Rentetan Siklus Nitrogen yang Terjadi Dalam Kehidupan Makhluk Hidup

Rentetan Siklus Nitrogen yang Terjadi Dalam Kehidupan Makhluk Hidup

Daur Nitrogen – Bumi adalah salah satu dari sekian banyak planet yang tercipta dari letusan big bang. Dari teori peri stiwa Big Bang ini menghasilkan banyak galaksi, tata surya, dan benda-benda langit yang lainnya. Di dalam tata surya tersebut terdapat planet-planet beserta mataharinya.

Bumi berada di salah satu galaksi yang kita kenal sebagai galaksi bima sakti atau secara universal disebut dengan nama Milky Way.

Bukan tanpa sebab, dinamai sebagai “milky way” oleh orang-orang romawi kuno pada zamannya. Hal ini dikarenakan glaksi kita jika dilihat sekilas seperti jalur susu. Ada waktu tertentu agar kita bisa melihat penampakan galaksi kita dari sudut pandang tertentu.

Galaksi yang kita lihat nampak seperti membelah langit di malam hari yang gelap, dengan bintak seperti bercak tinta berbagai warna.

Selain itu disebut sebagai bima sakti, karena dulunya orang jawa ketika melihat penampakan galaksi kita, mereka sekilas melihat bima yang sedang terlilit oleh naga. Bima itu sendiri dikisahkan dalam wayang sebagai kesatria berkulit hitam.

Kembali pada pembahasan kita, bahwa sanya bumi berada di dalam gugusan galaksi dan tata surya yang dimana ada matahari di dalamnya sebagai sumber cahaya terbesar bagi bumi.

Bumi itu sendiri terbentuk oleh beberapa unsur kimia yang tersebar di seluruh lapisan bumi. Unsur-unsur terbanyak dalam hal ini adalah nitrogen.

Apa Itu Nitrogen ?

daur nitrogen
pic by wonderpolis.com

Nitrogen adalah salah satu unsur yang ada di bumi dengan . merupakan salah satu dari sekian banyak unsur yang telah ditemukan di bumi. Dalam tabel periodik unsur disimbolkan dengan huruf N dengan nomor atom 7 dan massa atom 14.

Unsur yang satu ini pertama kali ditemukan oleh seorang ilmuwan bernama Daniel Rutherford di tahun 1772 silam. Selain dari daniel rutherford beberapa ilmuwan lain telah meneliti tentang unsur ini seperti Carl Wilhelm Scheele, Henry Cavendish, akan tetapi Rutherfordlah yang memenuhi kriteria untuk mendapatkan penghargaan.

Nama nitrogen itu sendiri pertama kali diusulkan oleh Jean Antoine Claude Chaptal pada tahun 1790 ketika beliau menemukan unsur ini hadir pada senyawa asam nitrat dan nitrit. Nitrogen yang didalam bahasa yunani yang berarti “membentuk”.

Selain itu nama lain dari nitrogen ini diusulkan oleh Antoine Lavoiser dengan sebutan Azote yang berasal dari bahasa yunani yang berarti “tak hidup”. Nama ini digunakan di berbagai negara seperti Perancis, Turki, dan Rusia, tetapi secara umum disebut Nitrogen.

Secara alamiah, nitrogen digunakan oelh tumbuhan dan makhluk hidup lainnya untuk bertahan hidup, sama halnya dengan oksigen yang selama ini kita hirup. Hujan, oksigen, musim, semuanya memilki siklus tersendiri. Dalam hal ini nitrogen pun demikian, ada mekanisme yang bekerja untuk terus menyuplai nitrogen keseluruh permukaan.

Di sini kita akan membahas apa sebenarnya Daur Nitrogen itu, dan bagaimana mekanismenya. Berikut penjelasannya.

Fungsi Nitrogen

fungsi nitrogen
via google.com

Dengan jumlah nitrogen yang banyak tersebar secara bebas dengan persentase 78% -80% terbanyak dibandingkan unsur lain bahkan untuk oksigen sendiri.

Unsur nitrogen adalah bagian terbesar dalam asam amino, asam nukleat (DNA dan RNA), serta protein yang dibutuhkan makhluk hidup.

