SIKLUS BIOGEOKIMIA EKOSISTEM SAWAH

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

            Udara,air,tanah,kehidupan dan teknologi saling berkaitan secara erat.Atmosfer merupakan lapisan tipis gas-gas yang menyelimuti permukaan bumi, memegang peranan penting sebagai tempat penampungan (reservoir) dari berbagai macam gas. Atmosfer juga menyeimbangkan panas bumi, mengabsorbsi energi dan merusak radiasi ultra violet yang datang dari matahari. Selain itu atmosfer juga berfungsi untuk memindahkan energi panas dari wilayah ekuator, serta berfungsi sebagai jalan atau media pergerakan air pada fase uap dalam siklus hidrologi.

Semua yang ada di bumi ini baik mahluk hidup maupun benda mati tersusun oleh materi. Materi ini tersusun atas unsure-unsur kimia antara lain karbon (C), Oksigen (O), Nitrogen (N), Hidrogen (H), dan Fosfor (P). Unsur-unsur kimia tersebut atau yang umum disebut materi dimanfaatkan produsen untuk membentuk bahan organik dengan bantuan matahari atau energi yang berasal dari reaksi kimia.Hidrosfer mengandung air bumi. Lebih dari 97% dari air bumi berupa lautan, dan sisa nya berupa air tawar dalam bentuk es. Air laut mengalami sirkulasi dalam lingkungan, proses-proses sirkulasi tersebut terjadi dalam atmosfer, dalam sumber air dan dalam air permukaan seperti saluran air, sungai-sungai, danau-danau, waduk-waduk, dan penampungan-penampungan air.

Geosfer terdiri dari padatan bumi meliputi tanah yang sangat mendukung kehidupan tumbuhan. Bagian dari geosfer yang langsung terlibat dengan proses-proses lingkungan melalui kontak dengan atmosfer, hidrosfer, dan semua kehidupan adalah litosfer. Semua kehidupan yang ada di bumi membentuk geosfer.Komponen-komponen abiotik yaitu udara, air, tanah dan komponen biotik saling berkaiatan membentuk suatu sistem yang disebut ekosistem. Ekosistem terdiri dari interaksi yang menguntungkan antara organisme-organisme dengan lingkungannya dimana terjadi pertukaran dari sejumlah besar material dalam bentuk siklus yang dikenal dengan siklus materi. Siklus materi menyangkut materi yang terdiri dari bahan-bahan kimia, termasuk di dalamnya media kehidupan. Bahan-bahan kimia yang termasuk penyusun kehidupan yang paling banyak yaitu karbon, nitrogen, oksigen, hidrogen, belerang, dan fosfor. Perjalanan atau aliran bahan-bahan kimia dalam ekosistem global di bumi ini ternyata berbentuk lingkaran yang dikenal dengan siklus biogeokimia.

1.2 Rumusan Masalah

a.       Apa pengertian daur biogeokimia?

b.      Bagaimana Proses Biogeokimia Dalam Ekosistem?

c.       Bagaimana pengertian dari siklus Nitrogen?

d.      Bagaimana pengertian dari siklus Fosfor?

e.       Bagaimana pengertian dari siklus Belerang?

f.       Bagaimana pengertian dari siklus Karbon?

g.      Bagaimana pengertian dari siklus Hidrologi?

h.      Bagaimana pengertian dari siklus Oksigen?

1.3 Tujuan Masalah
a.     Untuk Mengetahui pengertian daur biogeokimia?
b.    Untuk Mengetahui  Bagaimana Proses Biogeokimia Dalam Ekosistem?
c.     Untuk Mengetahui  Bagaimana pengertian dari siklus Nitrogen?
d.    Untuk Mengetahui  Bagaimana pengertian dari siklus Fosfor?
e.     Untuk Mengetahui  Bagaimana pengertian dari siklus Belerang?
f.     Untuk Mengetahui  Bagaimana pengertian dari siklus Karbon?
g.    Untuk Mengetahui  Bagaimana pengertian dari siklus Hidrologi?
h.    Untuk Mengetahui  Bagaimana pengertian dari siklus Oksigen?

