MAKALAH KIMIA LINGKUNGAN "SIKLUS BIOGEOKIMIA" UNIVERSITAS PALANGKA RAYA

MAKALAH KIMIA LINGKUNGAN

SIKLUS BIOGEOKIMIA

OLEH:

KELOMPOK III

AYU (ACC 114 022)

CORRY ANGGRAINI (ACC 114 017 )

FARIDA MELIANA L. TOBING (ACC 114 023)

HENGKY FATRIK JECSON (ACC 114 020)

LUSIANA HIDAYATI (ACC 114 024)

MELINDA SUSMITHA  (ACC 114 018)

NOPRILIANI (ACC 114 021)

RINI ASTUTI (ACC 114 019)

ROSNIKA SITORUS (ACC 111 0079)

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA

JURUSAN PENDIDIKAN MIPA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS PALANGKA RAYA

2015

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan ke Hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat limpahan Rahmat dan Karunia-Nya, sehingga penulis bisa menyusun makalah ini dengan baik dan tepat waktunya yang berjudul “Siklus Biogeokimia”.

Makalah ini penulis buat untuk memenuhi tugas mata kuliah Kimia Lingkungan. Melalui terselesaikannya makalah ini penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan kontribusi yang sangat membantu penulis dalam penyusunan makalah ini

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penyusunan makalah ini, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang dapat membangun penulis. Penulis berharap makalah yang telah dibuat ini bisa bermanfaat serta menambah pengetahuan pembaca.

Palangkaraya, 27 Mei 2015

Penulis

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ....................................................................................................... ii

DAFTAR ISI ..................................................................................................................... iii

BAB I PENDAHULUAN

        1.1 Latar Belakang ............................................................................................................ 1

        1.2 Tujuan........................................................................................................................... 2

        1.3 Perumusan Masalah...................................................................................................... 2

        1.4 Manfaat Penulisan........................................................................................................ 2

BAB II PEMBAHASAN

 2.1 Pengertian Siklus Biogeokimia..................................................................................... 3

 2.2 Fungsi Biogeokimia......................................................................................................4

 2.3 Jenis-jenis Siklus Biogeokimia...................................................................................... 4

BAB III PENUTUP

3.1 Kesimpulan.................................................................................................................... 11

3.2 Saran.............................................................................................................................. 11

DAFTAR PUSTAKA

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

            Atmosfer merupakan lapisan tipis gas-gas yang menyelimuti permukaan bumi, memegang peranan penting sebagai tempat penampungan (reservoir) dari berbagai macam gas. Atmosfer juga menyeimbangkan panas bumi, mengabsorbsi energi dan merusak radiasi ultra violet yang datang dari matahari. Selain itu memindahkan energi panas dari wilayah ekuator, serta berfungsi sebagai jalan atau media pergerakan air pada fase uap dalam siklus hidrologi.

      Hidrosfer mengandung air bumi. Lebih dari 97% dari air bumi berupa lautan, dan sisa yang terbanyak berupa air tawar dalam bentuk es. Oleh karena itu secara relatif hanya sedikit persentase dari total air bumi yang secara aktual terlibat dengan tanah, atmosfer, dan proses-proses biologis. Kehebatan dari air laut yang mengalami sirkulasi tersebut terjadi dalam atmosfer, dalam sumber air, dan dalam air permukaan seperti saluran air, sungai-sungai, danau-danau, waduk-waduk, dan penampung-penampung air.

            Geosfer terdiri dari padatan bumi meliputi tanah yang sangat mendukung kehidupan tumbuhan. Bagian dari geosfer yang langsung terlibat dengan proses-proses lingkungan melalui kontak dengan atmosfer, hidrosfer, dan semua kehidupan adalah litosfer. Semua kehidupan yang ada di bumi membentuk biosfer.

            Keterkaitan antara komponen abiotik yaitu udara, air, dan tanah serta keterkaitan dari masing-masing komponen dengan komponen biotik atau biosfer membentuk suatu sistem yang disebut dengan ekosistem. Suatu ekosistem terdiri dari interaksi yang menguntungkan antara organisme-organisme dengan lingkungannya dimana terjadi pertukaran dari sejumlah besar material-material dalam bentuk siklus, yang dikenal dengan siklus materi. Siklus materi menyangkut bagaimana aliran atau perjalanan materi yang terdiri dari bahan-bahan kimia dari satu media ke media lainnya di dalam lingkungan, termasuk di dalamnya media kehidupan.

