Pengertian Siklus Nitrogen

memahami siklus nitrogen merupakan bagian penting dari menjaga akuarium sukses . Siklus nitrogen bertanggung jawab untuk filtrasi biologis dalam sistem . Ini membuat air bebas dari senyawa beracun yang merupakan hasil dari respirasi penduduk , dan pembusukan materi apapun seperti produk limbah dan makanan yang dimakan . Ketika kita memahami siklus ini , kita dapat mengantisipasi situasi yang dapat menyebabkan kerusakan pada proses ini , dan mencegah atau menghindari situasi ini yang dapat menyebabkan hilangnya ternak.

Siklus nitrogen adalah proses perubahan nitrogen anorganik menjadi nitrogen organik yaitu amonia (NH3), NO2,NO3 kemudian menjadi nitrogen anorganik lagi. Nitrogen merupakan unsur penting dalam pembentukan asam amino, asam nukleat baik ARN ataupun ADN. Nitrogen adalah komponen gas yang paling banyak terkandung di atmosfer yaitu kurang lebih 80%. Nitrogen yang ada di atmosfer ditemukan dalam bentuk N2 (gas Nitrogen) disebut sebagai nitrogen anorganik.

Untuk dapat dimanfaatkan oleh makhluk hidup, nitrogen anorganik harus di ubah terlebih dahulu menjadi nitrogen organik. Tidak semua makhluk hidup dapat merubah nitrogen anorganik menjadi nitrogen organik. Proses perubahan nitrogen menjadi materi organik hanya bisa dilakukan oleh mikroorganisme prokariota tertentu yang memiliki kemampuan untuk menfiksasi nitrogen menjadi amonia. Serta oleh reaksi nitrogen dengan oksigen atau hidrogen dengan bantuan petir yang menghasilkan senyawa nitrit ataupun nitrat.

Amonia serta nitrit atau nitrat yang terbentuk kemudian diserap oleh tumbuhan sebagai bahan pembentuk protein. Ketika hewan dan manusia memakan tumbuhan tersebut maka nitrogen yang ada dalam tumbuhan tersebut akan berpindah pada ketubuh hewan dan manusia. Selanjutnya nitrogen dari hewan dan manusia kembali kealam melalui sisa hasil ekresi dalam bentuk urine, atau dekomposisi makhluk hidup yang telah mati oleh bakteri pengurai menjadi garam amonium (NH4) dan gas amoniak (NH3).

Kemudian oleh bakteri Nitrosomonas (bakteri nitrit) amonia diubah menjadi nitrit. Nitrit oleh bakteri Nitrobacter (bakteri nitrat) kemudian akan di ubah menjadi nitrat. Proses perubahan amonia menjadi nitrit dan nitrat disebut sebagai proses Nitrifikasi. Proses terakhir dalam daur nitrogen adalah perubahan nitrit dan nitrat menjadi gas nitrogen yang hanya bisa dilakukan oleh bakteri denitrifikasi. Nitrogen yang kembali ke atmosfer akan mengulang siklus dari awal lagi, begitu seterusnya. Walau sama-sama penting, daur nitrogen lebih kompleks jika dibandingkan dengan siklus karbon ataupun siklus oksigen.

Pengertian Siklus Nitrogen

Pengertian Siklus Nitrogen

Secara umum daur nitrogen atau siklus nitrogen terdiri dari tiga tahapan proses, yaitu:

  • Tahap pertama adalah proses perubahan gas nitrogen menjadi amonia oleh bakteri fiksasi nitrogen. Fiksasi nitrogen secara biologis dapat dilakukan oleh bakteri Rhizobium yang bersimbiosis dengan tanaman leguminosa. Bakteri yang berperan dalam fiksasi nitrogen antara lain adalah bakteri Azotobacter dan Clostridium. Selain itu ganggang hijau biru dalam air juga memiliki kemampuan memfiksasi nitrogen.
  • Tahap kedua adalah proses perubahan amonia menjadi nitrit dan nitrat melalui proses nitrifikasi. Amonia diubah menjadi nitrit oleh bakteri nitrit yang disebut bakteri nitrosomonas. Kemudia nitrit yang terbentuk diubah menjadi nitrat oleh bakteri nitrat yang disebut bakteri nitrobakter.
  • Tahap kedua adalah proses perubahan nitrit dan nitrat menjadi nitrogen kembali melalui proses denitrifikasi.

