Mengenal Tahapan Dalam Daur Nitrogen

Daur nitrogen diartikan dengan bagaimana nitrogen berpindah dari tanaman, hewan, bakteri, udara, dan tanah. Nitrogen jadi elemen penting dalam semua kehidupan di bumi.

Kenapa nitrogen penting untuk kehidupan?

Photo credit: Google

Tanaman dan hewan tidak bisa hidup tanpa nitrogen. Nitrogen merupakan bagian penting dari banyak sel dan proses seperti asam amino, protein, dan bahkan DNA manusia. Nitrogen juga dibutuhkan untuk membuat klorofil pada tanaman, yang tanaman gunakan dalam proses fotosintesa untuk menghasilkan makanan dan energi.

Bagaimana manusia mengubah daur nitrogen?

Photo credit: Google

Sayangnya, aktivitas manusia telah mengubah daur nitrogen. Kita melakukan ini dengan menambahkan nitrogen ke tanah melalui pupuk, serta aktivitas lain dengan mengeluarkan lebih banyak gas nitrous oxide ke udara. Ini menambah lebih banyak nitrogen dibanding yang dibutuhkan oleh siklus normal dan merusak keseimbangan daur nitrogen.

Fungsi daur nitrogen

Photo credit: Google

Nitrogen merupakan bagian penting dalam kehidupan. Nitrogen menciptakan struktur seperti DNA dan RNA dan asam amino dimana protein terbentuk. Tanpa nitrogen, molekul ini tidak bisa terbentuk.

Asam amino pertama terbentuk secara alami di bawah kondisi bumi awal, dimana sumber energi seperti petir bisa menyebabkan nitrogen dan atom lain bereaksi dan membentuk struktur yang kompleks. Proses ini bisa secara alami menghasilkan replika bahan kimia organik.

Selain itu, kini kebanyakan pupuk penyubur memiliki kandungan nitrogen sebagai bahan utama untuk membuat tanah lebih subur.

Tahapan daur nitrogen

Langkah dasar dari daur nitrogen mencakup:

Fiksasi nitrogen

Photo credit: Google

Pada fiksasi nitrogen, bakteri mengubah gas nitrogen dari udara menjadi amonia. Bakteri penambat nitrogen, sering disebut diazotrphs, memiliki enzim yang disebut nitrogenase yang menggabungkan atom nitrogen dengan hidrogen atom.

Baca juga  Cerita Motivasi Yang Menginspirasi

Amonia adalah gabungan nitrogen yang bisa larut di air, sehingga lebih mudah untuk enzim organisme lain untuk berinteraksi dengannya.

Yang menarik, enzim nitrogen hanya bisa berfungsi ketika tidak ada oksigen. Akibatnya, organisme yang menggunakannya harus menyediakan kompartemen bebas oksigen untuk melakukan fiksasi nitrogen.

Nutrifikasi

Photo credit: Google

Pada nutrifikasi, bakteri tanah berpartisipasi dalam mengubah amonia menjadi nitrat, yakni bentuk nitrogen yang bisa digunakan oleh tanaman dan hewan. Tahapan ini membutuhkan dua langkah, dilakukan oleh dua jenis bakteri berbeda.

Pertama, bakteri tanah seperti Nitrosomonas atau Nitrococcus mengubah amonia menjadi nitrogen dioksida. Lalu jenis bakteri tanah lain yang disebut Nitrobacter, menambahkan atom oksigen ketiga untuk menciptakan nitrat.

Bakteri ini tidak mengubah amonia dari tanaman dan hewan. Mereka merupakan chemotrophs yang memperoleh energi dari bahan kimia volatile. Dengan memetabolisme nitrogen bersama oksigen, diperoleh energi untuk membangun proses hidup mereka.

Prosesnya bisa berupa respirasi seluler yang dilakukan hewan, yang mengekstrak energi dari ikatan karbon dioksida dan menggunakan oksigen sebagai penerima elektron, yang menghasilkan karbon dioksida pada akhir prosesnya.

Nitrat, produk akhir dari proses reaksi bakteri ini, bisa dibuat secara buatan, dan jadi bahan utama pada banyak pupuk untuk tanah. Anda mungkin sering mendengar pupuk dengan nama pupuk nitrat. Ketika tanah mengandung banyak nitrat, tanaman bisa tumbuh besar dengan cepat, tanpa bergantung pada tingkat bakteri nitrogen-fixing.

Yang menarik, lingkungan tinggi energi seperti petir dan ledakan gunung merapi bisa mengubah gas nitrogen langsung menjadi nitrat. Tapi ini tidak terjadi dalam jumlah cukup untuk membuat ekosistem sehat dengan sendirinya.

