bahkan sampai ke laut dan membentuk sedimen.
2. Sedimen yang mengandung fosfat bisa naik ke atas permukaan disebabkan terjadinya geseran gerak dasar bumi. Tumbuhan mengambil fosfat yang masih berbentuk larutan yang berada di dalam tanah.
3. Sumber fosfor yang terdapat di bumi yaitu dari bebatuan, tanaman, tanah dan bahan organik. Daur fosfor yang berupa hasil pelapukan bebatuan dinamakan input, sedangkan outputnya yaitu berupa fiksasi mineral dan pelindikan yang dapat dihasilkan oleh output fosfor.

Fosfor dibagi menjadi dua senyawa:

  • Fosfat organik antara lain tumbuhan dan hewan.
  • Senyawa fosfat anorganik yaitu air dan tanah.

 

Daur air

Siklus air di muka Bumi

Daur air dalam biogeokimia adalah sirkulasi yang tidak pernah berhenti dari air yang di bumi di mana air mampu berpindah-pindah dari daratan, lalu ke udara lalu ke daratan lagi, dan air pun mampu tersimpan di dasar permukaan dengan 3 fase yaitu cair yang berbentuk air, padat yang berbentuk es, dan gas yang berbentuk udara.

1. Uap air terdapat di atmosfer, uap air berasal dari air laut dan air daratan yang menguap karena akibat terkenanya panas yang berasal dari matahari. Namun pada umumnya uap air yang ada di atmosfer hanya terdapat di uapan air laut, sebab luas laut mencapai ¾ luas permukaan bumi. Terkondensasinya uap air di atmosfer akan mengubah menjadi awan, yang akhirnya awan-awan tersebut akan berubah menjadi hujan, air hujan yang telah turun di muka bumi akan masuk kedalam tanah, dan pada akhirnya air tanah ini akan terbentuk menjadi air tanah dan air tanah di permukaan.
2. Air yang ada di dalam tanah akan diserap oleh tumbuhan melalui pembuluh yang ada dalam tubuh, lalu transpirasi uap air akan dilepaskan oleh tanaman atau tumbuhan ke atas atmosfer. Transpirasi penguapan dalam ekosistem darat bisa mencapai 90% yang dilakukan oleh tumbuhan.
3. Air tanah yang ada di permukaan bumi mengalir ke arah sungai, lalu bermuara ke laut dan ke danau. Daur ulang yang terjadi ini disebut dengan siklus panjang namun siklus ini berawal dari terjadinya proses evapotranspirasi dan transpirasi pada air yang dikuti oleh presipitasi atau proses terjadinya air yang turun ke muka bumi disebut siklus pendek.
4. Sama seperti proses fotosintesis pada siklus karbon, matahari juga berperan penting dalam siklus hidrologi. Matahari merupakan sumber energi yang mendorong siklus air, memanaskan air dalam samudera dan laut. Akibat pemanasan ini, air menguap sebagai uap air ke udara. 90% air yang menguap berasal dari lautan. Es dan salju juga dapat menyublim dan langsung menjadi uap air. Selain itu semua, juga terjadi evapotranspirasi air terjadi dari tanaman dan menguap dari tanah yang menambah jumlah air yang memasuki atmosfer.
5. Setelah air tadi menjadi uap air, Arus udara naik mengambil uap air agar bergerak naik sampai ke atmosfer. Semakin tinggi suatu tempat, suhu udaranya akan semakin rendah. Nantinya suhu dingin di atmosfer menyebabkan uap air mengembun menjadi awan. Untuk kasus tertentu, uap air berkondensasi di permukaan bumi dan membentuk kabut.
6. Arus udara (angin) membawa uap air bergerak di seluruh dunia. Banyak proses meteorologi terjadi pada bagian ini. Partikel awan bertabrakan, tumbuh, dan air jatuh dari langit sebagai presipitasi. Beberapa presipitasi jatuh sebagai salju atau hail, sleet, dan dapat terakumulasi sebagai es dan gletser, yang dapat menyimpan air beku untuk ribuan tahun. Snowpack (salju padat) dapat mencair dan meleleh, dan air mencair mengalir di atas tanah sebagai snowmelt (salju yang mencair). Sebagian besar air jatuh ke permukaan dan kembali ke laut atau ke tanah sebagai hujan, di mana air mengalir di atas tanah sebagai limpasan permukaan.

