KD 3.10 EKOSISTEM
Jawaban UKBM
KD 3.10
EKOSISTEM
KB 3
Daur Biogeokimia
Daur biogeokimia atau daur organik anorganik 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.
v Daur
biogeokimia terdiri atas daur Nitrogen, daur Air, daur Oksigen dan Karbon, daur
Sulfur, serta daur Fosfor.
1.
Daur Biogeokimia
Ø Daur Air
ü Evaporasi
Menguapnya air laut,
danau, sungai, tanah, dan lain sebagainya berubah menjadi uap air kemudian naik
ke atas sampai lapisan atmosfer.
ü Transpirasi
Menguapnya air pada
makhluk hidup (MH) meliputi manusia, hewan, dan tumbuhan.
ü Sublimasi
Es berubah menjadi uap
air tanpa harus lebih dulu berada dalam fase cair. Sumber utamnaya yaitu es
kutub utara, kutub selatan, dan es dari pegunungan.
ü Kondensasi
Uap air akan berubah
menjadi partikel es yang berukuran sangat kecil yang dipengaruhi suhu udara
rendah. Partikel-partikel es akan saling mendekati dan bersatu membentuk awan dan
kabut.
ü Presipitasi
Pada keadaan jenuh,
awan akn menjadi bintik-bintik air yang selanjutnya akan turu dalam bentuk
hujan, salju, es, dan kabut.
ü Limpasan
Air tersebut berpindah
dan bergerak menuju kea rah tempat yang lebih rendah dengan melalui
saluran-saluran air seperti sungai, hingga setelah itu masuk ke danau, laut,
dan samudra.
ü Infiltrasi
Setelah hujan, tidak
semua air melalui tahap limpasan. Beberapa di antara mereka akan bergerak jauh
ke dalam tanah. Air merembes ke bawah dan akan menjadi air tanah.
Ø Daur Nitrogen
ü Fiksasi Nitrogen
proses alam, biologis atau abiotik yang mengubah nitrogen di udara menjadi ammonia (NH3). Mikroorganisme yang memfiksasi nitrogen disebut diazotrof. Mikroorganisme ini memiliki enzim nitrogenaze yang dapat menggabungkan hidrogen dan nitrogen. Reaksi untuk fiksasi nitrogen biologis dapat: N2 + 8 H+ + 8 e− → 2 NH3 + H2
Mikroorganisme yang
melakukan fiksasi nitrogen antara lain : Cyanobacteria, Azotobacteraceae,
Rhizobia, Clostridium, dan Frankia. Selain itu ganggang hijau biru juga dapat
memfiksasi nitrogen. Ada 4 cara yang dapat mengonversi unsur nitrogen di
atmosfer.
Ø Fiksasi biologis: beberapa
bakteri simbiotik (paling sering dikaitkan dengan tanaman polongan) dan
beberapa bakteri yang hidup bebas dapat memperbaiki nitrogen sebagai nitrogen
organik.
Ø Industri fiksasi nitrogen :
dengan penggunaan katalis besi, nitrogen atmosfer dan hidrogen (biasanya
berasal dari gas alam atau minyak bumi) dapat dikombinasikan untuk membentuk
amonia (NH3). Dalam proses Haber-Bosch, N2 adalah diubah bersamaan dengan gas
hidrogen (H2) menjadi amonia (NH3).
Ø Pembakaran bahan bakar
fosil : mesin mobil dan pembangkit listrik termal, yang melepaskan berbagai
nitrogen oksida (NO3).
Ø Proses lain: Selain itu,
pembentukan NO dari N2 dan O2 karena foton dan terutama petir, dapat memfiksasi
nitrogen.
ü Asimilasi
Tanaman
mendapatkan nitrogen dari tanah melalui absorbsi akar baik dalam bentuk ion
nitrat atau ion amonium. Sedangkan hewan memperoleh nitrogen dari tanaman yang
mereka makan.
Tanaman
dapat menyerap ion nitrat atau amonium dari tanah melalui rambut akarnya. Jika
nitrat diserap, pertama-tama direduksi menjadi ion nitrit dan kemudian ion
amonium untuk dimasukkan ke dalam asam amino, asam nukleat, dan klorofil. Pada
tanaman yang memiliki hubungan mutualistik dengan rhizobia, nitrogen dapat
berasimilasi dalam bentuk ion amonium langsung dari nodul. Hewan, jamur, dan
organisme heterotrof lain mendapatkan nitrogen sebagai asam amino, nukleotida
dan molekul organik kecil.
