Tahapan Daur Nitrogen yang Terjadi di Dalam Tanah

Ilustrasi Daur Nitrogen. Foto: Freepik.com

Dalam suatu ekosistem, terdapat sebuah siklus material organik dan anorganik. Pada siklus material organik, terjadi pembentukan daur biogeokimia. Salah satu jenis daur biogeokimia yang terjadi di Bumi, yakni daur nitrogen.

Menurut buku Biologi Lingkungan yang diterbitkan Muhammadiyah University Press, tujuan dari daur biogeokimia, yaitu mewujudkan stabilitas alam, khususnya yang ada di Bumi. Sementara itu, fungsi daur biogeokimia, yakni menjaga perputaran unsur kimia di alam yang dibutuhkan oleh organisme demi melangsungkan hidup.

Daur biogeokimia terdiri dari daur hidrologi atau daur air, daur karbon dan oksigen, daur nitrogen, serta daur fosfor. Berbagai daur tersebut merupakan sebuah kesatuan yang bermanfaat bagi keseimbangan ekosistem di Bumi.

Lebih lanjut, pembahasan kali ini akan lebih difokuskan terhadap daur nitrogen. Berikut penjelasan selengkapnya.

Siklus Nitrogen

Ilustrasi daur nitrogen. Foto: Pixabay.com

Secara umum, daur nitrogen merupakan pergerakan nitrogen dari atmosfer menuju Bumi dan terjadi secara terus menerus. Siklus nitrogen sederhana memungkinkan terjadinya perubahan nitrogen dari satu wujud ke wujud kimia lainnya.

Nitrogen mempunyai peran yang sangat penting bagi kelangsungan makhluk hidup di Bumi. Apabila urutan daur nitrogen terhenti, seluruh makhluk hidup yang ada di Bumi akan mati karena tidak tersedianya cadangan nitrogen.

Menyadur buku Biologi SMA/MA Kelas X Diknas oleh Gunawan Susilowarno, dkk., keberadaan nitrogen di muka Bumi dibutuhkan untuk membentuk protein dan molekul organik esensial. Setidaknya, terdapat sekitar 78 persen unsur nitrogen di udara. Dari jumlah itu, hanya organisme tingkat rendah yang dapat menggunakannya seperti bakteri dan alga biru.

Salah satu bakteri yang berperan dalam daur nitrogen adalah Rhizobium yang dapat menangkap nitrogen di udara. Bakteri ini banyak ditemukan pada tanaman Leguminose atau kacang-kacangan. Dengan demikian, bisa dikatakan bahwa siklus ini sebagian besar terjadi di dalam tanah.

Lalu, bagaimana tahapan daur nitrogen yang terjadi di dalam tanah? Perlu diketahui bahwa dalam siklus nitrogen terjadi peristiwa fiksasi nitrogen, nitrifikasi, asimilasi, amnofikasi, dan denitrifikasi. Berikut uraiannya masing-masing:

1. Fiksasi

Proses fiksasi ini mengubah nitrogen yang terdapat di udara menjadi amonia. Mikroorganisme yang membantu proses fiksasi, yaitu Diazotrof. Biasanya bakteri ini mempunyai enzim nitrogenaze yang dapat menggabungkan nitrogen dengan hidrogen.

Bakteri ini bersimbiosis dengan tanaman kacang-kacangan atau hidup bebas, sehingga dapat memperbaiki nitrogen menjadi nitrogen organik. Bakteri-bakteri yang dapat melakukan fiksasi nitrogen antara lain Azotobacteraceae, Cyanobacteria, Clostridium, Frankia, dan Rhizonia.

2. Nitrifikasi

Tahapan nitrifikasi merupakan konversi amonium menjadi nitrat. Tahap ini dilakukan oleh bakteri hidup yang berada di dalam tanah dan oleh bakteri nitrifikasi lainnya. Tahapan utama dari proses nitrifikasi, yakni bakteri Nitrosomonas melakukan oksidasi terhadap amonium, kemudian mengubah amonia menjadi nitrit.