Apa siklus nitrogen ?
Dalam siklus nitrogen , produk limbah dari ikan, tumbuhan , dan invertebrata , bersama dengan organisme mati atau makanan dimakan , dipecah oleh bakteri dan jamur ke dalam dihasilkan kimia, amonia . Amonia sangat beracun untuk semua penghuni akuarium . Hal ini dipecah oleh bakteri oksigen mencintai , Nitrosomonas . Para Nitrosomonas * Bakteri pakan pada kedua oksigen dan amoniak , dan dengan aktivitas biologis mereka , mereka mengeluarkan zat kimia yang disebut nitrit . Meskipun nitrit tidak beracun seperti amonia , bahkan pada konsentrasi rendah dalam akuarium , itu bisa berbahaya bagi ikan dan invertebrata . Bakteri lain Nitrobacter * , yang juga memanfaatkan oksigen dalam respirasi nya , bertindak dengan cara yang sama seperti Nitrosomonas , dan pada dasarnya mengubah nitrit menjadi kimia relatif tidak berbahaya yang disebut nitrat . Bakteri yang akan memakan nitrat yang anaerob , yang berarti mereka tumbuh di daerah sedikit atau tidak ada oksigen . Mereka membutuhkan tergenang air beroksigen rendah , dan dapat ditemukan di lebih sistem filtrasi yang rumit dan dalam live rock . Di sini mereka rincian nitrat menjadi nitrogen bebas .

Nitrogen adalah unsur yang paling berlimpah di atmosfer (78% gas di atmosfer adalah nitrogen). Meskipun demikian, penggunaan nitrogen pada bidang biologis sangatlah terbatas. Nitrogen merupakan unsur yang tidak reaktif (sulit bereaksi dengan unsur lain) sehingga dalam penggunaan nitrogen pada makhluk hidup diperlukan berbagai proses, yaitu : fiksasi nitrogenmineralisasi, nitrifikasi, denitrifikasi. Siklus nitrogen sendiri adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain. Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis. Siklus nitrogen secara khusus sangat dibutuhkan dalam ekologi karena ketersediaan nitrogen dapat mempengaruhi tingkat proses ekosistem kunci, termasuk produksi primer dan dekomposisi. Aktivitas manusia seperti pembakaran bahan bakar fosil, penggunaan pupuk nitrogen buatan, dan pelepasan nitrogen dalam air limbah telah secara dramatis mengubah siklus nitrogen global. Pembukaannya sudah cukup, sekarang kita menginjak ke detail proses daur / siklus nitrogen.
FUNGSI DALAM EKOLOGI Nitrogen sangatlah penting untuk berbagai proses kehidupan di Bumi. Nitrogen adalah komponen utama dalam semua asam amino, yang nantinya dimasukkan ke dalam protein, tahu kan kalau protein adalah zat yang sangat kita butuhkan dalam pertumbuhan.Nitrogen juga hadir di basis pembentuk asam nukleat, seperti DNA dan RNA yang nantinya membawa hereditas. Pada tumbuhan, banyak dari nitrogen digunakan dalam molekul klorofil, yang penting untuk fotosintesis dan pertumbuhan lebih lanjut. Meskipun atmosfer bumi merupakan sumber berlimpah nitrogen, sebagian besar relatif tidak dapat digunakan oleh tanaman. Pengolahan kimia atau fiksasi alami (melalui proses konversi seperti yang dilakukan bakteri rhizobium), diperlukan untuk mengkonversi gas nitrogenmenjadi bentuk yang dapat digunakan oleh organisme hidup, oleh karena itu nitrogen menjadi komponen penting dari produksi pangan. Kelimpahan atau kelangkaan dari bentuk “tetap” nitrogen, (juga dikenal sebagai nitrogen reaktif), menentukan berapa banyak makanan yang dapat tumbuh pada sebidang tanah.