 

Daur sulfur / belerang

Siklus/daur ulang sulfur/belerang

1. Sulfur hanya ada dalam sulfur anorganik, sulfur akan direduksi menjdi sulfida oleh bakteri yang berbentuk sulfur dioksida atau berbentuk hidrogen sulfida. Hidrogen sulfida mampu memusnahkan mahluk hidup yang berada di perairan yang akhirnya akan menghasilkan bahan organik yang telah mati akibat pengurai. Tumbuhan pun dapat menyerap sulfur yang berbentuk sulfat (SO42-).
2. Bakteri yang terlibat dalam proses daur belerang atau sulfur yaitu Desulfibrio dan Desulfomaculum berperan untuk mereduksi sulfat menjadi sulfida yang berbentuk (H2S) atau hidrogen sulfida, sulfida bermanfaat untuk bakteri fotoautotrof anaerob seperti halnya Chromatium yang melepaskan sulfur serta oksigen.

Proses terjadinya sulfur dalam biogeokimia

1. Dalam hal biogeokimia, sulfur terjadi akibat dari proses terjadinya pembakaran bahan bakar fosil batu bara atau terjadi akibat adanya aktivitas gunung berapi, lalu asapnya itu akan naik ke atmosfer, atau udara sulfur oksida itu akan berada di awan yang menjadi hidrolidid air membentuk H2SO4, awan akan mengalami kondensasi yang akhirnya menurunkan hujan yang dikenal dengan hujan asam.
2. Air hujan itu akan masuk kedalam tanah yang akan diubah menjadi Sulfat yang sangat peting untuk tumbuhan. Sulfat hanya terdapat dalam bentuk anorganik (SO42-), sulfat ini yang mampu berpindah dari bumi atau alam ke tubuh tumbuhan melalui penyerapan sulfat oleh akar.
3. Sulfur akan direduksi oleh bakteri menjadi sulfida dan berbentuk sulfur dioksida atau hidrogen sulfida.

 

Daur karbon dan oksigen

Terjadinya siklus daur karbon dan oksigen:

1. Terjadinya proses timbal balik antara daur ulang respirasi dan fotosintesis yang bertanggung jawab atas terjadinya perubahan dan pergerakan utama karbon.
2. Menurunnya fotosintesis dapat mempengaruhi naik atau turunnya suatu gas CO2 dan O2 yang ada di atmosfer secara musiman. Siklus karbon sangat dipengaruhi oleh oksigen dan fotosintesis.
3. Daur karbon berada di empat tempat yaitu geosfer atau di dalam bumi, hidrosfer atau di air, atmosfer atau di udara, dan biosfer atau di dalam makhluk hidup.
4. Pencemaran udara pada zaman era globalisasi ini berdampak pada peningkatan CO2 yang masuk ke atmosfer.

 

Contoh daur karbon

Diagram dari siklus atau daur karbon. Angka dengan warna hitam menyatakan berapa banyak karbon tersimpan dalam berbagai reservoir, dalam miliar ton (“GtC” berarti Giga Ton Karbon). Angka dengan warna biru menyatakan berapa banyak karbon berpindah antar reservoir setiap tahun. Sedimen, sebagaimana yang diberikan dalam diagram, tidak termasuk ~70 juta GtC batuan karbonat dan kerogen. Ilustrasi dan gambar: Kevin Saff / Wikimedia Commons

 

Daur nitrogen

Proses terjadinya daur ulang nitrogen

Senyawa organik seperti protein, urea atau asam nukleat atau senyawa anorganik seperti nitrat, nitrit dan amonia merupakan senyawa yang terdapat di nitrogen. Di bawah ini tahap-tahapan terjadinya daur nitrogen yaitu

