Biogeokimia

Daur biogeokimia adalah daur materi melalui makhluk hidup, tanah, dan reaksi kimia. Berfungsinya daur biogeokimia menentukan kelestarian makhluk hidup. Bentuk daur materi yang melibatkan unsur senyawa kimia seperti karbon, oksigen, nitrogen, dan air yang mengalami perpindahan lewat organisme (biotik) dan beredar kembali ke lingkungan fisik (abiotik) disebut daur biogeokimia.

Daur biogeokimia dalam ekosistem meliputi unsur-unsur berikut.

a. Daur Karbon (C)

Sumber karbon bagi kebutuhan makhluk hidup terdapat dalam bentuk karbon dioksida (CO2) yang berasal dari atmosfer maupun yang terlarut di dalam air. Karbon dibutuhkan tumbuhan hijau (produsen) dalam proses fotosintesis untuk pembentukan karbohidrat, protein, dan lemak. Adapun manusia dan hewan (konsumen) memperoleh karbon dalam bentuk senyawa karbohidrat, protein, dan lemak yang terdapat dalam tumbuhan hijau. Pelepasan karbon ke atmosfer terjadi pada pernapasan (respirasi) makhluk hidup seperti tumbuhan,hewan, dan manusia. Selain itu, pelepasan karbon juga terjadi pada proses pembusukan sisa tumbuhan atau hewan yang telah mati oleh mikroorganisme dan pembakaran karbon organik seperti pembakaran minyak bumi dan batu bara

b. Daur Oksigen (O2)

Oksigen (O2) dalam keadaan bebas terdapat di atmosfer dan di dalam air. Oksigen tersebut diambil atau digunakan oleh makhluk hidup seperti tumbuhan, hewan, dan manusia untuk pernapasan (respirasi). Oksigen yang diambil itu kemudian diganti oleh tumbuhan hijau yang melepas oksigen ke atmosfer pada saat berlangsungnya proses fotosintesis

c. Daur Nitrogen (N)

Di dalam lapisan atmosfer bumi terdapat sekitar 79% nitrogen (N) dalam bentuk N2. Beberapa unsur nitrogen (N) yang ada di alam tidak berubah menjadi unsur lain dan senantiasa jumlahnya tetap, tetapi hanya berubah dari senyawa satu ke senyawa yang lain. Tumbuhan hanya dapat memanfaatkan nitrogen dalam bentuk senyawa nitrit dan senyawa nitrat, sedangkan hewan dan manusia memanfaatkan nitrogen dalam bentuk protein. Nitrogen relatif sangat jarang ditemukan dalam bentuk senyawa karena lambat atau susah bereaksi dengan unsur lain, maka satu-satunya cara organism memperoleh nitrogen melalui fiksasi. Beberapa cara fiksasi nitrogen, adalah sebagai berikut.

1) Fiksasi Nitrogen Udara

Nitrogen bebas di atmosfer yang bereaksi dengan oksigen atau hydrogen dengan bantuan energi petir atau kilat akan membentuk NO2 atau NH2 yang turun ke bumi bersama air hujan, sehingga bila kita minum air hujan akan terasa agak asam.

2) Fiksasi Nitrogen oleh Mikroorganisme

Bakteri Rhizobium yang hidup pada bintil-bintil akar kacang tanah dapat mengikat nitrogen bebas dari udara untuk diubah menjadi nitrat yang kemudian dimanfaatkan tumbuhan tersebut sebagai senyawa penyusun protein.

3) Nitrifikasi

Nitrifikasi merupakan proses pengubahan senyawa amoniak menjadi senyawa nitrat oleh bakteri tertentu. Proses ini dapat berlangsung pada keadaan cukup oksigen (aerob).

4) Denitrifikasi

Denitrifikasi merupakan proses penambahan ion-ion amoniak, nitrit, dan nitrat menjadi nitrogen, terjadi pada keadaan tanpa oksigen (anaerob). Jika suatu organisme mati kemudian mengalami proses dekomposisi melalui kegiatan mikroorganisme dekomposer dikeluarkan senyawa nitrogen dalam bentuk urea ke atmosfer

d. Daur Air (H2O)

Jika hujan turun, tidak semua air hujan itu dimanfaatkan oleh makhluk hidup karena sebagian airnya menguap dengan cepat ke atmosfer dan hanya sebagian yang dimanfaatkan oleh makhluk hidup seperti tumbuhan, hewan, dan manusia kemudian dilepaskan lagi ke atmosfer melalui pernapasan, keringat, dan urin. Selebihnya, air meresap ke bawah menuju lapisan air di dalam tanah serta yang di permukaan tanah mengalir ke danau, sungai, dan pada akhirnya menuju ke laut lalu menguap ke atmosfer.

e. Daur Sulfur (Belerang)

Belerang dapat dijumpai di daerah pegunungan, belerang ini dapat dimanfaatkan untuk obat penyakit kulit. Belerang ini terkandung di dalam tanah yang terdapat di beberapa gunung berapi. Selain berasal dari dalam tanah, gas ini bisa berasal pula dari sisa pembakaran minyak bumi dan batu bara dalam bentuk SO2. Gas ini bisa pula berasal dari asap kendaraan dan pabrik. Bila gas tersebut dihembuskan ke udara dan saat itu terkena uap air hujan akan berubah menjadi sulfat yang akan jatuh di tanah, sungai, dan lautan. Sulfat dapat dimanfaatkan oleh tumbuhan atau ganggang air sebagai penyusun protein.

f. Daur Fosfor

Di alam fosfor terdapat dalam dua bentuk senyawa, yaitu senyawa organik (pada tumbuhan dan hewan) dan senyawa fosfat anorganik (pada air dan tanah). Fosfat organik dari hewan dan tumbuhan yang mati akan diuraikan oleh bakteri dan decomposer menjadi fosfat anorganik, sedangkan fosfat anorganik yang terlarut di air tanah atau air laut akan terkikis dan mengendap di sedimen laut. Oleh sebab itu, fosfat banyak terdapat pada batu dan karang fosil. Fosfat dari batu dan fosil akan terkikis membentuk fosfat anorganik yang terlarut di dalam air tanah dan laut. Fosfat anorganik kemudian akan diserap lagi oleh akar tumbuhan dan siklus ini akan berlangsung terus menerus.