Pada tanaman unsur ini diserap dalam bentuk NO3¯ dan NH4+ dan kemudian diubah kedalam bentuk gas amino dan protein.

Adapun peran dan fungsi nitrogen pada tanaman sebagai berikut :

  1. Nitrogen berfungsi untuk meningkatkan kadar asam amino serta protein pada tanah.
  2. Membantu dalam pertumbuhan tanaman
  3. Meningkatkan pertumbuhan daun pada tanaman, hal ini sangat bagus terkhusus pada sayur-mayur.
  4. Nitrogen juga menjadikan organisme yang ada dalam tanah seperti cacing dan organisme lainnya yang mampu menyuburkan tanah untuk aktif.
  5. Selain itu nitrogen membantu proses sintesis protein serta asam amino pada tumbuhan
  6. Berkontribusi dalam memberi warna pada tanaman
  7. Memperpanjang masa hidup tanaman
  8. Berfungsi mengolah karbohidrat yang terkandung dalam tanaman
  9. Pertumbuhan vegetatif tanaman terbantu karena adanya nitrogen dalam tanah
  10. nitrogen ini juga berfungsi aktif dalam meningkatkan PH tanah sehingga menjadikan tanah berkualitas untuk tumbuhan, terutama dalam pertumbuhannya.

Selain itu ada beberapa hal yang akan diterima tumbuhan apabila kekurangan nitrogen, beberapa dampak yang akan terjadi pada tumbuhan di antara lain :

  1. Warna daun akan mengunin dan bisa menyebabkan tumbuhan menjadi layu
  2. Pertumbuhan tanaman jadi terhambat dan menyebabkan tumbuhan menjadi kerdil
  3. Produksi daun menurun
  4. Produksi buah menurun
  5. Daun yang dihasilkan tanaman menjadi pendek, tegak, dan terlihat sempit atau menyusut
  6. Buahnya rusak, kecil, mudah rontoh, tidak dapt berkembang dengan baik serta cepat mati
  7. kekurangan nitrogen akan menyebabkan akar pada tumbuhan menjadi rapuh, tidak kokoh, menjadikan tanaman mudah tumbang dan mati.
  8. Produksi biji pada tanaman akan berkurang
  9. Proses pematangan buah akan terhambat
  10. Pemupukan akan menjadi tidak efektif dan efisien disebabkan kemampuan penyerapan tanaman terganggu.

Dengan demikian kita sadari bahwa nitrogen sangatlah berguna bagi kehidupan tumbuhan. Baik itu tanaman yang memiliki buah atau sayur mayur akan rusak.

Penyuplai Nitrogen

sumber nitrogen
via pixabay.com

Beberapa hal yang menjadi penyuplai nitrogen bagi makhluk hidup di antara lain :

  • Halilintar / petirPetir atau halilintar ini merupakan penyumbang nitrogen yang cukup besar efeknya bagi alam. Hal ini disebabkan petir memiliki daya yang sangat tinggi untuk memecah unsur nitrogen yang tergolong inert.Sehingga dengan kekuatan petir yang besar ini, mampu memecah nitrogen sehingga bisa bergabung dengan unsur lain. Setelah nitrogen mampu bergabung dengan unsur lain seperti oksigen, selanjutnya di bawa oleh hujan dan petir ini ke daratan dan diserap oleh tanah.
  • Bahan-bahan OrganikSetiap tumbuhan yang mati, bahan-bahan alami seperti sisa tanaman yang sudah lapuk dan sampah manusia yang berasal dari alam ini akan memberikan tambahan nitrogen bagi tanah.
  • Mikrobia atau bakteri-bakteri.Mikroba atau bakteri seperti yang disebutkan jenisnya di atas yaitu Rhizobium leguminosarum yang berfungsi mengikat nitrogen dalam bentuk amonia dan nitrat.
  • Pupuk buatan (Urea, ZA dan lain-lain)Selain itu pasokan nitrogen juga bisa dihasilkan dari pupuk buatan yang juga mengandung nitrogen di dalamnya. Hal ini merupakan bahan sintetis yang menjadi salah satu sumber nutrisi nitrogen bagi tumbuhan.

