Di blog sebelumnya kita telah menjelaskan mengenai siklusfosfor, CO2 dan O2. Di blog ini akan di jelaskan mengenai siklus nitrogen, dimana siklus ini adalah siklus rantai energi yang sangat penting dalam daur biogeokimia.
KANDUNGAN NITROGEN DI LAUT
Laut mengandung senyawa nitrogen baik organik maupun anorganik dalam jumlah yang sangat kecil (kira-kira 1/10 dari konsentrasi N2). Bentuknya dapat terlarut, berupa partikel dan terbagi kedalam organic dan anorganik.
Nitrogen di laut sangat dikontrol oleh reaksi redoks yang diperantarai oleh fitoplankton, bakteri, dan mungkin archaea. Sebagai hasil dari transformasi ini. Ion anorganik terlarut, NO-3, NO-2, dan NH+4, secara umum disebut sebagai DIN (dissolved inorganic nitrogen). Banyak dari nitrogen di pesisir-samudra-atmosfer adalah N2(g) dan secara relatif tidak reaktif karena kekuatan yang besar dari tiga ikatan diantara dua atom nitrogen. Beberapa proses abiotik dan mikroba dapat merubah N2 kedalam senyawa yang lebih reaktif. Senyawa ini secara kolektif dinamakan “fixed” atau reactive nitrogen (Nr). Sumber Nitrogen di laut berasal dari aktivitas vulkanik, atmosphere dan sungai (pupuk).
Urea, asam amino, substansi humic, asam nukleat (DNA dan RNA), dan alkil dan amina kuartener masuk ke dalam golongan DON (disolved Organik Nitrogen). Terakhir yang masuk kedalam amida dari sumber biologis, termasuk kitin, peptidoglikan dari dinding sel bakteri, N-acetylaminopolysaccharides (N-AAPs), dan oligopeptida. Molekul Urea yang ringan ini dapat mencapai konsentrasi 13 µM N. Molekul ini dilepaskan kedalam air laut oleh zooplankton herbivore, cryptomonads, bivalve, dan ikan.
SIKLUS NITROGEN (N2)
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- ).
Terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung, yakni Azotobacter sp. yang bersifat aerob dan Clostridium sp. yang bersifat anaerob. Sedangkan di laut, beberapa jenis alga dapat mengikat nitrogen misalnya, Nostoc sp. dan Anabaena sp (ganggang biru).
Siklus nitogen sendiri berlangsung dimulai dari fiksasi nitrogen. Sumber nitrogen tersebut ada yang langsung di fiksasi dari atmosphere ada juga yang berasal dari kototran atau sisa-sisa organisme hidup yang berupa amonia.
Gambar 1. Sikuls Nitrogen
(Sumber: http://kambing.ui.ac.id/bebas/v12/sponsor/Sponsor-Pendamping/Praweda/Biologi/0032%20Bio%201-7c.htm)
Jika nitrogen tersebut dalam bentuk amonia, makan amonia akan dirubah oleh bakteri Nitrosococcus sp menjadi nitrit. Proses ini yang di sebut Nitrifikasi. Nitrit akan dirubah oleh bakteri menjadi nitrat. Nitrat inilah yang digunakan oleh mahluk hidup terutama tumbuhan untuk pertumbuhan. Nitrat yang telah dirubah akan di gunakan tumbuhan dan dirubah 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. Apabila oksigen dalam tanah terbatas, nitrat dengan cepat ditransformasikan menjadi gas nitrogen atau oksida nitrogen oleh proses yang disebut denitrifikasi. Selanjutkan akan terjadi kembali siklus berulang perubahan nitrogen menjadi amonia-nitrit dan seterusnya.
Gambar 2. Siklus Nitrogen
(Sumber: http://gurungeblog.wordpress.com/2008/11/17/daur-biogeokimia/)
Selain melalui fiksasi nitrogen di atmosphre juga di bawah oleh air hujan. Nitrogen yang sudah sampai di darat (tanah) akan di fiksasi oleh rizobium dan di rumah menjadi nitrit kemudian nitrat oleh bakteri Nitrosococcus dan Nitrosomonas. Di laut nitrogen akan di ikat oleh alga.
