Proses Daur Nitrogen secara singkat

daur nitrogen adalah daur tertutup di mana nitrogen yang ada di atmosfer diubah menjadi senyawa kimia yang digunakan oleh organisme hidup. Setelah senyawa organik digunakan oleh organisme hidup, nitrogen yang ada di dalamnya dikembalikan ke atmosfer dalam bentuk gas. Aliran siklik ini memastikan bahwa nitrogen di atmosfer tidak pernah habis dan didaur ulang berulang kali.

Atmosfer bumi terdiri dari 78% nitrogen sehingga menjadi sumber terbesar nitrogen. Ketersediaan nitrogen di atmosfer terbatas untuk penggunaan biologis yang menyebabkan kelangkaan nitrogen dalam banyak ekosistem. Ketersediaan nitrogen dapat mempengaruhi tingkat proses ekosistem termasuk produktivitas primer, dan dekomposisi. Kegiatan antropogenik seperti pembakaran bahan bakar, penggunaan pupuk nitrogen dan debit pada nitrogen ke dalam air limbah telah mengubah daur nitrogen secara global.

Nitrogen merupakan unsur penting untuk banyak proses dan sangat penting bagi kehidupan di Bumi. Nitrogen merupakan komponen dasar dalam semua asam amino, protein, basa dari asam nukleat terdiri atas nitrogen, seperti DNA dan RNA. Pada tumbuhan, molekul klorofil menggunakan sebagian besar nitrogen, untuk itu diperlukan proses fotosintesis.

Atmosfer bumi memiliki sumber berlimpah nitrogen, tetapi tidak bisa digunakan oleh tanaman. Fiksasi nitrogen adalah proses kimia alami di mana bakteri seperti rhizobium mengkonversi gas nitrogen menjadi bentuk yang dapat digunakan. Nitrogen adalah, komponen vital yang sangat penting dari produksi pangan. Jumlah nitrogen tetap ini atau nitrogen reaktif menunjukkan jumlah makanan yang dapat tumbuh di sebidang tanah.

Pengertian

Daur nitrogen adalah proses di mana nitrogen di dikonversi antara berbagai bentuk kimia. Transformasi nitrogen ini menjadi berbagai bentuk kimia dilakukan melalui proses biologis dan fisik. Proses dalam daur nitrogen termasuk fiksasi nitrogen, amonifikasi, nitrifikasi dan denitrifikasi.

Daur nitrogen adalah salah satu daur biogeokimia yang dalam hal ini terjadi di bumi karena adanya interkasi yang terjadi antara komponen dalam ekosistem.

Komponen Daur Nitrogen

Seperti daur nutrisi lainnya, daur nitrogen juga dibagi menjadi tiga komponen; waduk, sumber, dan bak cuci.

Reservoi.

Reservoir adalah tempat penyimpanan utama nutrisi apapun di lingkungan. Reservoir nitrogen adalah sebagai berikut:

  • Atmosfer: Atmosfer adalah reservoir gas nitrogen yang terpenting. Nitrogen menghasilkan sekitar 78% dari total gas yang ada di atmosfer.
  • Biosfer: Nitrogen hadir di biosfer sebagai komponen senyawa organik yang ditemukan pada organisme hidup. Nitrogen adalah bagian dari protein dan asam nukleat yang ditemukan di semua sel hidup. protein membuat lebih dari 50% massa kering sel. Mereka adalah senyawa organik paling melimpah yang ada di biosfer dan mengandung nitrogen.
  • Hidrosfer: Nitrat dan nitrit yang ada di lautan dan lautan merupakan nitrogen yang ada di hidrosfer.
  • Litosfer: Nitrogen juga ada di litosfer sebagai garam logam nitrat dan nitrit.

Sumber.

Sumber dalam daur nutrisi adalah cara nutrisi ditambahkan ke lingkungan. Sumber utama nitrogen adalah sebagai berikut;

  • Amonia yang diproduksi selama proses metabolisme dilepaskan ke lingkungan.
  • Urea juga mengandung nitrogen yang dikeluarkan dari tubuh hewan.
  • Amonia juga diproduksi oleh beberapa bakteri dan ditambahkan ke lingkungan.
  • Beberapa bakteri khusus yang disebut bakteri denitrifikasi mengubah garam nitrogen menjadi gas nitrogen dan melepaskannya ke atmosfer.

Pelarutan.