Pengertian Daur Nitrogen

siklus nitrogen
infographic by dreamstime.com

Daur nitrogen atau sebutan lainnya siklus nitrogen adalah sebuah sistem yang mengatur produksi serta pemakaian kembali nitrogen yang ada di alam setelah digunakan.

Pada dasarnya siklus nitrogen ini bekerja dengan merubah nitrogen anorganik mejadi nitrogen organik, kemudian menjadi nitrogen anorganik lagi.

Agar bisa dinikmati oleh makhluk hidup nitrogen anorganik harus diubah terlebih dahulu menjadi nitrogen organik.

Dalam kehidupan tumbuhan, nitrogen merupakan salah satu unsur yang membantu dalam pertumbuhannya. Protein yang biasa diserap tanaman hijau dari tanah biasanya berupa amonia dan nitrat.

Adapun nitrogen yang terkandung di dalam air kecil jumlahnya. Ini menjadi salah satu faktor bagi tumbuhan untuk hidup di area perairan seperti danau, sungai atau laut.

Hal ini dipengaruhi oleh besarnya perbandingan antara unsur nitrat dan amonia yang ada di dalam air untuk memproduksi senyawa organik nitrogen.

Sebagian besar senyawa nitrogen yang ada pada zona eufotik berikatan dengan unsur protein yang ada pada tubuh makhluk hidup. Walaupun demikian ada beberapa bakteri yang mampu menangkap senyawa amonia yang tersebar di udara bebas yang nantinya digunakan oleh tumbuhan.

Bakteri tersebut salah satunya adalah Rhizobium leguminosarum yang membentuk sebuah nodul atau bintil-bintil pada akar tumbuhan.

Patutlah kita bersyukur atas hal itu, karena tanpa adanya bakteri ini mungkin kita akan menghirup nitrogen dalam jumlah besar yang akan mengakibatkan kita keracunan.

Ada juga mikroorganisme yang selain mampu mengikat nitrogen secara bebas, organisme ini mampu mereduksi nitrat serta melepas nitrogen.

Berikut ini sistem mekanisme kerja daur nitrogen yang terdapat pada mikroorganisme tersebut :

Daur Nitrogen

siklus nitrogen
pic by kochind.com

Nitrogen digunakan dan diproduksi kembali dalam sebuah mekanisme dengan tahapan-tahapannya.

Mekanisme siklus nitrogen dalam itu sendiri melalui beberapa tahapan penting. Proses dalam setiap tahapan ini berlangsung terus menerus berulang tanpa henti.

Berikut adalah mekanisme daur nitrogen yang terjadi berdasarkan tahapan-tahapannya :

Fiksasi Nitrogen

Dalam pengertiannya fiksasi nitrogen adalah proses dimana nitrogen mengalami penggabungan dengan unsur-unsru lain yang terdapat di atmosfer untuk menciptakan senyawa baru yang berguna.

Proses fiksasi pada daur nitrogen itu sendiri berlangsung dalam 2 cara, yakni alami dan buatan. Dalam pengambungan nitrogen inert (susah bereaksi dengan unsur lain), hanya ada beberapa cara untuk menggabungkannya dengan unsur lain.

Dikarenakan nitrogen ini sangatlah penting untuk pertumbuhan dan perkembangan makhluk hidup, nitrogen harus bisa digunakan oleh tumbuhan dengan baik. Tapi, sebagian besar organisme mampu menggunakan nitrogen ini secara langsung maka, perlunya kombinasi antara nitrogen dan unsur lain.

Hal ini bertujuan agar nitrogen dapat diserap dengan baik oleh makhluk hidup.

Fiksasi nitrogen adalah jawaban atas permasalahan ini. Selain itu nitrogen perlu perawatan, selain digabungkan dengan unsur lain yang diperlukan makhluk hidup.

Nitrogen itu sendiri dalam penggunaannya dalam kehidupan sehari-hari biasanya menjadi salah satu bahan pelengkap pupuk dan bahan peledak.

Fiksasi alami ini merupakan proses yang memiliki peran yang sangat penting dalam daur nitrogen.