            Bahan-bahan kimia yang termasuk penyusun kehidupan yang paling banyak       antara lain: karbon, nitrogen, oksigen, hidrogen, belerang dan fosfor. Secara umum satu bahan kimia meskipun pertama kali dilepaskan atau berada dalam suatu media tetapi bahan tersebut dengan cepat masuk ke bagian/media lainnya. Sebagai contoh unsur nitrogen yang terdapat dalam berbagai senyawa, setelah berada di dalam suatu media atau lingkungan akan memasuki lingkungan lainnya sudah terjadi sejak bumi terbentuk. Adanya aktivitas yang dilakukan manusia membuat perjalan tersebut menjadi kompleks. Perjalanan atau aliran bahan-bahan kimia dalam ekosistem global di bumi ini ternyata berbentuk lingkaran dikenal dengan siklus biogeokimia. Siklus biogeokimia pada akhirnya cenderung mempunyai mekanisme umpan balik yang dapat mengatur sendiri (self regulating) yang menjaga siklus itu dalam keseimbangan.

1.2. Rumusan Masalah

 1. Apa yang dimaksud siklus biogeokimia?

 2. Apa fungsi siklus biogeokimia?

 3. Apa saja jenis-jenis dari siklus biogeokimia?

1.3  Tujuan Penulisan

1. Untuk mengetahui siklus biogeokimia dalam kehidupan

2. Untuk mengetahui fungsi siklus biogeokimia

3. Untuk mengetahui jenis-jenis siklus biogeokimia

1.4  Manfaat Penulisan

 Berdasarkan masalah dan tujuan diatas, maka manfaat yang diharapkan dari makalah ini adalah:

 1. Dapat mengetahui siklus biogeokimia

 2. Dapat mengetahui fungsi siklus biogeokimia

 3. Dapat menegtahui jenis- jenis dan mekanisme dari siklus biogeokimia

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Siklus Biogeokimia

            Materi yang menyusun tubuh organisme berasal dari bumi. Materi yang berupa unsur-unsur terdapat dalam senyawa kimia yang merupakan materi dasar makhluk hidup dan tak hidup. Siklus biogeokimia atau siklus organik anorganik adalah siklus unsur atau senyawa kimia yang mengalir dari komponen abiotik ke biotik dan kembali lagi ke komponen abiotik. Siklus unsur-unsur tersebut tidak hanya melalui organisme, tetapi juga melibatkan reaksi-reaksi kimia dalam lingkungan abiotik sehingga disebut siklus biogeokimia.

             Biogeokimia adalah pertukaran atau perubahan yang terus-menerus antara komponen biosfer yang hidup dengan tak hidup.  Dalam suatu ekosistem, materi pada setiap tingkat trofik tidak hilang. Materi berupa unsur-unsur penyusun bahan organik tersebut didaur ulang. Unsur-unsur tersebut masuk ke dalam komponen biotik melalui udara,tanah, dan air.  Daur ulang materi tersebut melibatkan makhluk hidup danbatuan (geofisik) sehingga disebut daur biogeokimia.

             Semua yang ada di bumi baik makluk hidupmaupun benda mati tersusun oleh materi. Materi ini tersusun oleh antara lain:  karbon (C), Oksigen (O), Nitrogen (N), Hidrogen (H), Belerang atau Sulfur (S) dan Fosfor (P). Unsur-unsur kimia tersebut dimanfaatkan oleh produsen untuk membentuk bahan organik dengan bantuan energi matahari atau energi yang berasal dari reaksi kimia.

            Bahan organik yang dihasilkan adalah sumber bagi organisme. Proses makan atau dimakan pada rantai makanan mengakibatkan aliran materi dari mata rantai yang lain. Walaupun makluk dalam satu rantai makanan mati, aliran materi masih tetap berlangsung terus. Karena mahluk hidup yang mati tadi diuraikan oleh dekomposer yang ahkirnya akan masuk lagi ke rantai makanan berikutnya. Begitu selanjutnya terus-menerus sehingga membentuk suatu aliran energi  dan daur materi.

2.2 Fungsi Biogeokimia

            Fungsi daur biogeokimia adalah sebagai siklus materi yang mengembalikan semua unsur-unsur kimia yang sudah terpakai oleh semua yang ada di bumi baik komponen biotik maupun komponen abiotik,sehingga kelangsungan hidup di bumi dapat terjaga.

2.3 Jenis-jenis Siklus Biogeokimia

                Lingkungan secara umum terdiri dari komponen hidup (biotik) dan komponen tak hidup (abiotik) yang berinteraksi membentuk suatu kesatuan yang teratur. Untuk mencapainya, dibutuhkan arus materi dan energi yang dikendalikan oleh arus informasi di antara komponen-komponen tersebut.

