Your SlideShare is downloading. ×
BAB I                                   PENDAHULUAN       Semua makhluk hidup memerlukan atom nitrogen untuk pembentukan p...
BAB II                                    PEMBAHASANA. Siklus Nitrogen           Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer,...
diubah menjadi amonia kembali, dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskanke udara. Dengan cara ini siklus nitrogen...
b. Nitrifikasi       Nitrifikasi merupakan suatu proses oksidasi ensimatik yang dilakukan olehsekelompok    jasad    renik...
N2ONH4+ NH2OH [NOH N2O2H2] NO NO2-c. Denitrifikasi      Denitrifikasi merupakan proses preduksian senyawa N-nitrat menjadi...
B. Senyawa dan Kandungan Nitrogen di Laut          Pengetahuan senyawa dan kandungan N di laut sangat penting untuk diketa...
sekitar 5,3 x 1012 kg tetapi tidak menguraikan secara kuantum distribusinya di laut.   Kandungan NH4+dapat ditemui di teru...
melakukan hal sebaliknya. Nitrogen lepas ke udara dan diserap dari udara selamasiklus berlangsung.       Jumlah nitrogen y...
BAB III                              KESIMPULAN       Nitrogen dalam siklusnya, dalam bentuk bebas diikat dalam bentuk amo...
DAFTAR PUSTAKADwidjoseputro, Ekologi Manusia dan Lingkunghannya, (1987 : Erlangga)http://free.vlsm.org/v12/sponsor/Sponsor...
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Siklus nitrogen

14,264

Published on

1 Comment
2 Likes
Statistics
Notes
No Downloads
Views
Total Views
14,264
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
269
Comments
1
Likes
2
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Transcript of "Siklus nitrogen"

  1. 1. BAB I PENDAHULUAN Semua makhluk hidup memerlukan atom nitrogen untuk pembentukan protein danberbagai molekul organic esensial lainnya. Udara, yang berisi 79 % nitrogen, berfungsisebaagai reservar bahan ini. Walaupun ukuran keberadaan nitrogen di atmosfer itu besar,acapkali merupakan unsure pembatas bagi makhluk hidup. Hal ini dikarenakan kebanyakanorganisme tidak dapat menggunakan nitrogen dalam bentuk unsure, yakni sebagai gas N2.Konsentrasi nitrogen di atmosfir mencapai 780,90 cm3/liter udara sedangkan konsentrasinitrogen di dalam air laut hanya mencapai 13 cm3/liter air laut. Nitrogen yang penting bagi tumbuhan dijumpai pada berbagai senyawa penyusuntumbuhan dan protein. Ironisnya bahwa tumbuhan kadang-kadang menderita defisiensinitrogen, sementara atmosfer hampir 80% kandungannya adalah nitrogen. Namundemikian, nitrogen atmosfer ini adalah gas N2 dan tumbuhan tidak dapat menggunakannitrogen dalam bentuk tersebut. Tetapi harus melewati berbagai tahapan reaksi terlebihdahulu. Organisme memerlukan fosfor sebagai bahan penyusun utama asam nukleat,fosfolipid, ATP dan pembawa energi lainnya, serta sebagai salah satu mineral penyusuntulang dan gigi. Dalam beberapa hal, siklus pofor lebih sederhana dibandingkan dengansiklus karbon atau siklus nitrogen. Siklus posfor tidak meliputi pergerakan melaluiatmosfer, karena tidak ada gas yang mengandung posfor secara signifikan. Selain itu,posfor hanya ditemukan dalam satu bentuk bahan anorganik penting, posfat (PO43-), yangdiserap oleh tumbuhan dan digunakan untuk sintesis organik. Agar tumbuhan dapat membuat protein, tumbuhan harusmemperoleh nitrogendalam bentuk terfiksasi yaitu tergabung dalam senyawa-senyawa. Bentuk yang palingumum digunakan ialah sebagai ion nitrat, NO3-. Meskin demikian, substansi lain sepertiammonia (NH¬3) dan urea {(NH2)2CO}, juga digunakan baik secara alami maupun pupukdalam pertanian. Dalam makalah ini mencoba mendeteksi dan menelusuri, serta ingin mempelajariseberapa jauh peran siklus nitrogen dalam kehidupan. Berikut ini penjelasan selanjutnya. 1
  2. 2. BAB II PEMBAHASANA. Siklus Nitrogen Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer, yaitu 80% dari udara. Nitrogen bebas dapat ditambat/difiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang. Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat/ petir. Unsur hara yang tidak kalah pentingnya dengan karbohidrat ialah protein, yakni suatu senyawa yang mengandung nitrogen disamping C,H, dan O. Dan kita ketahui, udara mengandung 79 % nitrogen. Nitrogen bebas ini (dalam bentuk N2) dapat ditambat / difiksaasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang. Nitrogen bebas ini mempunyai sifat lembam (tidak mudah bereaksi). Sehingga untuk memecahnya diperlukan energi tinggi, seperti contoh bantuan kilat / petir. Selain itu , nitrogen bebas ini diasimilasi oleh tumbuhan lewat perakaran dalam bentuk nitrat. Protoplasma sel tiap-tiap makhluk hidup mengandung protein. Sekarang timbul pertanyaan, bagaimana nitrogen dikembalikan ke udara untuk dapat dimanfaatkan oleh tumbuhan lagi. Terlebih dahulu , kita bicarakan bagaimana nitrogen bebas di udara menjadi nitrat yang berguna bagi tumbuhan. Secaara fisik (bunga api listrik, halilintar, dan hujan) menyebabkab nitrogen bereaksi dengan unsure lain, salah satu produknya adalah nitrat yang akhirnya dapat masuk ke tanah dan digunakan oleh tumbuhan. Secara orgaanik, nitrogen di udara dapat diikat oleh beberapa mikroba (Azotobacter, Rhizobium, Anabaena, Chostridium sp, Nostoc dsb) menjadi bentuk nitrat yang dapat dimanfaatkan oleh tumbuhan. Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia. Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri. Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit, yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan. Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan, nitrat 2
  3. 3. diubah menjadi amonia kembali, dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskanke udara. Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem.Berikut ini penjelasan lebih lanjut dari proses daur / siklus nitrogen :a. Fiksasi Semua mikroorganisme mampu melakukan fiksasi nitrogen, dan berasosiasidenan N-bebas yang berasal dari tumbuhan. Nitrogen dari proses fiksasi merupakansesuatu yang penting dan ekonomis yang dilakukan oleh bakteri genusRhizobiumdengan tumbuhan Leguminosa termasuk Trifollum spp Gylicene max(soybean), Viciafaba (brand bean), Vigna sinensis (cow pea), Piscera sativam (chick-pea), dan Medicago sativa (lucerna). Dalam memproduksi nutrient bagi organisme laut, maka diperluka fiksasi Ndari atmosfir. Penelitian yang dilakukan di Eniwetok Atoll, menemukan ahwa bentukN sangat bervariasi pada air yang mengalir sesudah terumbukarang karena air tersebutsangat miskin nutrient. Sumber N yang berasal dari fiksasi-N di laut berasal dari algahijau biru Calothnia crustacea. Fiksasi N juga ditemukan pada bakteri anaerobicThalassia. Fiksasi N ditemukan pada akar pertumbuhan Thalassia dan makro alga sertacoral rubble. Selain itu pentingnya bakteri-bakteri terumbu (reef bacteria) untukmelakukan fiksasi N. Spesies Oscillatoria (Tridrodesmium) dan Richella spp, merupakan spesiesyang penting dalam proses asimilasi molekul N (Mangue, 1977). Tetapi N-fiksasi dilaut Pasifik sangat kecil terjadi (Mangue, et al., 1977), demikian pula di laut Sargossa(Carpenter dan McCarthy, 1975), jika dibandingkan dengan NH3. Asimilasi molekul Ndapat dihitung melalui kebutuhan N dari Oscillatoria thiebantii. Bagaimanapun alga inisangat rendah dan dalam dalam proses regenrasi membutuhkan waktu 15 hari ataulebih. Akhir-akhir ini ditemukan simbiosis asosiasi antara bakteri Azospirillumlipoferum dan akar tumbuhan termasuk rumput tropikal Digitaria decumbens, jugajenis rumput tropikal Paspalum notatum mampu melakukan fiksasi N bersama-samabakteri Azotobacter paspalli di dalam akar. 3
  4. 4. b. Nitrifikasi Nitrifikasi merupakan suatu proses oksidasi ensimatik yang dilakukan olehsekelompok jasad renik/bakteri dan berlangsung dalam dua tahap yangterkoordinasikan. Masing-masing dilakukan oleh bakteri/jasad renik yang berbedapada tahap-tahapan proses nitrifikasi (Mas’ud, 1993), sebagai berikut:Tahap pertama (nitrisasi)oksidasi2 NH4 + 3 O2 2HNO2+ 2 H2O + E (79 kalori)EnsimatikTahap kedua (nitrisasi)oksidasi2 HNO2+ O2 2 HNO3 + E (43 kalori).ensimatikBakteri autotrofi (bakteri nitrifikasi) dapat menggunakan N-anorganik untukmelakukan nitrifikasi, seperti genera bakteri Nitosomonos, NitrosococcusNitrosospira, Nitrosovibrio, dan Nitrosolobus. Pada proses tahap pertama reaksiberlangsung dari ammonium ke nitrit yang melibatkan bakteri Nitrosomonos danNitrosococcus dengan persamaan reaksi sebagai berikut:NH4+ 3/2 O2 NO2 + H2O + 2 H E = - 65 kcalSedangkan reaksi kedua diperankan oleh bakteri Nitrobacter dan Nitrococcus spp yangmelakukan oksidasi dari nitrat ke nitric dengan persamaan reaksi sebagai berikut :NO2+ ½ O2 NO3+ E = - 18 kcal.Reaksi nitrifikasi seperti di atas dapat berlangsung jika adanya oksigen. Prosesoksidasi dari NO2ke nitrit umumnya lebih cepat dari pada proses oksidasi dari NH4 kenitrit, dan nitri ini terakumulasi di lingkungan. Tahapantahapan oksidasi ammoniumoleh bakteri Nitrosomonas dan kemungkinan produksi nitrit oleh beberapa bakteridisajikan dalam persamaan sebagai berikut :NH4+ NH2OH [NOH N2O2H2] NO NO2-N2ON2O2H2 N2O 4
  5. 5. N2ONH4+ NH2OH [NOH N2O2H2] NO NO2-c. Denitrifikasi Denitrifikasi merupakan proses preduksian senyawa N-nitrat menjadi gasnitrogen dan/atau gas nitrogen oksida, dengan nitrogen bertindak sebagai penerimahydrogen. Produksi nitrogen bebas dari senyawa-senyawa organic tidaklah melaluiaksi mikroorganisme, namun terbentuk secara tidak langsung oleh saling tindak antaraasam nitrat bebas dengan senyawa amino, yang keduanya dihasilkan secara bersamamelalui biang bakteri. Dalam keadaan anaerob, bakteri aerob dapat memanfaatkannitrat untuk menggantikan oksigen sebagai penerima elektron, sehingga mengurangigas-gas produk akhir seperti NO, N2O atau N2, tahapan dalam nitrifikasi adalahsebagai berikut:NH4+ + 2O2 NO3- +H2O + 2HGas dinitrogen dan nitrogen oksida adalah dua komponen produk akhir yang sangatpenting dan N2 biasanya diproduksi dari N2O sedang dari NO dapat terjadi tetapidalam kondisi tertentu. Terbentuknya N2O dan N2 tidak saja dari nitrat selamarespirasi, tetapi dapat juga konversi dengan cara asimilasi ke NH4+ dalam komponenorganic biomasa. Tentu pula mikroorganisme dapat merubah NO3- ke NH4+ melaluimekanisme diasimilasi pada kondisi anaerob, mekanisme ini bersama denitrifikasiadalah proses memanfaatkan energi.d. Pembusukan Protein yang dibuat oleh tumbuhan masuk dan melalui jarring-jaring makananseperti pada karbohidrat. Pada tiap tingkatan trofik, terdapat kehilangan yang kembalike sekitarnya, terutama dalam ekskresi. Yang terakhir mengambil keuntungan darisenyawa nitrogen adalah mikroorganisme pembusuk yang merombak menjadiammonia. 5
  6. 6. B. Senyawa dan Kandungan Nitrogen di Laut Pengetahuan senyawa dan kandungan N di laut sangat penting untuk diketahui, hal ini mempunyai hubungan erat dengan kehidupan biota laut, dan berkaitan dengan nutrient untuk biota laut. Secara alamiah perkembangan konsentrasi dari nutrient sangat tergantungan dari hubungan antara kedalaman laut dan stok fitoplankton beserta aktivitasnya. Studi yang dilakukan di Guinea, Atlantic bagian timur menemukan adanya korelasi antara naiknya turunnya konsentrasi NO3-dengan kedalaman laut dan produksi fitoplankton. Pada laut yang dalam Zn akan menjadi faktor pembuat masalah dalam hubungan antara kandungan oksigen dan klorofil, oleh karena itu sangat menentukan “batas kandungan nitrat” (nitracline) mengingat kandungan N dalam air senentiasaa berbentuk ion nitrat dan ion ammonium. Dalam hubungan inlah penting untuk menentukan konsentrasi nutrient terutama senyawa N-nitrat dan N-amonium pada permukaan laut di wilayah tropika dan subtropika. Hal ini disebabkan pada kedalaman air 0 – 200 m, sinar matahari masih menembus badan air dan akan terjadi aktivitas biologi yang sangat banyak. Di laut ekuatorial kandungan N03-pada kedalaman 100 m mengandung konsentrasi 10 – 25 μgram atom 1-1 dan pada subtropikal berkisar antara 10 – 25 μgram atom 1-1.Namun dalam keadaan stok klorofil yang tinggi konsentrasi N03-akan menurun. Beberapa fitoplankton akan mengangkut nitrogen secara vertical ke garis batas nutrient. Beberapa daripadanya dapat membentuk nitrat tetap. Hujan mungkin sangat sedikit sebagai sumber N03-dan NH4+. Dari hasil penelitian dan fenomena alam tersebut di atas, dapat ditarik kesimpulan bahwa jenis-jenis N-anorganik yang utama dalam air adalah ion nitrat (N03-) dan ion amonimum (NH4+). Namun dalam kondisi tertentu masih terdapat ion nitrit dan sebagian besar dari nitrogen terikat dalam nitrogen organic (47,9%), yaitu bahan-bahan yang berprotein, juga terdapat dalam bahan pencemar seperti asam sianida (HCN), asam etilen diamin tetra asetat (EDTA) atau dalam bentuk asam nitrilotriasetat (NTA). Selanjutnya, melakukan inventarisasi kandungan total nitrogen yang ada di laut. Dengan kesimpulan bahwa siklus nitrogen secara global terlihat pada biomasa di laut 6
  7. 7. sekitar 5,3 x 1012 kg tetapi tidak menguraikan secara kuantum distribusinya di laut. Kandungan NH4+dapat ditemui di terumbu karang, sebab gas ini merupakan buangan dari organisme akuatik, domestik dan industri. Ion-ion ammonium dan amino-nitrogen (R-NH2dalam bahan yang berprotein) dioksidasi oleh oksigen dengan adanya ketalis biologi yang cocok : Reaksi di atas dapat terjadi jika ada kandungan oksigen yang cukup memadai. Misalnya untuk pengolahan air pembuangan rumah tangga atau industri, bahan organik jika diberi aerasi intensif maka limbah yang mengandung ion ammonium akan terurai menjadi ion nitrat yang dapat diasimilasi. Dalam keadaan tanpa oksigen, NO3- dapat sebagai penerima elektron dalam reaksi-reaksi dengan mikroorganisme sebagai perantara: NO3- + 6H + 5e- 1/2 N2+ 3H2O Kemampuan ion nitrat sebagai penerima elektron digunakan dalam proses pengolahan air buangan untuk menghilangkan nitrogen dengan membiarkan ion nitrat mengoksidasi methanol melalui reaksi bakteri dengan kondisi anaerob, sebagai berikut: 5CH3OH + 6 NO3-+ 6 H+ 5 CO2 + 3N2 + 12H2O. Reaksi tersebut di atas disebut denitrifikasi yang dalam beberapa keadaan reduksi ini merubah semua senyawa itu membentuk ion NH4+.C. Siklus Nitrogen di Laut Dari kajian-kajian tersebut di atas dapat dikaji bahwa nitrogen dalam air terjadi dalam berbagai bentuk senyawa. Nitrogen yang terbanyak dalam bentuk N-molekuler (N2) yang berlipat ganda jumlahnya daripada nitrit (NO2) atau nitrat (NO3), tetapi tidak dalam bentuk yang berguna bagi jasad hidup. Nitrogen memegang peranan kritis dalam siklus organic dalam menghasilkan asam-asam amino yang membuat protein. Dalam siklus nitrogen, tumbuh-tumbuhan menyerap N-anorganik dalam salah satu gabungan atau sebagai nitrogen molekuler. Tumbuh-tumbuhan ini membuat protein yang kemudian dimakan hewan dan diubah menjadi protein hewan. Jaringan organic yang mati diurai oleh berbagai jenis bakteri, termasuk didalamnya bakteri pengikat nitrogen yang mengikat nitrogen molekuler menjadi bentuk-bentuk gabungan (NO2, NO3, NH4) dan bakteri denitrifikasi yang 7
  8. 8. melakukan hal sebaliknya. Nitrogen lepas ke udara dan diserap dari udara selamasiklus berlangsung. Jumlah nitrogen yang tergabung dalam mineral dan mengendap di dasar lauttidak seberapa besar. Pola sebaran nitrogen di Samudera Atlantik, Pasifik danSamudera India tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan. Sebaran menegak daribentuk-bentuk gabungan nitrogen berbeda di laut. Nitrat terbanyak terdapat di lapisanpermukaan, ammonium tersebar secara seragam, dan nitrit terpusat dekat termoklin.Interaksi-interkasi antara berbagai tingkat nitrogen organic dan bakteri sedemikianrupa sehingga pada saat nitrogen diubah menjadi berbagai senyawa anorganik, zat-zatini sudah tenggelam di bawah termoklin. Hal ini menimbulkan masalah bagipenyediaan nitrogen karena termoklin merupakan penghalang bagi migrasi menegakunsur-unsur ini dan kenyataannya persediaan nitrogen akan menjadi faktor pembatasbagi produktivitas di laut. 8
  9. 9. BAB III KESIMPULAN Nitrogen dalam siklusnya, dalam bentuk bebas diikat dalam bentuk amoniakdan juga dalam bentuk nitrat. Siklus nitrogen dapat terjadi melalui rangkaian prosesyang saling berhubungan, yakni nitrifikasi, fiksasi, denitrifikasi dan jugapembusukan.Nitrogen memegang peranan kritis dalam siklus organic dalammenghasilkan asam-asam amino yang membuat protein. Nitrogen di laut dapat berbentuk N-molekuler (N2) yang berlipat gandajumlahnya daripada nitrit (NO2) atau nitrat (NO3), tetapi tidak dalam bentuk yangberguna bagi jasad hidup, sebelum terjadinya proses pengikatan dalam bentuksenyawa-senyawa. Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer, yaitu 80% dari udara.Nitrogen bebas dapat ditambat/difiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar(misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang. Nitrogen bebas juga dapatbereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat/ petir. Tumbuhanmemperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3), ion nitrit (N02- ),dan ion nitrat (N03- ). 9
  10. 10. DAFTAR PUSTAKADwidjoseputro, Ekologi Manusia dan Lingkunghannya, (1987 : Erlangga)http://free.vlsm.org/v12/sponsor/Sponsor-Pendamping/Praweda/Biologi/0032%20Bio%201-7c.htmhttp://tumoutou.net/6_sem2_023/darjamuni.pdfJohn W. Kimball, Biologi, (1983 : Erlangga)Rukaesih Ahmad, Kimia Lingkungan, (2004 : Andi) 10

×