Di alam, Perbaikan nitrogen dilakukan oleh beberapa mikroorganisme dan juga petir.

Petir memiliki peran yang besar dalam memecah nitrogen sehingga bisa berinteraksi dengan unsur lain yang ada di alam.

Petir dengan kekuatannya yang besar mampu memecah unsur nitrogen sehingga bisa berinteraksi dengan unsur lainnya. Selain itu mikroorganisme seperti bakteri Rhizobium leguminosarum yang ada pada akar tumbuhan.

Pada abad ke 20, manusia mulai belajar dan mulai meneliti sebuah cara untuk memperbaiki nitrogen dengan jumlah besar. Ini bertujuan untuk menambah jumlah nitrogen secara alami.

Fiksasi alami dapat diakibatka oleh elemen-elemen berikut :

  • Petir
  • Bakteri
  • Jamur

Proses fiksasi sintesis tersebut diantara lain adalah :

  • Proses Busur Listrik
  • Proses Sianamida
  • Proses Haber Bosch

Amonifikasi

Keberadaan nitrogen di alam bukanlah rahasia lagi, manfaatnya pun tidaklah sedikit bagi alam, apalagi bagi tumbuhan. Nitrogen itu sendiri bisa dihasilkan dari tumbuhan dan hewan yang telah mati, selain sebagai konsumen, ketika matipun bisa menjadi produsen. Dalam hal ini nitrogen yang akan dihasilkan berupa nitrogen organik yang dengan bantuan bakteri dan jamur akan diubah menjadi amonium (NH4+).

Di dalam tanah kebanyakan nitrogen berada dalam bentuk molekul anorganik. Organisme yang telah mati lalu akan terurai dengan proses hidrolisis yang mengakibatkan protein berubah menjadi asam amino. Proses tersebut dinamakan Deaminasi.

Deaminasi ini erat kaitannya dengan amonifikasi, setelah itu asam amino yang terbentuk dari proses tersebut ,mengalami konversi menjadi senyawa amonia (NH3). Proses inilah yang disebut sebagai amonifikasi.

Amonia yang dihasilkan berada dalam bentuk gas, sehingga pada kondisi tanah yang kering amonia menjadi mudah menguap. Sedangkan dalam kondisi tanah yang basah atau lembab, amonia akan dilarutkan dalam air sehingga membentuk senyawa Amonium ( NH4+).

Pada umumnya pemanfaatan nitrogen pada tumbuhan lebih banyak dalam bentuk Nitrit NO3– . Hal ini diperoleh dari hasil oksidasi senyawa NH4+ oleh bakteri nitrifikasi. Hal ini juga disebabkan amonia yang memang tidak baik bagi tumbuhan.

Adanya Amonium/Amonia ini akan menjadi racun pada tumbuhan yang mampu menghambat dalam pembentukan ATP (Adenosinetripospat) pada kloroplas serta mitokondria.

Nitrifikasi

proses nitrifikasi
via wikipedia.org

Dari senyawa amonia dan amonium yang merupakan hasil dari proses amonifikasi, selanjutnya akan masuk pada tahapan nitrifikasi.

Nitrifikasi itu sendiri ialah proses dimana senyawa nitrat dibentuk dari senyawa amonium. Ion amonium yang ada dalam tanah ini selanjutnya dioksidasi sehingga menjadi Ion Nitrit yang berubah menjadi nitrat. Proses nitrifikasi bisa terjadi pada media tanah, air laut dan air tawar.

Secara alami nitrifikasi ini muncul dengan bantuan bakteri khusus nitrifikasi seperti nitrosomonas dan nitrosococcus. Adapun tingkat reaksi nitrifikasi ini dipengaruhi beberapa faktor lingkungan.

