Peran Komponen Ekosistem dalam Daur Biogeokimia

Semua makhluk hidup memerlukan berbagai materi organik dan anorganik. Karbon dioksida dan air diperlukan untuk proses fotosintesis. Nitrogen merupakan komponen penyusun protein dan asam nukleat yang ditemukan di dalam jaringan hidup.

Fosfor merupakan unsur penting dalam pembentukan ATP (energi) dan nukleotida. Semua materi yang menyusun tubuh makhluk hidup pada saatnya akan kembali ke alam (atmosfer, air, dan tanah), yaitu ketika makhluk hidup tersebut mati.

Di alam, tubuh makhluk hidup yang telah mati akan diuraikan oleh dekomposer sehingga terbentuk senyawa sederhana. Selanjutnya, senyawa tersebut akan dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup autotrof. Artinya, semua materi akan mengalir membentuk suatu daur yang melibatkan komponen biotik dan abiotik. Itulah yang disebut dengan daur biogeokimia. Daur biogeokimia meliputi daur karbon, daur air, daur nitrogen, daur fosfor, dan daur sulfur

  • Daur Karbon
Pada umumnya, daur karbon berlangsung relatif lebih cepat dibanding daur materi lainnya. Sebab, tumbuh-tumbuhan memiliki kebutuhan yang tinggi terhadap karbon yaitu untuk keperluan fotosintesis. Di atmosfer, karbon ditemukan dalam bentuk karbon dioksida (CO2) dengan konsentrasi 0,03%. Selain itu, komponen karbon juga tersedia dalam bahan bakar fosil (batu bara, gas alam, dan minyak).

Karbon dioksida di atmosfer merupakan sumber karbon bagi tumbuhan, terutama ketika melakukan fotosintesis. Karbon tersebut dapat berpindah ke hewan ketika mereka memakan tumbuhan. Selanjutnya, tubuh hewan dan tumbuhan yang sudah mati akan diuraikan oleh malchluk hidup pengurai menjadi karbon dioksida, air, dan mineral. Dalam hal ini, karbon dioksida kembali ke atmosfer. Selain melalui mekanisme penguraian jasad makhluk hidup, karbon juga kembali ke atmosfer (dalam bentuk karbon dioksida) melalui respirasi.

  • Daur Air
Molekul air sangat penting bagi kehidupan. Air merupakan alat transfer utama bagi pemindahan zat dalam beberapa daur biogeokimia. Air bergerak dalam daur air secara global. Dalam proses fotosintesis, air diperlukan untuk membentuk karbohidrat. Selain itu, air juga diperlukan untuk berbagai reaksi metabolik di dalam tubuh makhluk hidup.

Di atmosfer air tersedia dalam bentuk uap air. Uap air berasal dari proses evaporasi (penguapan). Misalnya, evaporasi dari danau, sungai, tanah, atau permukaan tubuh makhluk hidup. Proses evaporasi kebanyakan terjadi di lautan sehingga sejumlah besar molekul air masuk ke atmosfer. Selain itu, uap air di atmosfer juga dapat berasal dari proses evaporasi pada permukaan daun tumbuhan. Proses tersebut dikenal dengan istilah transpirasi.

Pada saat molekul-molekul air di atmosfer bergerak mengikuti pola angin, kelembapan udara menyebabkan suhu menjadi lebih dingin. Selanjutnya, uap air terkondensasi menjadi tetes-tetes air dan jatuh sebagai air hujan atau salju. Ketika hujan jatuh di daratan, beberapa di antaranya menjadi air permukaan, mengalami penguapan, dan terserap di dalam tanah.

Air di dalam tanah sebagian diambil oleh tumbuhan dan ditranspirasikan kembali ke atmosfer, sedangkan yang lainnya akan menjadi air tanah. Kebanyakan air tanah tersebut akan kembali ke danau dan sungai serta mengalir ke lautan lagi. Selanjutnya, air tersebut mengalami evaporasi lagi membentuk awan yang mengandung molekul air sehingga daur air dimulai lagi.

