Siklus biogeokimia – Apa itu, jenis dan pentingnya

Siklus biogeokimia adalah proses kompleks yang melibatkan perpindahan dan transformasi unsur-unsur kimia dalam ekosistem. Siklus ini terjadi karena adanya interaksi antara komponen biotik dan abiotik dalam menjaga keseimbangan ekosistem.

Apa itu siklus biogeokimia?

Siklus biogeokimia adalah peredaran unsur-unsur kimia antara makhluk hidup dan lingkungan sekitarnya melalui proses seperti transportasi, produksi dan dekomposisi.

Siklus biogeokimia utama adalah:

• Siklus air
• siklus oksigen
• Siklus karbon
• Siklus nitrogen
• Siklus fosfor
• Siklus belerang
• Siklus kalium
• siklus kalsium

Siklus biogeokimia melibatkan organisme hidup, seperti hewan atau tumbuhan (disebut faktor biotik), dan komponen fisik dan kimia, seperti unsur udara, air atau tanah, yang tidak memiliki kehidupan (faktor abiotik). Faktor-faktor tersebut saling berinteraksi untuk menjaga keseimbangan ekosistem.

Berkat siklus biogeokimia, banyak unsur dan senyawa kimia yang dapat menjadi bagian dari suatu organisme hidup pada waktu tertentu dan kemudian menjadi bagian dari lingkungan sekitarnya. Misalnya saja, sebuah molekul air sekarang dapat menjadi bagian dari tubuh manusia dan dalam beberapa jam ia dapat dikeluarkan melalui urin dan menjadi bagian dari danau.

Jenis siklus biogeokimia

Siklus biogeokimia dapat diklasifikasikan menurut kriteria yang berbeda.

Tergantung pada alat transportasi yang digunakan untuk mengangkut unsur kimia, siklus biogeokimia dapat berupa:

• Berbentuk gas. Itu adalah siklus di mana atmosfer ikut campur dalam sirkulasi unsur-unsur kimia. Misalnya: siklus oksigen, nitrogen dan karbon.
• Sedimen. Yaitu siklus-siklus di mana sedimentasi merupakan sarana pengangkutan unsur-unsur kimia, yaitu unsur hara dan unsur-unsur kimia terakumulasi dan dipertukarkan di kerak bumi. Misalnya: siklus fosfor.
• Hidrologis. Itu adalah siklus di mana air ikut campur sebagai alat transportasi berbagai unsur kimia. Misalnya: siklus air.

Tergantung pada luas wilayah pergerakan unsur-unsur kimia, siklusnya dapat berupa:

• Siklus lokal. Ini adalah siklus yang tidak terlalu mobile dan terjadi di wilayah kecil atau lokal. Siklus ini berkembang terutama di dalam tanah. Misalnya: siklus fosfor dan kalsium.
• Siklus global. Itu adalah siklus yang terjadi di wilayah luas, yaitu global. Atmosfer ikut campur dalam siklus ini. Misalnya: siklus oksigen.

Siklus air

Siklus air terdiri dari beberapa tahapan:

1. Penguapan. Air berubah dari cair menjadi gas karena kenaikan suhu, dan uap air naik ke atmosfer, di mana ia mengembun. Hal ini terjadi ketika matahari memanaskan permukaan sungai, danau, laut dan samudera, ketika tanaman bertransspirasi dan ketika hewan berkeringat.
2. Kondensasi. Air dalam bentuk gas berubah menjadi cair ketika suhu menurun, dan awan serta kabut terbentuk.
3. Curah hujan. Tetesan air yang terkondensasi di awan memperoleh berat dan ukuran sedemikian rupa sehingga mulai turun menuju permukaan bumi dalam bentuk hujan atau presipitasi.
4. Infiltrasi. Air yang jatuh ke tanah melalui presipitasi menembus permukaan bumi dan bersirkulasi sebagai air tanah.
5. Limpasan. Air yang tidak terinfiltrasi bergerak ke permukaan bumi melalui aliran air yang berbeda-beda.

