Mekanisme dan Komponen Utama Siklus Biogeokimia di Alam
Siklus biogeokimia mengacu pada pergerakan unsur kimia antara hidup (biotik) dan tak hidup (abiotik) bentuk dalam lingkungan. Meskipun banyak unsur menjalani jenis bersepeda sampai batas tertentu, empat elemen-karbon, nitrogen, fosfor, dan sulfur-yang paling sering dibicarakan karena pentingnya mereka (bersama dengan hidrogen dan oksigen) bagi organisme hidup. Tingkat dan laju bersepeda dari unsur-unsur memiliki konsekuensi penting, seperti mempengaruhi jumlah fosfat yang tersedia untuk hutan dan kemampuan lautan untuk memperlambat pemanasan global dengan menyerap karbon dioksida.
Semua elemen yang mengalami bersepeda adalah dimasukkan ke dalam senyawa. Karbon dapat ditemukan sebagai gas CO 2 anorganik, ion karbonat (CO 3 2 -) dalam batuan atau lautan, atau dalam senyawa organik, seperti gula dan protein, dalam organisme hidup. Ada nitrogen di atmosfer sebagai N 2 atau amonia (NH 3), di dalam tanah sebagai ion seperti nitrat (NO 3 -), dan dalam organisme hidup dalam berbagai senyawa organik, termasuk protein dan asam nukleat. Di mana pun itu terjadi, sebagian besar fosfor terikat untuk oksigen untuk membuat ion fosfat (PO 4 3 -). Sulfur dioksida sebagai gas yang ada belerang (SO 2), ion sulfat (SO 4 2 -) dalam batuan, dan dalam organisme hidup dimasukkan ke dalam protein.
Atmosfer, laut, air tawar, batu, tanah, dan organisme hidup masing-masing dapat dianggap sebagai sebuah "kolam" untuk menyimpan senyawa ini. Waktu yang dihabiskan dalam satu kolam renang dihitung sebagai waktu tinggal rata-rata (MRT). Misalnya, MRT untuk fosfat di batu mungkin ribuan tahun, sedangkan MRT untuk fosfat dalam berdiri jagung kurang dari satu tahun.Mekanisme transportasi
Elemen bergerak dari satu kolam ke orang lain melalui meteorologi, geologi, mekanisme biologis, atau antropogenik. Mekanisme Meteorologi berputar di sekitar presipitasi, seperti hujan yang membawa SO 2 ke dalam tanah. Mekanisme geologi meliputi erosi, yang dapat membawa batu ke dalam larutan ion, serta sedimentasi dan gunung berapi.
Mekanisme biologis yang dibawa oleh organisme hidup, seperti konversi fotosintesis CO 2 untuk gula, atau konversi dari tanah NH 3 sampai gas N 2 oleh bakteri tanah. Burung laut dapat memiliki dampak lokal yang penting pada transportasi fosfat dan nitrogen dari laut ke darat. Banyak pulau-pulau dan pantai barat Amerika Selatan, misalnya, ditutupi dengan lapisan putih guano, turun oleh generasi burung berpesta teri. Panen ini pupuk yang kaya merupakan bagian dari ekonomi Peru, Chili, dan Ekuador.
Mekanisme antropogenik adalah mereka dijalankan oleh manusia dan karenanya bagian dari mekanisme biologis. Manusia memiliki efek mendalam pada siklus biogeokimia melalui pertanian (misalnya, menambahkan nitrogen ke siklus nitrogen global melalui aplikasi pupuk), kehutanan, dan terutama penggunaan bahan bakar berbasis karbon fosil. Pelepasan sejumlah besar karbon dari kolam disimpan kemungkinan untuk menaikkan suhu dunia oleh setidaknya beberapa derajat selama beberapa dekade mendatang, dengan potensi konsekuensi yang signifikan terhadap berbagai bentuk kehidupan. Sebuah, penting belum terjawab, pertanyaan adalah apakah hutan, tanah, dan terutama laut dapat menyerap CO 2 tambahan dan dengan demikian mengurangi tingkat pemanasan global.
