Di alam ini banyak
terdapat unsur-unsur kimia, baik yang
terdapat dalam
tubuh organisme, di air, dalam tanah maupun di batuan serta mineral. Unsur-unsur tersebut terikat dalam
bentuk
senyawa kimia,
baik senyawa organik maupun senyawa anorganik. Melalui serangkaian organisme dan lingkungan fisik,
unsur-unsur tersebut mengalami daur/siklus. Daur yang melibatkan
unsur-unsur senyawa kimia dan mengalami perpindahan melalui
serangkaian organisme inilah yang disebut daur biogeokimia. Adapun
bagian-bagian dari daur biogeokimia yaitu :
1. Daur nitrogen (N)
Nitrogen merupakan
bagian terbesar penyusun gas dalam
atmosfer bumi
(sekitar 78%). Nitrogen di udara bebas tidak banyak bermanfaat bagi organisme. Oleh karena itu
nitrogen bebas tersebut perlu difiksasi (ditambat) agar lebih
dirasakan manfaatnya. Proses fiksasi nitrogen dari udara dapat berlangsung oleh kegiatan fiksasi industri (misalnya
industri pupuk nitrogen), fiksasi oleh mikroorganisme baik secara simbiotik maupun nonsimbiotik (bakteri, alga biru),
maupun fiksasi oleh peristiwa
alam seperti kilat atau petir yang
menyebabkan
terbentuknya senyawa nitrat. Selanjutnya nitrat diserap oleh akar tumbuhan untuk digunakan dalam sintesis asam amino, komponen pembentuk
protein. Protein tumbuhan
dikonsumsi oleh
hewan dan manusia, dan dikeluarkan lagi melalui feses, urin, ekskret bernitrogen lain. Bersama dengan hewan dan tumbuhan mati, zat
buangan bernitrogen tersebut akan mengalami pembusukan dan penguraian oleh bakteri dan
fungi membentuk senyawa
amoniak dan
amonium. Oleh bakteri Nitrosomonas,
Nitrosococcus amoniak dan
amonium diubah menjadi nitrit.
Proses
perubahannya dinamakan nitritasi. Oleh bakteri
Nitrobacter nitrit diubah
menjadi nitrat, proses
perubahannya dinamakan nitratasi. Gabungan dari nitritasi dan nitratasi dinamakan nitrifikasi. Senyawa nitrat tersebut akhirnya diserap kembali oleh akar tumbuhan. Ada jenis bakteri yang mampu mengubah nitrat dalam tanah menjadi nitrogen bebas, yaitu bakteri Thiobacillus denitrificans dan Pseudomonas
denitrificans (keduanya
disebut bakteri
denitrifikasi). Proses perubahan nitrat dalam tanah menjadi nitrogen di udara bebas dinamakan denitrifikasi. Perubahan ini
tentu sangat merugikan bagi kesuburan tanah.
2. Daur Karbon (C)
Gas karbon
dioksida (CO2 ) hanya terdapat sekitar
0,035% di atmosfer
bumi. Kadar tersebut akan mengalami
peningkatan
sejalan dengan pembebasan gas CO2 baik oleh kegiatan manusia maupun oleh peristiwa alam. Gas tersebut berasal dari pembakaran bahan bakar fosil (minyak bumi), pembakaran atau kebakaran hutan, aktivitas gunung api. Organisme produsen memanfaatkan CO2 udara untuk melakukan sintesis senyawa organik, baik melalui
fotosintesis maupun kemosintesis. Senyawa organik hasil fotosintesis dimanfaatkan oleh organisme heterotrof (hewan, manusia)
sebagai sumber
energi. Melalui respirasi senyawa organik
tersebut dibakar
(dioksidasi), CO2 hasil pembakaran
dibebaskan lagi ke
udara. Selain sebagai sumber energi,
senyawa organik
tersebut sebagian disimpan dalam tubuh
organisme. Jika
organisme mati, senyawa karbon akan
diuraikan dan
diendapkan menjadi batuan karbonat dan kapur. Jika tersimpan dalam perut bumi dalam jangka waktu yang sangat lama, senyawa karbon sisa organisme mati dapat menghasilkan bahan bakar fosil (minyak bumi). Akhirnya
oleh kegiatan manusia bahan
bakar fosil tersebut kembali
membebaskan CO2 ke
udara.
