makalah biogeokimia
DESCRIPTION
ekologiTRANSCRIPT
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Daur materi pada suatu lingkungan adalah suatu gambaran yang penting
dalam ekosistem. Materi yang diambil dari lingkungan oleh tumbuh-tumbuhan dan
hewan-hewan akan dikembalikan ke lingkungan dan dipakai kembali secara terus
menerus organisme dalam proses biogeokimia. Tumbuh-tumbuhan hewan-hewan
melepaskan karbondioksida sebagai hasil pernafasan selulernya ke udara alam
lingkungannya yang kemudian dapat digunakan lagi oleh tumbuhan dalam proses
fotosintesis untuk membuat zat gula, yang kemudian dimakan oleh ewan-hewan dan
melepaskannya kembali. Dekomposer menambah mineral-mineral kedalam tanah,
tumbuhan mengambil mineral itu untuk proses metabolismenya. Bila tumbuhan dan
hewan mati, decomposer akan memprosesnya lagi sebagai sumber mineral dalam
tanah (Ramli, 1989).
Energi yang menjadi penggerak sistem kehidupan semua makhluk hidup
berasal dari tenaga matahari, sedangkan materi yang menysun organisme berasal dari
bumi. Oleh karena itu setiap organisme terdiri atas mayeri yang juga merupakan
bagian dari bumi itu sendiri (Ramli, 1989).
Setiap bahan kimia yang dibutuhkan organisme sebagai bahan baku disebut
nutrient. Oleh karena suatu bentuk kehidupan tersusun oleh sebagian senyawa
anorganik dan sebagian organic, dan semua fungsi yang hidup itu ditujukan untuk
pemeliharaan pelestarian tubuhnya, maka suatu organisme haru memperoelh nutrient
anorganik, yang selanjutny dihimpun dalam bentuk hidup itu sendiri (Ramli, 1989).
Hampir 30-40 unsur diperluakan untuk pertumbuhan dan perkembangan
organisme, diantara yang terpenting adalah C, H, O, N, S, P, K, Ca, Fe, Mg, B, Zn,
Cl, Mo, I, dan F. Kebanyakan dari unsur-unsur ini tidak dapat dipakai langsung oleh
organisme, tetapi diambil dalam bentuk persenyawaan-persenyawaan kimia. Sebagai
contoh hidrogen yang tersedia dalam molekul air yang mempunyai dua atom
hidrogen dan satu atom oksigen. Unsur-unsur ini dan persenyawaanya, disebut
1
2
nutrient (zat hara), berpindah-pindah di dalam rantai makanan makhluk hidup dan
lingkunga abiotis yang merupakan komponen ekosistem dalam suatu daur materi.
Secara khusus dikenal dengan nama daur biogeokimia karena unsur-unsur kimia
terdapat dalam air di dalam bumi, atmosfer, dan batu-batuan dan tanah di dalam
tanah. Oleh karena itu, dalam makalah ini akan dibahas lebih lanjut mengenai daur
biogeokimia.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang, dapat diambil rumusan masalah sebagai berikut.
(1) Bagaimana mekanisme daur karbon-hidrogen-oksigen?
(2) Bagaimana mekanisme daur nitrogen?
(3) Bagaimana mekanisme daur sulfur?
(4) Bagaimana mekanisme daur fosfor?
(5) Bagaimana mekanisme daur potassium?
(6) Bagaimana mekanisme daur kalsium?
(7) Bagaimana peranan unsur mikro dalam daur biogeokimia?
(8) Bagaimana hubungan ekologi dengan biokimia?
1.3 Tujuan Penulisan
Adapun tujuan dari penulisan makalah ini adalah sebagai berikut.
(1) Untuk mengetahui mekanisme daur karbon-hidrogen-oksigen.
(2) Untuk mengetahui mekanisme daur nitrogen.
(3) Untuk mengetahui mekanisme daur sulfur.
(4) Untuk mengetahui mekanisme daur fosfor.
(5) Untuk mengetahui mekanisme daur potassium.
(6) Untuk mengetahui mekanisme daur kalsium.
(7) Untuk mengetahui peranan unsur mikro dalam daur biogeokimia
(8) Untuk mengetahui hubungan ekologi dengan biokimia.
3
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Daur Karbon-Hidrogen-Oksigen
Zat-zat hara makro yang pertama yaitu karbon, hidrogen, dan oksigen yang
menyusun hampir 94% dari berat kering suat tumbuhan. Unsur ini merupakan unsur
yang penting bagi proses fotosintesis dan respirasi serta kita dapat memikirkannya
sebagai sirkulasi bersama-sama dalam suatu daur materi. Gambaran daur di dalam
ekosistem daratan misalnya, air (H2O) dan karbondioksida diabsorbsi oleh produsen
dan membentuknya menjadi karbohidrat (CH2O). Oksigen (O2) dihasilkan dan
dilepaskan kedalam lingkungan.
Tumbuhan akuatik mengambil air yang mereka perlukan secara langsung di
sekitarnya, tetapi tumbuhan darat menghisap air dari dalam tanah. Meskipun air
tersedia dalam jumlah yang banyak, karbondioksida tersedia dalam jumlah yang
terbatasyaitu kira-kira 0,03% dari volume udara di atmosfer. Air laut mengandung
kira-kira 30 kali lebih banyak CO2 dalam entuk bikarbonat dan ion-ion karbonat.
Tumbuhan darat telah menghasilkan sejumlah besar karbondioksida ke atmosfer
seandainya tidak dimanfaatkan oleh konsumen dalam proses respirasi. Mereka
mengambil makanan dan oksigen dan mengkombinasikannya dan persenyawaan dan
melepaskan energi untuk aktifitas kehidupan. Karbon dioksida dan air, dihasilkan
sebagai hasil buangan dan di ekskresikan ke dalam lingkungannya. Pengurai,
sebagaimana konsumen, membawa respirasi jalan serupa yang pasti (Ramli, 1989).
2.1.1 Daur Karbon
Karbon merupakan unsur yang menyusun semua senyawa organik. Selama
transfer energi di dalam konsumsi makanan berupa karbohidrat dan lipid, pergerakan
karbon menuju ekosistem bersama-sama dengan aliran energi. Sumber karbon untuk
organisme hidup ialah CO2 yang ditemukan baik dalam keadaan bebas di atmosfer
maupun terlarut di dalam air dan dilapisi bumi. Tumbuhan sebagai produsen
menggunakan CO2 untuk membentuk karbohidrat pada peristiwa fotosintesis.
Demikian juga lipida dan polisakarida di bentuk oleh tumbuhan yang akan di
3
4
gunakan oleh herbivora. Karnivora pemakan herbivora mengubah karbon menjadi
bentuk lain. Karbon dilepaskan ke atmosfer secara langsung berupa CO2 sebagai hasil
respirasi dari tumbuhan dan hewan. Bakteri dan fungi memecah senyawa organik
kompleks dari sisa-sisa tumbuhan dan hewan yang sudah mati menjadi senyawa yang
sederhana yang berfungsi untuk daur lain. Karbon organik juga terdapat pada kerak
bumi berupa batu bara, gas alam, minyak, batu kapur (limestone) dan karang. Karbon
deposit ini akan dibebaskan setelah dibentuk dalam periode waktu yang lama(Ramli,
1989).