Ini adalah cara bagaimana nutrisi dikonsumsi. Nitrogen terutama dikonsumsi oleh organisme hidup untuk membuat protein, asam nukleat, dan senyawa lain yang penting secara biologis. Ini diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangan normal organisme.

Proses Daur Nitrogen

Nitrogen hadir dalam berbagai bentuk dalam lingkungan seperti nitrogen organik, amonium, nitrogen oksida, nitrat, oksida nitrat, nitrit atau gas nitrogen anorganik. Nitrogen dalam bentuk organik dapat hadir sebagai sel hidup atau organisme hidup atau humus atau dalam bentuk produk antara dalam dekomposisi bahan organik. Proses daur nitrogen akan mengubah nitrogen dari satu bentuk ke yang lain. Sebagian besar proses transformasi ini dilakukan oleh mikroorganisme.

Daur nitrogen dilalui dalam lima langkah berikut:

  • Fiksasi nitrogen. Proses fiksasi nitrogen adalah proses konversi nitrogen atmosfer menjadi amonia. Proses ini dilakukan oleh bakteri yang hadir dalam akar tanaman polongan. Ini adalah konversi gas nitrogen menjadi amonia melalui fiksasi biologis. Sekelompok kecil bakteri seperti rhizobium dan penggunaan enzim nitrogenase cyanobacteria untuk mengkonversi gas nitrogen menjadi amonia.
  • Nitrifikasi. Oksidasi biologis amonia dengan oksigen ke amonium dan kemudian menjadi nitrit yang diikuti oleh oksidasi nitrit menjadi nitrat ini dikenal sebagai nitrifikasi. Degradasi amonia menjadi nitrit dikenal sebagai nitrifikasi. Ini merupakan langkah penting dalam daur hara tanah. Proses ini aerobik dan dilakukan oleh spesies bakteri autotrof. Beberapa bakteri amonia pengoksidasi adalah ß-Proteobacteria dan gammaproteobacteria, bakteri amonia oksidasi adalah dari genera nitrosomonas dan nitrosococcus.
  • Asimilasi. Asimilasi nitrogen adalah pembentukan senyawa nitrogen organik seperti asam amino dari senyawa nitrogen anorganik yang hadir di lingkungan. Setelah proses nitrifikasi oleh bakteri, tanaman menyerap nitrogen dalam bentuk nitrat. Nitrat diserap ke tumbuhan oleh gradien proton transporter nitrat. Nitrat diangkut dari akar ke tunas melalui xilem. Reduksi nitrogen dilakukan di tunas dalam dua langkah. Pertama, nitrat direduksi menjadi nitrit oleh reduktase nitrat dalam sitosol. Nitrit direduksi menjadi amonia di dalam kloroplas oleh reduktase nitrit yang tergantung ferredoxin.
  • Amonifikasi. Amonifikasi adalah tahap dalam daur nitrogen di mana sisa-sisa tanaman dan produk-produk limbah mereka terurai oleh mikroorganisme untuk menghasilkan amonia. Mikroorganisme dalam tanah memakan bahan organik mati menjadi energi dan mereka menghasilkan amonia dan senyawa dasar lainnya yang merupakan produk sampingan dari metabolisme mereka. Amonia ini dipertahankan dalam tanah dalam bentuk ion amonium.
  • Denitrifikasi. Denitrifikasi adalah proses reduksi nitrat menjadi gas nitrogen inert yang melengkapi daur nitrogen. Denitrifikasi dilakukan oleh spesies bakteri seperti Pseudomonas dan Clostridium dalam kondisi anaerobik. Selama respirasi bakteri menggunakan nitrat sebagai akseptor elektron. Bakteri ini adalah anaerob fakultatif dan dapat bertahan dalam kondisi aerobik.

Manfaat Daur Nitrogen

  1. Daur nitrogen penting karena nitrogen merupakan salah satu nutrisi yang paling penting untuk pertumbuhan tanaman.
  2. Nitrogen dalam berbagai bentuk melewati sekitar daur alam dan ekosistem pertanian.
  3. Kandungan nitrogen dan pasokan ke tanah dan hilangnya nitrogen dari tanah menentukan produksi dan keberlanjutan tanaman.
  4. Pada tumbuhan, nitrogen merupakan salah satu unsur utama yang diperlukan untuk pertumbuhan tanaman dan reproduksi.
  5. Klorofil merupakan nitrogen dan karena itu sangat penting untuk fotosintesis.
  6. Hal ini juga merupakan unsur penting dari tumbuhan dan hewan protein.
  7. Materi genetik DNA dan RNA terdiri dari nitrogen.
  8. Nitrogen diperlukan untuk pertumbuhan tanaman yang cepat.