Fungsi Daur Biogeokimia adalah sebagai siklus materi yang mengembalikan semua unsur-unsur kimia yang sudah terpakai oleh semua yang ada di bumi baik komponen biotik maupun komponen abiotik, sehingga kelangsungan hidup di bumi dapat terjaga.
Macam-macam Daur Biogeokimia
Daur Air
Air di atmosfer berada dalam bentuk uap air. Uap air berasal dari air di daratan dan laut yang menguap karena panas cahaya matahari. Sebagian besar uap air di atmosfer berasal dari laut karena laut mencapai tigaperempat luas permukaan bumi. Uap air di atmosfer terkondensasi menjadi awan yang turun ke daratan dan laut dalam bentuk hujan. Air hujan di daratan masuk ke dalam tanah membentuk air permukaan tanah dan air tanah. Tumbuhan darat menyerap air yang ada di dalam tanah. Dalam tubuh tumbuhan air mengalir melalui suatu pembuluh. Kemudian melalui tranpirasi uap air dilepaskan oleh tumbuhan ke atmosfer. Transpirasi oleh tumbuhan mencakup 90% penguapan pada ekosistem darat. Hewan memperoleh air langsung dari air permukaan serta dari tumbuhan dan hewan yang dimakan, sedangkan manusia menggunakan sekitar seperempat air tanah. Sebagian air keluar dari tubuh hewan dan manusia sebagai urin dan keringat. Air tanah dan air permukaan sebagian mengalir ke sungai, kemudian ke danau dan ke laut. Siklus ini di sebut Siklus Panjang. Sedangkan siklus yang dimulai dengan proses Transpirasi dan Evapotranspirasi dari air yang terdapat di permukaan bumi, lalu diikuti oleh Presipitasi atau turunnya air ke permukaan bumi disebut Siklus Pendek.
Daur Karbon dan Oksigen
Proses timbal balik fotosintesis dan respirasi seluler bertanggung jawab atas perubahan dan pergerakan utama karbon. Naik turunnya CO2 dan O2 atsmosfer secara musiman disebabkan oleh penurunan aktivitas Fotosintetik. Dalam skala global kembalinya CO2 dan O2 ke atmosfer melalui respirasi hampir menyeimbangkan pengeluarannya melalui fotosintesis. Akan tetapi pembakaran kayu dan bahan bakar fosil menambahkan lebih banyak lagi CO2 ke atmosfir. Sebagai akibatnya jumlah CO2 di atmosfer meningkat. CO2 dan O2 atmosfer juga berpindah masuk ke dalam dan ke luar sistem akuatik, dimana CO2 dan O2 terlibat dalam suatu keseimbangan dinamis dengan bentuk bahan anorganik lainnya.
Daur Nitrogen
Di alam, Nitrogen terdapat dalam bentuk senyawa organik seperti urea, protein, dan asam nukleat atau sebagai senyawa anorganik seperti ammonia, nitrit, dan nitrat. Tahap pertama Daur nitrogen adalah transfer nitrogen dari atmosfir ke dalam tanah. Selain air hujan yang membawa sejumlah nitrogen, penambahan nitrogen ke dalam tanah terjadi melalui proses fiksasi nitrogen. Fiksasi nitrogen secara biologis dapat dilakukan oleh bakteri Rhizobium yang bersimbiosis dengan polong-polongan, bakteri Azotobacter dan Clostridium. Selain itu ganggang hijau biru dalam air juga memiliki kemampuan memfiksasi nitrogen. Tahap kedua Nitrat yang di hasilkan oleh fiksasi biologis digunakan oleh produsen (tumbuhan) diubah menjadi molekul protein. Selanjutnya jika tumbuhan atau hewan mati, mahluk pengurai merombaknya menjadi gas amoniak (NH3) dan garam ammonium yang larut dalam air (NH4+). Proses ini disebut dengan amonifikasi. Bakteri Nitrosomonas mengubah amoniak dan senyawa ammonium menjadi nitrat oleh Nitrobacter. Apabila oksigen dalam tanah terbatas, nitrat dengan cepat ditransformasikan menjadi gas nitrogen atau oksida nitrogen oleh proses yang disebut denitrifikasi.
Daur Belerang (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).