  1. Tahap pertama yaitu daur nitrogen ialah proses transfer nitrogen dari atmosfer kedalam tanah. Selain masuknya nitrogen kedalam tanah akibat dari air hujan, nitrogen juga dapat masuk melalui proses fiksasi nitrogen, proses ini dilakukan oleh bakteri Rhizobium yang akan bersimbiosis dengan bakteri AzotobacterClostridium, dan polong-polongan. Ganggang hijau juga memiliki kemampuan yang sama seperti memfiksasi nitrogen.
  2. Tahap kedua di mana nitrat diperoleh dari hasil fiksasi biologis yang digunakan oleh produsen atau tanaman yang akan mengubahnya menjadi protein. Jika ada hewan atau tanaman yang mati maka pengurai akan mengubahnya menjadi NH3 (gas amonia) dan akan mengubah menjadi NH4+ (garam amonium yang terlarut oleh air), proses yang terjadi ini dinamakan dengan amonifikasi. Bakteri Nitrosomonas bisa mengubah senyawa amonium dan amonia menjadi nitrat yang diproses oleh Nitrosomonas. Denitrifikasi merupakan proses di mana oksigen yang terdapat dalam tanah terbasa, maka nitrat akan cepat ditransformasikan menjadi oksida nitrogen atau gas nitrogen.

 

Siklus nitrogen biogeokimia

Siklus atau daur nitrogen. Ilustrasi dan sumber foto: Wikimedia Commons

 

Contoh Soal dan Jawaban Biogeokimia

1. Apakah denitrifikasi dalam Biogeokimia?

Denitrifikasi merupakan proses reduksi nitrat menjadi gas nitrogen. Nitrat (NO3) yang digunakan sebagai akseptor elektron alternatif dalam respirasi anaerobik direduksi menjadi gas-gas nitrogen seperti (N2, NO, atau N2O). Bakteri yang berperan adalah BacillusParacoccus, dan Pseudomonas.

2. Jelaskan tentang kerugian denitrifikasi!

Di sisi lain denitrifikasi merupakan proses yang merugikan. Contoh dalam lahan agrikultur yang diberikan pupuk nitrat bila tergenang oleh air, maka akan terjadi kondisi anoksigenik dan denitrifikasi dapat terjadi sehingga akan melepaskan unsur nitrogen ke udara.

Produksi gas N2O dan NO oleh denitrifikasi dapat menyebabkan konsekuensi pada lingkungan. N2O dapat dioksidasi menjadi NO di atmosfer.

NO dapat bereaksi dengan ozon membentuk NO2 dan kembali ke bumi menjadi asam nitrit (HNO2).

Denitrifikasi juga berhubungan dengan rusaknya ozon sehingga sinar ultraviolet dapat masuk ke bumi dan menyebabkan hujan asam, yang akan membuat tanah menjadi asam.

Tanah yang asam akan mengubah struktur tanah serta komunitas mikrob.

3. Jelaskan tentang keuntungan denitrifikasi!

Akan tetapi proses denitrifikasi diperlukan untuk pengolahan limbah cair. Dengan melepaskan nitrat sebagai nitrogen yang mudah menguap, denitrifikasi dapat meminimasi fiksasi nitrogen sehingga pertumbuhan alga ketika pengolahan limbah cair akan dilepaskan ke danau atau sungai.

 

Bacaan Lainnya

 

Pasang iklan gratis di toko pinter

Apakah Anda memiliki sesuatu untuk dijual, disewakan, layanan apa saja yang ditawarkan atau lowongan pekerjaan?
Pasang iklan & promosikan jualan Anda sekarang juga! 100% GRATIS di: www.TokoPinter.com

 

Cara daftar pasang iklan gratis

3 Langkah super mudah: tulis iklan Anda, beri foto & terbitkan! semuanya di Toko Pinter

 

Unduh / Download Aplikasi HP Pinter Pandai

Respons “Ooo begitu ya…” akan lebih sering terdengar jika Anda mengunduh aplikasi kita!

Siapa bilang mau pintar harus bayar? Aplikasi Ilmu pengetahuan dan informasi yang membuat Anda menjadi lebih smart!

 
Sumber bacaan: Science Direct, Biology Reference, The University of Wisconsin

                            
 
Pinter Pandai “Bersama-Sama Berbagi Ilmu”
Quiz | Matematika | IPA | Geografi & Sejarah | Info Unik | Lainnya


By | 2019-11-10T21:24:08+07:00 November 10th, 2019|IPA, Lainnya|0 Comments

Leave A Comment