Sementara itu, untuk spesies bakteri lainnya seperti Nitrobacter melakukan oksidasi pada nitrit menjadi nitrat. Perubahan nitrit menjadi nitrat sangat penting, mengingat nitrit adalah racun bagi tanaman.

Ilustrasi Daur Nitrogen di dalam tanah. Foto: Freepik.com

3. Asimilasi

Proses asimilasi adalah saat semua tumbuhan memperoleh nitrogen yang berasal dari tanah melalui penyerapaan akar dalam bentuk ion nitrat atau ion amonium. Perubahan ion nitrit baru kemudian menjadi ion amonium berfungsi untuk menyerap nitrat.

Kemudian ion amonium ini dimasukkan pada asam nukleat, asam amino, dan klorofil. Pada beberapa jenis tumbuhan yang bersimbiosis dengan rhizobia, nitrogen tersebut diasimilasi secara langsung menjadi ion amonium di bagian nodul (bintil akar).

4. Amonifikasi

Amonifikasi merupakan tahapan saat sisa-sisa tanaman dan limbah terurai oleh organisme dan menghasilkan amonia yang disebut amonifikasi.

Mikroorganisme yang ada dalam tanah tadi akan mengurai bahan organik yang telah mati, agar bisa dijadikan sebuah energi dan bisa menghasilkan amonia serta senyawa dasar lain sebagai produk cadangan. Amonia dalam tanah tadi akan bertahan dengan wujud ion amonium.

5. Denitrifikasi

Denitrifikasi merupakan sebuah proses reduksi nitrat yang berubah menjadi gas nitrogen inert (berukuran kecil) dalam tahapan daur nitrogen. Denitrifikasi ini dilakukan oleh bakteri seperti Clostridium pseudomonas dalam kondisi anaerobik atau tanpa bantuan oksigen.

Selama tahap respirasi, bakteri akan menjadikan nitrat sebagai akseptor elektron. Bakteri yang mampu bertahan dalam kondisi anaerobik ini adalah bakteri dengan jenis Anaerob fakultatif.

Fungsi Daur Nitrogen

Ilustrasi Daur Biogeokimia. Foto: Pixabay.com

Meski tersebar luas dalam atmosfer, nitrogen tak dapat digunakan secara langsung oleh beberapa makhluk hidup. Itulah sebabnya, nitrogen harus melalui sejumlah tahapan agar manfaatnya dapat dioptimalkan untuk keseimbangan ekosistem maupun kelangsungan hidup makhluk di Bumi.

Mengutip dari buku Ekologi Perairan Tropis: Prinsip Dasar Pengelolaan Sumber Daya Hayati Perairan karya Husein Latuconsina, nitrogen perlu mengalami fiksasi agar berubah menjadi nitrogen anorganik seperti amonia, amonium, nitrit, nitrat, dan molekul nitrogen maupun dalam bentuk nitrogen organik.

Adapun nitrogen organik dapat berupa protein, asam amino, dan urea. Dari siklus nitrogen tersebut, makhluk hidup dapat memanfaatkan nitrogen dengan optimal.

Contoh Daur Nitrogen

Ilustrasi daur nitrogen. Foto: Freepik.com

Agar lebih menambah pemahamanmu tentang salah satu jenis siklus biogeokimia, berikut contoh daur nitrogen yang terjadi di sekitar kita:

Manfaat Daur Nitrogen

Ilustrasi pohon menyerap nitrogen di tanah untuk bertumbuh. Foto: Pixabay.com

Sebagai bagian dari siklus biogeokimia, daur nitrogen memiliki peran penting dalam kehidupan. Menukil dari buku Ekologi dan Ilmu Lingkungan oleh Dyah Widodo, dkk., transformasi nitrogen dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis.

Berdasarkan hal tersebut, terdapat beberapa manfaat daur nitrogen, di antaranya:

Itulah penjelasan tentang daur nitrogen yang memiliki manfaat besar dalam kelangsungan ekosistem dan kelangsungan makhluk hidup di Bumi. Dengan memahami setiap tahapan di dalamnya, semoga dapat menambah wawasan mengenai siklus biogeokimia yang satu ini.

(VIO & ANM)