Daur karbon dimulai dari karbondioksida baik yang ada di dalam udara
maupun yang larut dalam air. Dengan melalui proses fotosintesis, karbondioksida
membentuk senyawa-senyawa tertentu yang membentuk meteri organisme. Pada saat
fotosintesis, energi menjadi satu didalam senyawa organik yang dihasilkan oleh
tanaman hijau, dimana tanaman hijau ini akan dimakan oleh konsumen, hewan dan
manusia. Bila hewan dan manusia mengadakan aktifitas maka mereka akna
melepaskan sejumlah energi, dan bersama denganpengeluaran energi tadi karbon
dioksida terlebas kembali ke udara dan ke air. Jadi apabila organisme ini dan
membusuk maka mereka akan dimakan oleh bakteri (Ramli, 1989).
Dalam keadaan lain setelah dalam periode waktu yang lama, sampai berjuta-
juta tahun, senyawa karbon akan akan dapat membentuk senyawa seperti batu bara,
gambut, minyak tanah dan lain-lain. Produksi alam ini kemudian diserap lagi oleh
tumbuhan sebagai subsrat, dan pada saat terjadinya evaporasi karbon akan keluar,
sehingga daur karbon dimulai dari atmosfer dan hidrosfer ke dalam jasad hidup, dan
seterusnya (Ramli, 1989).
5
Gambar 2.1 Daur Karbon (Kuncoro, 2007)
2.1.2 Daur Hidrologi
Air merupakaan bagian yang cukup besar dari tubuh mahkluk hidup. Proses
yang berlangsung pada tubuh mahkluk hidup memerluka air sebagai medium, oleh
karena itu tanpan air tak ada kehidupan. Pertukaran air diantara atmosfer, adaratan,
laut, dan antar organisme dengan lingungannya berlangsung melalui daur air. Daur air
melibatkan proses evaporasi, transpirasi, presipitasi, kondensasi, pembentukan awan
dan aliran air permukaan. Evaporasi sangat penting untuk kelembapan atmosfer yang
berguna untuk pembentukan awan dan presipitasi. Air yang sampai di permukaan
bumi dari atmosfer terjadi melalui proses presipitasi dan kondensasi berupa hujan dan
salju (Ramli, 1989).
Sebaliknya air dari permukaan bumi mencapai atmosfer melalui proses
evaporasi dan transpirasi. Jumlah air yang tersedia untuk evaporasi ditentukan oleh
jumlah yang diberikan oleh proses presipitasi dan kondensasi. Air yang jatuh ke
permukaan bumi dapat langsung kelaut dan daratan. Di darat air itu mengalir melaui
parit., danau, saluran bawah tanah terus kesungai dan akhirnya bermuara kelaut dan
selama perjalanan ini sebagian air menguap ke atmosfer. Tumbuhan darat dan hewan
6
darat memperoleh air selama air ada dalam perjalanan dengan cara menghisap dan
meminumnya. Hewan dan tumbuhan melepaskan air ke atmosfer melalui proses
respirasi, penguapan dan paling banyak pada saat mereka membuang kotorannya.
Dengan daur tersebut air beredar di alam, sehingga air dapat dikembalikan ke dalam
ekosistem (Ramli, 1989).
Pada daur air atau hidrologi, cahaya matahari dan grafitasi terus menerus
mempengaruhi pergerakan air dari permukaan bumi yang terdapat di daratan, laut-
laut, dan bagian bumi yang mengandung air menuju daratan atau tanah, dan sebagian
bumi yang mengandung organisme hidup, dan dari tanah bisa juga kembali ke laut.
Energi matahari menguapkan uap air dari lautan, danau, sungai, tanah dan
tumbuhan (evaporasi dan transpirasi) ke atmosfer. Seperti sifatudara panas yang
bergerak maka air yang berupa gas ini juga dapat berkondensasi membentuk butir air
maupun kristal es yang membentuk awan., atau salju yang jatuh ke daratan atau
permukaan perairan dimuka bumi. Beberapa bagian dari air bersih dapat juga menjadi
bagian yang disebut glacier., sebagian mengalami perkolasi (penyaringan) kedalam
tanah membentuk sistem air tanah. Pada saat hujan turun lebih banyak, air banyak
terserap kedalam tanah, cement dan materi lain akan menutupi daratan sehingga
airterkumpul dalam puddles dan ditches dan mengalir mendekati arus mata air, danau,
sungai, dan akhirnya kembali ke laut, untuk melengkapi daur air ini (Ramli, 1989).
Pada daur karbon-hidrogen-oksigen diatas, konsumen daratan menghasilkan
ekskretnya dalam bentuk gas. Faktor ini menyebabkan lamanya daur ini dalam daur
air sebelum dapat kembali kedalam tanah sebagai air. Pada daur ini, gas eskret
bersama dengan air lainnya mengalami evaporasi oleh panas matahari yang
memanasi lautan, dau dan aliran air lainnya yang menyebabkan uapan yang
membawanya ke altitude yang tinggi. Bila terjadi kondensasi menjadi butir air yang
halus akan membentuk awan. Bila butir air menjadi lebih besar dan berat, air ini akan
turun menjadi air hujan, salju dan bentuk lan dari presipitasi. Kebanyakan dari
presipitasi jatuh kedalam lauta, danau, dan arus laut dan kira-kira hanya satu per
delapan yang jatuh ke daratan yaitu kira-kira 30% akan mengalami evaporasi dari
permukaan yang berbeda-beda yang kemudian dapat dipakai oleh tumbuhan dan
7
hewan. Pada daerah yang panas semua air akan hilang pada jalan in. Air yang tidak
mengalami penguapan memasuki tanah dan tersedia untuk akar tumbuhan dan
organisme tanah. Tumbuhan akan mengabsorbi dan mengasimilasi air ini, tapi
kebanyakan dari absorbsi dari air akan mencapai daun dan akan hilang kembali
mencapai daun dan akan hilang kembali sebagai gas air melewati stomata yang
terbuka sebagai suatu proses yang disebut transpirasi. Secara bersama-sama,
evaporasi dan transpirasi menggerakkan pemindahan 70% dari total presipitasi yang
jatuh diatas tanah dan kembali ke atmosfer, kemudian akan berkondensasi dan jatuh
lagi ke tanah (Ramli, 1989).
Gambar 2.2 Daur air (Ramli, 1989)
2.1.3 Daur Oksigen
Oksigen molekuler (O2) merupakan 20% dari atmosfer bumi. ‘Pul’ ini
memenuhi seluruh keperluan seluruh organisme darat yang berespirasi, dan karena
melarut dalam air, oksigen juga merupakan keperluan organisme air. Dalam proses
respirasi, oksigen berfungsi sebagai penerima terakhir untuk elektron yang dilepaskan
dari atom-atom karbon pada makanan. Produk itu adalah air. Daur ini dilengkapi
dalam fotosintesis karena energi cahaya digunakan untuk pelucutan elektron jauh dari
8
atom-atom oksigen yang ada pada molekul air. Elektron mereduksi atom-atom karbon
(dari karbondioksida) menjadi karbohidrat. Oksigen molekular tertinggal dan daur itu
menjadi lengkap (Kimball, 1983).