BAB II
PEMBAHASAN

A.Pengertian Siklus Biogeokimia

Materi yang menyusun tubuh organisme berasal dari bumi.Materi yang berupa unsur-unsur terdapat dalam senyawa kimia yang yang merupakan materi dasar makhluk hidup dan tak hidup.Siklus biogeokimia atau siklus organik-anorganik adalah siklus unsur atau senyawa kimia yang mengalir dari komponen abiotik ke biotik dan kembali lagi ke komponen abiotik. Siklus unsur-unsur tersebut tidak hanya melalui organisme, tetapi juga melibatkan reaksi-reaksi kimia hanya melalui organisme, tetapi juga melibatkan reaksi-reaksi kimia dalam lingkungan abiotik sehingga disebut siklus biogeokimia.

Daur biogeokimia melibatkan beberapa unsur-unsur kimia dan juga makhuk hidup serta ekosistem yang menjadi tempat berlangsungnya daur biogeokimia. Salah satu contoh dari unsur kimia yang terlibat dalam daur biogeokimia adalah Oksigen. Oksigen adalah gas yang digunakan oleh makhluk hidup untuk bernafas sehingga disuatu ekosistem terdapat gas oksigen (Harliyono, 1999: 191).Fungsi siklus 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.

B.Proses Biogeokimia Dalam Ekosistem

Dalam proses biogeokimia melibatkan makhluk hidup, tanah, dan reaksi-reaksi kimia di dalamnya. Itulah yang dimaksud sebagai proses  biogeokimia. Berikut ini akan dibahas macam-macam proses daur biogeokimia yang ada di alam ini, antara lain: (indun kistianah & endang sru lestari. 2009:338)

 Siklus biogeokimia merupakan siklus atau proses perputaran yang secara tetap atau berpola, daur siklus biogeokimia meliputi Daur Karbon dan Oksigen, Daur nitrogen, Daur Fosfor, Daur Air

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.

1.      Proses Daur Nitrogen

Beberapa jenis bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar legume tumbuhan lain, misalnya Marsiella Siklus nitrogen merupakan proses pembentukan dan penguraian nitrogen sebagai sumber protein utama di alam. Nitrogen menjadi penyusun utama protein dan sangat diperlukan oleh tumbuhan dan hewan dalam jumlah besar. Nitrogen diperlukan tumbuhan dalam bentuk terikat (ikatan suatu senyawa dengan unsur lain). Nitrogen bebas dapat difiksasi (di ikat) di dalam tanah oleh bakteri yang bersifat simbiotik dan dapat mengikat protein jika bekerjasama dengan akar tumbuhan polong, yang mempunyai bintil akar, rumpun tropik, dan beberapa jenis gangaang.crenata. Selain itu terdapat bakteri dalam tanah yang dapat memikat nitrogen secara langsung, yaitu acetobacter sp yang bersifat aerob dan clostridium sp. yang bersifat anaerob. Selain itu, terdapat beberapa jenis spesies gangganng biru yang dapat menambat nitrogen, antara lain nostoc sp. dan anabaena sp.

Tumbuhan memperoleh nitrogen di dalam tanah berupa amonia (NH₃), ion nitrit (NO₂^-), dan ion nitrat (NO₃^-). Dalam tanah nitrogen terdapat dalam organik tanah di berbagai tahap pembusukan, namun belum dapat dimanfaatkan tumbuhan. Nitrogen yang dimanfaatkan tumbuhan biasanya terikat dalam bentuk ammonium dan (NH₄⁺) ion nitrat (NO₃^-).

Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati dan oleh bakteri. Amonia ini dapat dinitrifikasi oleh bakteri nitrit, yaitu nitrosomonas dan nitrosococcus menjadi NO₂^-. Selanjutnya oleh bakteri denitrifikasi, yaitu pseudomonas denitrifikasi, nitrat diubah kembali menjadi ammonia dan ammonia diubah kembali menjadi nitrogen yang dilepas bebas ke udara. Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem.

Nitrat sangat mudah larut dalam tanah, sehinga cepat hilang karena proses pembusukan. Taraf ketersesisaan nitrogen dalam tanah tergantung pada banyaknya bahan organik, populasi zat-zat renik, dan tingkat pembasuhan tanah oleh air. Dalam keadaan alami terjadi keseimbangan antara laju pertumbuhan dan gaya-gaya yang menentukan penyediaan nitrogen dalam tanah. Proses pemanenan menyebabkan sejumlah besar nitrogen terikat hilang akibat tanah mengalami pembasuhan oleh gerak aliran air dan kegiatan jasad renik. Selain itu nitrogen terikat juga hilang, karena diambil oleh bakteri pengubah nitrat menjadi nitrogen. Hal ini menyebabkan pertanian intensif sangat tergantung pada tambahan pupuk nitrogen.

Bakteri penghasil ion nitrit dan nitrat bersifat autotrof dan aerob, sehingga kehidupannya dipengaruhi oleh aerosotama, suhu, dan kandungan air dalam tanah. Sementara itu proses perubahan nitrit menjadi nitrogen bersifa

Nitrogen terdapat di alam terutama sebagai dinitrogen, N₂ (titik didih 77,3 K). Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer, yaitu 80% dari udara. Nitrogen bebas dapat ditambat/difiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang. Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat/ petir. Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH₃), ion nitrit (N0₂- ), dan ion nitrat (N0₃- ). Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain, misalnya Marsiella crenata. Selain itu, terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung, yakni Azotobacter sp. yang bersifat aerob dan Clostridium sp. yang bersifat anaerob. Nostoc sp. dan Anabaena sp. (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen. Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia. Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri. Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit, yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan. Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan, nitrat diubah menjadi amonia kembali, dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara. Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem.

Gas nitrogen ikatannya stabil dan sulit bereaksi, sehingga tidak bisa dimanfaatkan secara langsung oleh makhluk hidup. Nitrogen dalam tubuh makhluk hidup merupakan komponen penyusun asam amino yang akan membentuk protein. Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat atau petir membentuk nitrat (NO). Tumbuhan menyerap nitrogen dalam bentuk nitrit ataupun nitrat dari dalam tanah untuk menyusun protein dalam tubuhnya. Ketika tumbuhan dimakan oleh herbivora, nitrogen yang ada akan berpindah ke tubuh hewan tersebut bersama makanan. Ketika tumbuhan dan hewan mati ataupun sisa hasil ekskresi hewan (urine) akan diuraikan oleh dekomposer menjadi amonium dan amonia. Oleh bakteri nitrit (contohnya Nitrosomonas), amonia akan diubah menjadi nitrit, proses ini disebut sebagai nitritasi. Kemudian, nitrit dengan bantuan bakteri nitrat (contohnya Nitrobacter) akan diubah menjadi nitrat, proses ini disebut sebagai proses nitratasi. Peristiwa proses perubahan amonia menjadi nitrit dan nitrat dengan bantuan bakteri disebut sebagai proses nitrifikasi.

2.      Proses Daur Fosfor

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 anorganik terlarut di air tanah dan laut. Fosfat anorganik ini kemudian akan diserap oleh akar tumbuhan lagi. Siklus ini berulang terus menerus. Siklus fosfor, bersifat kritis karena fosfor secara umum merupakan hara yang terbatas dalam ekosistem. Tidak ada bentuk gas dari fosfor yang stabil, oleh karena itu siklus fosfor adalah “endogenik”. Dalam geosfer, fosfor terdapat dalam jumlah besar dalam mineral-mineral yang sedikit sekali larut seperti hidroksiapilit, garam kalsium. Adapun gambar dari siklus fosfor adalah sebagai berikut.

