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