Asimilasi

Photo credit: Google

Pada asimilasi, tanaman akhirnya mengonsumsi nitrat yang dibuat oleh bakteri tanah dan menggunakannya untuk membuat asam amino, dan bahan kimia penting lainnya untuk kehidupan.

Baca juga  Strategi Kemenangan Kecil Dalam Email Marketing (Studi Kasus)

Tanaman mengambil nitrat melalui akar dan menggunakannya untuk membuat asam amino dan asam nukleat.

Hewan yang makan tanaman lalu bisa menggunakan asam amino dan asam nukleat pada sel mereka.

Amonifikasi

Photo credit: Google

Sekarang kita telah memindahkan nitrogen dari udara ke sel tanaman dan hewan. Karena tidak ada banyak nitrogen di udara, bisa terlihat seolah prosesnya berhenti di sini. Tapi persediaan udara terbatas, dan nitrogen di dalam sel tanaman dan hewan akan perlahan menghasilkan perubahan besar pada tanah, udara, dan ekosistem.

Pada ekosistem yang kita miliki, dimanapun energi digunakan untuk menciptakan bahan kimia organik, ada bentuk kehidupan lain yang menunggu energi terekstraksi dengan memecah ikatan kimiawi.

Dalam kasus ini, proses yang disebut amonifikasi dilakukan oleh bakteri tanah yang mengurai tanaman dan hewan mati. Di proses ini, dekomposer memecah asam amino dan asam nukleat menjadi nitrat dan amonia, dan melepasnya kembali ke tanah. Lalu amonia diambil lagi oleh tanaman dan bakteri.

Baca artikel lainnya tentang bahaya vapor untuk kesehatan.

Denitrifikasi

Photo credit: Google

Di tahap akhir daur nitrogen, bakteri anaerobik bisa mengubah nitrat kembali ke gas nitrogen.

Proses ini, seperti proses mengubah gas nitrogen menjadi amonia, harus terjadi tanpa oksigen. Karenanya proses ini terjadi jauh di dalam tanah, atau di lingkungan basah dimana lumpur dan kotoran tidak mengandung oksigen.

Pada beberapa ekosistem, denitrifikasi ini merupakan proses berharga untuk mencegah nitrogen di tanah menumpuk hingga tingkat yang membahayakan.

Bahaya bila ada terlalu banyak nitrogen

Photo credit: Google

Meski pentingnya nitrogen bagi kehidupan tanaman dan hewan membuat kita berpikir tidak bahaya bila jumlahnya berlebihan, ada beberapa bahaya yang bisa muncul akibat terlalu banyak nitrat di tanah.

Baca juga  Squeeze Email Marketing Untuk Konversi Yang Lebih Baik

Senyawa nitrogen bisa beracun pada konsentrasi tinggi. Seperti terlalu banyak oksigen yang bisa jadi beracun bagi penghirup udara, tanaman bisa mengalami efek berbahaya akibat kelebihan nitrogen.

Nitrat juga bisa langsung menjadi racun bagi manusia. Ketika dikonsumsi dalam jumlah besar pada makanan atau air, nitrat bisa meningkatkan risiko kanker dan mengganggu produksi darah, sehingga darah tidak bisa membawa oksigen dengan baik.

“Blue baby syndrome” menjadi salah satu efek pada manusia yang mengonsumsi nitrat tingkat tinggi dari makanan atau air.

Ekosistem tidak seimbang

Photo credit: Google

Kecemasan lainnya adalah bahaya ekosistem yang tidak seimbang. Beberapa organisme bisa menggunakan senyawa nitrogen untuk tumbuh lebih cepat dan ini berarti ketika ada banyak nitrogen, organisme ini bisa tumbuh sangat cepat yang menyebabkan bahaya bagi organisme lain.

Salah satu kekhawatiran dari penggunaan pupuk nitrat buatan adalah ketika masuk ke sungai, danau, atau laut, bisa menyebabkan pertumbuhan tanaman tidak terkendali di sana.

Lebih banyak tanaman mungkin terdengar bagus, tapi tidak ketika tanaman aquatic seperti algae yagn bisa menghalangi sinar matahari dan oksigen masuk ke organisme aquatic lain dan bahkan memproduksi racun yang membuat manusia dan hewan lain sakit.

Cara membuat lahan subur tanpa menggunakan pupuk nitrat masih jadi penelitian para ilmuan. Diharapkan suatu hari, petani bisa memperoleh hasil panen besar tanpa menambahkan nitrat buatan dengan konsentrasi tinggi pada tanah.

Tinggalkan komentar