Perputaran Unsur-Unsur dalam Ekosistem

Daur biogeokimia adalah proses sirkulasi unsur kimia penting dalam ekosistem antara komponen biotik dan abiotik. Unsur seperti karbon, nitrogen, fosfor, belerang, dan air berputar secara berkelanjutan melalui atmosfer, tanah, air, dan organisme hidup, sehingga tidak hilang dari ekosistem.

Daur Karbon

• Fotosintesis: tumbuhan hijau, alga, dan fitoplankton menggunakan karbon dioksida di atmosfer untuk membuat glukosa.
• Respirasi: semua organisme melepaskan karbon dioksida kembali ke atmosfer melalui pernapasan sel.
• Pembakaran bahan bakar fosil: aktivitas manusia melepaskan karbon dioksida ke atmosfer sehingga berkontribusi pada perubahan iklim.
• Dekomposisi dan pembusukan: mikroorganisme dekomposer menguraikan organisme mati dan melepaskan karbon dalam bentuk CO₂.

Daur karbon mengatur jumlah karbon di atmosfer yang berdampak besar terhadap iklim bumi. Peningkatan konsentrasi karbon dioksida akibat aktivitas manusia berkontribusi pada pemanasan global.

Daur Nitrogen

Nitrogen penting dalam pembentukan asam amino, protein, dan asam nukleat. Sekitar 78% nitrogen di atmosfer berbentuk gas N₂ yang tidak dapat digunakan langsung oleh organisme.

• Fiksasi nitrogen: bakteri di tanah maupun yang bersimbiosis dengan akar tanaman legum mengubah gas nitrogen menjadi amonia yang dapat digunakan tanaman.
• Nitrifikasi: bakteri nitrifikasi mengubah amonia menjadi nitrit lalu nitrat yang lebih mudah diserap tanaman.
• Denitrifikasi: bakteri denitrifikasi mengubah nitrat kembali menjadi gas nitrogen yang dilepaskan ke atmosfer.
• Ammonifikasi: mikroorganisme menguraikan bahan organik mati atau limbah menjadi amonia yang dapat digunakan tanaman.

Gangguan terhadap daur nitrogen akibat penggunaan pupuk nitrogen berlebihan dapat menyebabkan polusi nitrogen di perairan dan eutrofikasi yang merusak ekosistem akuatik.

Daur Air

• Evaporasi: penguapan air dari permukaan laut, sungai, dan danau ke atmosfer.
• Transpirasi: pelepasan uap air oleh tumbuhan melalui stomata ke atmosfer.
• Kondensasi: uap air di atmosfer mengembun menjadi awan.
• Presipitasi: awan mengeluarkan air dalam bentuk hujan, salju, atau embun yang jatuh ke permukaan bumi.
• Infiltrasi dan perkolasi: air meresap ke dalam tanah, lalu mengalir ke sungai, danau, dan laut.

Tanpa daur air yang efektif, ekosistem akan mengalami kekurangan air yang menyebabkan kekeringan. Daur air juga memengaruhi iklim dan pola cuaca global.

Daur Fosfor

Fosfor ditemukan dalam DNA, RNA, dan ATP serta penting untuk pertumbuhan tanaman. Fosfor tidak ada dalam bentuk gas di atmosfer sehingga berputar lebih lambat dibandingkan karbon atau nitrogen.

• Pelapukan batuan: batuan fosfat melapuk dan menyediakan fosfor dalam bentuk ion fosfat yang dapat diserap tanaman.
• Penyerapan oleh tanaman: tanaman menyerap ion fosfat melalui akar untuk membentuk protein dan asam nukleat.
• Transfer dalam rantai makanan: fosfor diteruskan ketika konsumen memakan tanaman atau hewan yang mengandung fosfor.
• Kembalinya fosfor ke tanah: setelah organisme mati atau menghasilkan limbah, fosfor kembali ke tanah melalui dekomposisi.

Kekurangan fosfor menghambat pertumbuhan tanaman, sementara kelebihan fosfor akibat pupuk fosfat berlebihan dapat menyebabkan eutrofikasi di perairan.

Daur Belerang

Belerang diperlukan tumbuhan untuk sintesis asam amino dan enzim, biasanya diserap dalam bentuk senyawa sulfat (SO₄²⁻).

• Vulkanisme: aktivitas vulkanik melepaskan gas belerang seperti H₂S ke atmosfer.
• Transformasi dalam atmosfer: gas belerang teroksidasi menjadi sulfur dioksida lalu asam sulfat yang terbawa hujan.
• Penyerapan oleh tanaman: tanaman menyerap senyawa sulfat dari tanah untuk sintesis protein.
• Dekomposisi: mikroorganisme mengubah senyawa organik bermuatan belerang menjadi sulfat yang kembali ke tanah dan air.

Gangguan dalam daur belerang, terutama karena polusi industri, dapat menyebabkan hujan asam yang merusak tanaman, tanah, dan ekosistem akuatik.