PROSES-PROSES DALAM DAUR NITROGEN 

Nitrogen hadir di lingkungan dalam berbagai bentuk kimia termasuk nitrogen naerob, naerobi (NH4 +), nitrit (NO2-), nitrat (NO3-), dan gas nitrogen (N2). Nitrogen naerob dapat berupa naerobi hidup, atau humus, dan dalam produk antara dekomposisi bahan naerob atau humus dibangun. Proses siklus nitrogen mengubah nitrogen dari satu bentuk kimia lain. Banyak proses yang dilakukan oleh mikroba baik untuk menghasilkan naero atau menumpuk nitrogen dalam bentuk yang dibutuhkan untuk pertumbuhan. Diagram di atas menunjukkan bagaimana proses-proses cocok bersama untuk membentuk siklus nitrogen (lihat gambar).
1.      Fiksasi Nitrogen Fiksasi nitrogen adalah proses alam, biologis atau abiotik yang mengubah nitrogen di udara menjadi ammonia (NH3). Mikroorganisme yang mem-fiksasi nitrogen disebut diazotrof. Mikroorganisme ini memiliki enzim nitrogenaze yang dapat menggabungkan naerobi dan nitrogen. Reaksi untuk fiksasi nitrogen biologis ini dapat ditulis sebagai berikut :
N2 + 8 H+ + 8 e− → 2 NH3 + H2Mikro naerobi yang melakukan fiksasi nitrogen antara lain : Cyanobacteria, Azotobacteraceae, Rhizobia, Clostridium, dan Frankia. Selain itu ganggang hijau biru juga dapat memfiksasi nitrogen. Beberapa tanaman yang lebih tinggi, dan beberapa hewan (rayap), telah membentuk asosiasi (simbiosis) dengan diazotrof. Selain dilakukan oleh mikroorganisme, fiksasi nitrogen juga terjadi pada proses non-biologis, contohnya sambaran petir. Lebih jauh, ada empat cara yang dapat mengkonversi naero nitrogen di atmosfer menjadi bentuk yang lebih reaktif : a. Fiksasi biologis: beberapa bakteri simbiotik (paling sering dikaitkan dengan tanaman polongan) dan beberapa bakteri yang hidup bebas dapat memperbaiki nitrogen sebagai nitrogen naerob. Sebuah contoh dari bakteri pengikat nitrogen adalah bakteri Rhizobium mutualistik, yang hidup dalam nodul akar kacang-kacangan. Spesies ini diazotrophs. Sebuah contoh dari hidup bebas bakteri Azotobacter.
b. Industri fiksasi nitrogen : Di bawah tekanan besar, pada suhu 600 C, dan dengan penggunaan katalis besi, nitrogen atmosfer dan naerobi (biasanya berasal dari gas alam atau minyak bumi) dapat dikombinasikan untuk membentuk naerob (NH3). Dalam proses Haber-Bosch, N2 adalah diubah bersamaan dengan gas naerobi (H2) menjadi naerob (NH3), yang digunakan untuk membuat pupuk dan bahan peledak.
c. Pembakaran bahan bakar fosil : mesin mobil dan pembangkit listrik termal, yang melepaskan berbagai nitrogen oksida (Nox).
d. Proses lain: Selain itu, pembentukan NO dari N2 dan O2 karena foton dan terutama petir, dapat memfiksasi nitrogen.

2. Asimilasi Tanaman mendapatkan nitrogen dari tanah melalui naerob akar baik dalam bentuk ion nitrat atau ion naerobi. Sedangkan hewan memperoleh nitrogen dari tanaman yang mereka makan.Tanaman dapat menyerap ion nitrat atau naerobi dari tanah melalui rambut akarnya. Jika nitrat diserap, pertama-tama direduksi menjadi ion nitrit dan kemudian ion naerobi untuk dimasukkan ke dalam asam amino, asam nukleat, dan klorofil. Pada tanaman yang memiliki hubungan mutualistik dengan rhizobia, nitrogen dapat berasimilasi dalam bentuk ion naerobi langsung dari nodul. Hewan, jamur, dan naerobi heterotrof lain mendapatkan nitrogen sebagai asam amino, nukleotida dan molekul naerob kecil. 3. Amonifikasi Jika tumbuhan atau hewan mati, nitrogen naerob diubah menjadi naerobi (NH4+) oleh bakteri dan jamur. 4. Nitrifikasi Konversi naerobi menjadi nitrat dilakukan terutama oleh bakteri yang hidup di dalam tanah dan bakteri nitrifikasi lainnya. Tahap utama nitrifikasi, bakteri nitrifikasi seperti spesies Nitrosomonas mengoksidasi naerobi (NH4 +) dan mengubah naerob menjadinitrit (NO2-). Spesies bakteri lain, seperti Nitrobacter, bertanggung jawab untuk oksidasi nitrit menjadi dari nitrat (NO3-). Proses konversi nitrit menjadi nitrat sangat penting karena nitrit merupakan racun bagi kehidupan tanaman.Proses nitrifikasi dapat ditulis dengan reaksi berikut ini :

