Siklus daur nitrogen adalah proses perubahan senyawa yang memiliki unsur nitrogen menjadi bentuk senyawa lain dan terjadi berulang-ulang. Siklus ini dapat terjadi secara biologis maupun nonbiologis tergantung proses yang dilaluinya. Siklus daur nitrogen meliputi beberapa proses, antara lain yaitu fiskasi, mineralisasi, nitrifikasi, dan denitrifikasi.
Daur nitrogen tidak hanya bermanfaat bagi manusia, nitrogen juga memiliki peran penting bagi keberlangsungan hidup tumbuhan dan hewan. Tanpa adanya Nitrogen, bisa dipastikan kehidupan di bumi akan sangat terganggu karena siklus daur nitrogen sangat penting bagi kehidupan di dunia.
Untuk lebih memahami materi menganai siklus daur Nitrogen, simak informasi dan penjelasannya berikut ini, ya, Sedulur!
BACA JUGA: Regresi: Pengertian, Fungsi, Jenis, Manfaat dan Rumusnya
Apa itu Nitrogen
Nitrogen merupakan unsur nonlogam yang berbentuk gas. Unsur ini tidak berwarna, tidak berasa, dan tidak berbau. Nitrogen merupakan elemen paling banyak di atmosfer bumi dan merupakan penyusun semua materi hidup.
Di antara unsur-unsur yang lain, Nitrogen menempati urutan keenam dalam kelimpahan kosmik. Selain itu, atmosfer bumi juga terdiri dari 75,51 (persen berat) atau 78,09 (persen volume) unsur Nitrogen. Atmosfer juga mengandung sejumlah kecil amonia dan garam amonium, serta nitrogen oksida dan asam nitrat yang semuanya adalah bentuk lain dari unsur Nitrogen.
Nitrogen bebas ditemukan di banyak meteorit. Tidak hanya itu, unsur ini juga banyak ditemukan dalam gas gunung berapi, daerah tambang, dan beberapa wilayah mata air mineral. Nitrogen juga banyak ditemukan di bawah sinar matahari, nebula, dan beberapa bintang di langit.
Peran Nitrogen
Sebelum membahas mengenai daur nitrogen, penting diketahui peran nitrogen bagi kehidupan di bumi. Berikut adalah beberapa peran nitrogen yang dapat Sedulur pahami terlebih dahulu.
1. Peran bagi tanaman
Nitrogen dibutuhkan tanaman dalam pembentukan sel, jaringan, dan organ tanaman. Nitrogen juga memiliki fungsi utama sebagai bahan untuk sintetis klorofil, protein, dan asam amino. Dengan demikian, unsur Nitrogen dibutuhkan dalam jumlah yang cukup besar, terutama pada saat pertumbuhan memasuki fase vegetatif.
Nitrogen bersama dengan unsur Fosfor digunakan untuk mengatur pertumbuhan tanaman secara keseluruhan. Kekurangan unsur Nitrogen dapat berakibat fatal, seperti pada bagian daun yang menjadi kuning karena kekurangan klorofil, kemudian daun akan mengering hingga rontok, dan pertumbuhan tanaman melambat menjadi kerdil serta produksi bunga dan biji yang rendah.
2. Peran bagi hewan
Nitrogen dibutuhkan hewan untuk mengolah berbagai makanan yang masuk ke dalam tubuhnya dan juga melakukan sintesis protein. Hal ini kerena nitrogen merupakan bahan baku pembuatan asam amino yang dibutuhkan dalam pembentukan DNA dan RNA. Nantinya, hewan juga akan kembali menghasilkan kotoran yang kaya akan Nitrogen.
3. Peran bagi manusia
Nitrogen juga dibutuhkan manusia pada berbagai proses di dalam tubuh. Nitrogen dibutuhkan untuk melakukan proses sintesis protein karena merupakan bahan baku pembuatan asam amino. Protein inilah yang nantinya akan digunakan lebih spesifik, seperti enzim, hormon, hemoglobin, dan sumber energi serta bahan pembentuk antibodi.