ü Amonifikasi
Jika tumbuhan atau hewan
mati, nitrogen organik diubah menjadi amonium (NH4+) oleh bakteri dan jamur.
ü Nitrifikasi
Konversi
amonium menjadi nitrat dilakukan terutama oleh bakteri yang hidup di dalam
tanah dan bakteri nitrifikasi lainnya.
-
Nitrosomonas mengoksidasi amonium (NH4 +) dan
mengubah amonia menjadi nitrit (NO2-) yang prosesnya disebut nitritasi.
-
Nitrobacter, bertanggung jawab untuk oksidasi
nitrit menjadi dari nitrat (NO3-) yang prosesnya disebut nitratasi.
Proses nitrifikasi dapat ditulis
dengan reaksi berikut ini :
1. NH3
+ CO2 + 1.5 O2 + Nitrosomonas → NO2- + H2O + H+
2. NO2- + CO2 + 0.5 O2 + Nitrobacter → NO3-
3. NH3 + O2 → NO2− + 3H+ + 2e−
4. NO2− + H2O → NO3− + 2H+ + 2e
2. NO2- + CO2 + 0.5 O2 + Nitrobacter → NO3-
3. NH3 + O2 → NO2− + 3H+ + 2e−
4. NO2− + H2O → NO3− + 2H+ + 2e
ü Denitrifikasi
proses reduksi nitrat untuk kembali
menjadi gas nitrogen (N2), untuk menyelesaikan siklus nitrogen. Proses ini
dilakukan oleh spesies bakteri seperti Pseudomonas dan Clostridium dalam
kondisi anaerobik.
Denitrifikasi umumnya
berlangsung melalui beberapa kombinasi dari bentuk peralihan sebagai berikut:
NO3− → NO2− → NO + N2O → N2
(g)
Proses denitrifikasi lengkap dapat dinyatakan sebagai reaksi redoks:
Proses denitrifikasi lengkap dapat dinyatakan sebagai reaksi redoks:
2 NO3− + 10 e− + 12 H+ → N2
+ 6 H2O
ü Oksidasi Amonia Anaerobik
nitrit
dan amonium dikonversi langsung ke elemen (N2) gas nitrogen. Proses ini
membentuk sebagian besar dari konversi nitrogen unsur di lautan. Reduksi dalam
kondisi anoxic juga dapat terjadi melalui proses yang disebut oksidasi amonia
anaerobik
NH4+
+ NO2− → N2 + 2 H2O
Ø
Daur Fosfor
ü Ketersediaan fosfor dalam tanah
berasal dari pelapukan batuan fosfat. Batuan tersebut lapuk oleh perubahan
cuaca. Fosfat dari pelapukan batuan fosfat meresap ke dalam tanah dan
menyuburkan tanaman sekitarnya.
ü Fosfat anorganik yang tersedia di
dalam tanah diserap tumbuhan. Hewan tidak dapat menyerap fosfat anorganik.
Hewan hanya mampu menyerap fosfat organik. Kebutuhan fosfor organik ini
terpenuhi dengan cara memakan tumbuhan melalui proses rantai makanan.
ü Tumbuhan dan hewan yang mati, feses,
dan urinnya akan terurai menjadi fosfat organik. Bakteri menguraikan fosfat
organik ini menjadi fosfat anorganik. Fosfat ini akan tersimpan ke dalam tanah
kembali dan diserap oleh tumbuhan.
ü
Di
dalam ekosistem air, juga terjadi daur fosfor. Fosfat yang terlarut di dalam
air diserap oleh ganggang dan tumbuhan air. Ikan-ikan mendapatkan fosfat
melalui rantai makanan. Dekomposer menguraikan organisme air yang mati serta
hasil ekskresinya menjadi fosfat anorganik.
ü
Selain
hasil urai dekomposer, sumber fosfat dalam air berasal dari pelapukan batuan
mineral (endapan batuan fosfat, fosil tulang) yang hanyut di perairan. Fosfat
yang terlarut di lautan dalam akan membentuk endapan fosfor. Endapan ini tidak
dapat dimanfaatkan lagi karena tidak ada arus air di perairan dalam. Fosfat
yang terlarut di perairan dangkal teraduk oleh arus air sehingga menyuburkan
ekosistem. Ekosistem yang subur menjadi tempat hidup bagi banyak biota air.