Fosfor terlarut dari mineral-mineral fosfat dan sumber-sumber lainnya, seperti pupuk fosfat, diserap oleh tanaman dan tergabung dalam asam nukleat yang menyusun material genetic dalam organisme. Mineralisasi dari biomassa oleh pembusukan/penguraian mikroba mengembalikan fosfor kepada larutan garamnya yang kemudian dapat mengendap sebagai bahan mineral. Sejumlah besar dari mineral-mineral fosfat digunakan sebagai bahan pupuk, industry kimia, dan “food additives”. Fosfor merupakan salah satu komponen dari senyawa-senyawa sangat toksik, terutama insektisida organofosfat

Unsur fosfor merupakan unsur yang penting bagi kehidupan, tetapi persediaannya sangat terbatas. Dengan kemampuannya untuk membentuk ikatan kimia berenergi tinggi, fosfor sangat penting dalam transformasi energi pada semua organisme. Sumber fosfor terbesar dari batuan dan endapan-endapan yang berasal dari sisa makhluk hidup. Sumber ini lambat laun akan mengalami pelapukan dan erosis, bersamaan dengan itu fosfor akan dilepaskan ke dalam ekosistem. Tetapi sebagian besar senyawa fosfor akan hilang ke perairan dan diendapkan. Fosfor dalam tubuh merupakan unsur penyusun tulang, gigi, DNA atau RNA, dan protein. Daur fosfor dimulai dari adanya fosfat anorganik yang berada di tanah yang diserap oleh tumbuhan. Hewan yang memakan tumbuhan akan memperoleh fosfor dari tumbuhan yang dimakannya. Tumbuhan atau hewan yang mati ataupun sisa ekskresi hewan (urine dan feses) yang berada di tanah, oleh bakteri pengurai akan menguraikan fosfat organik menjadi fosfat anorganik yang akan dilepaskan ke ekosistem.

3. Proses Daur Belerang (Sulfur)

    Belerang dalam tubuh organisme merupakan unsur penyusun protein. Di alam, sulfur (belerang) terkandung dalam tanah dalam bentuk mineral tanah dan di udara dalam bentuk SO atau gas sulfur dioksida. Ketika gas sulfur dioksida yang berada di udara bersenyawa dengan oksigen dan air, akan membentuk asam sulfat yang ketika jatuh ke tanah akan menjadi bentuk ion-ion sulfat(SO₄). Kemudian ion-ion sulfat tadi akan diserap oleh tumbuhan untuk menyusun protein dalam tubuhnya.

Ketika manusia atau hewan memakan tumbuhan, maka akan terjadi perpindahan unsur belerang dari tumbuhan ke tubuh hewan atau manusia. Ketika hewan atau tumbuhan mati, jasadnya akan diuraikan oleh bakteri dan jamur pengurai dan menghasilkan bau busuk, yaitu gas hidrogen sulfida (H₂S) yang akan dilepas ke udara dan sebagian tetap ada di dalam tanah. Gas hidrogen sulfida yang ada di udara akan bersenyawa dengan oksigen membentuk sulfur oksida, dan yang di tanah oleh bakteri tanah akan diubah menjadi ion sulfat dan senyawa sulfur oksida yang nanti akan diserap kembali oleh tumbuhan.

4. Proses Daur Karbon

    Siklus karbon adalah siklus biogeokimia di mana karbon dipertukarkan antara biosfer, geosfer, hidrosfer, dan atmosfer bumi. Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran. Reservoir-reservoir tersebut adalah:

1.   Atmosfer

2.  Biosfer Teresterial, meliputi freshwater sistem dan material nonhayati organik  
      seperti soil karbon (karbon  tanah)

3.   Lautan, meliputi karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati atau nonhayati

4.   Sedimen, meliputi bahan baker fosil

      Pertukaran karbon antara reservoir terjadi karena proses kimia, fisika, geologi,
      dan biologi yang bermacam-macam.

