Daur Biogeokimia

Daur Biogeokimia

Rangkaian perubahan bentuk unsur-unsur kimia yang melibatkan komponen-komponen biotik dan abiotik dari ekosistem

Daur Unsur Kimia dalam  Ekosistem

1. Proses biologis dan geologis mengubah unsur-unsur kimia dari  bentuk organik dan anorganik

Model umum dari daur kimia.

Terdapat 4 kelompok utama unsur kimia dan proses-proses yang mengubahnya.

Kelompok utama disifatkan oleh bentuk unsur (organik atau anorganik) dan ketersediaannya bagi mahluk hidup.

Daur air, bukan daur Biogeokimia, karena perubahan yang terjadi adalah perubahan fisis.

Daur Karbon

•         Kesetimbangan antara fotosintesis dan respirasi sel

•         Secara umum dan alami setimbang

•         Aktifitas manusia meningkatkan kandungan CO₂ di atmosfer

Perubahan pada Daur Karbon: Efek Rumah Kaca (Peningkatan kandungan CO₂ atmosfer dan suhu)

Sebab:

1) Pembakaran bahan bakar fosil

2) Penebangan hutan

Akibat:

1) Kandungan CO₂ di atmosfer meningkat, panas matahari yang terjebak di atmosfer meningkat.

2) Suhu meningkat.

Daur Nitrogen

–        Nitrogen memasuki ekosistem melalui 2 jalur alami.

•         Melalui hujan dan debu nitrogen.

•         Melalui fiksasi nitrogen, yang dilakukan oleh mikroba prokariotik dengan kemampuan mengubah N₂ menjadi senyawa yang dapat digunakan untuk mensintesis senyawa organik bernitrogen seperti asam amino.

–        Sumber utama:

–        atmosfer (80%)

–        tanaman

–        bahan organik tanah

Industri pupuk nitrogen kimiawi menyumbang pada daur nitrogen di alam.

–        Hasil dari fiksasi nitrogen adalah amonia, yang di dalam tanah akan berubah menjadi amonium setelah mengalami penambahan ion H ⁺ (amonifikasi), yang dapat digunakan oleh tanaman.

•         Beberapa bakteri aerob dapat mengoksidasi amonium menjadi nitrat, melalui proses yang disebut nitrifikasi.

•         Nitrat juga dapat digunakan oleh tanaman.

•         Beberapa bakteri dapat menggunakan oksigen dari nitrat dan melepaskan N₂ ke udara (denitrifikasi).

Daur Fosfor

–        Organisme membutuhkan fosfor untuk banyak hal.

–        Daur fosfor lebih sederhana daripada daur-daur lainnya karena daur fosfor tidak melibatkan atmosfer.

•         Fosfor hanya ada dalam bentuk fosfat, yang diserap tanaman dan digunakan untuk sintesis senyawa organik.

–        Humus dan partikel tanah mengikat fosfat, hal ini menyebabkan daur fosfat bersifat lokal.

Sumber utama

–        batuan

–        Bahan organik tanah

–        tanaman

–        PO₄^- dalam tanah

Input: pelapukan batuan

Output: fiksasi mineral, pelindian

Daur N dan P

•         Titik perhatian:

–        ketersediaan sebagai faktor pembatas

–        dekomposisi membatasi ketersediaan

2. Kecepatan dekomposisi bahan organik menentukan kecepatan pendauran unsur

Kecepatan unsur-unsur kimia didaurkan di dalam ekosistem sangat dipengaruhi oleh kecepatan dekomposisi bahan yang mengandungnya.

1. Dekomposisi dapat terjadi dalam jangka waktu 50 tahun di daerah tundra. Di daerah tropis dibutuhkan waktu yang lebih pendek.
2. Kecepatan penyerapan unsur-unsur kimia dari dalam tanah oleh tanaman pada suatu ekosistem yang mempunyai kandungan unsur-unsur kimia yang berbeda juga beragam.

3. Pendauran unsur sangat dikendalikan oleh tanaman

Hasil penelitian long-term ecological research (LTER) di Hubbard Brook Experimental Forest sejak 1963.

–        Penelitian pendahuluan menunjukkan bahwa terjadi daur internal dalam ekosistem darat sehingga terjadi konservasi unsur hara.

–        Daerah yang tanamannya dihabiskan dengan penebangan dan penyemprotan herbisida digunakan untuk mempelajari pengaruh tanaman terhadap kandungan unsur hara tanah.

–        Perlu penambahan pupuk nitrogen kimiawi untuk menumbuhkan tanaman

Perubahan pada Daur N dan P

•         Masukan besar-besaran N dan P tersedia oleh aktifitas manusia melalui:

–        Pemupukan dan erosi

–        Limbah industri dan rumah tangga

–        Pembakaran bahan bakar fosil - melepaskan NO_x

–        Penggundulan hutan

Eutrofikasi

1. Peningkatan kandungan N and P tersedia
2. Perkembangan alga meningkat (hijau)
3. Kematian alga meningkatkan endapan
4. Peningkatan dekomposisi
5. Oksigen menurun
6. Kondisi anaerobik membunuh ikan dan hewan lain

Perubahan Biogeokimia Lainnya

Hujan asam

•         Terutama disebabkan oleh pembakaran bahan bakar fosil

•         Melepaskan oksida sulfur dan oksida nitrogen

•         Bereaksi dengan air di atmosfer membentuk asam sulfat dan asam nitrat

•         Jatuh kembali sebagai air hujan yang bersifat masam (pH<5,6). 

•         Membunuh tanaman dan hewan, merusakkan bangunan.

Penipisan ozon

•         Tidak terkait dengan peningkatan kandungan CO₂ atmosfer !!

•         Terkait bahan pencemar yang mengandung khlorin (CFC yang digunakan untuk pendingin dan botol semprot) mengurangi kandungan ozon, yang berfungsi menahan radiasi sinar UV

•         Mempengaruhi kesehatan, pertumbuhan tanaman dan lingkungan.