Pembekuan dan pencairan: Di daerah yang suhunya mencapai di bawah 0ºC, air membeku (berubah dari wujud cair menjadi padat), dan dapat membentuk gletser atau jatuh sebagai salju atau hujan es. Ketika es mencair karena kenaikan suhu, terjadi proses pencairan dan menjadi cair.

Selengkapnya di: Siklus air

siklus oksigen

Siklus oksigen terdiri dari beberapa tahap:

Tahap cepat atau biologis

Tahap biologis dari siklus oksigen adalah bagian dari proses biologis makhluk hidup. Ini mencakup proses berikut:

1. Fotosintesis. Tumbuhan, alga, dan fitoplankton melakukan fotosintesis, yaitu proses di mana mereka menggunakan karbon dioksida, air, dan sinar matahari untuk memperoleh energi dan mensintesis nutrisi. Dalam proses ini organisme ini melepaskan oksigen ke atmosfer.
2. Pernapasan. Hewan menggunakan oksigen yang dilepaskan ke atmosfer untuk melakukan respirasi, dan dalam proses ini mereka melepaskan karbon dioksida dan uap air ke atmosfer, yaitu senyawa yang juga mengandung oksigen. Di sisi lain, pada malam hari tumbuhan juga menggunakan oksigen dan melepaskan karbon dioksida.

Tahap lambat atau geologis

Tahap geologi siklus oksigen melewati proses oksidasi unsur kimia dan penguraian senyawa kimia. Pada tahap ini terjadi proses sebagai berikut:

1. Bagian dari siklus hidrologi dan proses atmosfer. Selama siklus hidrologi, terjadi penguapan air yang ada di permukaan bumi. Molekul air di atmosfer dipisahkan menjadi hidrogen dan oksigen oleh radiasi matahari.
2. Oksidasi. Oksigen yang terdapat di atmosfer, hidrosfer, dan litosfer dapat bergabung dengan mineral dan unsur serta senyawa kimia membentuk senyawa teroksidasi yang terurai dan melepaskan oksigen.
3. Penguraian. Ketika suatu organisme mati, ia terurai karena aksi mikroorganisme tertentu yang menggunakan oksigen untuk melakukan dekomposisi dan, pada gilirannya, melepaskan karbon dioksida.

Lihat juga: Siklus oksigen

Siklus karbon

Siklus karbon terdiri dari beberapa tahap.

Tahap cepat atau biologis

Tahap biologis adalah tahap yang terjadi dalam proses biologis organisme hidup. Ini berisi proses berikut:

1. Fiksasi karbon oleh tumbuhan. Tumbuhan dan beberapa bakteri mengikat karbon ketika mereka menangkap karbon dioksida (CO ₂ ) dari atmosfer saat melakukan fotosintesis.
2. Pelepasan karbon ke atmosfer. CO ₂ dilepaskan ke atmosfer sebagai akibat dari respirasi sel organisme hidup, respirasi tumbuhan pada malam hari, dan penguraian bahan organik yang terjadi setelah kematian makhluk hidup.

Tahap lambat atau geologis

Tahap geologi terdiri dari proses kimia dan fisik, serta pertukaran karbon di berbagai lapisan bumi. Ini berisi proses berikut:

1. Mineralisasi dan sedimentasi karbon. Karbon mengendap dan membentuk fosil serta bahan bakar fosil.
2. Pelepasan karbon akibat metamorfisme. Karbon yang ada dalam batuan karbonat dilepaskan ketika batuan tersebut bergerak. Selain itu, karbon dilepaskan akibat letusan gunung berapi.
3. Pelepasan CO2 _dan metana (CH4 ₎ dalam aktivitas manusia. Dalam banyak proses industri, pertambangan dan eksploitasi bahan bakar fosil, sejumlah besar karbon dilepaskan ke atmosfer sebagai bagian dari pelepasan CO ₂ dan CH ₄ .