Karbon di Atmosfer

Kandungan karbon terbesar yang terdapat diatmosfer bumi adalah gas karbondioksida (CO₂) sebesar 0.03%. Meskipun jumlah gas ini merupakan bagian yang sangat kecil dari seluruh gas yang ada di atmosfer, namun gas ini memiliki peran penting dalam menyokong kehidupan gas-gas lain yang mengandung karbon di atmosfer semakin bertambah selama beberapa tahun terakhir ini dan berperan dalam peningkatan pemanasan global.

Karbon dapat diambil dari atmosfer dengan berbagai cara, antara lain:

1.      Melalui proses fotosintesis

Ketika matahari bersinar, tumbuhan melakukan fotosintesis untuk mengunbah karbondioksida menjadi karbohidrat dan melepaskan oksigen ke atmosfer. Karbon pada proses ini akan banyak di serap oleh tumbuhan yang baru saja tumbuh atau pepohonan pada hutan yang sedang di reboisasi sehingga membutuhkan pertumbuhan yang cepat

2.      Melalui sirkulasi termohalin

Pada permukaan laut di daerah kutub, air laut menjadi lebih dingin dan karbondioksida lebih mudah larut dalam air. Karbondioksida yang larut tersebut akan terbawa oleh sirkulasi termohalin yang membawa massa air di permukaan yang lebih berat menuju ke dalam laut. Di laut bagian atas , pada daerah yang poduktivitasnya tinggi organisme membentuk cangkang karbonat dengan bagian-bagian tubuh lainnya yang keras. Proses ini menyebabkan aliran karbon menuju ke bawah.

3.      Melalui pelapukan batu silikat

Proses ini tidak memindahkan karbon ke dalam reservoir yang siap untuk kembali ke atmosfer seperti dua proses sebelumnya. Pelapukan batuan silikat tidak memilki efek yang terlalu besar terhadap karbondioksida pada atmosfer karena ion karbonat pada atmosfer yang terbentuk terbawa oleh air laut dan selanjutnya akan dipakai untuk membuat karbonat laut.

Karbon dapat kembali lagi ke atmosfer dengan beragai cara pula antara lain:

4.      Melalui respirasi tumbuhan dan binatang

Proses ini merupakan reaksi eksotermik dan termasuk juga penguraian glukosa menjadi karbohidrat             dan air.

5.      Melalui pembusukan, tumbuhan, dan binatang

Jamur dan bakteri menguraikan senyawa karbon pada tumbuhan dan binatang yang mati dan mengubah karbon menjadi karbon dioksida jika tersedia aksigen atau menjadi metana jika tidak tersedia oksigen

6.      Melalui pembakaran material organik

Proses ini berlangsung dengan cara mengoksidasi karbon yang terkandung pada material organik menjadi karbondioksida. Pembakaran bahan bakar fosil seperti batu bara, minyak bumi, dan gas alam akan melepaskan karbon yang tersimpan di dalam geosfer, sehingga menyebabkan kadar karbon dioksida di atmosfer semakin bertambah.

7.      Melalui produksi semen

Salah satu komponen semen yaitu kapur atau kalium oksida dihasilkan dengan cara memanaskan batu kapur yang akan menghasilkan karbon dioksida dalam jumlah banyak.

8.      Melalui erupsi vulkanik

Erupsi vulkanik atau ledakan gunung berapi akan melepasakan gas ke atmosfer. Gas-gas tersebut termasuk uap air, karbon dioksida, dan belerang. Jumlah karbon dioksida yang dilepas ke atmosfer hampir sama dengan jumlah karbon dioksida yang hilang dari atmosfer akibat pelapukan batuan silikat.

9.      Melalui pemanasan permukaan laut

Di permukaan laut, ketika air laut menjadi lebih hangat, karbon dioksida yang larut dalam air akan dilepas ke atmosfer sebagai uap air.