Untuk setiap molekul oksigen yang digunakan dalam respirasi seluler-
dilepaskan satu molekul karbondioksida. Sebaliknya, untuk setiap karbondioksida
yang diambil fotosintesis, dilepaskan satu molekul oksigen. Penelitian tentang
mineral yang terbentuk sangat awal dalam sejarah bumi menunjukkan bahwa pada
satu saat tidak ada oksigen dalam atmosfer bumi. Dengan evolusi fotosintesis yang
menggunakan air, maka oksigen yang pertama kali muncul. Dengan menganggap
permulaan perkembangan biosfer matang tanpa produktiivtas bersih, yaitu dengan
keseimbangan respirasi dan fotosintesis, maka dapat dipertanyakan, apa yang dapat
menerangkan ‘pul’ oksigen yang ada sekarang ini? Setiap molekul oksigen yang
terakumulasi di atmosfer harus merupakan atom karbon yang pernah direduksi dalam
fotosintesis tetapi sejak itu telah terlepas dari oksidasi. Itulah atom-atom karbon yang
tersompan dalam batu bara dan minyak dan endapan organik lainnya. Juga atom-atom
karbon yang menyusun tubuh biomassa hidup yang tersebar di seluruh dunia dan
bagian-bagian mati dari tumbuhan dan hewan yang sampai sekarang terlepas dari
pembusukan (Kimball, 1983).
Pada waktu membakar bahan bakar fosil, kita menggunakan sejumlah oksigen
yang terdapat di atmosfer ketika atom-atom karbon bahan bakar tersebut mula-mula
direduksi. Realisasi ini menimbulkan perkiraan bahwa karena kita membakar batu
bara, minyak dan gas alam dalam jumlah yang selalu meningkat, kita mungkin secara
serius menghabiskan konsentrasi oksigen dalam udara. Perkiraan-perkiraan tentang
cadangan bahan bakar ini di bumi dibuat dari waktu ke waktu. Bahkan jika kita
menerima perkiraan yang paling banyak dibuat, pembakaran bahan ini secara total
akan menghabiskan ‘pul’ oksigen atmosferik sebanyak tidak lebih dari 2-8%.
Sebagian besar karbon yang tereduksi dari bumi ini disebarkan terlalu tipis dan atau
terlalu dalam dibenam agar berguna sebagai bahan bakar. Akan tetapi, kehadirannya
merupakan penyangga besar terhadap jatuhnya tingkat oksigen secara drastik. Bahkan
jika konsentrasi oksigen benar-benar jatu sampai 8%, efeknya terhadap manusia akan
9
kurang daripada konsentrasi oksigen yang bergerak dari kota New York ke Denver.
(Pada ketinggian 5000 kaki, konsentrasi oksigen di udara itu 18% lebih kecil daripada
konsentrasi oksigen dalam laut). Pembakaran seluruh bahan bakar fosil kita benar-
benar akan menimbulkan masalah (misalnya, pencemaran udara) jauh lebih gawat
daripada efek pada ‘pul’ oksigen (Kimball, 1983).
Sementara kegiatan manusia tidak memperlihatkan tanda-tanda mempunyai
efek yang berarti terhadap kandungan oksigen dalam udara, hal ini tidak benar bagi
lingkungan air. Banyak sungai kecil dan danau di Negara-negara industry yang padat
menderita kekurangan oksigen terlarut secara berkala. Hal ini seringkali demikian
hebatnya sehingga beberapa organisme air tertentu tidak lagi mampu bertahan hidup.
Faktor penyebab itu ialah pembuangan limbah organic dan limbah lainnya kedalam
air. Limbah-limbah ini dihancurkan oleh organisme pembusuk, yang menggunakan
oksigen terlarut dalam proses tersebut. sebenarnya, indikator paling banyak dipakai
dari pencemaran air ialah “Biochemical Oxygen Demand,” BOD. Inilah ukuran untuk
oksigen yang diperlukan untuk mengoksidasi secara lengkap bahan yang ada dalam
air. Makin besar BOD suatu sungai atau danau, makin sedikit oksigen yang tersedia
untuk organisme yang biasanya hidup di situ. Bagi yang persyaratan oksigennya
tinggi (umpamanya kebanyakan ikan), BOD yang meningkat mengancam
kemampuannya untuk bertahan hidup (Kimball, 1983).
Interaksi bersama dalam ekosistem adalah daur oksigen dan karbon dioksida.
Selama proses fotositesis, tumbuh-tumbuhan mengambil karbondioksida dan
mengeluarkan oksigen. Pada saat lain tumbuhan dan hewan juga mengeluarkan
karbondioksida dalam kegiatan respirasinya. Karbon dioksida ini selalu tersedia dan
dipakai dalam kegiatan makhluk hidup yang menggambarkan suatu sistem
ketergantungan untuk memanfaatkan seluruh materi seperti karbon dioksida secara
keseluruhan (Kimball, 1983).
Karbon merupakan bahan dasar pembentuk molekul organik untuk kehidupan.
Kebanyakan tumbuhan yang ditemukan di atas tanah mendapatkan karbon dioksida
dari atmosfer (0,03%). Tumbuh-tumbuhan mikroskopik yang terapung di lautan yang
dikenal sebagai fitoplakton mendapatkan karbon dari sejumlah besar karbon dioksida
10
yang terlarut di dalam air yang menutupi ¾ dari permukaan bumi kita. Tumbuh-
tumbuhan hijau menggunakan energi matahari untuk menyatukan karbon dioksida
dan air untuk membentuk zat hara organik seperti glukosa dalam proses fotosintesis,
yang digambarkan dalam reaksi sebagai berikut:
Karbon dioksida + air + tenaga matahari Glukosa + Oksigen
6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2
Kemampuan dari tumbuh-tumbuhan hijau membentuk molekul gula ini memberikan
kehidupan di alam ini untuk mendapatkan tenaga bagi kehidupannya.
Produsen, konsumen dan dekomposer merubah karbon ini dalam makanannya
dan mengembalikannya ke alam dalam bentuk karbon dioksida dan air dalam proses
respirasi sel. Respirasi sel ini memberikan tenaga tumbuh-tumbuhan dan hewan-
hewan untuk hidup dengan menggunakan molekul gula untuk dirombak denga
oksigen. Hal ini dapat dituliskan dalam persamaan reaksi di bawah ini:
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + tenaga
Tanaman membebaskan oksigen pada waktu fotolisis di air selama
fotosintesis. Gas oksigen dipergunakan dalam respirasi pada seluruh organisme dalam
oksidasi organic, dimana oksigen ini sangat berguna bagi kehidupan sehari-hari
(Kimball, 1983).
Oksigen yang bebas sebenarnya bukan yang murni tetapi kadang-kadang
dapat berupa CO2, oksigen yang murni hanya kemungkinan kepada cahaya ultra
violet yaitu pada pagi hari. CO2 ini dapat juga terjadi hasil dari oksidasi pelapukan
maupun pengendapan-pengendapan di dalam tanah baik dari hewan maupun dari
manusia (Kimball, 1983).