Contoh daur nirogen

Adapun contoh daur nitrogen yang diantaranya seperti:

  • Sebuah tanaman membutuhkan nitrogen dari tanah dengan menyerap melewati akar-akar tanaman tersebut. Nitrogen datang dalam bentuk ion nitrogen. Saat nitrogen diserap oleh tanaman, direduksi menjadi ion nitrit. Kemudian menjadi amonium ion yang bisa dimasukkan ke dalam asam amino atau nukleat dan ke klorofil.
  • Ketika tanaman mati atau hewan mati atau ketika sebuah pabrik atau limbah mengeluarkan hewan, nitrogen organik kemudian dilepaskan. Bakteri dapat mengkonversi nitrogen organik ini menjadi amonium. Ini dilakukan melalui proses yang disebut dengan mineralisasi.
  • Nitrogen masuk ke lautan akibat limpasan dari air tanah atau juga saat hujan. Nitrogen juga bisa masuk ke laut yang melalui presipitasi “hujan”, nitrogen dalam air mengalami fiksasi yang umumnya difasilitasi oleh bakteri yang disebut cynobacteria. Sesudah fiksasi, nitrogen dalam bentuk biologis yang tersedia fitoplankton di laut bisa dipakai.
  • Plankton mengeluarkan suatu zat baik urea dan amonia ke dalam air, fitoplanktorn dan limbah produk bisa tenggelam ke bawah, memasukkan amonia pada kedalaman pada zona euophotic. Amonia dari produk limbah ini kemudian dikeluarkan dari zona eufotik dan bakteri yang hidup di bawah zona eufotik dapat mengkonversi amonia menjadi nitrat. Konversi ini hanya dapat terjadi di bawah zona eufotik dimana tidak ada cahaya karena bakteri yang melakukan konversi tersebut dihambat oleh cahaya. Proses konversi ini disebut dengan ammonification atau mineralisasi.
  • Setelah amonia diubah, nitrifikasi terjadi dan amonia menjadi nitrit dan nitrat, pencampuran partikal dan upwelling dapat membawa nitrat ke atas dan kemudian dapat digunakan oleh photoplankton untuk melanjutkan daur.

Jalur Siklik

Seperti yang telah kita pahami proses yang terjadi selama daur nitrogen. Sekarang mari kita bahas aliran siklik nitrogen secara berurutan.

  • Nitrogen hadir di atmosfer dalam bentuk gas.
  • Fiksasi nitrogen oleh petir, proses industri atau biologis mengubah nitrogen ini menjadi nitrat atau amonia.
  • Amonia diubah menjadi nitrat oleh bakteri nitrifikasi.
  • Nitrat ini diserap tanaman dari tanah.
  • Tumbuhan menggunakan nitrogen yang ada dalam nitrat untuk membuat protein, asam nukleat, dan senyawa lain yang mengandung nitrogen.
  • Nitrogen memasuki jaring makanan karena tumbuhan dimakan oleh hewan.
  • Hewan memecah senyawa organik nitrogen menjadi molekul sederhana dan menggunakannya untuk memperoleh energi atau untuk biosintesis.
  • Amonia diproduksi pada hewan selama proses metabolisme.
  • Hewan mengubah amonia ini menjadi urea yang dikeluarkan melalui urin atau feses.
  • Urea yang ada dalam kotoran hewan dipecah menjadi ion amonium yang kemudian dioksidasi menjadi nitrat oleh bakteri nitrifikasi.
  • Nitrat ini dapat dikonsumsi kembali oleh tanaman dan daurnya berlanjut.
  • Saat hewan tumbuhan mati, nitrogen yang ada dalam senyawa organiknya diubah menjadi ion amonium selama amonifikasi. Ion amonium ini juga dapat dioksidasi menjadi nitrat.
  • Nitrat yang ada di tanah ditindaklanjuti dengan denitrifikasi bakteri yang mereduksi mereka menjadi gas nitrogen.
  • Gas nitrogen dilepaskan ke atmosfer dan daurnya selesai.

Proses siklik terus berlangsung dalam suatu ekosistem selama tidak diganggu oleh pengaruh luar.

