Pengertian siklus biogeokimia, jenis dan peranan

Kami menjelaskan apa itu siklus biogeokimia atau siklus materi, peranan dan jenis apa yang ada. Siklus karbon, fosfor dan nitrogen.

Apa siklus biogeokimia?

Siklus atau daur biogeokimia adalah perputaran pertukaran unsur kimia antara makhluk hidup dan lingkungan yang mengelilinginya, melalui serangkaian proses pengangkutan, produksi dan penguraian. Namanya berasal dari awalan Yunani bio, “kehidupan”, dan geo, “bumi.”

Dalam siklus biogeokimia, berbagai bentuk kehidupan (tumbuhan, hewan, mikroskopis, dll.) ikut campur serta unsur dan senyawa alami anorganik (hujan, angin, dll.). Ini adalah pergerakan materi secara terus-menerus dari satu tempat ke tempat lain, yang memungkinkan daur ulang nutrisi yang tersedia di biosfer.

Yang kami maksud dengan “nutrisi” adalah semua elemen atau molekul yang keberadaannya dalam organisme makhluk hidup sangat penting untuk kelangsungan keberadaannya dan reproduksi spesiesnya. Unsur hara biasanya terdiri dari kira-kira 31 dan 40 unsur kimia yang berbeda dan, tergantung pada spesiesnya, unsur hara dan unsur penyusunnya dibutuhkan dalam proporsi yang berbeda.

Nutrisi ini bisa dari berbagai jenis:

Makronutrien. Keberadaannya dalam tubuh dalam senyawa yang berbeda merupakan sekitar 95% dari massa semua organisme hidup. Mereka terdiri dari karbon, oksigen, hidrogen, nitrogen, belerang, kalsium, natrium, klorida, kalium, dan fosfor. Mereka adalah nutrisi yang dalam jumlah lebih banyak ditemukan di organisme makhluk hidup mana pun.
Mikronutrien. Keberadaannya dalam tubuh makhluk hidup memang penting, tetapi minoritas. Mereka terdiri dari zat besi, tembaga, seng, yodium dan vitamin A.
Energik. Mereka adalah organisme yang digunakan organisme makhluk hidup untuk mendapatkan energi yang diperlukan untuk menjalankan fungsi vital. Misalnya asam amino dan lemak.
Struktural. Mereka adalah mereka yang membentuk struktur organisme makhluk hidup dan memungkinkan pertumbuhannya. Misalnya protein, fosfor, kalsium dan beberapa lipid.
Regulator. Mereka mengontrol evolusi banyak reaksi yang terjadi di dalam tubuh. Yang utama adalah vitamin, natrium dan kalium.
Non esensial. Mereka dapat disintesis oleh organisme makhluk hidup. Mereka tidak sepenuhnya penting untuk fungsi tubuh.
Esensial. Mereka tidak bisa disintesis oleh organisme makhluk hidup, jadi mau tidak mau harus dikeluarkan dari lingkungan. Misalnya asam amino esensial dan asam lemak.

Siklus biogeokimia bervariasi sesuai dengan sifat unsur yang terlibat dan oleh karena itu melibatkan berbagai bentuk kehidupan juga.

Jenis siklus biogeokimia

Ada beberapa jenis siklus biogeokimia:

Hidrologis. Di mana siklus air atau siklus hidrologi campur tangan, yang berfungsi sebagai agen pengangkut unsur-unsur dari satu tempat ke tempat lain. Siklus air sendiri dapat termasuk dalam kategori ini.
Berbentuk gas. Unsur-unsur yang melibatkan atmosfer untuk mengangkut unsur-unsur kimiawi dari siklus tersebut, seperti siklus nitrogen, oksigen, dan karbon.
Sedimen. Di mana pengangkutan unsur kimia terjadi melalui sedimentasi, yaitu dengan akumulasi dan pertukaran yang lambat di kerak bumi, seperti siklus fosfor.

Peranan siklus biogeokimia

Siklus biogeokimia bertanggung jawab atas unsur-unsur kimia penting yang didaur ulang, jika tidak, mereka akan habis karena kehidupan di planet ini tidak mungkin dilakukan.

Dalam pengertian ini, siklus biogeokimia adalah mekanisme berbeda yang dimiliki alam untuk mengedarkan materi dari beberapa makhluk hidup ke makhluk lain, sehingga memungkinkan batas tertentu untuk selalu tersedia.

Tidak ada nutrisi yang dibutuhkan makhluk hidup akan berada di dalamnya selamanya. Semua harus dikembalikan ke lingkungan agar dapat digunakan kembali oleh orang lain.