               Keteraturan tersebut menunjukkan suatu kondisi keseimbangan yang tidak statis melainkan dinamis dan selalu berubah (berbentuk siklus). Siklus yang terjadi biasanya merupakan aliran ion ataupun molekul dari nutrien yang dipindahkan dari lingkungan ke organisme (komponen hidup) dan dikembalikan lagi ke komponen tak hidup (abiotik). Siklus ini disebut sebagai siklus biogeokimia. Cakupan dari siklus biogeokimia adalah siklus hidrologi, siklus atmosfer, dan siklus sedimen. Siklus biogeokimia yang terpenting adalah siklus karbon dan oksigen, siklus nitrogen dan siklus fosfor, yang berperan terhadap lingkungan tanaman.

a. Siklus Hidrdologi

              Siklus ini merupakan siklus air di bumi yang dipengaruhi oleh peran energi matahari dan gaya gravitasi bumi. Proses-proses penting yang terjadi adalah proses penguapan, transpirasi, kondensasi, dan presipitasi. Penguapan (evaporasi) merupakan perubahan fase air dari bentuk cairan menjadi bentuk gas akibat panas matahari di permukaan bumi. Pada proses ini, dikhususkan air yang bukan berasal dari tanaman, contohnya air danau, sungai, lautan dan bagian hidrosfer lainnya. Penguapan ini terjadi sekitar 84% di lautan dan 16% di daratan. Sementara, penguapan yang terjadi pada tanaman disebut transpirasi.

            Air dalam bentuk uap ini kemudian memasuki atmosfer dan mengalami pendinginan sehingga terjadi kondensasi dan membentuk awan. Awan akan terbawa oleh angin ke bagian lain dari bumi. Molekul-molekul air akan terdispersi (terurai) secara menempel pada partikel-partikel debu yang ada di atmosfer lalu bergabung membentuk buatiran-butiran air. Butiran-butiran air yang sudah mencapai berat tertentu akan jatuh ke permukaan bumi. Peritiwa ini disebut dengan presipitasi.

                Presipitasi dapat berbentuk hujan, salju, ataupun embun tergantung pada kondisi lingkungannya. Presipitasi dapat terjadi secara langsung ke daerah hidrosfer, sekitar 77%, dan sebanyak 23% jatuh di atas tanah dan batu-batuan. Sebagian dari air yang jatuh di atas tanah dan batu-batuan akan mengalir melalui permukaan menuju bagian hidrosfer, sementara yang lainnya akan meresap ke dalam tanah (air tanah). Air tanah ini mencapai lapisan yang kedap air lalu meresap secara perlahan dan mengalir hingga bagian hidrosfer. Setelah itu, terjadi siklus ulang.

               Siklus air ini terkait dengan penyediaan nutrien bagi makhluk hidup. Dalam kondisi yang normal, perembesan dan aliran permukaan air tidak akan mencuci mineral-mineral tanah. Kalaupun ada, hanya sedikit mineral tanah yang akan tercuci. Selain itu, air hujan dapat melapukkan batu sehingga tersedia bahan pengganti berbagai mineral, sehingga mineral tanah tetap terjaga. Namun, sebaliknya, jika kondisi tidak normal, nutrien dalam tanah dapat terganggu sehingga ekosistem pun terganggu. Salah satu penyebabnya adalah penggundulan hutan.

Gambar Siklus Hidrologi

b. Siklus Atmosfer

               Siklus ini merupakan siklus yang terkait dengan kandungan gas yang ada di bumi, di mana tempat terjadinya adalah di atmosfer. Siklus ini agak cepat beradaptasi jika ada gangguan akibat wilayah yang luas. Selain itu, siklus ini juga relatif sempurna dalam arti global karena ada peningkatan umpan balik negatif dari alam. Bagian yang terpenting adalah siklus karbon (C), siklus nitrogen (N₂) dan oksigen (O₂).

b.1. Siklus Karbon

            Siklus karbon dapat terbagi menjadi dua macam, yaitu siklus dalam reaksi termonuklir berantai dalam binatang dan siklus karbon di bumi. Siklus di bumi ini lebih terkenal dengan siklus karbondioksida karena material yang berpindah adalah CO₂. CO₂ dalam udara digunakan oleh tanaman untuk reaksi fotosintesis menjadi materi organik (karbohidrat) dengan adanya gabungan dengan air. Senyawa organik tersebut diteruskan kepada konsumen dalam rantai makanan. Energi digunakan oleh makhluk hidup menghasilkan CO₂ yang terlepas ke udara ataupun ke air, tergantung dari lingkungan hidup. Namun, senyawa organik tetap ada yang tersisa.