SIKULS NITROGEN DI LAUTAN
Nitrogen mengalami siklus, baik di atmosfer ataupun di perairan yang dinamakan dengan Siklus nitrogen. Siklus Nitrogen yaitu suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain. Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis. Beberapa proses penting pada siklus nitrogen, antara lain fiksasi nitrogen, mineralisasi dan nitrifikasi, denitrifikasi. Nitrogen memegang peranan kritis dalam siklus organic dalam menghasilkan asam-asam amino yang membuat protein. Dalam siklus nitrogen, tumbuh-tumbuhan menyerap N-anorganik dalam salah satu gabungan atau sebagai nitrogen molekuler. Tumbuh-tumbuhan ini membuat protein yang kemudian dimakan hewan dan diubah menjadi protein hewan. Jaringan organic yang mati diurai oleh berbagai jenis bakteri, termasuk didalamnya bakteri pengikat nitrogen yang mengikat nitrogen molekuler menjadi bentuk-bentuk gabungan (NO2, NO3, NH4) dan bakteri denitrifikasi yang melakukan hal sebaliknya. Nitrogen lepas ke udara dan diserap dari udara selama siklus berlangsung. Jumlah nitrogen yang tergabung dalam mineral dan mengendap di dasar laut tidak seberapa besar (Romimohtarto dan Juwana, 2001). Pola sebaran nitrogen di Samudera Atlantik, Pasifik dan Samudera India tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan (Davis,1986).
Gambar 3. Siklus Nitrogen di laut
Sebaran menegak dari bentuk-bentuk gabungan nitrogen berbeda di laut. Nitrat terbanyak terdapat di lapisan permukaan, ammonium tersebar secara seragam, dan nitrit terpusat dekat termoklin. Interaksi-interkasi antara berbagai tingkat nitrogen organic dan bakteri sedemikian rupa sehingga pada saat nitrogen diubah menjadi berbagai senyawa anorganik, zat-zat ini sudah tenggelam di bawah termoklin. Hal ini menimbulkan masalah bagi penyediaan nitrogen karena termoklin merupakan penghalang bagi migrasi menegak unsur-unsur ini dan kenyataannya persediaan nitrogen akan menjadi faktor pembatas bagi produktivitas di laut. Manfaat Nitrogen antara lain:
- — Sebagai unsur pembatas pertumbuhan dan memainkan peran penting dalam mengontrol produktivitas biologis.
- Berperan dalam rangkaian 'umpan balik' yang mengatur iklim, pembentukan sedimen biogenik, dan kadar beberapa bahan kimia dalam air laut.
- — Untuk memenuhi kebutuhan akan nitrogen sebagai salah satu komponen utama pembentukan asam amino yang menjadi cikal bakal terbentuknya protein.
Dalam ekosistem terumbu karang, daur biogeokimia yang paling di sorot adala siklus carbon. Hal ini di mungkinkan karena sebagian besar hasil metabolise terumbu karang membentuk zat dengan kandungan karbon yang besar. Seperti CaCO3. Siklus karbon di laut berperan dalam menyeimbangkan konsentrasi karbondioksida di atmosphere. Karbondioksida di laut digunakan dalam sistem buffer untuk menjaga asam basa di laut. Menurut jurnal , di ketahui bahwa pada jaman ice age lautan membeku menyebabkan karbon terperangkap di dalam laut sehingga suhu atmopshere mendingin.
Ini adalah bagian akhir dari cerita bersambung siklus Biogeokimia. Siklus ini menerangkan mengenai daur materi energi terutama siklus gas yang terlarutkan dalam laut. 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.
Untuk mengetahui secara lengkap cerita bersambung dari siklus biogeokimia (part 1) klik di sini:
References
Anonim. 2000. Siklus Biogeokimia. http://kambing.ui.ac.id/bebas/v12/sponsor/Sponsor-Pendamping/Praweda/Biologi/0032%20Bio%201-7c.htm.
Anonim. 2008. Daur Biogeokimia. http://gurungeblog.wordpress.com/2008/11/17 /daur-biogeokimia/.
Eviolita, Ajeng Ayu. Rusilawati, Cyntia, dkk. 2011. Makalah Oseanografi Mikronutrien Di Laut. Ilmu
Kelautan, FPIK, UNPAD.
Sanoibaho, Pober. 2008. Siklus Energi, Materi, Biogeokimia Dan Nitrifikasi. http://pobersonaibaho.wordpress.com/2011/05/11/siklus-energi-siklus-materi-siklus-biogeokimia-daur-biogeokimiadan-nitrifikasi/.