Lihat juga: Siklus karbon

Siklus nitrogen

Siklus nitrogen terdiri dari beberapa tahap:

1. Fiksasi. Ini adalah proses dimana organisme hidup menggunakan nitrogen dalam metabolisme mereka. Dalam proses ini, nitrogen di atmosfer (N ₂ ) bergabung dengan hidrogen atau oksigen untuk digunakan oleh makhluk hidup. Fiksasi dapat terjadi oleh mikroorganisme atau oksidasi nitrogen atmosfer.
2. Nitrifikasi. Ini adalah proses dimana amonia (NH ₃ ) atau ion amonium (NH ₄ ⁺ ) diubah menjadi ion nitrit (NO ₂ ^– ) atau nitrat (NO ₃ ^– ), yang merupakan bentuk kimia nitrogen yang dapat diasimilasi oleh tanaman. dan binatang. Proses ini terjadi karena aksi mikroorganisme tertentu.
3. Asimilasi. Ini adalah proses dimana tumbuhan dan hewan memasukkan nitrogen ke dalam organisme mereka. Kemudian, ketika mati, mereka membusuk dan nitrogen kembali ke medium.
4. Amonifikasi. Ini adalah proses pelepasan nitrogen yang terkandung dalam makhluk hidup di dalam tubuhnya dalam bentuk amonia (NH ₃ ) atau ion amonium (NH ₄ ⁺ ). Hal ini terjadi ketika makhluk hidup mati atau mengeluarkan limbah seperti urin dan kotoran.
5. Denitrifikasi. Ini adalah proses di mana beberapa organisme (bakteri denitrifikasi) menguraikan ion nitrat dan nitrit, melepaskan gas nitrogen ke lingkungan. Gas nitrogen yang dimasukkan ke dalam tanah dan air kemudian dilepaskan ke atmosfer.

Lihat juga: Siklus nitrogen

Siklus fosfor

Siklus fosfor terdiri dari beberapa tahap:

1. Pelapukan. Batuan dan mineral yang terletak di kerak bumi terurai akibat pengaruh angin, hujan, suhu, dan zat erosif lainnya. Pada batuan dan mineral yang mengandung fosfor, pelapukan menyebabkan pelepasan fosfat (PO ₄ ^3- ) ke dalam tanah.
2. Penyerapan oleh tanaman. Melalui akarnya, tanaman menyerap fosfor yang ada di dalam tanah, yang berbentuk fosfat.
3. Asimilasi oleh hewan. Hewan memasukkan fosfor ketika mereka mengonsumsi tumbuhan atau hewan lain yang mengandung ion fosfat.
4. Dekomposisi dan mineralisasi. Tumbuhan dan hewan mati dan organisme lain menguraikan sisa-sisanya. Selama proses ini, fosfor, yang merupakan bagian dari molekul organik penyusun tumbuhan dan hewan, dilepaskan ke dalam tanah dan air dalam bentuk fosfat anorganik.
5. Sedimentasi dan pembentukan batuan. Seiring waktu, fosfat anorganik mengendap di dasar danau, sungai, dan laut, di mana mereka terakumulasi dan dikompresi membentuk batuan fosfat.
6. Subduksi. Ketika lempeng tektonik tenggelam ke dalam interior bumi, fosfor yang ada pada lempeng yang tenggelam dapat kembali ke permukaan selama aktivitas gunung berapi.

Lihat juga: Siklus fosfor

Siklus belerang

Siklus belerang terdiri dari beberapa tahap.