             Organisme juga mengeluarkan materi sisa (kotoran) yang mengandung karbon serta menjadi senyawa karbon organik setelah mati. Karbon-karbon ini dilepaskan dalam bentuk CO₂ ke udara oleh saprovor (mikroorganisme pengurai). Dari udara ini, karbon dalam bentuk CO₂ akan kembali digunakan oleh tumbuhan (siklus terjadi).

             Namun, reaksi oleh saprovor terkadang lambat sehingga senyawa karbon menumpuk dalam jangka waktu yang lama dalam bentuk gambut, batu bara, minyak bumi, ataupun batu karang. Pada ekosistem laut, terdapat karbon terlarut yang akan berubah menjadi cangkang dan tulang organisme laut dan menjadi sedimen. Selain itu, pengangkatan tektonik membawa karbon ke permukaan laut.

b.2. Siklus Nitrogen

               Nitrogen dapat ditemui di alam dalam bentuk bebas (di udara) maupun di dalam tanah. Nitrogen ini akan diikat oleh tanaman dalam bentuk gas N₂, serta diambil dari tanah dalam bentuk amonia (NH₂), ion nitrit (N0^2- ), dan ion nitrat (N0^3-) dengan bantuan bakteri, misalnya Marsiella crenata. Di dalam tanah, terdapat juga bakteri yang mengikat nitrogen secara langsung yaitu Azotobacter sp. dan Clostridium sp.

               Mereka menggunakan nitrogen untuk dijadikan senyawa penyusun tubuh yaitu protein. Saat baketri itu mati, timbul zat urai berupa amonia. Amonia akan terlepas ke udara, atau dinitrifikasi oleh bakteri nitrit, yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus lalu dioksidasi dalam lingkungan aerob sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan (proses nitrifikasi). Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan, nitrat diubah menjadi amonia kembali,dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepas ke udara. Nitrogen di udara akan diikat kembali oleh tanaman, dan sebagian bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat/ petir. Dengan cara ini, siklus nitrogen berulang.

Gambar Siklus Nitrogen

b.3. Siklus Oksigen

                   Siklus oksigen terkait dengan siklus karbon. Dari proses fotosintesis tanaman, dihasilkan oksigen ke udara. Oksigen ini diperlukan oleh organisme untuk respirasi, menghancurkan bahan organik menjadi senyawa yang lebih sederhana (CO₂). CO₂ ini akan digunakan kembali untuk fotosintesis dengan hasil samping O₂ (siklus berulang). Selain itu, O₂ digunakan untuk pelapukan oksidatif dan pembakaran bahan baku fosil.

                  Selain itu, O₂ di udara dapat berbentuk ion, atom tereksitasi ataupun ozon O₃ akibat pengaruh radiasi ultraviolet. Oksigen tereksitasi akan memancarkan cahaya tampak pada panjang gelombang tertentu menimbulkan fenomena cahaya langit (air glow). Sementara, ozon berfungsi sebagai pelindung bumi karena menyerap radiasi UV.

Gambar Siklus Oksigen

c. Siklus Sedimen

                   Siklus ini merupakan siklus material yang terjadi di dalam kulit bumi. Di antaranya adalah siklus sulfur (S) dan siklus fosfor (P). Dalam siklus ini, terdapat kecenderungan kurang sempurna, serta mudah terganggu oleh gangguan setempat. Ini diakibatkan oleh sifatnya yang relatif tidak aktif dan tidak bergerak di dalam kulit bumi. Dampaknya adalah kecenderungan hilang dari beberapa bagian bahan.

c.1. Siklus Fosfor

                 Fosfor merupakan elemen penting dalam kehidupan karena semua makhluk hidup membutuhkan posfor dalam bentuk ATP (Adenosin Tri Fosfat), sebagai sumber energi untuk metabolisme sel. Fosfor yang terdapat di alam dalam bentuk ion fosfat (PO₄^3-). Ion Fosfat terdapat dalam bebatuan. Adanya peristiwa erosi dan pelapukan menyebabkan fosfat terbawa menuju sungai hingga laut membentuk sedimen.

                  Adanya pergerakan dasar bumi menyebabkan sedimen yang mengandung fosfat muncul ke permukaan. Di darat tumbuhan mengambil fosfat yang terlarut dalam air tanah. Herbivora mendapatkan fosfat dari tumbuhan yang dimakannya dan karnivora mendapatkan fosfat dari herbivora yang dimakannya. Seluruh hewan mengeluarkan fosfat melalui urin dan feses. Bakteri dan jamur mengurai bahan-bahan anorganik di dalam tanah lalu melepaskan pospor kemudian diambil oleh tumbuhan.

