BIOGEOKIMIA

I.                   PENDAHULUAN

Energi yang menjadi penggerak sistem kehidupan dari hampir semua makhluk hidup berasal dari matahari, sedangkan materi yang menyusun tubuh organisme berasal dari bumi. Setiap organisme memerlukan materi dalam jumlah tertentu.

Jika aliran energi bersifat satu arah yang diperbarui terus, maka lain halnya dengan aliran materi. Aliran materi yang diperlukan dunia kehidupan pada dasarnya bersifat dua arah, karena bahan-bahan kimia terbatas persediaannya hingga harus digunakan lagi melalui proses perputaran (siklus). Karena proses siklus materi tidak hanya terjadi dalam tubuh organisme, tetapi berlangsung juga dalam lingkungan abiotik, proses ini disebut siklus biogeokimia yang sangat penting bagi kelangsungan hidup makhluk hidup dan keseimbangan dunia.

II.                PERMASALAHAN

A.    Pengertian siklus biogeokimia

B.     Pembagian siklus biogeokimia

C.     Daur unsur –unsur yang tidak perlu

III.             PEMBAHASAN

A.    Pengertian Siklus Biogeokimia

Biogeokimia terdiri dari 3 istilah, yakni “bio” yang berarti organisme hidup, “geo” berarti batu, udara, dan air dari bumi, “kimia” berarti unsur-unsur atau materi non biologi yang diperlukan makhluk hidup. Biopgeokimia adalah pengkajian pertukaran atau perubahan yang terus menerus dari bahan-bahan antara komponen biosfer yang hidup dan tidak hidup[1].

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[2].

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[3].

B.     Pembagian Siklus Biogeokimia

Dari segi biosfer secara keseluruhan, siklus biogeokimia terdiri dari dua fase, yaitu fase atmosfer dan hidrolik dan fase sedimen.

1.    Fase atmosfer dan hidrologi, dimana unsur-unsurnya terdapat di atmosfer dan air yang terdapat di bumi.

a.       Siklus air atau hidrologik

Walaupun air tidak memasuki reaksi kimia menjadi senyawa organik maupun anorganik, air termasuk dalam siklus secara utuh[4]. Air dapat digunakan sebagai pelarut kation dan anion, pengatur suhu tubuh, pengatur tekanan osmotic sel, dan bahan baku fotosintetis. Air di atmosfer berada dalam bentuk uap air. Uap air berasal dari air di daratan dan laut yang menguap karena panas cahaya matahari. Sebagian besar uap air di atmosfer berasal dari laut karena laut mencapai tigaperempat luas permukaan bumi. Uap air di atmosfer terkondensasi menjadi awan yang turun ke daratan dan laut dalam bentuk hujan. Air hujan di daratan masuk ke dalam tanah membentuk air permukaan tanah dan air tanah. Air tanah dan air permukaan sebagian mengalir ke sungai, kemudian ke danau dan ke laut. Siklus ini di sebut Siklus Panjang. Sedangkan siklus yang dimulai dengan proses Transpirasi dan Evapotranspirasi dari air yang terdapat di permukaan bumi, lalu diikuti oleh Presipitasi atau turunnya air ke permukaan bumi disebut Siklus Pendek[5].

 

b.      Siklus karbon dan oksigen

Karbon merupakan unsur penyusun semua senyawa organik. Siklus karbon menyerupai arus energi dalam memasuki rantai pakan melalui proses fotosintesis[6]. Proses timbal balik fotosintesis dan respirasi seluler bertanggung jawab atas perubahan dan pergerakan utama karbon. Naik turunnya CO2 dan O2 atsmosfer secara musiman disebabkan oleh penurunan aktivitas Fotosintetik. Dalam skala global kembalinya CO2 dan O2 ke atmosfer melalui respirasi hampir menyeimbangkan pengeluarannya melalui fotosintesis. Akan tetapi pembakaran kayu dan bahan bakar fosil menambahkan lebih banyak lagi CO2 ke atmosfir. Sebagai akibatnya jumlah CO2 di atmosfer meningkat. CO2 dan O2 atmosfer juga berpindah masuk ke dalam dan ke luar sistem akuatik, dimana CO2 dan O2 terlibat dalam suatu keseimbangan dinamis dengan bentuk bahan anorganik lainnya.

