Siklus Biogeokimia (Nitrogen, Fosfor, Karbon, Oksigen Dan Sulfur)

Unsur-unsur senyawa kimia 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 biogeokimia adalah siklus unsur-unsur senyawa kimia yang melalui organisme dan reaksi-reaksi kimia dalam lingkungan abiotik. Siklus-siklus tersebut, antara lain siklus air, siklus oksigen, siklus karbon, siklus nitrogen, siklus fosfor dan siklus sulfur.

Siklus Nitrogen (N)

Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer, yaitu 80 % dari udara. Nitrogen bebas dapat ditambat atau difiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polong-polongan) dan beberapa jenis ganggang. Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat atau petir.

Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH₃), ion nitrit (NO₂^-) dan ion nitrat (NO₃^-). Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar polong-polongan dan akar tumbuhan lain, misalnya Marsiella crenata. Selain itu, terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung, yaitu 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 (proses pembentukan senyawa nitrat) oleh bakteri nitrit, yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus, sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan.

Selanjutnya, nitrat diubah menjadi amonia kembali, lalu amonia diubah menjadi nitrogen oleh bakteri denitrifikasi dan nitrogen akan dilepaskan ke udara. Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem.

Siklus Fosfor (P)

Di alam, fosofr terdapat dalam dua bentuk, yaitu senyawa fosfor 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 akan terus berulang.

Siklus Karbon (C) Dan Oksigen (O)

Di atmosfer, terdapat kandungan CO₂ sebanyak 0,03 %. Sumber-sumber CO₂ di udara berasal dari respirasi (pernafasan) manusia dan hewan, erupsi vulkanik, pembakaran batubara dan asap pabrik.

Karbondioksida di udara dimanfaatkan oleh tumbuhan untuk fotosintesis dan menghasilkan oksigen yang akan digunakan oleh manusia dan hewan untuk respirasi.

Hewan dan tumbuhan yang telah lama mati akan membentuk batubara di dalam tanah. Batubara akan dimanfaatkan sebagai bahan bakar yang juga menambah kadar CO₂ di udara.

Di ekosistem air, pertukaran CO₂ dengan atmosfer berjalan secara tidak langsung. Karbondioksida 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.

Siklus Sulfur (S)

 Sebagian besar sulfur tersimpan dalam batuan bumi. Sulfur yang ada di atmosfer secara alami berasal dari sumber gas belerang dan dari letusan gunung berapi berupa hidrogen sulfida dan aktivitas mikroorganisme anaerob di rawa-rawa.

Selain itu, sulfur juga dapat terlepas dari batuan karena erosi oleh angin dan air. Sebagian kecil sulfur yang terlepas ini dapat digunakan oleh tumbuhan dan memasuki rantai makanan sbeelum terlepas kembali ke tanah oleh aktivitas mikroorganisme.

Sulfur dioksida yang ada di atmosfer bereaksi dengan oksigen membentuk sulfur trioksida. Produk ini akan bereaksi dengan air di udara akan jatuh membentuk hujan asam.