Oksigen yang bebas tadi diambil oleh makhluk hidup yaitu tumbuhan dan
hewan. Setelah oksigen ini memasuki tubuh makhluk hidup maka terjadi suatu
pertukaran zat yaitu pada waktu respirasi, meskipun oksigen yang dikeluarkan itu
tidak murni dalam pengertian sudah bercampur dengan gas-gas lain. Kalau pada
manusia dan hewan terjadinya respirasi tadi waktu bernafas maka pada tumbuh-
tumbuhan terjadi pada waktu penguapan yaitu pada siang hari. Daur itu dapat
digambarkan sebagai berikut:
11
Gambar 2.3 Daur Oksigen (www.britannica.com)
2.2 Daur Nitrogen
Semua makhluk hidup memerlukan atom nitrogen untuk pembentukan protein
dan berbagai molekul organik esensial lainnya. Udara yang berisi 79% nitrogen,
berfungsi sebagai ‘reservoar’ bahan ini. Walaupun ukuran ‘pul’ nitrogen itu besar,
acap kali merupakan unsur pembatas bagi makhluk hidup. Hal ini karena kebanyakan
organisme tidak dapat menggunakan nitrogen dalam bentuk unsur, yaitu, sebagai gas
N2. Agar tumbuhan dapat membuat protein, tumbuhan harus memperoleh nitrogen
dalam bentuk “terfiksasi” (terikat), yaitu tergabung dalam senyawa-senyawa. Bentuk
yang paling umum digunakan ialah sebagai ion nitrat, NO3-. Meskipun demikian,
substansi lain seperti ammonia, NH3, dan urea (NH2)2CO, digunakan secara berhasil,
baik dalam sistem alam maupun sebaga pupuk dalam pertanian (Kimball, 1983).
Nitrogen, unsur keempat dari unsur-unsur makro, penting dalam pembentukan
protein-protein yang dibuat setengah dari tubuh berat kering suatu makhluk hidup.
Pada proses ini, nitrogen ditambahkan pada molekul gula membentuk sejumlah asam
amino yang berbeda-beda dalam membentuk senyawa protein itu. Protein tidak hanya
penting untuk komponen dari otot bagian dalan dan bagian lain dari tubuh, tetapi juga
enzim yang membuat keseimbangan dari kecepatan reaksi-reaksi kimia dalam
kehidupan ini. Meskipun 4/5 dari atmosfir kita terdiri dari Nitrogen, tumbuhan tidak
12
dapat mengasimilasikannya secara langsung tetapi tetapi harus mengabsorbsinya dari
dalam tanah dalam bentuk partikel muatan listrik yang disebut ion-ion, yang
terbentuk pada garam-garam yang larut dalam air. Sebagai contoh, suatu molekul
sodium dengan muatan positif (Na+) dan satu ion dari Nitrat (NO3) dengan muatan
negatif tunggal. Ion-ion ini berpindah di sekitar secara bebas di sebagai larutan tanah
dan akan memasuki rambut sel tanaman secara selektif dari membaran-membran atau
selaput dinding sel (Ramli, 1989).
Fiksasi Nitrogen. Molekul nitrogen, N2, sangat lamban. Untuk memecahkan molekul
itu agar atom-atomnya dapat bergabung dengan atom-atom lain diperlukan
pemasukan sejumlah besar energi. Tiga proses berperan penting dalam fiksasi
nitrogen dalam biosfer. Salah satu diataramya ialah halilintar. Energi yang luar biasa
besarnya pada halilintar memecahkan molekul-molekul nitrogen dan memungkinkan
bergabung dengan oksigen dalam udara. Proses ini analog dengan yang terjadi dalam
mesin pembakar internal. Nitrogen oksida terbentuk yang larut dalam hujan
membentuk Nitrat. Dalam bentuk ini senyawa itu terbawa ke bumi. Fiksasi nitrogen
di atmosfer ini mungkin diperkirakan sekitar 5-8% dari keseluruhannya (Kimball,
1983).
Keperluan akan nitrat dalam pembuatan bahan peledak yang konvensional
mengakibatkan perkembangan proses fiksasi nitrogen secara industri di Jerman, pada
Perang Dunia I. Dalam proses hidrogen ini (biasanya berasal dari gas alam atau
petroleum) dan nitrogen bereaksi untuk membentuk ammonia, NH3. Agar reaksi itu
berjalan secara efisien, harus dalam suhu tinggi (600°C), dengan tekanan yang tinggi
sekali, dana da suatu katalisator. Sekarang, sebagian besar nitrogen terfiksasi secara
industry digunakan sebagai pupuk. Produk semula, ammonia, dapat digunakan secara
langsung sebagai pupuk. Akan tetapi, sebagian besar daripadanya, diproses lebih
lanjut menjadi pupuk biasanya lainnya, misalnya urea dan amonium nitrat, NH4NO3.
(Kimball, 1983).
Keperluan pertanian yang semakin meningkat telah menyebabkan produk
nitrogen terfiksasi secara industri semakin meningkat. Mungkin sebanyak sepertiga
dari seluruh fiksasi nitrogen yang terjadi sekarang dalam biosfer dicapai secara
13
industri. Hal ini benar-benar merupakan gangguan manusiawi yang luar biasa
terhadap fungsi biosfer. Secara pasti produktivitas pertanian kita bergantung pada laju
fiksasi nitrogen yang sekarang ini amat tinggi. Akan tetapi, efek sampingnya yang
merusak dapat terlihat pada danau dan sungai karena pupuk nitrogen merembes dari
tanah pertanian sekitarnya (dan lapangan rumput) dan menyuburkan “kembang”
algae. (Kimball, 1983).
Pengaruh kita terhadap laju fiksasi tidak terbatas pada kegiatan industry.
Budidaya polong-polongan secara meluas, khususnya alfalfa (Medigcago sativa) dan
kacang kedelai telah sangat meningkatkan laju fiksasi nitrogen secara meluas.
Legume adalah family tumbuhan polong (termasuk kacang polong, alfalfa, dan
semanggi) yang akar-akarnya dihuni oleh bakteri-bakteri gram-negatif dari genus
Rhizobium. Bakteri-bakteri itu mampu meningkat nitrogen atmosfer, baik bagi
inangnya maupun bagi dirinya sendiri (Kimball, 1983).
Mikroorganisme tertentu lainnya dapat mengikat nitrogen atmosfer.
Sebenarnya, kemampuan mengikat nitrogen ternyata merupakan kemampuan
prokariota semata-mata. Beberapa aktinomisetes hidup bergabung dengan tumbuhan
selain legume. Bakteri lain yang mengikat nitrogen (misalnya Azotobacter,
Clostridium) hidup bebas dalam tanah. Beberapa algae hijau-biru juga mampu
mengikat nitrogen dan berperan dalam mempertahankan kesuburan lingkungan
sedikit berair (semiakuatik) seperti sawah-sawah (Kimball, 1983).
Meskipun sudah banyak penelitian dilakukan, masih belum kelas bagaimana
pengikat nitrogen mampu mengatasi penghalang energi tinggi yang terlibat dalam
proses itu. Pengikat-pengikat itu memerlukan suatu enzim, yang dinamakan
nitrogenase, dan pemakaian ATP yang sangat besar. Walaupun produk pertama yang
stabil dalam proses itu yang mengandung nitrogen. Lalu untuk tujuan kita, fiksasi
nitrogen menuju kepada penggabungan nitrogen dengan protein tumbuhan (dan
protein mikroba). Tumbuhan yang tidak mempunyai keuntungan dari gabungan
pengikat nitrogen membuat proteinnya dari nitrogen yang diambil dari tanah -
biasanya sebagai nitrat (Kimball, 1983).
14
Pembusukan. Protein yang dibuat oleh tumbuhan masuk dan melalui jaring-jaring
makanan seperti pada karbohidrat. Pada setiap tingkatan trofik, terdapat kehilangan
yang kembali ke sekitarnya, terutama dalam ekskresi. Yang terakhir mengambil
keuntungan dari senyawa nitrogen organik ialah mikroorganisme pembusuk. Melalui
kegiatan molekul-molekul yang mengandung nitrogen organik dalam ekskresi dan
bangkai itu dirombak menjadi ammonia (Kimball, 1983).