Peran Organisme

Di bawah judul ini, kita akan membahas peran berbagai organisme dalam daur nitrogen. Organisme pada level berbeda dalam rantai makanan memiliki signifikansi berikut selama daur ini.

Produsen.

Produsen bertanggung jawab membawa nitrogen ke dalam rantai makanan. Tanaman mengasimilasi nitrogen menjadi senyawa organik. Senyawa ini menjadi bagian dari rantai makanan karena tumbuhan dimakan oleh hewan.

Konsumen.

Hewan yang ada pada level ini memakan tumbuhan dan menggunakan nitrogen untuk berbagai keperluan. Mereka mengubah nitrogen berlebih menjadi gas amonia dan urea. Kedua produk ini dikeluarkan dari tubuh hewan. Produk ekskresi hewan menambahkan nitrogen kembali ke tanah dalam bentuk urea.

Pengurai

Bakteri dan jamur yang ada pada level ini memainkan beberapa peran selama daur ini.

  • Bakteri pengikat nitrogen bertanggung jawab atas fiksasi nitrogen.
  • Bakteri nitrifikasi mengubah amonia menjadi nitrat.
  • Beberapa bakteri dan jamur menguraikan tumbuhan dan hewan yang mati dan mengubah nitrogen organik menjadi ion amonium.
  • Bakteri denitrifikasi mengubah nitrat menjadi gas nitrogen dan melepaskannya ke atmosfer.

Pengaruh Manusia dan dampaknya

Daur nitrogen terus berjalan seperti biasa jika dibiarkan tanpa gangguan. Namun, banyak aktivitas manusia menyebabkan gangguan yang cukup besar dalam daur nitrogen. Pengaruh utama manusia pada daur nitrogen dan konsekuensinya dibahas di bawah judul ini.

Pengaruh Utama:

  • Aktivitas manusia telah menggandakan transfer tahunan nitrogen ke bentuk biologis seperti nitrat. Hal ini disebabkan oleh peningkatan budidaya kacang-kacangan, penggunaan pupuk nitrogen yang berlebihan, dan polusi udara.
  • Nitrogen reaktif dihasilkan karena aktivitas manusia. Ia terakumulasi atau terperangkap dalam dunia biologis karena laju denitrifikasi jauh lebih rendah daripada laju produksinya.
  • Nitrous oksida ditambahkan ke atmosfer karena penggunaan pupuk pertanian yang berlebihan, pembakaran biomassa, dan proses industri.
  • Amonia terus ditambahkan ke atmosfer karena aktivitas manusia.
  • Proses pembakaran yang meningkat telah meningkatkan produksi nitrogen oksida 6 hingga 7 kali lipat.

Dampak

  • Gangguan yang disebutkan di atas dalam daur nitrogen memiliki konsekuensi yang merusak pada keanekaragaman hayati serta kebersihan atmosfer. Dampak utama dari pengaruh manusia disebutkan di bawah ini.
  • Nitrogen reaktif berbahaya bagi organisme hidup. Konsumsi dalam proses biologis dapat menyebabkan beberapa efek kesehatan yang serius.
  • Nitrous oksida bertindak sebagai katalisator dalam pemecahan ozon. Ini juga bertindak sebagai gas rumah kaca dan bertanggung jawab untuk meningkatkan suhu dan pemanasan global.
  • Amonia yang ditambahkan ke atmosfer dapat diubah menjadi asam nitrat dengan adanya air. Asam nitrat yang dihasilkan bertanggung jawab atas hujan asam.
  • Kehadiran amonia di atmosfer dapat menyebabkan beberapa masalah pernapasan.
  • Ketersediaan nitrogen yang meningkat dapat menyebabkan penurunan keanekaragaman hayati dengan meningkatkan spesies yang membutuhkan nitrogen dan menurunkan spesies tanaman yang miskin nitrogen.

Singkatnya:

  • Daur nitrogen menggerakkan nitrogen bolak-balik antara atmosfer dan organisme.
  • Bakteri mengubah gas nitrogen dari atmosfer menjadi senyawa nitrogen yang dapat diserap oleh tanaman.
    Bakteri lain mengubah senyawa nitrogen kembali menjadi gas nitrogen, yang masuk kembali ke atmosfer.
  • Empat proses berpartisipasi dalam daur nitrogen melalui biosfer: (1) fiksasi nitrogen, (2) peluruhan, (3) nitrifikasi, dan (4) denitrifikasi. Mikroorganisme memainkan peran utama dalam keempat hal tersebut.

Tinggalkan Balasan

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