3. Daur Fosfor (P)
Fosfor merupakan
unsur penting pembentuk asam
nukleat, protein,
Adenosin Tri Pospat (ATP), dan senyawa organik lain. Fosfor (P) tidak pernah ditemukan dalam
bentuk gas, tapi dalam bentuk fosfor dalam tanah, fosfor
dalam air tawar dan laut. Oleh organisme
produsen, fosfor diserap
dan dimanfaatkan
untuk sintesis senyawa organik (protein, sam nukleat, ATP).
Senyawa organik yang mengandung
fosfor ini
akhirnya berpindah ke konsumen. Protein dalam tubuh organisme digunakan untuk metabolisme dan membangun bagian-bagian tubuh. Jika organismenya mati, senyawa organik yang mengandung fosfor mengalami perombakan oleh pengurai, akhirnya fosfor kembali lagi ke tanah, air tawar dan laut. Fosfor dalam tanah terbawa
oleh air, diendapkan di danau atau lautan membentuk batuan yang mengandung fosfor. Batuan fosfor
tererosi menghasilkan
tanah, akhirnya
fosfor kembali ke tanah.
4. Daur Sulfur ( S
)
Sulfur banyak
terdapat di kerak bumi. Sulfur dapat
diserap oleh
tumbuhan dalam bentuk sulfat. Sulfur diperlukan
dalam sintesis
senyawa protein. Sulfat dalam tanah diserap oleh tumbuhan, selanjutnya digunakan untuk sintesis
protein. Melalui rantai makanan sulfur berpindah ke konsumen. Jika organisme mati, senyawa sulfur dalam organisme akan
terurai secara aerob membentuk sulfat kembali, dan bila penguraian berlangsung secara anaerob menghasilkan gas sulfur dan sulfida. Gas sulfur dan
sulfida juga berasal dari hasil reduksi
senyawa sulfat
secara anaerob oleh bakteri pereduksi sulfur. Oleh bakteri sulfur, gas sulfur dan sulfida di udara
dioksidasi menghasilkan sulfur, selanjutnya sulfur dioksidasi lagi membentuk sulfat dalam tanah.
5. Daur air
Air merupakan
kebutuhan vital bagi semua makhluk hidup.
Tak ada makhluk
hidup yang mampu bertahan hidup tanpa
adanya air. Air
terdapat secara melimpah di laut, tetapi
ketersediaannya relatif
terbatas di daratan. Bagi tumbuhan,
air merupakan
salah satu faktor penting untuk fotosintesis, perkecambahan dan pertumbuhan, serta sarana transportasi zat. Bagi hewan dan manusia, air merupakan faktor penting dalam melaksanakan transportasi zat. Daur air disebut juga daur hidrologi. Secara garis besar daur hidrologi dibedakan menjadi tiga macam, yaitu daur hidrologi pendek, daur
hidrologi sedang, dan daur
hidrologi panjang.
a. Daur hidrologi pendek
Air laut menguap, uap air naik ke udara lalu bersatu menjadi awan. Pada ketinggian tertentu awan mengalami kondensasi dan presipitasi menjadi titik-titik air,
kemudian turun sebagai hujan. Pada daur hidrologi pendek ini terbentuknya awan dan hujan terjadi di atas laut, jadi
hujan tidak mencapai daratan.
b. Daur hidrologi sedang
Air laut menguap, uap air naik ke udara dan terbawa angin sampai di atas daratan membentuk awan. Pada ketinggian tertentu awan mengalami kondensasi dan presipitasi membentuk titik-titik air, lalu turun sebagai
hujan di daratan. Sebagian air meresap ke dalam tanah, sebagian lain kembali ke laut melalui sungai.
c. Daur hidrologi panjang
Uap air yang berasal dari penguapan air laut, kolam, danau, sungai maupun hasil transpirasi tumbuhan naik ke udara, lalu bersatu menjadi awan. Awan terbawa oleh angin ke arah daratan dan pada jarak tertentu terhalang oleh pegunungan. Akhirnya awan mengalami kondensasi dan presipitasi menjadi titik-titik air dan turun sebagai
hujan di atas pegunungan. Air hujan meresap ke tanah di
pegunungan, lalu diserap oleh tumbuhan di pegunungan, sebagian muncul sebagai mata air. Melalui sungai air mengalir kembali lagi ke laut.