1. Lepaskan ke atmosfer. Belerang dilepaskan ke atmosfer dalam bentuk sulfur dioksida (SO ₂ ), yang dikeluarkan melalui letusan gunung berapi dan aktivitas industri yang dilakukan manusia.
2. Penyerapan oleh tanaman. Belerang ditemukan di tanah atau air dalam bentuk ion sulfat (SO ₄ ^2- ). Tumbuhan memasukkannya melalui akarnya dan menggunakannya untuk menjalankan fungsi vitalnya.
3. Konsumsi oleh hewan. Belerang dimasukkan ke dalam hewan herbivora ketika mereka memakan tumbuhan yang mengandungnya, dan ke dalam hewan karnivora ketika mereka memakan herbivora.
4. Dekomposisi dan pelepasan ke dalam tanah. Ketika tumbuhan dan hewan mati, organisme lain (bakteri dan jamur) menguraikan sisa-sisanya dan mengubah sulfida menjadi sulfat lagi. Dengan demikian, sulfat tersebut diserap kembali oleh tanaman.

Lebih lanjut di: Siklus belerang

Siklus kalium

Siklus kalium terdiri dari beberapa tahap:

1. Pelapukan. Kalium ditemukan terutama pada lembaran yang membentuk tanah liat dan pada struktur beberapa batuan. Saat terjadi pelapukan batuan, kalium terlepas dan dapat diserap tanaman.
2. Penyerapan oleh tanaman. Tanaman menyerap ion kalium (K ⁺ ) yang terlarut dalam air tanah melalui akarnya.
3. Konsumsi oleh hewan. Hewan herbivora memasukkan kalium karena mereka mengonsumsi tumbuhan. Di sisi lain, hewan karnivora memakan hewan herbivora dan dengan demikian memasukkan potasium ke dalam tubuh mereka.
4. Reintegrasi ke dalam tanah dan mineralisasi. Kalium dikembalikan ke tanah ketika tumbuhan dan hewan mati, yang membusuk, melepaskan kalium. Kalium juga dilepaskan ke dalam tanah melalui kotoran hewan dan urin.
5. Intervensi manusia. Manusia telah mengubah siklus kalium alami. Hal ini terjadi karena penambangan batuan kaya kalium dan penambahan pupuk yang mengandung kalium ke dalam tanah.

siklus kalsium

Siklus kalsium terdiri dari beberapa tahap.

1. Tahap geologi. Kalsium ditemukan terakumulasi di permukaan bumi dalam endapan sedimen yang besar. Endapan ini muncul dari dasar laut dan oleh karena itu mengandung sisa-sisa cangkang hewan laut yang kaya akan kalsium. Beberapa faktor atmosfer, seperti hujan, mendegradasi batuan di endapan ini dan menyeret kalsium ke dalam tanah.
2. Tahap hidrologi. Kalsium terbawa oleh hujan ke sungai, laut dan samudera dalam bentuk kalsium klorida (CaCl ₂ ) dan kalsium karbonat (CaCO ₃ ).
3. Tahap biologis. Tumbuhan menyerap kalsium ketika mereka menyerap air, sedangkan hewan mengambilnya ketika mereka memakan tumbuhan atau meminum air. Ketika tumbuhan dan hewan mati, kalsium kembali ke lingkungan setelah pembusukan organisme mati tersebut.

Pentingnya siklus biogeokimia

Siklus biogeokimia bertanggung jawab atas unsur-unsur kimia penting yang beredar di planet ini antara organisme hidup dan tak hidup, dengan cara ini, unsur-unsur tersebut dapat didaur ulang dan digunakan kembali berulang kali oleh seluruh ekosistem.

Dalam hal ini, siklus ini menjamin bahwa semua makhluk hidup memiliki akses ke unsur-unsur kimia yang diperlukan untuk mempertahankan kehidupan, misalnya, siklus kalsium dan kalium menjamin bahwa makhluk hidup dapat mengonsumsi unsur-unsur yang penting untuk berfungsinya metabolisme Anda.

Selain itu, siklus biogeokimia berkontribusi dalam mengatur iklim di planet ini, misalnya siklus hidrologi mengatur tingkat kelembapan di atmosfer dan mempengaruhi suhu.