Daur Biogeokimia - Biologi kelas 10 SMA

Key Concepts

Daur biogeokimia (biogeochemical cycle), daur karbon (carbon cycle), daur nitrogen (nitrogen cycle), daur air (water cycle), daur fosfor (phosphorus cycle), daur sulfur (sulfur cycle), karbon anorganik (inorganic carbon), karbon organik (organic carbon), fotosintesis (photosynthesis), respirasi (respiration), dekomposisi (decomposition), bahan bakar fosil (fossil fuel), nitrogen, protein, asam nukleat (nucleic acid), bakteri rhizobium (rhizobium bacteria), bakteri azotobacter (azotobacter bacteria), Alga biru (blue algae), nitrat, amonifikasi (ammonification), bakteri bacillus subtilis (bacillus subtilis bacteria), bakteri nitrit (nitrite bacteria), nitrosomonas, nitrosococcus, nitrifikasi (nitrification), bakteri nitrat (nitrate bacteria), nitrobacter, asimilasi (assimilation), herbivor (herbivore), bakteri denitrifikasi (denitrification bacteria), sudomonas denitrifikasi (pseudomonas denitrification), elektrokimia (electrochemistry), halilintar (lightning), nitrogen dioksida (nitrogen dioxide), evaporasi (evaporation), transpirasi (transpiration), kondensasi (condensation), presipitasi (precipitation), limpasan (runoff), infiltrasi (infiltration), perkolasi (percolation), fosfat organik (organic phosphate), fosfat anorganik (inorganic phosphate), sedimentasi (sedimentation), sulfur dioksida (sulfur dioxide), aktivitas vulkanik (volcanic activity), hidrogen sulfida (hydrogen sulfide), hujan asam (acid rain), bakteri thiobacillus thio oksidan (thiobacillus thio oxidans bacteria), bakteri thiobacillus thioparos (thiobacillus thioparus bacteria), anion sulfat (sulfate anion).

Pengertian Daur Biogeokimia

Daur biogeokimia adalah peredaran unsur-unsur kimia di lingkungan melalui komponen biotik (makhluk hidup) dan kembali lagi ke lingkungan.

Macam-macam Daur Biogeokimia

Ada 5 daur biogeokimia yang dibahas: daur karbon, daur nitrogen, daur air, daur fosfor, dan daur sulfur.

Daur Karbon

• Keberadaan Karbon: Unsur karbon terdapat di atmosfer dalam bentuk karbon anorganik (CO2).
• Sumber CO2:
  • Pembakaran bahan bakar fosil (asap pabrik, asap kendaraan).
  • Proses pernafasan (manusia, hewan, tumbuhan).
  • Dekomposisi organisme mati.
• Pemanfaatan CO2: Tumbuhan memanfaatkan CO2 untuk fotosintesis, mengubahnya menjadi karbon organik (glukosa).
• Penyimpanan Karbon Organik: Glukosa disimpan oleh tumbuhan. Hewan dan manusia yang memakan tumbuhan juga menyimpan karbon organik.
• Respirasi: Karbon organik digunakan kembali untuk respirasi, menghasilkan CO2.
• Dekomposisi: Sisa organisme (fosil) mengalami dekomposisi, menghasilkan CO2.
• Bahan Bakar Fosil: Sebagian bahan organik sulit terurai dan berubah menjadi minyak bumi atau batubara (bahan bakar fosil). Pembakaran bahan bakar fosil menghasilkan CO2.