Nitrifikasi. Amonia dapat secara langsung diambil oleh tumbuhan melalui akar dan
sebagaimana diperagakan dalam beberapa spesies, melalui daun-daunnya. (Yang
terakhir ini bila dihadapkan pada gas ammonia yang berlabelkan isotope,
menggabungkan label tersebut dalam proten). Akan tetapi, sebagian besar ammonia
yang dihasilkan oleh pembusukan diubah menjadi nitrat. Hal ini terlaksana dalam dua
langkah. Bakteri genus Nitrosomonas mengoksdasi NH3 menjadi nitrit (NO2-). Nitrit
kemudian dioksidasikan menjadi nitrat (NO3-) oleh bakteri genus Nitrobacter. Kedua
kelompok bakteri hemoautotrofik ini disebut bakteri nitrifikasi. Melalui kegiatannya
(yang menyediakan baginya semua keperluan energinya), nitrogen dengan mudah
tersedia bagi akar tumbuhan (Kimball, 1983).
Denitrifikasi, jika proses-proses yang dibahas di atas itu merupakan cerita lengkap
mengenai daur nitrogen, kita akan dihadapkan reduksi tetap dalam “pul” nitrogen
atmosfer yang bebas karena menjadi terikat dan mulai mendaur melalui berbagai
ekosistem. Proses lain, denitrifikasi, mereduksi nitrat menjadi nitrogen, dengan
demikian mengisi kembali atmosfir. Sekali lagi, bakteri adalah gen yang terlibat.
Bakteri-bakteri ini hidup jauh didalam tanah dan dalam sedimen cair yang jumlah
oksigennya sangat terbatas. Bakteri tersebut menggunakan nitrat sebagai suatu
alternatif terhadap oksigen untuk akseptor electron terakhir dalam respirasinya.
Dengan demikian mereka menutup daur nitrogen. Apakah aktivitas bakteri tersebut
sama cepatnya dengan efisensi yang terus menurus meningkat dalam memajukan
fiksasi nitrogen masih harus diselidiki (Kimball, 1983).
15
Gambar 2.4 Daur Nitrogen (www.swac.umn.edu)
2.3 Daur Sulfur
Sulfur terdapat dalam bentuk sulfat anorganik. Sulfur direduksi oleh bakteri
menjadi sulfida dan kadang-kadang terdapat dalam bentuk sulfur dioksida atau
hidrogen sulfida. Hidrogen sulfida ini seringkali mematikan mahluk hidup di perairan
dan pada umumnya dihasilkan dari penguraian bahan organik yang mati. Tumbuhan
menyerap sulfur dalam bentuk sulfat (SO4). Perpindahan sulfat terjadi melalui proses
rantai makanan, lalu semua mahluk hidup mati dan akan diuraikan komponen
organiknya oleh bakteri. Beberapa jenis bakteri terlibat dalam daur sulfur, antara lain
Desulfomaculum dan Desulfibrio yang akan mereduksi sulfat menjadi sulfida dalam
bentuk hidrogen sulfida (H2S). Kemudian H2S digunakan bakteri fotoautotrof anaerob
seperti Chromatium dan melepaskan sulfur dan oksigen. Sulfur di oksidasi menjadi
sulfat oleh bakteri kemolitotrof seperti Thiobacillus (Cotton & Wilkinson, 1989).
Selain proses tadi, manusia juga berperan dalam siklus sulfur. Hasil
pembakaran pabrik membawa sulfur ke atmosfer. Ketika hujan terjadi, turunlah hujan
asam yang membawa H2SO4 kembali ke tanah. Hal ini dapat menyebabkan
perusakan batuan juga tanaman. Dalam daur belerang, mikroorganisme yang
bertanggung jawab dalam setiap transformasi adalah sebagai berikut:
16
1. H2S → S → SO4; bakteri sulfur tak berwarna, hijau dan ungu.
2. SO4 → H2S (reduksi sulfat anaerobik), bakteri Desulfovibrio.
3. H2S → SO4 (Pengokaidasi sulfide aerobik); bakteri Thiobacilli.
4. S organik → SO4 + H2S, masing-masing mikroorganisme heterotrofik aerobik
dan anaerobik.
Proses rantai makanan disebut sebagai proses perpindahan sulfat, yang
selanjutnya ketika semua mahluk hidup mati dan nanti akan diuraikan oleh komponen
organiknya yakni bakteri. Beberapa bakteri yang terlibat dalam proses daur belerang
(sulfur) adalah Desulfibrio dan Desulfomaculum yang nantinya akan berperan
mereduksi sulfat menjadi sulfida dalam bentuk (H2S) atau hidrogen sulfida. Sulfida
sendiri nantinya akan dimanfaatkan oleh bakteri Fotoautotrof anaerob seperti halnya
Chromatium dan melepaskan sulfur serta oksigen. Bakteri kemolitotrof seperti halnya
Thiobacillus yang akhirnya akan mengoksidasi menjadi bentuk sulfat (Cotton &
Wilkinson, 1989).
Belerang atau sulfur merupakan unsur penyusun protein. Tumbuhan mendapat
sulfur dari dalam tanah dalam bentuk sulfat (SO4). Kemudian tumbuhan tersebut
dimakan hewan sehingga sulfur berpindah ke hewan. Lalu hewan dan tumbuhan mati
diuraikan menjadi gas H2S atau menjadi sulfat lagi. Secara alami, belerang
terkandung dalam tanah dalam bentuk mineral tanah. Ada juga yang gunung berapi
dan sisa pembakaran minyak bumi dan batubara. Daur tipe sedimen cenderung untuk
lebih kurang sempurna dan lebih mudah diganggu oleh gangguan setempat sebab
sebagian besar bahan terdapat dalam tempat dan relatif tidak aktif dan tidak bergerak
di dalam kulit bumi. Akibatnya, beberapa bagian dari bahan yang dapat dipertukarkan
cenderung " hilang" untuk waktu yang lama apabila gerakan menurunnya jauh lebih
cepat dari pada gerakan "naik" kembali. Setiap daur melibatkan unsur organisme
untuk membantu menguraikan senyawa-senyawa menjadi unsur-unsur (Cotton &
Wilkinson, 1989).
17
Gambar 2.5 Daur Sulfur (Kuncoro, 2007)
2.4 Daur Fosfor
Makhluk hidup memerlukan fosfor sebagai bahan pembentuk asam nukleat,
fosfolipid, dan ATP, serta menjadi komponen penting dalam pembentukan gigi.
Fosfor di alam berasal dari batuan yang karena peristiwa biologis dan fisika (misal
hujan) menjadi terkikis dan mengendap di dalam tanah. Fosfor dalam tanah akan
diserap oleh tumbuhan (dalam bentuk fosfat anorganik) untuk digunakan sebagai
bahan baku DNA, fosfolipid, dan ATP. Senyawa fosfor akan berpindah ke dalam
tubuh hewan saat hewan memakan tumbuhan tersebut. Fosfor akan keluar dari tubuh
hewan melalui aktivitas ekskresi, selain itu hewan dan tumbuhan mati juga akan
dibusukkan oleh mikroorganisme dan fosfornya akan kembali lepas dan mengendap
dalam tanah (Cotton & Wilkinson, 1989).