1. Siklus nitrogen

Siklus nitrogen adalah salah satu siklus biogeokimia utama, di mana mikroorganisme prokariotik (bakteri) dan tumbuhan mengikat nitrogen, salah satu gas utama di atmosfer, di dalam tubuh mereka. Ini penting untuk berbagai senyawa dalam tubuh hewan, termasuk manusia.

Tahapan Siklus nitrogen dapat diringkas sebagai berikut:

Bakteri tertentu memfiksasi gas nitrogen (N₂) dari atmosfer di dalam tubuhnya, membentuk molekul organik yang dapat digunakan oleh tanaman, seperti amonia (NH₃).
Tumbuhan memanfaatkan molekul nitrogen ini dan mengirimkannya melalui jaringan mereka ke hewan herbivora dan ini melalui jaringan mereka ke hewan karnivora dan ini ke pemangsa mereka, di sepanjang rantai trofik.
Akhirnya, makhluk hidup mengembalikan nitrogen ke tanah, baik melalui urin (kaya amonia), atau ketika mereka mati dan diurai oleh bakteri, yang mengikat molekul kaya nitrogen, melepaskan nitrogen lagi ke atmosfer dalam bentuk gas.

2. Siklus karbon

Siklus karbon adalah siklus biogeokimia yang paling penting dan kompleks, karena semua kehidupan yang diketahui tersusun tanpa kecuali senyawa yang diturunkan dari unsur ini. Selain itu, siklus ini melibatkan proses metabolisme utama tumbuhan dan hewan: fotosintesis dan respirasi.

Tahapan Siklus karbon bisa diringkas seperti ini:

Atmosfer terdiri dari sejumlah besar karbon dioksida (CO₂). Tumbuhan dan alga menangkapnya dan mengubahnya menjadi gula (glukosa) melalui fotosintesis, menggunakan energi matahari untuk ini. Dengan demikian mereka memperoleh energi dan dapat tumbuh. Sebagai gantinya mereka melepaskan oksigen (O₂) ke atmosfer.
Selain memperoleh oksigen selama proses respirasi, hewan mengakses karbon dalam jaringan tumbuhan, untuk kemudian dapat tumbuh dan berkembang biak. Baik hewan maupun tumbuhan, ketika mati, menyediakan tanah dengan karbon dari tubuh mereka yang, melalui proses sedimen (terutama di dasar laut, di mana karbon juga terlarut di dalam air), diubah menjadi berbagai fosil dan mineral.
Karbon dalam bentuk fosil atau mineralnya dapat bertahan selama jutaan tahun di bawah kerak bumi, mengalami transformasi yang melepaskan materi yang berbeda seperti mineral batubara, minyak, atau berlian. Hal ini akan muncul kembali berkat erosi, letusan dan, terutama, tenaga kerja manusia: eksploitasi bahan bakar fosil, ekstraksi semen dan industri lain yang melepaskan berton-ton CO₂ ke atmosfer baik ke laut maupun ke darat. limbah padat yang kaya karbon.
Di sisi lain, hewan terus-menerus melepaskan CO₂ saat mereka bernapas. Proses energi lain seperti fermentasi atau penguraian bahan organik menghasilkan CO₂ atau menghasilkan gas kaya karbon lainnya, seperti metana (CH₄) yang juga masuk ke atmosfer.

3. Siklus fosfor

Siklus fosfor adalah yang terakhir dan paling kompleks dari siklus biogeokimia utama, karena fosfor merupakan unsur yang melimpah di kerak bumi, dalam bentuk mineral, tetapi pada dasarnya dibutuhkan oleh makhluk hidup, meskipun dalam jumlah sedang. Fosfor adalah bagian dari senyawa penting seperti DNA dan RNA, dan tahapan siklus fosfor dapat diringkas sebagai berikut:

Fosfor berasal dari mineral terestrial, yang melalui aksi erosi (matahari, angin, air) dilepaskan dan diangkut ke berbagai ekosistem. Tindakan penambangan manusia dapat berkontribusi pada tahap ini juga, meskipun tidak harus dalam cara lingkungan yang positif.
Batuan yang kaya fosfor memberikan nutrisi pada tumbuhan, yang mengikat fosfor di jaringannya dan, sekali lagi, mengirimkannya ke bentuk lain dari kehidupan hewan melalui rantai makanan. Pada gilirannya, hewan mengembalikan kelebihan fosfor ke tanah melalui buang air besar dan pembusukan bangkai mereka, menjaga fosfor dalam siklus dalam siklus antara makhluk hidup.
Namun, fosfor juga mencapai laut, di mana ia diikat oleh alga dan ditularkan ke hewan. Dalam hal ini, unsur tersebut secara perlahan mengendap di dasar laut, dimana berbagai proses sedimen akan membuatnya kembali ke batuan yang nantinya dalam proses geologi yang sangat lambat dan sangat lama akan terekspos dan sekali lagi akan memberikan fosfor ke biosfer.