  • NH3 + CO2 + 1.5 O2 + Nitrosomonas → NO2- + H2O + H+
  • NO2- + CO2 + 0.5 O2 + Nitrobacter → NO3-
  • NH3 + O2 → NO2 + 3H+ + 2e
  • NO2 + H2O → NO3 + 2H+ + 2e

note : “Karena kelarutannya yang sangat tinggi, nitrat dapat memasukkan air tanah. Peningkatan nitrat dalam air tanah merupakan masalah bagi air minum, karena nitrat dapat mengganggu tingkat oksigen darah pada bayi dan menyebabkan sindrom methemoglobinemia atau bayi biru. Ketika air tanah mengisi aliran sungai, nitrat yang memperkaya air tanah dapat berkontribusi untuk eutrofikasi, sebuah proses dimana populasi alga meledak, terutama populasi alga biru-hijau. Hal ini juga dapat menyebabkan kematian kehidupan akuatik karena permintaan yang berlebihan untuk oksigen. Meskipun tidak secara langsung beracun untuk ikan hidup (seperti amonia), nitrat dapat memiliki efek tidak langsung pada ikan jika berkontribusi untuk eutrofikasi ini.” 5. Denitrifikasi Denitrifikasi adalah proses reduksi nitrat untuk kembali menjadi gas nitrogen (N2), untuk menyelesaikan siklus nitrogen. Proses ini dilakukan oleh spesies bakteri seperti Pseudomonas dan Clostridium dalam kondisi anaerobik. Mereka menggunakan nitratsebagai akseptor elektron di tempat oksigen selama respirasi. Fakultatif anaerob bakteri ini juga dapat hidup dalam kondisi aerobik.
Denitrifikasi umumnya berlangsung melalui beberapa kombinasi dari bentuk peralihan sebagai berikut:
NO3 → NO2 → NO + N2O → N2 (g)Proses denitrifikasi lengkap dapat dinyatakan sebagai reaksi redoks:
2 NO3 + 10 e + 12 H+ → N2 + 6 H2O6. Oksidasi Amonia Anaerobik Dalam proses biologis, nitrit dan amonium dikonversi langsung ke elemen (N2) gas nitrogen. Proses ini membentuk sebagian besar dari konversi nitrogen unsur di lautan. Reduksi dalam kondisi anoxic juga dapat terjadi melalui proses yang disebut oksidasi amonia anaerobikNH4+ + NO2 → N2 + 2 H2O
Peranan Organisme Tanah Dalam Daur / Siklus NTumbuhan dan hewan membutuhkan nitrogen untuk membentuk asam amino untuk membentuk protein. Selain itu, nitrogen diperlukan dalam pembentukan senyawa nitrogen, seperti asam nukleat (ADN dan ARN). Meskipun 78% di udara terdapat nitrogen bebas, namun tumbuhan dan hewan pada umumnya tidak mampu menggunakannya dalam bentuk bebas. Nitrogen harus diubah menjadi bahan nitrogen lain sehingga dapat digunakan. Nitrogen diikat oleh bakteri yang ada di dalam tanah (biasanya dalam bentuk amonia). Selanjutnya oleh bakteri nitrifikasi diubah menjadi nitrit (NO2-), kemudian menjadi nitrat (NO3-), yang mana dapat diserap dari tanah oleh tumbuhan (disebut proses nitrifikasi). Beberapa tanaman mempunyai nodul pada akarnya yang di dalamnya terdapat bakteri pengikat nitrogen. Bakteri mengubah banyak nitrogen menjadi asam amino yang dilepaskan ke jaringan tumbuhan. Tanaman dengan nodul ini mampu hidup dalam kondisi tanah yang miskin nitrogen, misalnya ercis, tanaman dengan daun menjari dan tanaman lain yang termasuk dalam keluarga kacang-kacangan (legume).Nitrogen berfungsi sebagai pembentuk asam amino merupakan persenyawaan pembentuk molekul protein. Selanjutnya protein sebagai pembentuk tubuh. Daur Nitrogen di alam sebagai berikut:Atmosfer mengandung sekitar 