Di alam, fosfor terdapat dalam dua bentuk, yaitu senyawa fosfat organik (pada
tumbuhan dan hewan) dan senyawa fosfat anorganik (pada air dan tanah). Fosfat
organik dari hewan dan tumbuhan yang mati diuraikan oleh dekomposer (pengurai)
menjadi fosfat anorganik. Fosfat anorganik yang terlarut di air tanah atau air laut akan
terkikis dan mengendap di sedimen laut. Oleh karena itu, fosfat banyak terdapat di
batu karang dan fosil. Fosfat dari batu dan fosil terkikis dan membentuk fosfat
18
anorganik terlarut di air tanah dan laut. Fosfat anorganik ini kemudian akan diserap
oleh akar tumbuhan lagi. Siklus ini berulang terus menerus.
Gambar 2.6 Daur Fosfor di Alam (Kuncoro, 2007)
2.5 Daur Potassium
Potasium, Kalsium dan Magnesium merupakan 3 unsur makro yang
diabsorbsi sebagai ion-ion positif, K+ Ca++ dan Mg++. Pada ekosistem darat, partikel-
partikel tanah liat dan humus merupakan bagian yang penting dalam daur karena
muatan negatif akan beraksi dengan ion-ion positif dan menyimpannya dari proses
pencucian dan terkikisnya dari suatu ekosistem. Ion-ion ini menjadi tersedia bagi
tumbuh-tumbuhan pada saat akar tanaman menghasilkan ion-ion muatan positif dari
H+ yang tersedia dalam larutan tanah dan menempati daerah permukaan tanah liat dan
partikel-partikel humus (Ramli, 1989).
Dimulai dengan potasium, kalsium dan magnesium yang kesemuanya
berperan dalam pertumbuhan dan perkembangan dari daun, kita ambil contoh daur
dari ion-ion ini di dalam hutan. Setelah diabsorbi dari air tanah oleh akar tanaman
19
seperti pohon, kemudian di angkut ke atas menuju batang dan menumbuhkan daun-
daun, dimana potasium mengontrol pembelahan sel-sel, kalsium menjadi bagian dari
lapisan lamella dari dinding sel tanaman, dan magnesium diasimilasikan ke dalam
molekul-molekul klorofil. Pada akhir dari musim pertumbuhan, daun jatuh ke lantai
hutan kembali. Di sini, proses dekomposisi mengembalikan unsur-unsur hara ini
kedalam tanah, dan kembali tersedia untuk diabsorbi tanaman lagi. (Ramli, 1989).
Gambar 2.7 Daur Potassium (http://www.depi.vic.gov.au)
2.6 Daur Kalsium
Senyawa kalsium sangat umum ditemukan dalam batuan-batuan di bumi.
Beberapa senyawa mudah larut, sehingga kalsium juga terdapat dalam air. Organisma
mengambil senyawa yang larut ini bersamaan dengan kegiatannya seperti mengambil
untuk minum (Ramli, 1989).
Tumbuh-tumbuhan darat menyerap senyawa-senyawa kalsium dari tanah.
Kalsium dalam tumbuh-tumbuhan dapat berpindah ke konsumen tingkat pertama ke
konsumen tingkat kedua, atau setiap tahap kalsium dapat dikembalikan ke tanah atau
air oleh saprovor. (Ramli, 1989).
Bermacam-macam organisma menggunakan senyawa kalsium untuk
membangun kerangkanya, biasanya dalam bentuk rumah kerang yang dapat diuraikan
oleh saprovor, sehingga jika organisma ini mati, kerangkanya terhapus di dasar
20
lautan, danau atau kolam. Selama berjuta-juta tahun jerangka ini menjadi padat sekali
disebabkan proses-proses pembentukan dalam kulit bumi, sehinga terbentuklah
batuan-batuan. Kelak batu-batuan ini terangkat ke atas membentuk bukit-bukit atau
gunung-gunung, kemudian senyawa-senyawa dari batuan ini larut lagi dan masuk ke
dalam daur air, melalui parit-parit dan anak sungai terus menuju laut. Arus dari daur
ini kembali ke laut (Ramli, 1989).
Gambar 2.8 Daur Kalsium (http://www.eco-gem.com/calcium-cycle/)
2.7 Unsur-unsur Mikro
Unsur-unsur mikro mempunyai peranan yang utama sebagai bagian yang
penting dari sitem enzim yang berbeda-beda. Klorin kelihatannya memainkan
peranan dalam menghasilkan ATP. Sodium terdapat sebagai unsure yang diperlukan
oleh tanaman beet untuk menghasilkan pembesaran akar. Bila mana satu tanaman
tidak mempunyai unsure boron, maka sel-sel meristemnya yang bertanggung jawab
untuk pertumbuhan akar-akar, batang-batang dan daun-daun akan mati. Beberapa
unsure-unsur mikro, diperlukan untuk fungsi-fungsi tertentu dalam tubuh beberapa
tanaman. Sebagai contoh, Diaptomae dari anggota fitoplankton ber sel satu
memerlukan silicon untuk membangun dinding yang indah dari dinding sel tubuhnya,
21
dan pada ekosistem darat, silicon yang sama akan membantu memperkuat batang-
batang dari rumput-rumput. Unsur-unsur mikro terdapat sebagai garam-garam
mineral, diabsorbsi kedalam tumbuh-tumbuhan dalam bentuk ion-ion, dan mengikat
daur yang seruoa dengan belerang dan potassium (Ramli, 1989).
Daur Mangan (Mn)
Tersedia dalam bentuk ion, terdapat di dalam tanah alkalis yang mengandung
bahan-bahan organik yang tinggi. Dalam keadaan aerobik, mangan (Mn) dioksidasi:
rekasinya sebagai berikut:
MnO MnO2 jadi dari Mn2- ke Mn-
Kesamaan tanah dengan kandungan bahan organik yang rendah dan dalam keadaan
aerobic dapat mengakibatkan keracunan.
Silikon (Si)
Merupakan unsur yang penting pada lingkungan lautan, sebagai bahan dari
dinding penutup Diatome, Radiolaria, Flagellata dan dapat sebagai regulator dari
pengaruh pH di larutan.
Si terbentuk dari bahan yang terdapat dari peapukan batuan , dan akan
mencapai laut dalam keadaan terlarut yang merupakan particulat dari aliran air dalam
bentuk persenyawaan Si (OH)4 yang akan dipergunakan Diatomae untuk
pertumbuhan dan pembelahan selnya.
Dalam Si ditemukan dalam reaksi persenyawaan dibawah ini :
3A12SiO5(OH) + 4SiO2 + 2K + 2Ca++ 39H2O 2 KCaAL3Si5O16(H2O)6 + 6H+
Merkuri (Hg)
Merkuri terdapat dalam bentuk persenyawaan yang terdapat pada hati
vertebrata dan ginjal. Dalam bentuk persenyawaan methyl-mercury dapat
membahayakan organisme yaitu menurunkan kemampuan kerja dari fungsi system
saraf pusat. Keracunan dapat melalui ikan-ikan. Anak-anak dapat pula mengalami
keracunan karena mengkonsumsi hewan yang memakan biji tumbuhan yang
mengandung senyawa phenyl mercuric asetat (Ramli, 1989).
22
Merkuri memasuki atmosfera dalam bentuk gas dan partikulat yang terbentuk
dari proses alam seperti aktivitas gunung berapi; dan dapat pula dari aktivitas
manusia seperti pembakaran minyak/bantuan dan pemakaian fungisida yang
mengandung senyawa merkuri. Unsure ini kembali ke alam dibawa oleh hujan yang
akan membuat kontaminasi pada sungai-sungai dan mengalir sampai ke laut.