ü
Di
tempat tertentu, terjadi penimbunan fosfor karena penumpukan kotoran burung
guano. Burung guano adalah spesies burung laut yang memangsa ikan-ikan laut.
Gerombolan burung ini membawa kembali fosfat dari laut menuju darat melalui
feses.
Ø Daur Karbon
ü Di
atmosfer terdapat kandungan CO2 sebanyak 0.03%. Sumber-sumber CO2 di udara
berasal dari respirasi manusia dan hewan, erupsi vulkanik, pembakaran batubara,
dan asap pabrik.
ü Karbon
dioksida (CO2)di udara dimanfaatkan oleh tumbuhan untuk ber Fotosintesisdan menghasilkan
oksigen yang nantinya akan digunakan oleh manusia dan hewan untuk Respirasi.
ü Hewan
dan tumbuhan yang mati, dalam waktu yang lama akan membentuk batubara di dalam
tanah.
ü Batubara
akan dimanfaatkan lagi sebagai bahan bakar yang juga menambah kadar CO2 di
udara.
ü Di
ekosistem air, pertukaran CO2 dengan atmosfer berjalan secara tidak langsung.
ü Karbon
dioksida berikatan dengan air membentuk asam karbonat yang akan terurai menjadi
ion bikarbonat.
ü Bikarbonat
adalah sumber karbon bagi alga yang memproduksi makanan untuk diri mereka
sendiri dan organisme heterotrof lain.
ü Sebaliknya,
saat organisme air berespirasi, CO2 yang mereka keluarkan menjadi bikarbonat.
ü Jumlah
bikarbonat dalam air adalah seimbang dengan jumlah CO2 di air.
Ø Daur Sulfur
ü Aktivitas
vulkanis gunung berapi dan penggunaan bahan bakar fosil akan melepaskan sulfur
atau belerang ke atmosfer dalam bentuk gas SO2, gas SO2 di udara akan mengalami
oksidasi sehingga membentuk gas sulfat (SO4).
ü Selain
itu, dalam proses pembusukan bahan organik yang dilakukan oleh mikroorganisme
pun akan melepaskan belerang, baik ke atmosfer maupun ke dalam tanah dalam
bentuk H2S.
ü Mikroorganisme
yang berperan mengubah protein dalam bahan organik menjadi senyawa H2S adalah
Aspergillus spp., Neurospora spp., Escherichia spp., dan Proteus spp.,
sedangkan mikroorganisme pengurai yang berperan merombak karbohidrat dalam
bahan organik menjadi H2S dan senyawa lainnya adalah Vibrio desulphuricans,
Aerobacter, dan Desulphovibrio.
ü Gas
H2S tersebut nantinya akan mengalami oksidasi di atmosfer sehingga membentuk
gas Sulfat SO4. Gas Sulfat akan kembali ke permukaan bumi bersama dengan
presipitasi (kejadian hujan).
ü Oleh
karena itu, jika kandungan gas sulfat di udara sangat tinggi maka presipitasi
yang dihasilkan akan sangat masam dan fenomena ini disebut sebagai hujan asam.
ü Gas
H2S dalam tanah kemudian akan mengalami reduksi yang menghasilkan unsur tunggal
Sulfur (S) yang kemudian mengalami oksidasi oleh bakteri Thiobacillus
denitrificans dan Thiobacillus thiooxidans menghasilkan SO4. Setelah itu, SO4
di dalam tanah akan tereduksi kembali menjadi H2S oleh bakteri Thiobacillus
thioparus.
2.
Fungsi organisme
TERIMA KASIH
Daftar Pustaka
Rumiyati, Henny
Purnamawati, dan Teo Sukoco. 2019. Buku
LKS PR Biologi untuk SMA/MA Peminatan Matematika dan Ilmu-Ilmu Alam.
Klaten: Intan Pariwara.
Riandari, Henny, dan
Ifandari. 2016. Buku Siswa Biologi 1
untuk Kelas X SMA dan MA Kelompok Peminatan Matematika dan Ilmu-Ilmu Alam.
Solo: PT Wangsa Jatra Lestari.
Sumber
Komentar
Posting Komentar