  • Daur Nitrogen
Atmosfer bumi mengandung hampir 80% nitrogen dan ditemukan sebagai molekul nitrogen dalam bentuk gas nitrogen (N2). Walaupun jumlahnya cukup banyak, tumbuhan tidak dapat mengasimilasi nitrogen dalam bentuk materi organik. Hanya makhluk hidup prokariotik tertentu yang dapat mengambil / memfiksasi nitrogen di atmosfer menjadi amonia (NH3).

Amonia merupakan komponen penting untuk pembentukan senyawa organik nitrogen. Oleh karena itu, dalam kebanyakan ekosistem jumlah nitrogen yang tersedia amat terbatas pada sejumlah biomassa yang dihasilkan tanaman. Dalam hal ini, prokariotik berperan sebagai mata rantai penting dalam daur nitrogen

Nitrogen merupakan unsur penting dalam pembentukan asam amino (protein). Selain itu, nitrogen diperlukan sebagai pementukan senyawa nitrogen, seperti asam nuldeat (ADN dan ARN). Tumbuhan dapat memperoleh gas nitrogen melalui perantaraan bakteri penambat nitrogen. Misalnya, yang terjadi pada akar tumbuhan polong-polongan.

Adanya simbiosis antara bakteri penambat nitrogen dengan tumbuhan polong-polongan sangat membantu tumbuhan tersebut untuk memperoleh gas nitrogen. Selanjutnya, gas nitrogen tersebut digunakan tumbuhan untuk membentuk senyawa asam amino dan asam nukleat. Cara lain tumbuhan untuk memperoleh senyawa nitrogen adalah dengan melibatkan sejumlah bakteri yang berbeda-beda. Misalnya, bakteri pengurai dan bakteri nitrifikasi.

Dalam hal ini, bakteri pengurai akan mengubah senyawa yang mengandung nitrogen organik menjadi amonia. Kebanyakan, amonia dalam tanah digunakan oleh bakteri nitrifikasi sebagai sumber energi. Bakteri nitrifikasi mengoksidasi amonia menjadi nitrit (NO2-), kemudian menj adi nitrat (NO3-). Proses demikian disebut nitrifikasi.

Selanjutnya, nitrat dilepaskan oleh bakteri ke alam (tanah) dan siap diserap oleh tumbuhan untuk diubah menjadi bentuk organik, seperti asam amino dan protein. mengasimilasi nitrogen dalam bentuk materi organik. Hanya makhluk hidup prokariotik tertentu yang dapat mengambil / memfiksasi nitrogen di atmosfer menjadi amonia (NH2). Amonia merupakan komponen penting untuk pembentukan senyawa organik nitrogen.

Oleh karena itu, dalam kebanyakan ekosistem jumlah nitrogen yang tersedia amat terbatas pada sejumlah biomassa yang dihasilkan tanaman. Dalam hal ini, prokariotik berperan sebagai mata rantai penting dalam daur nitrogen.


Peran Komponen Ekosistem dalam Daur Biogeokimia

Nitrogen merupakan unsur penting dalam pembentukan asam amino (protein). Selain itu, nitrogen diperlukan sebagai pembentukan senyawa nitrogen, seperti asam nuldeat (ADN dan ARN). Tumbuhan dapat memperoleh gas nitrogen melalui perantaraan bakteri penambat nitrogen. Misalnya, yang terjadi pada akar tumbuhan polong-polongan.

Adanya simbiosis antara bakteri penambat nitrogen dengan tumbuhan polong-polongan sangat membantu tumbuhan tersebut untuk memperoleh gas nitrogen. Selanjutnya, gas nitrogen tersebut digunakan tumbuhan untuk membentuk senyawa asam amino dan asam nukleat. Cara lain tumbuhan untuk memperoleh senyawa nitrogen adalah dengan melibatkan sejumlah bakteri yang berbeda-beda.