4. Peran bagi industri
Nitrogen dimanfaatkan manusia dalam proses industri makanan dalam kemasan. Disini, Nitrogen akan bekerja dengan cara menghilangkan kadar oksigen dalam kemasan sehingga makanan di dalamnya tetap terjaga dan tahan dalam jangka waktu yang lama.
5. Peran bagi industri transportasi
Selain berperan dalam industri makanan, Nitrogen juga digunakan dalam industri transportasi. Disini, Nitrogen digunakan untuk memompa ban pada alat transportasi, mulai dari motor, mobil, truk hingga pesawat terbang.
6. Peran bagi dunia biologi
Nitrogen juga dibutuhkan dalam dunia biologi. Nitrogen dalam bentuk gas digunakan sebagai bahan pengawet untuk menyimpan sel sperma, darah, maupun spesimen makhluk hidup lainnya. Dengan begitu, peneliti akan lebih mudah melakukan penelitian karena sampelnya dapat diawetkan.
7. Peran bagi alat elektronik
Selanjutnya, Nitrogen juga memiliki peran dalam memelihara alat elektronik. Disini, Nitrogen bekerja dengan menghambat perpindahan panas yang berlebihan akibat dari penggunaan tinggi. Nitrogen juga dapat digunakan di dalam alat X-ray detection.
8. Peran bagi industri tambang dan manufaktur
Nitrogen juga memiliki peran penting dalam industri tambang karena mampu menghalau oksigen sebagai penyebab kebakaran atau pemanasan suhu. Sementara dalam industri manufaktur, Nitrogen berfungsi untuk menurunkan suhu benda dan menggantikan Argon pada produksi bola lampu pijar.
BACA JUGA: Penyebab Tenggorokan Gatal dan Cara Mengatasinya
Pengertian daur Nitrogen
Siklus daur Nitrogen adalah proses perubahan senyawa yang memiliki unsur Nitrogen menjadi bentuk senyawa lain dan terjadi berulang-ulang. Peristiwa ini juga termasuk ke dalam siklus biogeokimia, yaitu peristiwa perubahan komponen abiotik menuju ke komponen biotik dan kembali lagi ke komponen abiotik.
Siklus nitrogen sangat dibutuhkan di dalam ekologi karena jumlah ketersediaan nitrogen ini akan memiliki pengaruh besar terhadap tingkat ekosistem yang meliputi produksi primer dan juga proses dekomposisi. Sementara itu, siklus nitrogen ini juga dapat terganggu akibat berbagai aktivitas buruk manusia, seperti pembakaran bahan bakar fosil, pelepasan nitrogen ke dalam air limbah, dan penggunaan pupuk nitrogen buatan yang terlalu berlebihan.
Fungsi daur Nitrogen
Meski menjadi gas paling banyak dalam atmosfer, nitrogen tak dapat digunakan secara langsung oleh sebagian besar makhluk hidup. Oleh karena itu, nitrogen harus melalui sejumlah tahapan yang dikenal sebagai daur Nitrogen sehingga manfaatnya dapat dioptimalkan. Daur Nitrogen ini sangat penting bagi kelangsungan hidup makhluk yang ada di Bumi dan menjaga keseimbangan ekosistem.
Melalui proses fiksasi, Nitrogen akan diubah menjadi nitrogen anorganik, seperti amonia, amonium, nitrit, nitrat, maupun dalam bentuk nitrogen organik, seperti protein, asam amino, dan urea. Dari siklus nitrogen tersebut, mengapa daur nitrogen penting dalam kehidupan adalah karena makhluk hidup hanya dapat memanfaatkan nitrogen dengan optimal melalui bentuk lain dari Nitrogen.
BACA JUGA: Kegiatan Ekonomi: Pengertian, Jenis, Tujuan dan Contohnya
Proses daur Nitrogen Skema daur Nitrogen
Siklus nitrogen merupakan perubahan nitrogen dari satu bentuk ke bentuk yang lain. Proses ini sebagian besar dilakukan oleh mikroorganisme. Berikut adalah skema daur nitrogen dan gambar daur nitrogen yang dapat Sedulur pahami.
