Proses
Daur Biogeokimia
Daur atau siklus
biogeokimia adalah siklus unsur atau senyawa kimia yang mengalir dari komponen
abiotik ke biotik dan kembali lagi ke komponen abiotik. Terdapat lima jenis
siklus biogeokimia yaitu siklus nitrogen, siklus fosfor, siklus sulfur, siklus
air, serta siklus karbon dan oksigen.
Nitrogen adalah
sebuah unsur yang paling banyak ditemukan di atmosfer dengan persentase sebesar
78% dari keseluruhan gas yang terdapat di atmosfer bumi serta merupakan
komponen utama asam amino. Meskipun demikian, pemakaian unsur nitrogen pada
bidang biologi sangat terbatas, hal ini disebabkan karena nitrogen merupakan
unsur yang sulit untuk berekasi dengan unsur lain sehingga diperlukan berbagai
proses dalam penggunaan nitrogen pada makhluk hidup, yaitu fiksasi nitrogen,
mineralisasi, nitrifikasi, dan denitrifikasi. Fungsi ekologi nitrogen pada
manusia dan hewan adalah untuk menghasilkan protein dari asam amino untuk
pertumbuhan dan berfungsi dalam pembentukkan asam nukleat seperti DNA dan RNA
dalam hereditas. Pada tumbuhan, fungsi ekologi nitrogen adalah untuk
berfotosintesis dalam molekul klorofil dan untuk pertumbuhan.
Siklus nitrogen
adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi
berbagai macam bentuk kimiawi yang lain, dimana proses transformasi ini dapat
terjadi baik secara biologis maupun non-biologis. Selain itu, siklus ini secara
khusus sangat dibutuhkan dalam ekologi karena ketersediaan nitrogen dapat
memengaruhi tingkat proses ekosistem kunci serta produksi primer dan
dekomposisi.
Fiksasi nitrogen adalah
suatu proses yang mengubah nitrogen di udara menjadi amonia (NH3).
Contoh mikroorganisme yang dapat melakukan fiksasi nitrogen (diazotrof) antara
lain adalah Cyanobacteria,
Azotobacteraceae, Rhizobium, Clostridium dan Frankia. Amonifikasi adalah proses pembentukan amonia dari nitrogen yang
diikat oleh bakteri diazotrof. Nitrifikasi adalah proses penyusunan senyawa
nitrat dari amonia yang dirombak dengan Nitrobacter
menjadi ion nitrat (NO3-) yang dapat diserap oleh
tumbuhan. Asimilasi adalah proses pemanfaatan nitrat dalam proses fotosintesis
yang terjadi melalui penyerapan nitrogen dalam bentuk ion nitrat dan amonium
dari dalam tanah oleh tanaman dan direaksikan hingga terbentuk berbagai unsur
organik seperti asam amino, asam nukleat. Denitrifikasi adalah proses pelepasan
nitrogen kembali ke udara yang terjadi di dalam tanah dengan bantuan bakteri
denitrifikasi seperti Pseudomonas,
Thibacillus, Micrococcus.
2.
Siklus Fosfor
Senyawa fosfor merupakan unsur yang ada di bumi dalam bentuk
batuan sedimen. Batuan yang mengalami pelapukan akan membebaskan senyawa fosfat
(PO4) yang diperlukan organisme untuk menyusun jaringan-jaringan
tubuh. Di alam, fosfor terdapat dalam dua bentuk yaitu senyawa fosfat organik yang
terkandung dalam hewan dan tumbuhan serta senyawa fosfat anorganik yang
terdapat pada tanah, batuan dan air. Kegunaan dari fosfor adalah untuk menyimpan
dan memindahkan energi dalam tubuh makhluk hidup, membentuk asam nukleat,
membantu proses respirasi dan asimilasi, membuat pupuk, bahan peledak, korek
api, kembang api, pestisida, odol dan deterjen.