Misalnya, bakteri pengurai dan bakteri nitrifikasi. Dalam hal ini, bakteri pengurai akan mengubah senyawa yang mengandung nitrogen organik menjadi amonia. Kebanyakan, amonia dalam tanah digunakan oleh bakteri nitrifikasi sebagai sumber energi. Bakteri nitrifikasi mengoksidasi amonia menjadi nitrit (NO2-), kemudian menj adi nitrat (NO2-). Proses demikian disebut nitrifikasi. Selanjutnya, nitrat dilepaskan oleh bakteri ke alam (tanah) dan siap diserap oleh tumbuhan untuk diubah menjadi bentuk organik, seperti asam amino dan protein.

Semua hewan hanya memperoleh nitrogen organik dari tumbuhan atau hewan lain yang dimakannya. Protein yang dicerna akan menjadi asam amino yang selanjutnya dapat disusun menjadi protein-protein baru pada tingkat trofik berikutnya. Ketika makhluk hidup mati, materi organik yang dikandungnya akan diuraikan kembali oleh dekomposer sehingga nitrogen dapat dilepaskan sebagai amonia.

Dekomposisi nitrogen organik menjadi amonia lagi disebut amomfikasi. Proses tersebut dapat dilakukan oleh beberapa bakteri dan makhluk hidup eukariotik. Beberapa jenis bakteri lainnya (bakteri denitrifikasi) mampu mengubah nitrit (NO2-) menjadi gas nitrogen (N2). Selanjutnya, N2 kembali ke atmosfer dan siap untuk memulai daur lagi.

  • Daur Jostor
Fosfor merupakan komponen esensial pada membran sel, asam nukleat (ADN dan ARN), dan transfer energi (ATP). Fosfor juga ditemukan sebagai komponen utama dalam pembentukan gigi dan tulang vertebrata. Berbeda dengan daur karbon dan nitrogen, daur fosfor tidak melalui komponen atmosfer. Dalam ekosistem, fosfor banyak terdapat di dalam batu-batuan yang biasa berikatan dengan oksigen membentuk fosfat.

Di alam, batu-batuan yang kaya dengan fosfat terkikis dan hanyut oleh aliran air sehingga melarutkan fosfat. Selanjutnya, larutan fosfat dengan mudah diserap oleh akar tumbuhan dan produser lainnya, seperti protista fotosintetis dan ganggang biru-hijau.

Melalui tumbuhan dan produser binnya, iosfor masuk ke daram farfng-jaring makanan. Pada setiap tingkatan trofik, jumlah fosfat yang berlebihan akan dikeluarkan. Pada akhirnya, dekomposer mengembalikan fosfor yang berasal dari sisa-sisa tubuh makhluk hidup yang telah mati ke alam (tanah dan air) dalam bentuk fosfat. Senyawa tersebut boleh jadi kembali diserap oleh tumbuhan atau membentuk sedimentasi menjadi batu (karang).

Larutan fosfat dalam air tanah dapat terbawa ke laut. Meskipun kebanyakan fosfat tersebut berakhir pada bagian sedimen laut, beberapa bagian di antaranya dapat diserap oleh produser dan kemudian masuk ke dalam tubuh invertebrata dan ikan.

Selanjutnya, hewan-hewan tersebut dimakan oleh burung laut yang pada alchirnya mengeluarkan sejumlah besar fosfor kembali ke daratan, dalam bentuk kotoran burung. Di sepanjang pantai Amerika Selatan ditemukan endapan guano yang berasal dari kotoran buning laut.

Guano termasuk sumber utama fosfor di dunia. Fosfat sering kali digunakan oleh banyak orang sebagai pupuk. Tanah dari lahan pertanian yang terkikis dan terbawa aliran air akan menyebabkan fosfat sampai ke danau, sungai, dan laut. Di danau, kehadiran fosfat dapat merangsang pertumbuhan ganggang dan bakteri sehingga dapat mengganggu kehidupan komunitas di danau.

Daftar Pustaka: Yudhistira