Faktor-faktor yang mempengaruhi proses nitrifikasi ini diantara lain :

  • Substrat
  • Konsentrasi OksigenKehidupan suatu organisme tidak bisa jauh dari peran oksigen. Oleh karenanya oksigen ini sangat penting bagi bakteri nitrifikasi dalam kegiatannya. Konsentrasi oksigen sangat mempengaruhi dalam proses nitrifikasi yang dilakukan bakteri seperti nitrosomonas dan nitrosococcus.
  • pHSelain oksigen, adapula pH lingkungan yang juga berperan dalam kinerja bakteri nitrifikasi dalam mengubah amonia dan amonium menjadi senyawa nitrat dan nitrit. Kecepatan reaksi maksimal untuk proses nitrifikasi itu sendiri ada pada tingkat pH 8-9.
  • SuhuSetiap bakteri nitrifikasi merupakan bakteri yang sensitifi terhadap suhu dan perubahannya. Perubahaan suhu secara tiba-tiba tidaklah mempengaruhi kecepatan pertumbuhan bakteri nitrifikasi tersebut, dan juga tidak mempengaruhi cepatnya proses nitrifikasi.Proses nitirifikasi membutuhkan suhu yang sesuai dalam pelaksanaannya, dalam hal ini sekitar 0-20 derajat celcius. Hal ini menjadi faktor cepatnya pertumbuhan bakteri nitrifikasi, dimana pertumbuhan maksimal bakteri tersebut berada dalam rentan suhu tersebut.
  • Zat beracunAdanya zat beracun tentulah sangat merugikan, apalagi bagi tumbuhan itu sendiri. Proses nitrifikasi juga berpengaruh terhadap adanya zat beracun atau tidak dalam suatu lingkungan, karena hal ini dapat menghambat dalam prosesnya.

Demikian faktor tersebut berkaitan satu sama lain dalam menjaga keberlangsungan hidup bakteri yang sangat berpengaruh dalam tahap nitrifikasi dari nitrogen.

reaksi kimia nitrifikasi
pic by www.ukaps.org

Dalam tahapan ini, akan dihasilkan energi dari kontak yang dilakukan bakteri nitrit dengan oksigen. Dalam proses amonifikasi itu sendiri dapat dihasilkan energi dalam dua tahapan yakni nitritasi serta nitratasi yang mengoksidasi amonia.

Nitiritasi adalah proses dimana amonia dan oksigen dirubah menjadi senyawa nitrit, air (H2O), serta energi menggunakan bakteri Nitrosomonas dan Nitrosococcus.

Sedangkan Nitratasi adalah proses dimana nitrit dan oksigen berubah menjadi nitrat dan energi dengan bantuan bakteri Nitrobacter.

Denitrifikasi

denitrifikasi
pic by slideplayer.com

Denitrifikasi merupakan proses reduksi nitrat menjadi gas nitrogen. Nitrat (NO3) yang digunakan sebagai akseptor elektron alternatif dalam respirasi anaerobik direduksi menjadi gas-gas nitrogen seperti (N2, NO, atau ). Bakteri yang berperan adalah Bacillus, Paracoccus, dan Pseudomonas.

Gas nitrogen yang dihasilkan dari proses denitrifikasi berlangsung secara anaerob. Dalam tahapan dentrifikasi ini nitrat mengalami reduksi sehingga menjadi nitrogen dalam bentuk gas. Nitrat berfungsi sebagai akseptor elektron yang bersifat alternatif dan dalam respirasi anaerobik gas-gas nitrogen seperti (N2, N2O, atau NO).

Proses ini dapat berjalan lancar dengan adanya bantuan bakteri anaerobik fakulatif. Dalam proses ini nitrat akan berubah menjadi gas nitrogen dengan bantuan bakteri anaerobik fakulatif. Bakteri tersebut seperti Bacillus, Paracoccus, dan Pseudomonas.

Itulah tadi beberapa informasi mengenai siklus nitrogen yang sejatinya sudah terjadi di alam selama ini. Semoga dapat menambah pengetahuan kita dan menjadikan kita lebih prihatin terhadap lingkungan.

TERIMA KASIH TELAH BERKUNJUNG 🙂

Jangan lupa untuk terus kunjungi situs ini agar hari-harimu lebih bermanfaat, produktif, kreatif dan inovatif.

 

 

 

One thought on “Rentetan Siklus Nitrogen yang Terjadi Dalam Kehidupan Makhluk Hidup

Tinggalkan Balasan

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

%d blogger menyukai ini: