Siklus Daur Nitrogen
Friday, February 26, 2016
Siklus daur nitrogen adalah salah satu siklus yang sangat penting sebagai penyusun dari protein dalam mahluk hidup. Unsur ini didapatkan dari tumbuhan hijau dalam bentuk amonia dan nitrat. Senyawa nitrogen di dalam air jumlahnya sangat sedikit, sehingga nitrogen merupakan faktor pembatas tumbuhan untuk dapat hidup di sungai, danau, dan laut. Produksi senyawa organik nitrogen tergantung dari suatu perbandingan konsentrasi nitrat dan amonia. Dalam zona eufotik hampir semua nitrogen terikat dalam bentuk protein di tubuh makhluk hidup, akan tetapi bakteri tertentu dapat menangkap amonia bebas dimana dijadikan tumbuhan sebagai sumber nitrogen. Beberapa mikroorganisme mampu menangkap nitrogen bebas di udara. Disamping itu juga terdapat mikroorganisme yang dapat mereduksi nitrat, dan melepas nitrogen. Adapun mekanisme siklu daur nitrogen adalah sebagai berikut:
Fikasasi atau pengikatan nitrogen dalam air dilakukan oleh Bakteri dan Cyanophyta. Azotobacter agile dan Azotobacter chroococcum memainkan peran dalam keadaan aerob, misalnya di dalam sungai dan danau. Dalam sedimen yang bersifat anaerobik, Clostridium pasteurianum dan beberapa organisme yang berkaitan sebagai pengumpul nitrogen. Di samping spesies dari Azotobacter clostridium, dan Desulphovibrio merupakan bakteri oligonitrofilik, juga terdapat dari genus Pseudormonas, Aeromonas, Vibrio, Achromobacter, Flavobacterium dan Corynebacterium juga mampu mengikat nitrogen bebas. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, Spirillum merupakan bakteri yang paling intensif sebagai pengikat nitrogen dalam air di Laut Hitam. Spesies Azotobacter merupakan bakteri aerob obligat yang mampu menggunakan bahan-bahan organik sebagai sumber energi. Mereka membutuhkan kira-kira 50 gram glukosa untuk mengikat 1 gram nitrogen.
Azotobacter memiliki ketahanan tinggi terhadap radiasi ultraviolet dan sinar matahari. Hal ini berakibat bakteri tersebut dalam jumlah yang melimpah dalam lapisan hiponeuston dalam danau. Di dalam air dan sedimen jumlahnya lebih besar pada musim panas daripada musim dingin. Sel-sel Azotobacter didapatkan lebih besar sebagai organisme plantonik. Fiksasi nitrogen oleh bakteri Rhizobium juga terjadi pada saat bersimbiosis dengan akar tanaman.
Amonifikasi merupakan bagian penting dalam kehidupan akuatik, dimana proses ini akan mengembalikan amonia secara kontinu ke dalam suatu siklus materi. Sejumlah bakteri pengurai protein (selulolitik) dan beberapa fungi juga berperan dalam proses ini. Jumlah mikroba selulolitik berbeda dari satu air ke air yang lain dan mengalami fluktuasi. Waktu generasi bakteri pengurai protein relatif cepat. Pada temperatur optimal proses amonifikasi umumnya adalah suhu 30-35ºC. Pada musim dingin proses amonifikasi lebih lambat hal ini berkaitan dengan aktivitas bakteri pengurai protein walaupun suhu 0ºC tidak berhenti sama sekali.
Amonia sebagai senyawa bebas pada proses pemecahan protein, berfungsi sebagai sumber nitrogen pada sejumlah tumbuhan. Energi yang didapatkan untuk bakteri nitrit dengan kehadiran oksigen, maka amonia akan dioksidasi menjadi nitrit. Secara umum proses ini dinamakan nitrifikasi dengan reaksi:
Tahapan pertama dari nitrifikasi adalah nitritasi dan yang kedua adalah nitratasi. Bakteri kemoautotrof nitrifikasi tersebut adalah Nitrosomonas dan Nitrosococcus (mengubah amonia menjadi nitrit) dan Nitrobacter (mengubah nitrit menjadi nitrat)
Proses nitrifikasi akan berlangsung meskipun keberadaan nitrogen dengan konsentrasi yang sangat kecil, namun apabila dalam lingkungan anaerobik, maka akan terjadi proses denitrifikasi, yakni terjadi reduksi nitrat melalui nitrit ke NO dan N20 dan molekul gas nitrogen yang dilakukan oleh bakteri anaerobik fakultatif.
Ringkasan Tahapan Daur Biogeokimia Nitrogen:
- Mikroorganisme Fiksasi Nitrogen
Azotobacter agile, Azotobacter chroococcum, Clostridium pasteurianum, Azotobacter clostridium, Desulphovibrio, Pseudormonas, Aeromonas, Vibrio, Achromobacter, Flavobacterium, Corynebacterium, Spirillum, Rhizobium, Nostoc, dan Anabaena.
- Mikroorganisme Nitrifikasi (Nitritasi)
Nitrosomonas dan Nitrosococcus
- Mikroorganisme Nitrifikasi (Nitratasi)
Nitrobacter
- Mikroorganisme Denitrifikasi
Thiobacillus denitrificans, Pseudomonas denitrificans