Siklus fosfor adalah proses perubahan fosfat dari fosfat
anorganik menjadi fosfat organik dan kembali menjadi fosfat anorganik secara
kesinambungan dan tanpa jeda. Siklus ini merupakan siklus yang paling sederhana
dibanding dengan siklus biogeokimia yang lain karena siklus fosfat tidak
melalui atmosfer.
Ion fosfat yang
terdapat dalam bebatuan mengalami pengikisan dan pelapukan sehingga membuat
fosfat larut dan terbawa menuju sungai sampai ke laut sehingga membentuk
sedimen yang akan muncul kembali ke permukaan ketika mengalami pergerakan dasar
bumi. Selain itu, ion fosfat dalam bentuk bebatuan yang telah terkikis dan
lapuk juga dapat memasuki air tanah sehingga tumbuhan dapat mengambil fosfat
yang terlarut melalui penyerapan yang dilakukan oleh akar. Dalam siklus rantai
makanan, hewan herbivora mendapat fosfat dari tumbuhan yang mereka makan serta
hewan karnivora mendapat fosfat dari herbivora yang mereka makan pula. Setelah
fosfat masuk ke dalam hewan dan tumbuhan, fosfor organik dari konsumen yang
mati diuraikan oleh dekomposer menjadi fosfat anorganik yang terdapat pada
bebatuan dan fosil dalam tanah yang nantinya akan mengalami pengkisian dan
pelapukan kembali.
3. Siklus
Sulfur
Sulfur atau
belerang merupakan unsur yang ikut berperan dalam pembentukan asam amino yang
merupakan pembangun dasar kehidupan dan banyak ditemukan di dekat gunung
berapi. Unsur ini terdapat di alam dalam berbagai bentuk seperti mineral pada
tanah, gas sulfur dioksida pada udara dan sebagai penyusun protein pada tubuh
organisme. Fungsi dari sulfur antara lain adalah sebagai baterai, deterjen,
fungisida, pupuk, bubuk mesiu, korek api, dan kembang api.
Siklus sulfur adalah proses
perubahan sulfur dari hidrogen sulfida menjadi sulfur dioksida lalu menjadi
sulfat dan menjadi hidrogen sulfida kembali. Siklus ini dimulai dari dalam
tanah ketika ion sulfat diserap oleh akar tumbuhan dan mengalami proses
metabolisme menjadi penyusun protein dalam tubuh tumbuhan. Ketika hewan atau
manusia memakan tumbuhan maka protein yang terkandung dalam tumbuhan yang
mereka konsumsi akan berpindah ke dalam tubuh konsumen. Selanjutnya senyawa
sulfur yang berada dalam tubuh organisme akan mengalami proses metabolisme
dimana sisa dari hasil metabolisme tersebut akan diurai oleh bakteri dalam
lambung berupa gas yang mengandung sulfur.
Proses pembakaran bahan bakar fosil batu bara atau aktivitas
gunung berapi akan menghasilkan asap yang naik ke atmosfer dan membentuk awan
yang mengalami kondensasi dan menurunkan hujan asam. Air dari hujam asam masuk
ke dalam tanah yang akan diubah menjadi sulfat yang sangat penting bagi
tumbuhan. Sulfat lalu berpindah dari alam ke dalam tumbuhan melalui penyerapan
sulfat oleh akar. Sulfur akan direduksi oleh bakteri menjadi sulfida dan membentuk
sulfur dioksida atau hidrogen sulfida.
4. Siklus
Air
Air merupakan
dasar dan sumber dari semua proses kehidupan yang ada di bumi dan berperan
penting dalam keseimbangan ekosistem alam. Sebagian besar hewan darat
membutuhkan pasokan air segar untuk dapat bertahan hidup. Akan tetapi 97,5%
dari keseluruhan air yang ada di bumi adalah air asin yang tidak dapat diminum.