Daur Nitrogen

• Pentingnya Nitrogen: Nitrogen adalah komponen pembentuk protein dan asam nukleat, penting bagi kehidupan.
• Sumber Nitrogen: Sumber utama nitrogen adalah N2 di udara, tetapi sebagian besar organisme tidak bisa memanfaatkannya secara langsung.
• Fiksasi Nitrogen:
  • Biologi: Bakteri rhizobium (simbiosis dengan tumbuhan kacang-kacangan) dan azotobacter (tidak bersimbiosis) mengikat nitrogen langsung dari udara. Alga biru (nostock dan anabaena) juga bisa mengikat nitrogen.
  • Elektrokimia: Memerlukan energi dari halilintar, nitrogen berikatan dengan oksigen membentuk nitrogen dioksida (NO2), yang bereaksi dengan air membentuk nitrat.
• Nitrifikasi:
  • Amonium (NH4) dioksidasi oleh bakteri nitrit (nitrosomonas atau nitrosococcus) menjadi nitrit (NO2-).
  • Nitrit dioksidasi oleh bakteri nitrat (nitrobacter) menjadi nitrat (NO3-).
• Asimilasi: Tumbuhan menyerap nitrat dan mengasimilasi menjadi protein nabati. Herbivor memakan tumbuhan dan mengubah protein nabati menjadi protein hewani.
• Amonifikasi: Sisa organisme mengandung asam amino, diuraikan oleh bakteri (bacillus subtilis) atau jamur menjadi amonium (NH4).
• Denitrifikasi: Sebagian nitrat dikembalikan ke udara menjadi nitrogen oleh bakteri denitrifikasi (pseudomonas denitrifikasi).

Daur Air

• Proses Fisik: Daur air lebih banyak melibatkan proses fisik (perubahan/aliran air) daripada proses kimia.
• Evaporasi: Panas matahari menyebabkan air laut menguap (evaporasi).
• Transpirasi: Tumbuhan mengalami penguapan melalui stomata (transpirasi).
• Kondensasi: Uap air naik ke atmosfer, membentuk awan, dan mengalami kondensasi (pengembunan) menjadi tetes air.
• Presipitasi: Tetes air jatuh ke bumi sebagai hujan (presipitasi).
• Limpasan (Runoff): Air hujan mengalir di atas permukaan tanah.
• Infiltrasi: Air hujan meresap ke dalam tanah secara vertikal (infiltrasi).
• Perkolasi: Air mengalir dalam lapisan tanah (perkolasi).
• Air Tanah: Air menjadi cadangan air di dalam tanah, kembali ke perairan, diserap tumbuhan, dan menguap kembali.

Daur Fosfor

• Sumber Fosfor: Pelapukan batuan dan penguraian bahan organik oleh dekomposer.
• Fungsi Fosfor: Menyimpan dan memindahkan energi dalam tubuh makhluk hidup.
• Perpindahan Fosfor: Melalui rantai makanan.
• Dekomposisi: Sisa organisme mengandung fosfat organik, diuraikan oleh dekomposer menjadi fosfat anorganik.
• Penyerapan Fosfat: Tumbuhan menyerap fosfat anorganik dari tanah.
• Sedimentasi: Fosfat anorganik terlarut dalam air mengalami sedimentasi membentuk batuan baru (misalnya batu karang).

Daur Sulfur

• Sumber Sulfur:
  • Sulfur dioksida (SO2) dari aktivitas vulkanik (erupsi), pembakaran bahan bakar fosil, asap kendaraan, asap pabrik.
  • Hidrogen sulfida (H2S) dari pembusukan bahan organik.
• Oksidasi H2S: Hidrogen sulfida mengalami oksidasi menjadi sulfat.
• Hujan Asam: Kandungan sulfat yang terlalu tinggi dalam air hujan menyebabkan hujan asam.
• Oksidasi Sulfur: Hidrogen sulfida di tanah bisa teroksidasi menjadi sulfur oleh bakteri thiobacillus thio oksidan.
• Reduksi Sulfat: Sulfat bisa tereduksi kembali menjadi hidrogen sulfida oleh bakteri thiobacillus thioparos.
• Penyerapan Sulfur: Tumbuhan menyerap sulfur dalam bentuk anion sulfat.

Sintesis/Kesimpulan

Daur biogeokimia adalah proses penting yang menjaga keseimbangan unsur-unsur kimia di lingkungan. Setiap daur (karbon, nitrogen, air, fosfor, sulfur) memiliki karakteristik dan prosesnya masing-masing, tetapi semuanya saling terkait dan mempengaruhi kehidupan di bumi. Pemahaman tentang daur biogeokimia penting untuk menjaga kelestarian lingkungan.