	Gambar 3. 2. Siklus karbon dan oksigen di bumi (doc.internet)

 

c.       Siklus nitrogen

Seperti siklus karbon, nitrogen mempunyai cadangan atmosfer tetapi dalam bentuk nitrogen molekuler (N2) yang mulia (inert) hanya bakteri yang dapat memanfaatkannya. Di alam, Nitrogen terdapat dalam bentuk senyawa organik seperti urea, protein, dan asam nukleat atau sebagai senyawa anorganik seperti ammonia, nitrit, dan nitrat. Tahap pertama, daur nitrogen adalah transfer nitrogen dari atmosfir ke dalam tanah. Selain air hujan yang membawa sejumlah nitrogen, penambahan nitrogen ke dalam tanah terjadi melalui proses fiksasi nitrogen. Fiksasi nitrogen secara biologis dapat dilakukan oleh bakteri Rhizobium yang bersimbiosis dengan polong-polongan, bakteri Azotobacter dan Clostridium. Selain itu ganggang hijau biru dalam air juga memiliki kemampuan memfiksasi nitrogen. Tahap kedua, nitrat yang di hasilkan oleh fiksasi biologis digunakan oleh produsen (tumbuhan) diubah menjadi molekul protein.
Selanjutnya jika tumbuhan atau hewan mati, mahluk pengurai merombaknya menjadi gas amoniak (NH3) dan garam ammonium yang larut dalam air (NH4+). Proses ini disebut dengan amonifikasi. Bakteri Nitrosomonas mengubah amoniak dan senyawa ammonium menjadi nitrat oleh Nitrobacter. Apabila oksigen dalam tanah terbatas, nitrat dengan cepat ditransformasikan menjadi gas nitrogen atau oksida nitrogen oleh proses yang disebut denitrifikasi.

	Gambar 3.3. daur nitrogen (doc. Internet)

 

2.      Fase Sedimen dimana unsur cadangannya terdapat di dalam bumi.

a.       Siklus belerang

Belerang dalam tubuh organisme merupakan unsur penyusun protein. Di alam, sulfur (belerang) terkandung dalam tanah dalam bentuk mineral tanah dan di udara dalam bentuk SO atau gas sulfur dioksida. 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 (SO4 2- ). 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 (H2S) 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 oksida, dan yang di tanah oleh bakteri tanah akan diubah menjadi ion sulfat dan senyawa sulfur oksida yang nanti akan diserap kembali oleh tumbuhan. Namun dengan meningkatnya peristiwa belerang di udara pada akhir-akhir ini, fase atmosfer menjadi menarik. Belerang diserap organisme sebagai SO4²‾ melalui akar tumbuhan diikat dalam asam amino dan protein. Siklus belerang fase atmosfer menjadi menonjol akhir-akhir ini karena pelepasan belerang organik dan hidrogen sulfida dari pembakaran-pembakaran batubara atau BBM terbentuk SO2 yang bereaksi menjadi SO3 dan bereaksi dengan air menjadi asam sulfit[7].

 

b.      Siklus fosfor

Secara alami fosfor dijumpai sebagai fosfat ( PO4²‾, HPO4²‾, atau H2PO4) yang brbentuk larutan ion-ion fosfat anorganik, larutan fosfat organik, atau fosfat mineral dalam batuan. Sumber fosfor terbesar dari batuan dan endapan-endapan yang berasal dari sisa makhluk hidup. Sumber ini lambat laun akan mengalami pelapukan dan erosis, bersamaan dengan itu fosfor akan dilepaskan ke dalam ekosistem. Tetapi sebagian besar senyawa fosfor akan hilang ke perairan dan diendapkan. Fosfor dalam tubuh merupakan unsur penyusun tulang, gigi, DNA atau RNA, dan protein. Daur fosfor dimulai dari adanya fosfat anorganik yang berada di tanah yang diserap oleh tumbuhan. Hewan yang memakan tumbuhan akan memperoleh fosfor dari tumbuhan yang dimakannya. Tumbuhan atau hewan yang mati ataupun sisa ekskresi hewan (urine dan feses) yang berada di tanah, oleh bakteri pengurai akan menguraikan fosfat organik menjadi fosfat anorganik yang akan dilepaskan ke ekosistem.