Karbon di Biosfer

Dalam biosfer terdapat sekitar 1900GtC gas karbon dioksida dan oksigen. Karbon adalah bagian yang penting dalam menunjang kehidupan di bumi, karena karbon berperan dalam strutur biokimia dan nutrisi pada semua sel makhluk hidup. Proses-proses perpindahan karbon di biosfer sama dengan proses perpindahan karbon di atmosfer, karena semua proses yang terjadi di atmosfer harus melalui biosfer terlebih dahulu.

Karbon di Laut

Laut mengandung sekitar 36000 GtC ion karbonat yang merupakan kandungan umum. Karbon anorganik, yaitu senyawa karbon tanpa ikatan karbon-karbon atau karbon-hidrogen, adalah penting dalam reaksi yang terjadi pada air. Pertukaran karbon penting untuk mengontrol pH di laut dan dapat di jadikan sebagai sumber. Proses pertukaran karbon antara atmosfer dengan lautan diawali dengan pelepasan karbon ke atmosfer yang terjadi di daerah upwelling (lautan bagian atas), kemudian pada daerah downwelling (laut bagian bawah), karbon berpindah dari atmosfer kembali ke lautan. Pada saat CO₂ memasuki lautan, asam karbonat terbentuk dengan reaksi kimia:

CO₂ + H₂O                  H₂CO₃

Reaksi tersebut memiliki sifat dua arah  untuk mencapai suatu kesetimbangan kimia. Reaksi lain yang penting dalam mengontrol nilai pH larutan adalah pelepasan ion hidrogen dan bikarbonat, dimana dapat menyebabkan perubahan yang besar pada pH, yaitu H₂CO₃           H+ + HCO₃-

   Terdapat lebih banyak persenyawaan karbon yang dikenal daripada persenyawaan unsur lain kecuali hydrogen. Kebanyakan dikenal sebagai zat-zat kimia organic. Keistimewaan karbon yang unik adalah kecenderungannya secara alamiah mengikat dirinya sendiri dalam rantai-rantai atau cincin-cincin , tidak hanya dengan ikatan tunggal, C-C, tetapi juga mengandung ikatan ganda, C=C atau C=C . Di atmosfer terdapat kandungan COZ sebanyak 0.03%. Sumber-sumber COZ di udara berasal dari respirasi manusia dan hewan, erupsi vulkanik, pembakaran batubara, dan asap pabrik. Karbon dioksida di udara dimanfaatkan oleh tumbuhan untuk berfotosintesis dan menghasilkan oksigen yang nantinya akan digunakan oleh manusia dan hewan untuk berespirasi. Hewan dan tumbuhan yang mati, dalam waktu yang lama akan membentuk batubara di dalam tanah. Batubara akan dimanfaatkan lagi sebagai bahan bakar yang juga menambah kadar C02 di udara.

Di ekosistem air, pertukaran C0₂ dengan atmosfer berjalan secara tidak langsung. Karbon dioksida berikatan dengan air membentuk asam karbonat yang akan terurai menjadi ion bikarbonat. Bikarbonat adalah sumber karbon bagi alga yang memproduksi makanan untuk diri mereka sendiri dan organisme heterotrof lain. Sebaliknya, saat organisme air berespirasi, CO₂ yang mereka keluarkan menjadi bikarbonat. Jumlah bikarbonat dalam air adalah seimbang dengan jumlah C0₂ di air.

Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer, geosfer, hidrosfer, dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui). Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran. Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer, biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)), lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati), dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil). Pergerakan tahuan karbon, pertukaran karbon antar reservoir, terjadi karena proses-proses kimia, fisika, geologi, dan biologi yang bermaca-macam. Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi, namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer.