Organisme yang kekurangan air dapat mengakibatkan dehidrasi karena ketahanan
tubuh makhluk hidup sangat bergantung pada air. Kegunaan air adalah untuk
mengatur suhu tubuh, sebagai pelarut untuk mineral, vitamin, asam amino, dan
glukosa agar mudah diserap oleh tubuh, membawa nutrisi dan oksigen ke seluruh
sel tubuh, meningkatkan metabolisme sel, membantu mengeluarkan zat yang tidak
berguna dalam tubuh serta membantu tubuh dalam metabolisme lemak.
Siklus air atau
hidrologi adalah sebuah sirkulasi perpindahan air dari bumi ke atmosfer dan
kembali ke bumi dengan melalui tiga fase yaitu cair, padat dan gas yang
berperan penting dalam cuaca, iklim dan ilmu meteorologi serta sangat
signifikan dalam kehidupan organisme. Siklus ini terdiri atas kondensasi,
presipitasi, evaporasi dan transpirasi.
Air laut yang
mengalami pemanasan oleh sinar matahari berevaporasi menjadi gas yang naik ke
atmosfer. Gas tersebut mengalami kondensasi sehingga berubah menjadi awan dan
selanjutnya mengalami presipitasi dalam bentuk air hujan, salju, hujan, hujan
es, hujan gerimis atau kabut. Air hujan yang jatuh ke bumi akan mengalir di
permukaan tanah, meresap ke dalam tanah (infiltrasi), dan sebagian lagi akan
menguap (evaporasi). Selanjutnya air hujan yang mengalami infiltrasi akan
meresap terus menuju ke dalam lapisan yang jenuh dengan air yang bergrak dalam tanah
(air tanah) yang akan keluar menuju sungai, danau dan rawa. Air sungai lalu
akan mengalir terus hingga mencapai laut atau samudera dan akan mengalami
evaporasi kembali.
5. Siklus
Karbon dan Oksigen
Karbon dioksida merupakan
unsur yang bisa berikatan dengan unsur lain untuk membentuk berbagai senyawa
baru dan merupakan hasil dari hewan dan manusia pada proses respirasi. Oksigen
adalah unsur ketiga terbanyak yang ditemukan di alam semesta yang vital bagi semua
kehidupan di bumi serta merupakan hasil dari fotosintesis tumbuhan dan mudah
untuk bereaksi dengan unsur lain. Fotosintesis merupakan proses biokimia yang
terjadi dalam tumbuhan dengan menggunakan air, zat hara, karbon dioksida dan
bantuan sinar matahari serta enzim untuk pembuatan energi dan menghasilkan
oksigen. Fungsi karbon adalah untuk menjadi bahan baku dasar dari intan dan
berlian serta grafit dalam pensil, proses fotosintesis tumbuhan untuk
menghasilkan oksigen, pembakaran dalam bentuk batu bara, menjernihkan air
kotor. Selain itu fungsi oksigen adalah
untuk menjalankan fungsi organ agar semua makhluk hidup dapat bertahan
hidup.
Siklus karbon dan
oksigen adalah proses sirkulasi pertukaran oksigen di bumi yang penting untuk
kehidupan makhluk hidup dan alam. Siklus ini terdiri dari pembakaran, respirasi
seluler, dan fotosintesis.
Asap yang
dihasilkan oleh pabrik dan respirasi organisme akan diproses oleh tumbuhan
dengan menggunakan bantuan dari sinar matahari untuk mengubah karbon dioksida
dan air menjadi energi dan oksigen yang berguna bagi makhluk hidup melalui
proses fotosintesis. Dalam rantai makanan, organisme herbivora akan mengonsumsi
tumbuhan sebagai makanan dan organisme karnivora akan memakan hewan herbivora
sebagai sumber energi untuk bertahan hidup. Selanjutnya organisme yang mati
akan mengalami penguraian oleh organisme pengurai seperti bakteri dan jamur dan
menyebabkan senyawa karbon organik dalam tubuh hewan tersebut bebas ke udara
atau air.
Bila X terbakar habis, dampak yang
terjadi adalah …..