	Gambar 3.5. siklus fosfor di bumi (doc. Internet)

 

C.     Daur Unsur Non-Esensial

Pola daur unsur non-esensial sama dengan pola daur unsur esensial. Kebanyakan dari elemen non-esensial mempunyai pengaruh yang sangat kecil dalam konsentrasi yang lazim dijumpai dalam ekosistem, sehingga mendapat perhatian yang kecil pula dari para ahli ekologi. Namun kenyataannya bahwa pertambahan pembuangan limbah industri mengandung konsentrasi air raksa, timah, dan bahan lain yang mempunyai potensi racun sangat tinggi, ahli ekologi harus memperhatikan dan mencari solusi dari hal tersebut.

Strontium merupakan contoh dari unsur non-esensial yang hampir tidak dikenal sebelumnya, yang harus mendapatkan perhatian khusus sekarang. Karena strontium merupakan radioaktif yang sangat berbahaya bagi manusia dan vertebrata lainnya. Strontium yang radioaktif dapat berhubungan erat dengan jaringan pembentuk darah, yang sangat peka terhadap kerusakan. Hal ini mengakibatkan kanker jaringan pembentuk darah dan kanker lainnya[8].   

IV.              KESIMPULAN

Dari pembahasan tersebut dapat ditarik kesimpulan bahwa Biogeokimia terdiri dari 3 istilah, yakni “bio” yang berarti organisme hidup, “geo” berarti batu, udara, dan air dari bumi, “kimia” berarti unsur-unsur atau materi non biologi yang diperlukan makhluk hidup. Biogeokimia adalah pengkajian pertukaran atau perubahan yang terus menerus dari bahan-bahan antara komponen biosfer yang hidup dan tidak hidup. Dari segi biosfer secara keseluruhan, siklus biogeokimia terdiri dari dua fase, yaitu fase atmosfer dan hidrolik dan fase sedimen. elemen non-esensial mempunyai pengaruh yang sangat kecil dalam konsentrasi yang lazim dijumpai dalam ekosistem, sehingga mendapat perhatian yang kecil pula dari para ahli ekologi. Namun, mempunyai tingkat bahaya yang sangat tinggi bagi makhluk hidup.

 DAFTAR PUSTAKA

Anonim. Daur Biogeokimia. Nopember 2008. Guru Ngeblog. (http://gurungeblog.wordpress.com/2008/11/17/daur-biogeokimia/)

Odum, Eugene P. 1993. Dasar-dasar Ekologi. Edisi 3, cet. Pertama. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.

Sofyan Hariri, Ahmad Cecep. Daur Biogeokimia. Minggu, 4 April 2010. Sentra - Edukasi. (http://www.sentra-edukasi.com/2010/04/pengertian-jenis-jenis-daur-biogeokimia.html)

Wirakusumah, Sambas. 2003. Dasar-dasar Ekologi Bagi Populasi dan Komunitas. Cet. Pertama. Jakarta: UI-Press.

---

[1] Eugene P. Odum, Dasar-dasar Ekologi, (Yogyakarta: Gadjah Mada Uiversity Press, edisi 3, cet. Pertama, 1993) hlm. 107

[2]  Ahmad Cecep Sofyan Hariri, Daur Biogeokimia, (minggu, 4 April 2010, Sentra - Edukasi, http://www.sentra-edukasi.com/2010/04/pengertian-jenis-jenis-daur-biogeokimia.html)

[3] Anonim, Daur Biogeokimia, ( Guru Ngeblog, Nopember 2008, http://gurungeblog.wordpress.com/2008/11/17/daur-biogeokimia/)

[4]  Sambas Wirakusumah, Dasar-dasar Ekologi Bagi Populasi dan Komunitas, ( Jakarta: UI-Press, 2003) hlm. 101

[5] Anonim, Opcit, ( Guru Ngeblog, Nopember 2008, http://gurungeblog.wordpress.com/2008/11/17/daur-biogeokimia/)   

[6]  Sambas Wirakusumah, Opcit, hlm. 96

[7] Sambas Wirakusumah, Opcit, hlm. 98-99

[8]  Eugene P. Odum, Opcit, hlm. 125