Senyawa metal merkuri terjadi pada tubuh zooplankton yang mengkonsumsi
fitoplankton seperti diatomae dan dinoflagellata; kemudian konsumen primer,
kopepoda yang memakan organisme zooplankton mengakumulasikan metal merkuri
sehingga konsentrasi persenyawaan itu semakin tinggi pada hewan itu dan berjalan
terus sebagai suatu rantai makanan yang kemudian dimakan oleh ikan-ikan dengan
jalan mengabsorbsi kembali metil merkuri lewat “gill epithelium” dan melewati
jaringan epidermis (Ramli, 1989).
Aktivitas manusia dalam daur merkuri di alam ini relatif kecil dibandingkan
dengan yang terjadi secara alami, sehingga kadang-kadang diabaikan; tetapi dengan
melihat pengaruh yang memberikan dampak negatif di atas maka sebaiknya aktivitas
yang akan membahayakan manusia harus dikurangi dan dicegah (Ramli, 1989).
Suatu Model Daur Zat Hara
Ahli ekologi mendapatkan cara yang mudah dalam mepelajari pergerakan zat
hara di dalam ekosistem dengan membentuk ukuran yang khas yang disebut
“compartments”. Untuk suatu sistem daratan, model yang digambarkan dalam
Gambar 2.5, menunjukkan tempat zat hara pada 4 kompartemen yaitu: kompartemen
organik, kompartemen zat hara yang tersedia, partikel mineral dan kompartemen
bantuan, dan kompartemen atmosfera. Pada kompartemen organik, zat hara
merupakan kelompok organisme yang makroskopis dan mikroskopis, sebagia
organism hidup yang mati dan hancuran organik. Kompartemen zat hara yang
tersedia terdiri dari ion-on hara yang terdapat baik dalam air tanah tau tersimpan pada
permukaan tanah liat dan partikel humus. Partikel mineral dan kompartemen batuan
mengandung zat hara yang secara temporer tidak tersedia untuk organisme hidup
karena terikat dengan partikel-partikel mineral dan batuan. Dalam proses waktu yang
23
panjang, akan tersedia disebabkan proses pelapukan, nutrient pada permukaan akan
dilepaskan sebagai ion-ion menjadi hara yang tersedia bagi organism. Kompartemen
atmosfera mengandung gas-gas yang dipatkan diatas dan didalam tanah (Ramli,
1989).
Gambar 2.9 Model Daur Zat Hara (Ramli, 1989)
Tanda panah menunjukkan pergerakan dari zat hara dari satu kompartemen ke
bagian lainnya. Pada saat ahli ekologi menemukan suatu daur pada ekosistem, dia kan
mengukur berapa banyak tiap-tiap hara yang diprtukarkan diantara kompartemen itu
dalam satuan waktu. Rata-rata dari pergerakan zat hara itu lebih penting dalam
mengetahui produktivitas biologis dari pada sejumlah yang terdapat hanya pada satu
tempat saja. Para ahli pengetahuan juga menemukan isotop radioaktif sangat
menolong dalam mengikuti rata-rata pergerakan dari atom yang bergerak dianatar
kompartemen (Ramli, 1989).
Diagram juga menunjukkan pergerakan zat hara dari suatu ekosistem ke
ekosistem lainnya. Pada saat materi memasuki suatu ekosistem sebagai suatu
masukan, dan kemudian meninggalkannya sebagai suatu keluaran. Keadaan yang
menyebabkan pergerakan ini dapat disebabkan oleh meteorologist, geologis ataupun
biologis. Daun yang jatuh ke dalam danau memperlihatkan masukan meteorologis.
Erosi tanah karena longsornya permukaan tanah dapat digambarkan sebagai keluaran
geologis. Seekor hewan yang makan tumbuh-tumbuhan dalam suatu padang rumput
dan kemudian membuang materi fesesnya dalam hutan dapat dimasukan sebagai
24
keluaran biologis dari suatu lapangan dan masukan biologis kedalam hutan (Ramli,
1989).
Ketika membangun suatu kumpulan zat hara untuk suatu ekosistem, seorang
ahli ekologi harus mengambil perhitungan berapa banyak tiap-tiap zat hara memasuki
dan meninggalkan sistem itu dalam unit waktu, sebagai contoh, dalam
memperkirakan hujan dan salju sebagai masukan yang dibawa secara meteorologis
dan arus air sebagai keluaran tranpor dari geologis yang utama. Untuk mengenal
apakah ekosistem telah gain terbangun atau hilang dari zat haranya, ahli ekologi akan
mengukur sejumlah hujan yang incoming dan salju, dan perginya air yang mengalir
dan kemudian menganalisisnya konsentrasi-konsentrasi zat hara itu (Ramli, 1989).
2.8 Ekologi Biokimia
Kemajuan dan perkembangan pada geografi botani dan ekologi tumbuh-
tumbuhan menyebabkan pengertian-pengertian yang lebih baik di dalam memahami
pengaruh kimia pada lingkungan. Ahli geografi botani dan taksonomi telah banyak
mencatat spesifisitas dari flora-flora pada daerah-daerah timbunan kapur dan batu lem
lainnya. Yang sangat dikenal dengan istilah tumbuh-tumbuhan Halophylic, yang
dapat pula hidup pada kadar garam dalam tanah. Tumbuh-tumbuhan halophylic ini
adalah dari familia Chenopodiaceae, Frankeniaceae, dan Tamaricaceae, yang
keberadaannya pada tanah-tanah yang berkadar garam tinggi (Ramli, 1989).
Sifat-sifat umum dari vegetasi di daratan yang kaya dengan unsur-unsur
tambahan telah banyak diketahui. Flora-flora yang bervariasi seperti jenis Halmeine
yang biasanya terdapat pada tanah yang kaya dengan zinkum (Zn), ternyata
mengandung selenium, copper, nikel, chrom, cobalt, barium, berrilium, dan flora lain
yang sesuai dengan unsur yang paling menonjol yang terdapat dalam tanah. Tumbuh-
tumbuhan yang bersama-sama Halmeine juga ditemukan sebagai variasi/spesies baru
pada lokal itu dibawah pengaruh dari kondisi tanah yang ada disana. Contoh dari
tumbuh-tumbuhan itu adalah Viola calaminaria, Thlapsi alpestre spp., Minuartia
verna spp., Armenia calaminaria, Armenia halleri (Ramli, 1989).
25
Perhatian utama dari mempelajari flora yang mengandung serpenti yang
tumbuh pada batuan ultra basic–periodotie, olivinite, dan hasil-hasil metamorfosisnya
yaitu serpentin-serpentin itu. Tanah-tanah disitu mengandung magnesium, nikel,
chrom, dan kobalt; tetapi sedikit sekali mengandung Calsium. Seluruh bagian dari
daerah serpentin menunjukkan gambaran sebagai berikut:
1) Kesuburan tanah yang rendah.
2) Vegetasi sangat jarang dan tumbuhan bersifat xerofit.
3) Satu flora kaya dengan indigenous spesies yang menunjukkan vegetasi yang
sangat tajam sekali perbatasan dengan territorial sekitarnya.
Zakharov dan Zakharova dalam Ramli (1989) menemukan suatu area terbuka
dengan batuan dan timbunan batuan yang mengandung kobalt di Tuva, dimana
terdapat copper lebih banyak dibandingkan kobalt dan nikel. Pada area ini ditemukan
spesies Artemisia frigida dan spesies Actogeron hanya kadang-kadang saja ditemukan
(Ramli, 1989).