A)
Aliran
air berkurang
B)
Tidak
memengaruhi persediaan air di hutan
C)
Bertambah
besarnya aliran air dari gunung
D)
Bertambah
besarnya proses evapotranspirasi
E)
Bertambah
besarnya daya serap humus
Jawaban
: C
Pembahasan
Peranan akar tumbuhan, selain untuk
memperkokoh berdirinya batang, penyerapan air dan unsur hara, akar juga
berperan dalam mengikat tanah agar tidak longsor serta dapat menyimpan air
dalam taah. Jika tumbuhan ditebang dan mengakibatkan hutan menjadi gundul
kemudian turun hujan, maka tanah tersebut akan mengalami erosi sehingga tidak
ada lagi yang bisa menyerap air dan hal ini membuat aliran air akan semakin
deras.
2.
Siklus
biogeokimia di alam akan terhenti jika tidak terdapat …..
A)
Fotoautotrof
B)
Kemoautotrof
C)
Konsumen
tingkat 1
D)
Konsumen
tingkat 2
E)
Pengurai
Jawaban
: E
Pembahasan
Siklus biogeokimia adalah daur materi
yang melibatkan unsur senyawa kimia seperti karbon, oksigen, nitrogen dan air
yang mengalami perpindahan organisme beredar kembali ke lingkungan fisik.
Keberadaan yang paling penting adalah pengurai karena dia yang berperan dalam
mengubah zat organik untuk menjadi zat anorganik kembali.
3.
Berdasarkan gambar di atas, peristiwa
berikut yang merupakan tahapan dari siklus nitrogen di alam adalah …..
A)
VI
mewakili dekomposisi, IV mewakili denitrifikasi
C)
II
mewakili denitrifikasi, I mewakili dekomposisi
D)
IV
mewakili denitrifikasi, II mewakili dekomposisi
E)
V
mewakili fiksasi nitrogen, III mewakili nitrifikasi
Jawaban
: A
Pembahasan
Fiksasi nitrogen adalah proses mengubah N2
di atmosfer menjadi nitrat (V, VI, I, II)
Proses nitrifikasi adalah proses
terbentuknya nitrat oleh bakteri aerob (I, II)
Dekomposisi adalah proses menguraikan
sampah organik yang berasal dari tumbuhan mati/bangkai menjadizat anorganik (NH3)
(VI)
Denitrifikasi adalah penguraian senyawa
nitrat (IV)
4.
Fiksasi
nitrogen dalam siklus nitrogen dapat dilakukan melalui beberapa cara di bawah
ini, kecuali:
A)
Mikroorganisme
yang ada di dalam tanah
B)
Proses
industri melalui temperatur dan tekanan yang tinggi
C)
Mikroorganisme
dalam nodul-nodul akar pada tumbuhan leguminose
D)
Beberapa
jenis tumbuhan yang dapat mengabsorbsi langsung gas nitrogen
E)
Ketika
terjadi petur atau kilat di langit
Jawaban
: D
Pembahasan
Tumbuhan tidak dapat langsung
mengabsorbsi gas nitrogen dari udara. Yang benar adalah beberapa tumbuhan dari famili
leguminoceae berasosiasi dengan mikroba yang dapat langsung mengabsorbsi gas
nitrogen dari udara. Contoh mikroba tersebut adalah Rhizobium leguminose yang berasosiasi dengan akar tanaman legum.
5.
Pernyataan
di bawah ini yang menunjukkan proses nitrifikasi pada siklus nitrogen adalah
…..
A)
Konversi
dari ion amonium menjadi nitrat
B)
Konversi
dari ion amonium menjadi nitrit
C)
Konversi
dari gas nitrogen menjadi nitrit
D)
Konversi
dari gas nitrogen menjadi nitrat
E)
Konversi
dari nitrit menjadi nitrat
Jawaban
: A
Pembahasan
Proses nitrifikasi pada siklus nitrogen
adalah proses perubahan amonium oleh bakteri nitrifikasi menjadi nitrit lalu
dari nitrit diubah menjadi nitrat juga oleh bakteri nitrifikasi, dimana hasil
akhir dari proses nitrifikasi adalah nitrat.