Daur nitrogen singkat adalah sebagai berikut:
1. Fiksasi
Proses pada daur Nitrogen yang pertama adalah proses fiksasi. Proses ini merupakan proses perubahan Nitrogen yang ada di udara menjadi amonia. Fiksasi Nitrogen dibantu oleh mikroorganisme yang dikenal sebagai Diazotrof. Mikroorganisme ini memiliki enzim nitrogenaze yang mampu menggabungkan nitrogen dengan hidrogen.
Diazotrof hidup bebas atau bersimbiosis dengan tanaman kacang-kacangan, oleh karena itu mereka dapat mengubah gas nitrogen menjadi nitrogen organik. Beberapa bakteri yang dapat melakukan fiksasi nitrogen antara lain adalah Cyanobacteria, Clostridium, Azotobacter, Frankia, dan Rhizobium.
Lebih jelasnya, fiksasi nitrogen adalah proses difusi gas nitrogen di atmosfer ke dalam air dan direduksi lagi menjadi bahan organik. Organisme yang berperan menangkap gas nitrogen ini antara lain adalah bakteri autrothof dan heterotrof, serta alga biru dan hijau.
2. Nitrifikasi
Setelah ion amonium terbentuk, ion tersebut akan terserap oleh akar tumbuhan untuk diubah menjadi bahan organik. Inilah yang dikenal sebagai tahapan nitrifikasi, yaitu tahap konversi amonium menjadi nitrat. Mikroorganisme yang membantu tahap ini adalah bakteri hidup yang ada di dalam tanah maupun bakteri nitrifikasi lainnya.
Tahapan utama proses ini adalah adanya oksidasi pada amonium oleh bakteri Nitrosomonas dan kemudian mengubah amonia menjadi nitrit. Selanjutnya, bakteri lain seperti Nitrobacter akan melakukan oksidasi pada nitrit untuk menjadi nitrat. Perubahan ini sangat penting karena nitrit merupakan racun bagi tanaman.
3. Asimilasi
Selanjutnya adalah tahap asimilasi. Tahap ini merupakan proses pembentukan senyawa nitrogen organik, seperti misalnya asam amino dari senyawa nitrogen anorganik. Proses ini terjadi setelah nitrogen yang tadinya ada di tanah terserap oleh tumbuhan.
Pada beberapa tumbuhan yang bersimbiosis dengan Rhizobium, Nitrogen akan diasimilasi secara langsung menjadi ion amonium pada bagian bintil akar atau dikenal sebagai nodul.
4. Amonifikasi/Mineralisasi
Tahap selanjutnya adalah amonifikasi atau yang juga dikenal sebagai mineralisasi. Mikroorganisme yang ada dalam tanah akan mulai menguraikan bahan organik yang telah mati untuk menghasilkan energi dan amonia serta senyawa dasar lain sebagai produk cadangan. Amonifikasi merupakan tahapan yang terjadi saat sisa-sisa tanaman bersama dengan limbah organisme menghasilkan amonia.
Mineralisasi ini dapat terjadi baik dalam kondisi aerob maupun anaerob. Proses ini akan melepaskan amonia dengan adanya kontrol oleh pH. Hal ini karena amonia mudah menguap pada pH tinggi atau di atas 9. Amonia dalam tanah tersebut akan bertahan dalam wujud ion amonium.
5. Denitrifikasi
Tahapan selanjutnya dalah denitrifikasi yang merupakan sebuah proses dalam tahapan daur nitrogen yang mereduksi nitrat menjadi molekul gas nitrogen inert berukuran kecil, seperti gas nitrit oksida dan nitrous oksida. Proses ini dilakukan oleh bakteri dalam kondisi anaerob atau tanpa bantuan oksigen.
