Siklus nitrogen adalah: Pengertian, tahapan, manfaat

Siklus nitrogen adalah rangkaian biogeokimia yang memasok nitrogen ke makhluk hidup dan terus beredar di biosfer. Ini terdiri dari proses biotik dan abiotik. Amonium (NH4+) dan nitrat (NO3) membentuk beberapa presentasi paling penting dari unsur ini, serta nitrogen atom dalam keadaan gas (N2).

Nitrogen, unsur paling berlimpah di atmosfer kita, sangat penting bagi kehidupan. Nitrogen ditemukan di tanah dan tanaman, di air yang kita minum, dan di udara yang kita hirup. Ini juga penting untuk kehidupan: blok pembangun utama dari DNA, yang menentukan genetika kita, penting untuk pertumbuhan tanaman, dan karena itu diperlukan untuk makanan yang kita tanam.

Tetapi seperti halnya segalanya, keseimbangan adalah kuncinya: terlalu sedikit nitrogen dan tanaman tidak dapat berkembang, yang mengarah pada hasil panen yang rendah; tetapi terlalu banyak nitrogen dapat menjadi racun bagi tanaman, dan juga dapat merusak lingkungan kita.

Tumbuhan yang tidak memiliki cukup nitrogen menjadi kekuningan dan tidak tumbuh dengan baik dan dapat memiliki bunga dan buah yang lebih kecil. Petani dapat menambahkan pupuk nitrogen untuk menghasilkan tanaman yang lebih baik, tetapi terlalu banyak dapat membahayakan tanaman dan hewan, dan mencemari sistem perairan kita.

Memahami Siklus Nitrogen — bagaimana nitrogen bergerak dari atmosfer ke bumi, melalui tanah dan kembali ke atmosfer dalam Siklus tanpa akhir — dapat membantu kita menumbuhkan tanaman yang sehat dan melindungi lingkungan kita.

Siklus nitrogen adalah salah satu siklus biogeokimia paling penting untuk keseimbangan kehidupan karena nitrogen (N) adalah unsur kimia yang sangat berlimpah dalam komposisi bahan organik dan di atmosfer Bumi (78% dari volumenya).

Dalam siklus nitrogen, berbagai tingkat makhluk hidup, autotrof, dan heterotrof, organisme kecil pengurai bahan organik, dan volume nitrogen yang sangat besar di atmosfer saling terkait.

Apa itu Siklus nitrogen

Siklus nitrogen adalah proses biogeokimia yang mengubah keberadaan nitrogen inert di atmosfer menjadi bentuk yang lebih bermanfaat bagi organisme hidup.

Lebih lanjut, nitrogen adalah usnur nutrisi utama bagi tumbuhan. Namun, nitrogen yang melimpah di atmosfer tidak dapat digunakan secara langsung oleh tanaman atau hewan. Baca terus untuk mengeksplorasi bagaimana siklus Nitrogen membuat nitrogen yang dapat digunakan tersedia untuk tanaman dan organisme hidup lainnya.

Pengertian Siklus Nitrogen

Siklus nitrogen adalah proses biogeokimia di mana nitrogen diubah menjadi berbagai bentuk, secara berurutan berpindah dari atmosfer ke tanah ke organisme dan kembali ke atmosfer.

Siklus nitrogen melibatkan beberapa proses seperti fiksasi nitrogen, nitrifikasi, denitrifikasi, peluruhan dan pembusukan.

Gas nitrogen ada dalam bentuk organik dan anorganik. Nitrogen organik ada dalam organisme hidup, dan mereka melewati rantai makanan dengan konsumsi organisme hidup lainnya.

Bentuk nitrogen anorganik ditemukan berlimpah di atmosfer. Nitrogen ini tersedia untuk tanaman oleh bakteri simbiotik yang dapat mengubah nitrogen inert menjadi bentuk yang dapat digunakan – seperti nitrit dan nitrat.

Nitrogen mengalami berbagai jenis transformasi untuk menjaga keseimbangan dalam ekosistem. Selanjutnya, proses ini meluas ke berbagai bioma, dengan siklus nitrogen laut menjadi salah satu siklus biogeokimia yang paling rumit.

Dapat diringkas proses siklus nitrogen sebagai berikut:

  • Fiksasi nitrogen. Unsur gas ini ditetapkan oleh bakteri dan prokariota lainnya melalui berbagai proses metabolisme, mengubahnya menjadi senyawa organik yang dapat digunakan, seperti amonia (NH 3). Mikroorganisme ini dapat ditemukan di tanah dan air, atau sebagai simbiotik tanaman. Molekul nitrogen ini digunakan oleh tanaman, yang membentuk berbagai molekul organik bersamanya.
  • Penularan ke hewan. Mengikuti urutan rantai makanan, nitrogen di tumbuhan berpindah ke hewan herbivora dan kemudian ke karnivora, menyebar di antara berbagai tautan piramida makanan. Nitrogen yang berlebih dikeluarkan dari tubuh mereka melalui urin, kaya akan amonia, sehingga kembali ke tanah untuk melanjutkan siklus.
  • Dekomposisi Nitrifikasi. Amonia tanah, yang berasal dari urin hewan atau aksi bakteri pengikat, berfungsi sebagai makanan untuk mikroorganisme jenis lain dari tindakan nitrifikasi, yaitu, yang memecah amonia dan mengoksidasi menjadi nitrit (NO 2 -) dan nitrat (NO 3 -).
  • Dekomposisi denitrifikasi. Senyawa-senyawa terakhir ini berfungsi, pada gilirannya, sebagai makanan untuk jenis prokariota lainnya, kali ini metabolisme denitrifikasi, yaitu, yang memecah molekul nitrit dan nitrat, memperoleh energi untuk hidup dan melepaskan nitrogen ke dalam gas atmosfer sehingga siklus dapat memulai kembali.