6.
Pernyataan
di bawah ini yang paling tepat dalam mendeskripsikan peran detritivor dalam
siklus karbon adalah …..
A)
merupakan
mikroorganisme yang memisahkan senyawa organik dari materi yang telah mati
B)
merupakan
jamur yang menggunakan pencernaan ekstra-selular untuk memisahkan senyawa
organik dari materi yang telah mati
C)
merupakan
organisme yang memakan kotoran makhluk hidup
D)
merupakan
hewan yang memperluas permukaan materi-materi yang sudah mati untuk dekomposer
E)
merupakan
hewan yang memisahkan senyawa organik dari materi yang telah mati
Jawaban
: D
Pembahasan
Detritivor adalah organisme yang
mengonsumsi hewan atau tumbuhan yang telah mati dan membusuk. Contoh detritivor
adalahrayap, beberapa kumbang pemakan bangkai, kelabang, dll. Sedangkan
dekomposer umumnya adalah mikroorganisme yang menguraikan materi-materi yang
sebelumnya telah melalui proses penguraian oleh organisme detritivor. Contoh
dekomposer adalah jamur dan mikroba-mikroba pengurai.
7.
Proses yang terjadi pada X dan Y secara
berurutan adalah …..
A)
Oksidasi
dan respirasi
B)
Respirasi
dan eskresi
C)
Transpirasi
dan respirasi
D)
Fotosintesis
dan ekskresi
E)
Fotosintesis
dan respirasi
Jawaban
: E
Pembahasan
Dari gambar di atas X tumbuhan melakukan
fotosintesis (menyerap CO2 dan menghasilkan O2). Kemudian
Y hewan menggunakannya untuk respirasi lalu melepaskan CO2 yang
kembali digunakan oleh tumbuhan.
8.
Organisme
perlu melakukan respirasi, hal tersebut berkaitan dengan daur biogeokimia jenis
…..
A)
Daur
air
B)
Daur
nitrogen
C)
Daur
karbon
D)
Daur
sulfur
E)
Daur fosfor
Jawaban
: C
Pembahasan
Organisme melakukan respirasi dengan
menghirup oksigen dan mengeluarkan karbon dioksida, dimana unsur karbon dari
hasil respirasi akan mengalami proses daur karbon yang berlangsung secara
terus-menerus.
9.
Perhatikan
salah satu daur biogeokimia di bawah ini!
Pada daur oksigen seperti pada skema, X,
Y dan Z secara berurutan adalah...
A)
oksigen,
fotosintesis, karbon dioksida
B)
oksigen,
respirasi aerob, karbon dioksida
C)
karbon
dioksida, fotosintesis, oksigen
D)
karbon
dioksida,, respirasi anaerob, oksigen
E)
oksigen,
karbon dioksida, fotosintesis
Pembahasan
Dalam daur oksigen, tumbuhan melepaskan oksigen (Y) sebagai
salah satu hasil dari reaksi kimia fotosintesis disamping hasil lainnya berupa
glukosa. Oksigen tersebut dilepaskan oleh tumbuhan ke udara (Z). Oksigen
selanjutnya dibutuhkan oleh organisme yang melakukan respirasi seluler melalui
peristiwa pernapasan (respirasi). Melalui peristiwa respirasi juga oksigen
dilepaskan ke lingkungan dalam bentuk senyawa CO2 dimana CO2
digunakan oleh tumbuhan dalam peristiwa fotosintesis. Reaksi fotosintesis
secara sederhana adalah sebagai berikut 6CO2 + 6H2O àC6H12O6
+ 6O2.
10. Perhatikan skema daur biogeokimia dari
unsur karbon berikut!
Proses yang terjadi pada daerah X adalah
…..
A)
mati
B)
fotosintesis
C)
respirasi
D)
pengendapan
E)
pembakaran
Jawaban
: D
Pembahasan
Dalam ekosistem terjadi proses rantai
makanan dimana prsoes ini akan berakhir pada proses penguraian bahan-bahan sisa
yang akan mengendap di dalam tanah.