Karbon dioksida (rumus kimia: CO₂) atau zat asam arang adalah sejenis senyawa kimia yang terdiri dari dua atom oksigen yang terikat secara kovalen dengan sebuah atom karbon. Ia berbentuk gas pada keadaan temperatur dan tekanan standar dan hadir di atmosfer bumi. Rata-rata konsentrasi karbon dioksida di atmosfer bumi kira-kira 387 ppm berdasarkan volume [1] walaupun jumlah ini bisa bervariasi tergantung pada lokasi dan waktu. Karbon dioksida adalah gas rumah kaca yang penting karena ia menyerap gelombang inframerah dengan kuat.

Karbon dioksida dihasilkan oleh semua hewan, tumbuh-tumbuhan, fungi, dan mikroorganisme pada proses respirasi dan digunakan oleh tumbuhan pada proses fotosintesis. Oleh karena itu, karbon dioksida merupakan komponen penting dalam siklus karbon. Karbon dioksida juga dihasilkan dari hasil samping pembakaran bahan bakar fosil. Karbon dioksida anorganik dikeluarkan dari gunung berapi dan proses geotermal lainnya seperti pada mata air panas. Karbon dioksida tidak mempunyai bentuk cair pada tekanan di bawah 5,1 atm namun langsung menjadi padat pada temperatur di bawah -78 °C. Dalam bentuk padat, karbon dioksida umumnya disebut sebagai es kering. Neraca karbon global adalah kesetimbangan pertukaran karbon (antara yang masuk dan keluar) antar reservoir karbon atau antara satu putaran (loop) spesifik siklus karbon (misalnya atmosfer - biosfer). Analisis neraca karbon dari sebuah kolam atau reservoir dapat memberikan informasi tentang apakah kolam atau reservoir berfungsi sebagai sumber (source) atau lubuk (sink) karbon dioksida.

Sumber-sumber CO₂ di udara berasal dari respirasi manusia dan hewan, erupsi vulkanik, pembakaran batu bara, dan asap pabrik. Karbon dioksida di udara dimanfaatkan oleh tumbuhan untuk berfotosintesis dan menghasilkan oksigen. Hewan dan tumbuhan yang mati, dalam waktu yang lama akan membentuk batu bara di dalam tanah. Batu bara akan dimanfaatkan lagi sebagai bahan bakar yang juga menambah kadar CO₂ di udara. Di ekosistem air, pertukaran CO₂ dengan atmosfer berjalan secara tidak langsung. Karbon dioksida berikatan dengan air membentuk asam karbonat yang akan terurai menjadi ion bikarbonat. Bikarbonat adalah sumber karbon bagi alga yang memproduksi makanan untuk diri mereka sendiri dan organisme heterotrof lain. Sebaliknya, saat organisme air berespirasi, CO₂ yang mereka keluarkan menjadi bikarbonat. Jumlah bikarbonat dalam air adalah seimbang dengan jumlah CO₂ di air. Lintasan arus utama siklus karbon adalah dari atmosfer atau hidrosfer ke dalam jasad hidup, kemudian kembali lagi ke atmosfer atau hidrosfer (Istimar Syamsuri 2007:171)

5.Proses Daur Hidrologi (Air)

  Pemanasan air samudra oleh sinar matahari merupakan kunci proses siklus hidrologi tersebut dapat berjalan secara kontinu. Air berevaporasi kemudian jatuh sebagai presipitasi dalam bentuk hujan, salju, hujan es, hujan gerimis, atau kabut. Pada perjalanan menuju bumi, beberapa presipitasi dapat berevaporasi kembali ke atas, atau langsung jatuh yang kemudian diintersepsi oleh tanaman sebelum mencapai tanah. Setelah mencapai tanah siklus hidrologi terus bergerak secara kontinu dalam tiga cara yang berbeda: (Istimar Syamsuri 2007:172)

a. Evaporasi (transpirasi).