Vinogradov dalam Ramli (1989) menemukan 2 macam daerah penyebaran
biokimia ini. Daerah pertama terdapat pada daerah yang kecil maupun area yang luas
dan sering pula ditemukan pada tanah dengan zona iklim yang khas. Karena itu
dikenal dengan nama daerah zonal biokimia. Memiliki tanah podsol dan tanah hutan
turf-podsol, yang memanjang dari USA sampai keseluruhan daratan Eropa, Belanda,
Denmark, Polandia, Baltic dan USSR, dan kemudian menyeberang sepanjang Siberia
dan terus ke timur sepanjang sungai Zea dan Burea. Area geokimia ini memiliki ciri
khas dengan adanya Calsium, Pospor, potanssium, cobalt, copoer, iodine, Boron,
Molybden, dan elemen lainnya.
Tipe kedua dari daerah geokimia itu yaitu daerah yang distribusiya tidak
berhubungan dengan tanah zona iklim itu itu yang dikenal dengan istilah tipe azonal;
(interzonal). Ciri khas ini ditandai dengan adanya timbunan garam, sesuatu yang
dapat muncul karena gejala volkanik, adanya kepingan batuan dan timbunan terjadi
secara alamiah yang terjadi bersama-sama unsur-unsur kimia dalam lingkungan dan
organsme yang terdapat di dalamnya. Contoh daerah ini yaitu daerah yang
26
mengandung Boron yang terdapat pada timbunan boron di Lake Tinder; Flour yang
terdapat sekitar gunung yang aktif, dan molybden di Kaukasus (Ramli, 1989).
Selama 30 tahun yang lalu telah diketahui daerah geokimia yang dapat
menimbulkan akibat karena kelebihan atau defisiensi dari lebih 30 unsur-unsur kimia,
seperti kobalt, iodine, seng, molybden, tembaga, selenium, mangan, berilium dan
sebagainya. Informasi banyak ditemukan dalam berbagai publikasi seperti adanya
pengaruh pemakaian kobalt pada ternak. Pengobatan dengan tablet yang mengandung
kobalt selama 35 hari telah memperbaiki kondidi dari ternak it menjadi normal
kembali; Pemakaian konsentrasi yang tinggi dari Boron bisa mematikan tumbuhan;
Kelebihan Boron juga menyebabkan rontoknya rambut dari tubuh biri-biri (Ramli,
1989).
Kovalsky dan Petrunina dalam Ramli (1989) menyimpulkan bahwa bentuk
fisiologi terdiri dari fase-fase evolusi penting dalam kemampuan megadaptasi dari
tumbuh-tumbuhan pada lingkungan geokimianya. Bentuk-bentuk itu dapat ditemukan
sebagai bentuk konsentrasi obligat maupun fakultatif untuk mencegah penyebaran
sifat-sifat dan perkembangan dari fisiologis varitas baru. Akhir dari fase seleksi itu
adalah dalam keadaan tidak mampu beradaptasi ataupun kematian dimana bentuk
adaptasi itu adalah perkembangan dari spesies formasi, sebagai berikut:
Gambar 2.10 Skema menggambarkan bentuk tanggapan (respon) dari tumbuhan pada konsentrasi yang tinggi dari unsur-unsur kimia pada lingkungan (Ramli, 1989)
27
BAB III
PENUTUP
3.1 Simpulan
Berdasarkan uraian pada pembahasan, diperoleh simpulan sebagai berikut.
(1) Siklus karbon-hidrogen-oksigen merupakan siklus yang ada di ekosistem darat.
Misalnya, air (H2O) dan karbondioksida diabsorbsi oleh produsen dan
membentuknya menjadi karbohidrat (CH2O). Oksigen (O2) dihasilkan dan
dilepaskan kedalam lingkungan. Siklus oksigen adalah proses pertukaran oksigen
di bumi ini yang berlangsung secara terus menerus tidak ada habisnya.
(2) Siklus Nitrogen dalam bentuk bebas diikat dalam bentuk amoniak dan juga
dalam bentuk nitrat.Siklus nitrogen dapat terjadi melalui rangkaian proses yang
saling berhubungan, yakni, fiksasi, pembusukan, nitrifikasi juga. Denitrifikasi.
Nitrogen memegang peranan kritis dalam siklus organic dalam menghasilkan
asam-asam amino yang membuat protein.
(3) Daur Potasium terdiri dari 3 unsur makro yaitu potasium, kalsium dan
magnesium yang kesemuanya berperan dalam pertumbuhan dan perkembangan
dari daun.
(4) Daur Kalsium yaitu ketika tumbuh-tumbuhan darat menyerap senyawa-senyawa
kalsium dari tanah. Kalsium dalam tumbuh-tumbuhan dapat berpindah ke
konsumen tingkat pertama ke konsumen tingkat kedua, atau setiap tahap kalsium
dapat dikembalikan ke tanah atau air oleh saprovor.
(5) Unsur-unsur mikro mempunyai peranan yang utama sebagai bagian yang penting
dari sitem enzim yang berbeda-beda. Contohnya Klorin memainkan peranan
dalam menghasilkan ATP, Mangan, Silikon dan Merkuri.
(6) Kemajuan dan perkembangan pada geografi botani dan ekologi tumbuh-
tumbuhan menyebabkan pengertian-pengertian yang lebih baik di dalam
memahami pengaruh kimia pada lingkungan. Seluruh bagian dari daerah
serpentin menunjukkan gambaran sebagai: Kesuburan tanah yang rendah,
Vegetasi sangat jarang dan tumbuhan bersifat xerofit, Satu flora kaya dengan
27
28
indigenous spesies yang menunjukkan vegetasi yang sangat tajam sekali
perbatasan dengan territorial sekitarnya.
3.2 Saran
Berdasarkan simpulan, penulis menyarankan kepada pembaca untuk terus
meningkatkan kompetensi dan wawasan yang berhubungan dengan kajian ekologi
khususnya dalam daur biogeokimia. Hal ini dikarenakan agar pembaca mengetahui
bagaimana mekanisme berbagai daur biogeokimia, seperti daur karbon-hidrogen-
oksigen, daur nitrogen, daur potassium, dan lain-lain.
29
DAFTAR RUJUKAN
Cotton & Wilkinson. 1989. Kimia Organik Dasar. Jakarta: UI Press.
Davidson, Daniel. 2014. The Calcium Cycle. (Online), (http://www.eco-gem.com/calcium-cycle/), diakses 22 Januari 2016.
Kimball, John W. 1983. Biologi Jilid 3 Edisi ke 5. Jakarta: Erlangga.
Kuncoro. 2007. Pola dan Tipe Dasar Siklus Biogeokimia. (Online), (http://kun.co.ro/2007/01/10/), diakses 24 Januari 2016.
Ramli, Dzaki. 1989. Ekologi. Jakarta: Depdikbud Direktoral Jenderal Pendidikan Tinggi Proyek Pengembangan Lembaga Pendidikan Tenaga Pendidikan.
The State of Victoria. 2015. What Nutrients Do Plants Require. (Online), (http://www.depi.vic.gov.au), diakses 22 Januari 2016.
University of Minnesota. 2014. Ntrogen Cycle. (Online), (www.swac.umn.edu ), www.britannica.com
29