11. Perhatikan bagan daur nitrogen di bawah
ini!
Proses nitrifikasi terjadi pada nomor …..
A)
1
B)
2
C)
3
D)
4
E)
5
Jawaban
: B
Pembahasan
Proses nitrifikasi adalah proses
pembentukan nitrat oleh bakteri nitrogen di dalam tanah dari N2
N2 à NO3 = nitrifikasi
NO3 à protein = proses sintesis
Protein à CO2 = katabolisme atau
pembusukan
Protein à NH3 = amonifikasi
NH3 à N2 = denitirifikasi
12. Pernyataan berikut tepat untuk daur nitrogen,
kecuali …..
A)
nitritasi
diperlukan nitrit
B)
melibatkan
bakteri Nitrobakter
C)
bersifat
anaerob
D)
membentuk
nitrat
E)
bahan
utama amoniak
Jawaban
: A
Pembahasan
Nitrogen yang diikat
biasanya dalam bentuk amonia (NH3). Amonia dihasilkan dari penguraian jaringan
yang mati oleh dekomposer. Amonia ini akan mengalami nitritasi oleh bakteri
nitrit, yaitu Nitrosomonas dan Nitrococcus. Lalu dibantu lagi oleh nitrobacter
sehingga dapat menghasilkan nitrat yang dapat diserap oleh akar tumbuhan.
Selanjutnya, oleh bakteri denitrifikan, nitrat diubah menjadi nitrogen untuk
dikembalikan ke udara melalui denitrifikasi.
13. Dalam daur nitrogen, proses penyusunan
HNO2 dari NH3 merupakan bagian dari proses …..
A)
Amonifikasi
B)
Denitrifikasi
C)
Nitrifikasi
D)
Asimilasi
E)
Fiksasi
Jawaban
: B
Pembahasan
Fiksasi nitrogen adalah suatu proses yang
mengubah nitrogen di udara menjadi amonia (NH3). Amonifikasi adalah proses pembentukan
amonia dari nitrogen yang diikat oleh bakteri diazotrof. Nitrifikasi adalah proses penyusunan
senyawa nitrat dari amonia yang dirombak dengan Nitrobacter menjadi ion nitrat (NO3-) yang
dapat diserap oleh tumbuhan. Asimilasi adalah proses pemanfaatan
nitrat dalam proses fotosintesis yang terjadi melalui penyerapan nitrogen dalam
bentuk ion nitrat dan amonium dari dalam tanah oleh tanaman dan direaksikan
hingga terbentuk berbagai unsur organik seperti asam amino, asam nukleat. Denitrifikasi adalah proses pelepasan
nitrogen nitrat kembali ke udara yang terjadi di dalam tanah dengan bantuan
bakteri denitrifikasi seperti Pseudomonas,
Thibacillus, Micrococcus.
14. Berikut adalah mikroorganisme diazotrof
yang berperan dalam fiksasi nitrogen, kecuali …..
A)
Cyanobacteria
B)
Azotobacteraceae
C)
Pseudomonas cattleya
D)
Rhizobium
E)
Clostridium
Jawaban
: C
Pembahasan
Mikroorganisme diazotrof yang berperan
dalam fiksasi nitrogen adalah Cyanobacteria,
Azotobacteraceae, Rhizobium, Clostridium kecuali Pseudomonas cattleya karena mikroorganisme ini merupakan penyebab
dari penyakit pada anggrek dan bukan berperan dalam fiksasi nitrogen.
15. Tahapan yang tidak benar dari siklus air
berikut adalah …..
A)
Kondensasi
B)
Presipitasi
C)
Evaporasi
D)
Transpirasi
E)
Fiksasi
Jawaban
: E
Pembahasan
Siklus air terdiri atas tahap kondensasi,
presipitasi, evaporasi dan transpirasi. Sedangkan fiksasi merupakan tahap dari
daur nitrogen.
0 comments:
Post a Comment