Pentingnya siklus nitrogen

Siklus nitrogen
Gambar skema Siklus nitrogen

Siklus nitrogen adalah perputaran vital bagi keberadaan kehidupan seperti yang kita kenal sejak kehidupan terbentuk sebagai hewan, tumbuhan, dan bahkan manusia tidak dapat memperbaiki nitrogen dari bentuk gasnya (N 2), walaupun kita sangat membutuhkannya untuk jaringan kita.

Karena alasan itu, kita bergantung pada manipulasi gas oleh bentuk kehidupan lain, yang tidak kalah pentingnya dengan mikroskopis. Inilah bagaimana nitrogen datang kepada kita melalui rantai transmisi yang panjang.

Siklus nitrogen di perairan

Siklus nitrogen umumnya tidak banyak berbeda ketika terjadi di air, yaitu di permukaan danau, laut, dan sungai. Nitrogen dapat mencapai air melalui limpasan, hasil dari pupuk manusia atau alami. Dalam kasus lain, itu ditularkan oleh rantai trofik laut, di mana banyak hewan darat dimasukkan ke dalam laut.

Bagaimanapun, masuknya zat organik nitrogen ini didistribusikan di antara predator yang berbeda, meninggalkan residu bahan nitrogen di dasar laut, di mana ia diuraikan oleh berbagai jenis mikroorganisme. Dengan demikian, siklus mikroskopis antara nitrifier dan denitrifier diulangi, dan nitrogen gas dilepaskan kembali ke atmosfer.

Tahapan Siklus Nitrogen

Tahapan Siklus Nitrogen terdiri dari langkah-langkah berikut – Fiksasi Nitrogen, Nitrifikasi, Asimilasi, Amonifikasi, dan Denitrifikasi. Proses ini berlangsung dalam beberapa tahap dan dijelaskan di bawah ini:

1. Fiksasi nitrogen

Fiksasi adalah langkah awal dari siklus nitrogen. Di sini, nitrogen (N2) di atmosfer yang terutama tersedia dalam bentuk lembam, diubah menjadi bentuk -amonia yang dapat digunakan (NH3).

Selama proses fiksasi Nitrogen, bentuk gas nitrogen yang lembam diendapkan ke tanah dari atmosfer dan air permukaan, terutama melalui presipitasi. Kemudian, nitrogen mengalami serangkaian perubahan, di mana dua atom nitrogen terpisah dan bergabung dengan hidrogen untuk membentuk amonia (NH4 +).

Seluruh proses fiksasi Nitrogen diselesaikan oleh bakteri simbiotik yang dikenal sebagai Diazotrof. Azotobacter dan Rhizobium juga memiliki peran utama dalam proses ini. Bakteri ini terdiri dari enzim nitrogenase yang memiliki kemampuan untuk menggabungkan gas nitrogen dengan hidrogen untuk membentuk amonia.

Fiksasi nitrogen dapat terjadi baik oleh fiksasi atmosfer – yang melibatkan pencahayaan atau fiksasi industri dengan memproduksi amonia dalam kondisi suhu dan tekanan tinggi. Ini juga dapat diperbaiki melalui proses buatan manusia, terutama proses industri yang menghasilkan pupuk kaya amonia dan nitrogen.

Jenis-jenis Fiksasi Nitrogen

  • Fiksasi atmosfer: Fenomena alami di mana energi petir memecah nitrogen menjadi nitrogen oksida dan kemudian digunakan tanaman.
  • Fiksasi nitrogen industri: Adalah alternatif buatan manusia yang membantu fiksasi nitrogen dengan menggunakan amonia. Amonia diproduksi oleh kombinasi langsung nitrogen dan hidrogen, dan kemudian diubah menjadi berbagai pupuk seperti urea.
  • Fiksasi nitrogen biologis: Kita sudah tahu bahwa nitrogen tidak dapat digunakan langsung dari udara untuk tanaman dan hewan. Bakteri seperti Rhizobium dan ganggang biru-hijau mengubah bentuk nitrogen yang tidak dapat digunakan menjadi senyawa lain yang lebih mudah digunakan. Senyawa nitrogen ini diperbaiki di tanah oleh mikroba ini.