                 Ada dua bentuk fosfor yang terdapat di alam, yaitu senyawa fosfat organik (pada tumbuhan dan hewan) dan senyawa fosfat anorganik (pada air dan tanah). Fosfat organik dari hewan dan tumbuhan yang mati diuraikan oleh dekomposer (pengurai) menjadi fosfat anorganik. Fosfat anorganik yang terlarut di air tanah atau air laut akan terkikis dan mengendap di sedimen laut.

               Oleh karena itu, fosfat banyak terdapat di batu karang dan fosil. Fosfat dari batu dan fosil terkikis dan membentuk fosfat anorganik terlarut di air tanah dan laut. Fosfat anorganik ini kemudian akan diserap oleh akar tumbuhan lagi. Siklus ini berulang terus menerus.

Gambar : Siklus Fosfor

c.2. Siklus Belerang (sulfur)

                    Sebagian besar cadangan sulfur yang ada di alam berada di kulit bumi. Sulfur terdapat dalam bentuk sulfat anorganik. Sulfur direduksi oleh bakteri menjadi sulfida dan kadang terdapat dalam bentuk sulfur dioksida atau hidrogen sulfide (H₂S). H₂S ini bisa mengakibatkan kematian bagi mahluk hidup yang berada di perairan.

                  Pada umumnya H₂S dihasilkan dari penguraian bahan organik yang telah mati. Tumbuhan berklorofil dan sejumlah bakteri dapat menyerap secara langsung senyawa sulfur dalam bentuk larutan (SOP₄^3-) atau gas. Namun senyawa sulfur dalam kadar tinggi (di atas 0,3 ppm) yang masuk melalui pori-pori daun dalam waktu relatif lama dapat merusak struktur daun, karena suasana lembab di dalam daun akan membentuk asam sulfat.

                  Perpindahan sulfat terjadi melalui proses rantai makanan, lalu semua mahluk hidup mati dan komponen organiknya akan diuraikan oleh bakteri. Beberapa jenis bakteri yang terlibat dalam siklus sulfur, antara lain Desulfomaculum dan Desulfibrio yang akan mereduksi sulfat menjadi sulfida dalam bentuk hidrogen sulfida (H₂S). Kemudian H₂S digunakan oleh bakteri fotoautotrof anaerob (seperti Chromatium) untuk melepaskan sulfur dan oksigen. Sulfur dioksidasi menjadi sulfat oleh bakteri kemolitotrof seperti Thiobacillus.

Gambar : Siklus sulfur

BAB III

PENUTUP

3.1. Kesimpulan

            Materi yang menyusun tubuh organisme berasal dari bumi. Materi yang berupa unsur-unsur terdapat dalam senyawa kimia yang merupakan materi dasar makhluk hidup dan tak hidup. Siklus biogeokimia atau siklus organik anorganik adalah siklus unsur atau senyawa kimia yang mengalir dari komponen abiotik ke biotik dan kembali lagi ke komponen abiotik. Siklus unsur-unsur tersebut tidak hanya melalui organisme, tetapi juga melibatkan reaksi-reaksi kimia dalam lingkungan abiotik sehingga disebut siklus biogeokimia.

            Fungsi daur biogeokimia adalah sebagai siklus materi yang mengembalikan semua unsur-unsur kimia yang sudah terpakai oleh semua yang ada di bumi baik komponen biotik maupun komponen abiotik,sehingga kelangsungan hidup di bumi dapat terjaga. Cakupan dari siklus biogeokimia adalah siklus hidrologi, siklus atmosfer, dan siklus sedimen. Siklus biogeokimia yang terpenting adalah siklus karbon dan oksigen, siklus nitrogen dan siklus fosfor yang berperan terhadap lingkungan tanaman.

3.2. Saran

             Penulis menyarankan agar pembaca mampu mengaplikasikan ilmu yang terdapat dalam makalah ini dalam kehidupan sehari-hari agar bukan hanya sekedar menjadi pengetahuan namun juga dapat  berguna dimasyarakat. 

 Daftar Pustaka

Basukriadi, Adi. 2011. Populasi, Ekosistem, Biosfir. (http://staff.ui.ac.id/internal/).

Buchari, dkk. 2001. Kimia Lingkungan. Jakarta: Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi.

Jumin, H.B. 2002. Agroekologi Suatu Pendekatan Fisiologis. Jakarta: PT. Raja Grafindo Persada.

Kristanto, Philip. 2004. Ekologi Industri. Yogyakarta: Penerbit ANDI.

Riastuti, Dwi. 2005. Daur Biogeokimia. (http://www.freewebs.com/ciget/

daur%20biogeokimia.html).