Air yang ada di laut, di daratan, di sungai, di tanaman, dan sebagainya, kemudian akan menguap ke angkasa (atmosfer) dan akan menjadi awan. Pada keadaan jenuh, uap air (awan) itu akan menjadi bintik-bintik air yang selanjutnya akan turun (precipitation) dalam bentuk hujan, salju, es, dan kabut.

b. Infiltrasi (perkolasi)

Ke dalam tanah air bergerak ke dalam tanah melalui celah-celah dan pori-pori tanah dan batuan menuju permukaan air tanah. Air dapat bergerak akibat aksi kapiler, atau air dapat bergerak secara vertikal atau horizontal di bawah permukaan tanah hingga air tersebut memasuki kembali sistem air permukaan.
c. Air permukaan.

Air bergerak di atas permukaan tanah, dekat dengan aliran utama dan danau, makin landai lahan maka makin sedikit pori-pori tanah, maka aliran permukaan semakin besar. Aliran permukaan tanah dapat dilihat biasanya pada daerah urban. Sungai-sungai bergabung satu sama lain dan membentuk sungai utama yang membawa seluruh air permukaan di sekitar daerah aliran sungai menuju laut.

6. Siklus Oksigen

   Senyawaan oksigen dengan semua unsure kecuali He, Ne, dan mungkin Ar dikenal. Molekul oksigen (dioksigen, O₂ ) bereaksi dengan semua unsur lain kecuali halogen, beberapa logam mulia, dan gas-gas mulia baik dalam suhu ruangan atau pada pemanasan. Oksigen merupakan unsur yang vital bagi kehidupan di bumi ini. Siklus oksigen ditampilkan pada gambar di bawah ini.

KESIMPULAN

1.    Siklus biogeokimia atau siklus organik-anorganik adalah siklus unsur atau senyawa kimia yang mengalir dari komponen abiotik ke biotik dan kembali lagi ke komponen abiotik. Daur biogekimia terbagi atas daur sulfur, daur air, daur nitrogen, daur oksigen dan karbondioksida dan daur fosfor.

2.  Fungsi siklus 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.

3.  Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer, geosfer, hidrosfer, dan atmosfer bumi. Karbon di alam ini mengalami sirkulasi melalui suatu siklus. Siklus ini memperlihatkan bahwa karbon bisa terdapat sebagai gas CO2 penyusun udara, yang konsentrasinya sangat kecil tetapi sangat menentukan karbon secara global.

4.    Siklus 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.
Siklus oksigen berkaitan sangat erat dengan siklus unsur lainnya, terutama dengan siklus karbon. Unsur oksigen menjadi yang terikat secara kimia melalui berbagai proses yang menghasilkan energi, terutama pada perubahan dan proses metabolik dalam organisme.

5.    Siklus belerang relatif kompleks dimana melibatkan berbagai macam gas, mineral-mineral yang sukar larut dan beberapa spesi lainnya dalam larutan. Siklus ini berkaitan dengan siklus oksigen dimana belerang bergabung dengan oksigen membentuk gas belerang oksida (SO2) sebagai bahan pencemar air.

6.    Siklus fosfor, bersifat kritis karena fosfor secara umum merupakan hara yang terbatas dalam ekosistem. Tidak ada bentuk gas dari fosfor yang stabil. Oleh karena itu siklus fosfor adalah “endogenic”. Dalam geosfer, fosfor terdapat dalam jumlah besar dalam mineral-mineral yang sedikit sekali larut, seperti hidroksiapilit dan garam kalsium.

DAFTAR PUSTAKA

Prof.DR.R.Respsoedarmo Soedjiran MA.1984. Pengantar ekologi. Bandung.REMADJA KARYA.

Anonim. 2009. Siklus Biogeokimia. Online (http://id.wikipedia.org/wiki/Siklus_karbon, diakses 18 Februari 2009).

Cotton dan Wilkinson. 1989. Kimia anorganik Dasar. Jakarta: UI-PRESS.

Kuncoro.2007.Pola dan Tipe Dasar Siklus Biogeokimia. Online (http://kun.co.ro/2007/01/10/, diakses 18 Februari 2009).