70% Nitrogen dalam bentuk unsur, tapi yang diperlukan dalam bentuk senyawa. Yaitu ketika petir keluar menyebabkan nitrogen bersenyawa jadi nitrat. Tumbuhan menyerap nitrat dari tanah utuk dijadikan protein lalu tumbuhan dimakan oleh kosumer senyawa nitrogen pindah ke tubuh hewan. Urin, bangkai hewan, dan tumbuhan mati akan diuraikan oleh pengurai jadi ammonium dan ammonia. Bakteri Nitrosomonas mengubah jadi nitritlalu diubah lagi oleh bakteri Nitrobacter menjadi nitrat. Kemudian nitrat diserap oleh tumbuhan. Selanjutnya sama dan begitu.Selain melalui petir juga melalui bakteri Rizobium yang bersimbiosis pada tumbuhan kacang-kacangan membentuk bintik akar. Sedikit tambahan proses pengubahan nitrit jadi nitrat disebut nitrifikasi. Dan proses pengubahan nitrit atau nitrat jadi nitrogen bebas disebut denitrifikasi.Kadang-kadang tanaman ini digunakan untuk mengisi lahan yang miskin nitrogen selama masa perputaran setelah panen padi. Beberapa hasil penelitian genetik yang diorientasikan terhadap pemberian tanaman panen yang lain (jagung, gandum) yang mempunyai kemampuan untuk mengikat nirogen. Kemampuan yang secara besar dapat mengurangi kebutuhan pemupukan pertanian. Dalam ekosistem air, alga hijau-biru juga mampu menyerap nitrogen. Nitrogen juga dapat terikat di atmosfer melalui masuknya energi elektrik misalnya melalui penyinaran.Bakteri pemecah memecah protein dalam tubuh organisme mati atau hasil sisa mereka menjadi amonium, kemudian nitrit atau nitrat dan akhirnya menjadi gas nitrogen yang mana akan dilepaskan ke atmosfer dari mulai nitrogen diikat dan berputar lagi.Semua hewan hanya memperoleh nitrogen organik dari tumbuhan atau hewan lain yang dimakannya. Protein yang dicerna akan menjadi asam amino yang selanjutnya dapat disusun menjadi protein-protein baru pada tingkat trofik berikutnya. Ketika makhluk hidup mati, materi organik yang dikandungnya akan diuraikan kembali oleh dekomposer sehingga nitrogen dapat dilepaskan sebagai amonia. Dekomposisi nitrogen organik menjadi amonia lagi disebut amonifikasi. Proses tersebut dapat dilakukan oleh beberapa bakteri dan mahkluk hidup eukariotik.Contoh beberapa mikroorganisme yang terlibat dalam daur nitrogen ialah :1.Nitrosomanas mengubah amonium menjadi nitrit.2.Nitrobacter mengubah nitrit menjadi nitrat3.Rhizobium menambat nitrogen dari udara4.Bakteri hidup bebas pengikat nitrogen seperti Azotobakter (aerobik) dan Clostridium (anaerobik)5.Alga biru hijau pengikat nitrogen seperti Anabaena, Nostoc dan anggota-anggota lain dari ordo Nostocales6.Bakteri ungu pengikat nitrogen seperti RhodospirillumMeskipun pengikatan secara alami menghasilkan cukup nitrogen untuk proses yang berlangsung secara alami, namun pembentukan nitrogen oleh industri yang digunakan untuk pemupukan dan produk lain melampui kebutuhan ekosistem darat.

PROSES-PROSES DALAM DAUR NITROGEN 

 

Artikel Yang Mungkin Berkaitan dengan:

  1. Berapa Banyak Darah Ada di Tubuh Manusia ?
  2. Cedera Otak Hipoksik
  3. Daftar Penyakit Sistem endokrin
  4. Masalah-masalah Kesehatan Mata
  5. Fungsi Kromatin Pada Sel Hewan
Update: 12 October, 2014

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>