2. Nitrifikasi

Dalam proses ini, amonia diubah menjadi nitrat oleh kehadiran bakteri di dalam tanah. Nitrit terbentuk oleh oksidasi Amonia dengan bantuan spesies bakteri Nitrosomonas. Kemudian, nitrit yang dihasilkan dikonversi menjadi nitrat oleh Nitrobacter. Konversi ini sangat penting karena gas amonia beracun bagi tanaman.

Reaksi yang terlibat dalam proses Nitrifikasi adalah sebagai berikut:

2NH4+ + 3O2 → 2NO2 + 4H+ 2H2O

2NO2 + O→ 2NO3

 

3. Asimilasi

Produsen primer – tanaman mengambil senyawa nitrogen dari tanah dengan bantuan akarnya, yang tersedia dalam bentuk amonia, ion nitrit, ion nitrat atau ion amonium dan digunakan dalam pembentukan protein nabati dan hewani. Dengan cara ini, ia memasuki jaring makanan ketika konsumen utama memakan tanaman.

4. Amonifikasi

Ketika tanaman atau hewan mati, nitrogen yang ada dalam bahan organik dilepaskan kembali ke tanah. Pengurai, yaitu bakteri atau jamur yang ada di tanah, mengubah bahan organik kembali menjadi amonium. Proses dekomposisi ini menghasilkan amonia yang selanjutnya digunakan untuk proses biologis lainnya.

5. Denitrifikasi

Denitrifikasi adalah proses di mana senyawa nitrogen kembali ke atmosfer dengan mengubah nitrat (NO3-) menjadi gas nitrogen (N). Proses siklus nitrogen ini adalah tahap akhir dan terjadi tanpa oksigen. Denitrifikasi dilakukan oleh spesies bakteri denitrifikasi – Clostridium dan Pseudomonas, yang akan memproses nitrat untuk mendapatkan oksigen dan mengeluarkan gas nitrogen gratis sebagai produk sampingan.

Siklus Nitrogen di Ekosistem Laut

Proses siklus nitrogen terjadi dengan cara yang sama di ekosistem laut seperti di ekosistem darat. Satu-satunya perbedaan adalah itu dilakukan oleh bakteri laut.

Senyawa yang mengandung nitrogen yang jatuh ke laut sebagai sedimen terkompresi dalam waktu lama dan membentuk batuan sedimen. Karena pengangkatan secara geologis, batuan sedimen ini pindah ke darat. Awalnya, tidak diketahui bahwa batuan sedimen yang mengandung nitrogen ini merupakan sumber nitrogen yang penting. Tetapi, penelitian terbaru telah membuktikan bahwa nitrogen dari batuan ini dilepaskan ke tanaman karena pelapukan batuan.

Manfaat Siklus Nitrogen

Manfaat siklus nitrogen adalah sebagai berikut:

  • Membantu tanaman untuk mensintesis klorofil dari senyawa nitrogen.
  • Membantu mengubah gas nitrogen inert menjadi bentuk yang dapat digunakan untuk tanaman melalui proses biokimia.
  • Dalam proses amonifikasi, bakteri membantu dalam menguraikan materi hewan dan tumbuhan, yang secara tidak langsung membantu membersihkan lingkungan.
  • Nitrat dan nitrit dilepaskan ke tanah, yang membantu dalam memperkaya tanah dengan nutrisi yang diperlukan untuk penanaman.
  • Nitrogen adalah komponen integral dari sel, dan membentuk banyak senyawa penting dan biomolekul penting.

Nitrogen juga didaur ulang oleh aktivitas manusia seperti pembakaran bahan bakar dan penggunaan pupuk nitrogen. Proses-proses ini meningkatkan kadar senyawa yang mengandung nitrogen di atmosfer. Pupuk yang mengandung nitrogen hanyut di danau dan sungai dan menghasilkan eutrofikasi.

Kesimpulan

Nitrogen melimpah di atmosfer, tetapi tidak dapat digunakan untuk tanaman atau hewan kecuali jika diubah menjadi senyawa nitrogen.

Bakteri pengikat nitrogen memainkan peran penting dalam memperbaiki nitrogen atmosfer menjadi senyawa nitrogen yang dapat digunakan oleh tanaman.

Tanaman menyerap senyawa nitrogen yang dapat digunakan dari tanah melalui akarnya. Kemudian, senyawa nitrogen ini digunakan untuk produksi protein dan senyawa lain dalam sel.

Hewan mengasimilasi nitrogen dengan mengonsumsi tanaman ini atau hewan lain yang mengandung nitrogen. Manusia mengkonsumsi protein dari tumbuhan dan hewan ini, dan kemudian, nitrogen berasimilasi ke dalam sistem kita.

Selama tahap akhir dari siklus nitrogen, bakteri dan jamur membantu menguraikan bahan organik, di mana senyawa nitrogen larut ke dalam tanah yang lagi-lagi digunakan oleh tanaman.

Beberapa bakteri kemudian mengubah senyawa nitrogen ini di tanah dan mengubahnya menjadi gas nitrogen. Akhirnya, kembali ke atmosfer.

Rangkaian proses ini berulang terus menerus dan dengan demikian mempertahankan persentase nitrogen di atmosfer.



Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *