Download to read offline
Peran-Mikroba-pada-Udara-dan-Kesuburan-Tanah.pptx
- 1. Peran Mikroba padaUdara dan Kesuburan Tanah by Dwi rahayu Pujiastuti
- 2. Pendahuluan: Siklus Biogeokimiadan Mikroba Tanah Siklus Biogeokimiawi Siklus biogeokimia adalah jalur sirkulasi unsur-unsur utama dalam materi hidup, yang meliputi aspek biologis, kimia, dan geologi. Siklus ini melibatkan pergerakan zat-zat kimia melalui kompartemen abiotik dan biotik di Bumi. Mikroba tanah : pemain kunci Mikroorganisme merupakan komponen penting dari biosfer Bumi, yang memainkan peran penting dalam mengatur siklus biogeokimia. Mereka adalah komunitas alami yang memiliki banyak sisi yang bertanggung jawab untuk melaksanakan proses ekosistem yang signifikan, yang memengaruhi produktivitas primer pada tanaman.
- 3. Siklus Nutrisi Mikroba:Sumber dan Ketersediaannya Proses kunci Mikroorganisme tanah memfasilitasi reaksi redoks dan mendaur ulang unsur hara dan biomassa. Mereka mengatur beberapa proses fisiologis, termasuk fotosintesis, respirasi, dan fiksasi nitrogen, yang secara erat menghubungkan siklus karbon, nitrogen, fosfor, dan sulfur. Tranduksi energi Mikroba tanah menggunakan aliran elektron selama oksidasi karbon untuk mereduksi CO2 menjadi metana, sulfat menjadi sulfida, atau nitrat menjadi gas N2. Proses ini membantu mereka menghasilkan energi untuk perkembangbiakan dan meningkatkan biomassa dan kesuburan tanaman.
- 4. Diagram skematik siklusbiogeokimia yang saling terkait erat dengan kontribusi aktif mikroba tanah. Anak panah menunjukkan perpindahan unsur-unsur di antara berbagai kompartemen ekosistem.
- 5. Peran Mikroba dalamSiklus Biogeokimiawi: Carbon Cycle 1 Fiksasi Karbon Mikroba fototrofik dan kemoautotrofik berperan penting dalam mentransfer karbon atmosfer ke tanah melalui asimilasi CO2. Proses ini penting untuk pertumbuhan tanaman dan organisme lainnya. 2 Mineralisasi Karbon Mikroba tanah berpartisipasi dalam transfer karbon antar kompartemen lingkungan dan memanfaatkan berbagai bentuk karbon sebagai sumber energi selama reproduksinya. Karbon yang terikat dari tanah dikembalikan ke atmosfer melalui mineralisasi bahan organik. 3 Metanogenesis Pada tanah anoksik, CO2 direduksi menjadi metana (metanogenesis) oleh archaea hidrogenotrofik (metanogen). Proses ini berkontribusi terhadap emisi gas rumah kaca.
- 6. Siklus Karbon: DekomposisiBiomassa Tumbuhan Dekomposisi selulosa Selulosa, komponen struktural utama dinding sel tumbuhan, diurai oleh berbagai spesies jamur dan bakteri. Spesies jamur seperti Aspergillus, Chaetomium, Fomes, Fusarium, Merulius, Myrothecium, Penicillium, Pleurotus, Rhizoctonia, Trichoderma, dan Verticillium memainkan peran penting dalam proses ini. Dekomposisi Hemiselulosa Hemiselulosa, biopolimer paling melimpah kedua di dinding sel tanaman, diurai oleh mikroba tanah melalui enzim ekstraseluler hemiselulase. Beberapa spesies jamur Aspergillus, Chaetomium, Fusarium, Humicola, Penicillium, and Trichoderma dan termasuk bakteri tanah Actinomyces, Bacillus, Cytophaga, Erwinia, Pseudomonas, Streptomyces, and Vibrio terlibat dalam proses ini.
- 7. Siklus Karbon: Dekomposisi Lignin Lignin,komponen ketiga terbanyak pada dinding sel tumbuhan, memberikan kekakuan pada tumbuhan dan sangat tahan terhadap degradasi mikroba. Namun, beberapa spesies jamur Aspergillus, Clavaria, Fusarium, Lenzites, Penicillium, and Polyporus dan termasuk spesies bakteri Flavabacterium, Micrococcus, Nocardia, Pseudomonas, Streptomyces, and Xanthomonas terlibat dalam dekomposisi lignin.
- 8. Peran Mikroba dalamSiklus Biogeokimia: Siklus Nitrogen Fiksasi Nitrogen Fiksasi nitrogen biologis (BNF) adalah proses konversi nitrogen atmosfer (N2) menjadi amonia (NH3) yang dapat dengan mudah dimetabolisme oleh sebagian besar organisme hidup. Amonia mudah diserap dalam bahan organik tanah, sehingga tidak mudah tercuci oleh air hujan, sehingga meningkatkan kesuburan tanah. Nitrifikasi Nitrifikasi adalah konversi amonia menjadi nitrat yang dimediasi oleh bakteri nitrifikasi. Mikroba memperoleh energi dengan mengoksidasi amonia dan menggunakan CO2 sebagai sumber karbon. Kelompok bakteri kemolitoautotrofik, bakteri pengoksidasi amonia (AOB), dan bakteri pengoksidasi nitrit (NOB) menjalankan proses nitrifikasi. Denitrifikasi Denitrifikasi adalah proses konversi NO3 menjadi gas N2, yang melibatkan produksi NO2 sebagai langkah perantara. Denitrifikasi dilakukan oleh bakteri denitrifikasi dalam kondisi anaerobik.
- 9. Fiksasi Nitrogen: Jenisyang Berbeda 1 Heterotroph Hidup Bebas Bakteri heterotrofik tanah hidup bebas, termasuk Azotobacter, Clostridium, Klebsiella, dan Bacillus, memainkan peran penting dalam fiksasi N2 tanpa interaksi langsung dengan tanaman. 2 Fiksasi N2 Asosiatif Bakteri pengikat N2 asosiatif termasuk Azospirillum yang membentuk asosiasi erat dengan berbagai tanaman budidaya dari keluarga Poaceae. Efisiensi fiksasi N2 ditentukan oleh suhu tanah, tekanan parsial O2 di lingkungan rizosfer, aksesibilitas bakteri terhadap fotosintesis inang mereka, efisiensi enzim nitrogenase, dan daya saing bakteri. 3 Fiksasi N2 Simbiotik Fiksasi N2 simbiotik adalah interaksi mutualisme antara mikroba tanah dengan tanaman inang. Mikroba bergantung pada tanaman inang untuk mendapatkan gula fotosintesis dan menyediakan N2 untuk tanaman inang mereka.
- 10. Peran Mikroba dalamSiklus Biogeokimia: Siklus Sulfur dan Fosfor Siklus Sulfur Sulfur adalah salah satu komponen penting dari beberapa vitamin, kofaktor, dan asam amino. Mikroorganisme, terutama prokariotik, memainkan peran kunci dalam siklus sulfur dengan mengubah sulfur teroksidasi (SO4) menjadi bentuk tereduksi (H2S). Siklus Fosfor Fosfor adalah komponen penting dari asam nukleat (DNA dan RNA), lipid (fosfolipid) dan molekul penyimpan energi (ATP), serta lipid (lemak dan minyak). Fosfor ditemukan dalam berbagai bentuk senyawa, termasuk fosfat (PO4 3-) di lingkungan.
- 11. Siklus Sulfur • Dibutuhkanuntuk pembentukan molekul-molekul penting organisme seperti protein, vitamin, dan juga berperan sebagai kofaktor pada enzim. • Mikroba proakariot yaitu yang bersifat fotosintetik dan kemosintetik berperan dalam siklus ini. Mikroba yang berperan dalam proses oksidasi yakni Thiobacillus dan reduksi yakni Desulfovibrio pada siklus sulfur. Proses siklus sulfur : • Mineralisasi sulfur organik (SO4) menjadi hidrogen sulfida (H2S) • Oksidasi sulfur —> mengubah sulfida, hidrogen sulfida menjadi sulfat (SO4) • Reduksi Sulfat —> mengubah sulfat (SO4) menjadi hidrogen sulfida (H2S) • Penggabungan sulfida ke dalam senyawa organik
- 12. Siklus Sulfur • Dibutuhkanuntuk pembentukan molekul-molekul penting organisme seperti protein, vitamin, dan juga berperan sebagai kofaktor pada enzim. • Mikroba proakariot yaitu yang bersifat fotosintetik dan kemosintetik berperan dalam siklus ini. Mikroba yang berperan dalam proses oksidasi yakni Thiobacillus dan reduksi yakni Desulfovibrio pada siklus sulfur. Proses siklus sulfur : • Mineralisasi sulfur organik (SO4) menjadi hidrogen sulfida (H2S) • Oksidasi sulfur —> mengubah sulfida, hidrogen sulfida menjadi sulfat (SO4) • Reduksi Sulfat —> mengubah sulfat (SO4) menjadi hidrogen sulfida (H2S) • Penggabungan sulfida ke dalam senyawa organik
- 13. Siklus Sulfur • Sulfuradalah elemen yang paling melimpah di alam semesta dan biomassa mikroba, karena merupakan komponen penting dari beberapa vitamin, kofaktor, dan asam amino. • Mikroorganisme, terutama prokariota, memainkan peran penting dalam siklus sulfur dengan mengubah sulfur teroksidasi (SO4) menjadi bentuk tereduksi (H2S). • Makhluk hidup mengasimilasi sulfur dalam bentuk SO42 dan dapat mereduksi menjadi sulfida. Selama proses dekomposisi, mikroba menghilangkan gugus sulfida dari protein untuk menggunakannya sebagai sumber S. Mikroba pengoksidasi sulfur dapat menahan lingkungan ekstrem. • Mikroba termofilik sering ditemukan di mata air panas vulkanik kaya H2S dan ventilasi termal laut dalam. Mikroba tertentu bersifat asidofilik karena mereka mengasami lingkungan dengan produksi asam sulfat. Oksidasi H2S menjadi S dimediasi oleh bakteri sulfur hijau dan ungu anoksigenik yang menggunakan H2S sebagai sumber elektron untuk fotofosforilasi siklik. Oksidasi S menjadi SO42 dimediasi oleh bakteri sulfur dan archaea tak berwarna yang menggunakan H2S dan sumber energi S.
- 14. Siklus Fosfor • Fosformerupakan salah satu unsur hara utama bagi organisme hidup karena merupakan komponen penting dari asam nukleat (DNA dan RNA), lipid (fosfolipid) dan molekul energi penyimpanan (ATP), dan lipid (lemak dan minyak). • Fosfor ditemukan dalam berbagai bentuk senyawa, termasuk fosfat (PO43) di lingkungan. • Fosfor terjadi dalam bentuk anorganik dan organik pada organisme hidup. • Makhluk hidup memerlukan fosfor dalam bentuk organik untuk kebutuhan hdiupnya. • Ketersediaan sumber P di alam dikendalikan oleh sejumlah mikroorganisme dan fungsi yang dimediasi mikroba seperti oleh mineralisasi dan aktivitas pelarutan
- 15. • Sumber fosfor—> organisme mati, pupuk fosfor, atau pelapukan bebatuan. • Fosfor diubah oleh mikroba dari bentuk inorganik (P) —> organik (PO4) • Proses disebut imobilisasi. • Sebaliknya disebut mineralisasi
- 16. Penutup dan ProspekMasa Depan Mikroba tanah merupakan kontributor dominan bagi siklus biogeokimia dan kemampuan biokonversi yang dimediasi mikroba untuk meningkatkan layanan ekologis guna mendukung kesuburan tanah dan mendorong pertumbuhan tanaman. Pengembangan potensial teknologi molekuler berthroughput tinggi dan studi fisiologis dari inokulan dan isolat mikroba di berbagai habitat berpotensi untuk mengatasi fungsi yang dimediasi mikroba dan dalam mengenali peran mikroorganisme dalam siklus biogeokimia global. Aktivitas mikroba tanah yang dioptimalkan dan studi masa depan dalam arah ini dapat memastikan produktivitas pertanian berkelanjutan dengan menyediakan layanan ekosistem yang berharga oleh mikroorganisme.