Selama tahap respirasi ini, bakteri akan menjadikan nitrat sebagai akseptor elektron. Bakteri yang mampu mampu bertahan dalam kondisi anaerob seperti ini merupakan bakteri dengan jenis anaerob fakultatif. Contoh bakteri yang membantu proses denitrifikasi adalah Clostridium, Pseudomonas, Bacillus, Micrococcus, Spririllum dan Alcaligenes.
Manfaat daur Nitrogen
Berikut adalah beberapa manfaat adanya daur nitrogen.
- Daur nitrogen membantu dalam penguraian bahan organik menjadi sebuah energi dan menghasilkan amonia melalui proses amonifikasi.
- Siklus Nitrogen membantu tanaman dalam menyerap nitrogen melalui proses fiksasi sehingga dapat tumbuh secara optimal.
BACA JUGA: Ciri Ciri Negara Maju Beserta Karakteristik & Contohnya
Contoh daur Nitrogen
Berikut adalah beberapa contoh daur Nitrogen yang terjadi di alam.
- Pertumbuhan tanaman membutuhkan nitrogen yang diserap melalui akar dari dalam tanah. Nitrogen ini masih berbentuk ion nitrogen yang selanjutnya akan direduksi menjadi ion nitrit oleh tanaman. Ion nitrit selanjutnya akan diolah menjadi ion amonium untuk kemudian masuk ke dalam asam amino dan akhirnya menuju klorofil.
- Nitrogen juga terdapat di lautan karena aliran air tanah dan air hujan. Nitrogen akan sampai ke lautan melalui proses presipitasi yang kemudian akan mengalami tahap fiksasi oleh bakteri cynobacteria. Hasil tahap fiksasi tersebut adalah nitrogen dalam bentuk biologis yang bermanfaat bagi fitoplankton.
- Plankton merupakan mikroorganisme yang menghasilkan amonia dan urea di dalam air. Zat tersebut hanya akan dikeluarkan pada kedalaman zona eufotik, yaitu zona dimana tidak ada lagi cahaya yang dapat menghambat proses konversi senyawa. Amonia dan urea kemudian dikonversi oleh bakteri menjadi nitrat. Proses konversi ini juga disebut sebagai mineralisasi.
- Setelah amonia berubah bentuk, selanjutnya akan terjadi proses nitrifikasi. Pada proses ini akan terjadi percampuran partikel dan pembalikan massa air yang membawa nitrat ke atas untuk digunakan lagi oleh fitoplankton melanjutkan siklus nitrogen.
- Saat ada makhluk hidup yang mati, baik itu manusia, hewan, maupun tumbuhan, dan juga termasuk kotoran makhluk hidup, mereka akan melepaskan nitrogen organik. Nitrogen ini kemudian akan dikonversi oleh bakteri menjadi amonium melalui proses amonifikasi.
Siklus Nitrogen di laut
Siklus nitrogen di laut didominasi oleh proses yang dimediasi secara biologis yang kebanyakan melibatkan reaksi redoks. Meskipun nitrogen tersebar luas di laut, namun mereka tidak dapat dimanfaatkan oleh kehidupan di dalam laut karena sebagian besar tersedia dalam bentuk N2 (95,2%). Alga atau fitoplankton laut dapat memenuhi kebutuhan nitrogennya dengan cara mengasimilasi amonium, nitrit dan nitrat.
Sementara itu, produktivitas siklus nitrogen di laut yang tertinggi lazim ditemukan pada perairan pesisir. Hal ini karena adanya input nitrogen dari sungai dan fiksasi nitrogen oleh bakteri. Sebagian besar bakteri pengikat nitrogen merupakan bakteri heterotrofik, kecuali kelompok Cyanobakteria yaitu Oscillatoria spp. yang bersifat fotosintetik/autotrofik dan banyak terdapat di perairan tropis.
Nah, Sedulur, itulah sekilas informasi mengenai daur Nitrogen yang meliputi pengertian, fungsi, contoh, dan prosesnya. Meskipun kita tidak secara langsung mengetahui apa yang terjadi, namun kita tetap harus berupaya supaya alam tetap lestari.
