Table of Contents

Daur Biogeokimia

Daur biogeokimia adalah siklus alami yang memindahkan unsur kimia (karbon, nitrogen, fosfor, sulfur, air) melalui komponen biotik (makhluk hidup) dan abiotik (tanah, air, udara, batuan). Dengan demikian, tujuan utamanya adalah menjaga ketersediaan unsur hara agar ekosistem tetap seimbang dan kehidupan berlangsung terus-menerus.

Mengapa Daur Biogeokimia Penting untuk Ekosistem?

Daur biogeokimia menjaga keseimbangan ekosistem dengan mendaur ulang unsur hara yang terbatas. Sebab, materi penyusun tubuh makhluk hidup, seperti karbon, nitrogen, dan fosfor, tidak diciptakan baru, melainkan berpindah dan berubah bentuk. Oleh karena itu, jika dekomposer tidak menguraikan bahan organik mati, unsur-unsur tersebut akan terkunci dan tidak tersedia bagi produsen.

Selain itu, proses ini melibatkan tiga aspek sekaligus: biologi (peran organisme), geologi (batuan dan sedimen), dan kimia (reaksi perubahan senyawa). Karena itu, istilah biogeokimia tepat menggambarkan keterkaitan ketiganya.

Apa Saja Jenis Daur Biogeokimia?

Secara umum, ada dua tipe besar daur biogeokimia: daur gas (atmosferik) dan daur sedimen (edafik). Daur gas melibatkan unsur yang memiliki fase gas di atmosfer, sehingga persebarannya global dan relatif cepat. Sebaliknya, daur sedimen melibatkan unsur berat yang tidak membentuk gas, sehingga perpindahannya terbatas dan lambat.

Tipe Daur	Unsur	Medium Utama	Kecepatan	Contoh
Gas (Atmosferik)	C, N, O, H, S	Atmosfer, air, tanah	Relatif cepat	Daur karbon, daur nitrogen, daur air
Sedimen (Edafik)	P, sebagian S	Batuan, tanah, sedimen	Lambat (geologis)	Daur fosfor

Berdasarkan tabel di atas, unsur yang mudah menguap lebih mobile dan tersebar merata. Di sisi lain, unsur berat cenderung terkonsentrasi di lokasi tertentu.

Bagaimana Proses Daur Air (Siklus Hidrologi)?

Daur air adalah sirkulasi kontinu air dari permukaan Bumi ke atmosfer dan kembali lagi, digerakkan oleh energi matahari. Selama sirkulasi ini, air mengalami perubahan wujud: cair, padat (es), dan gas (uap). Proses utamanya meliputi:

Evaporasi: pertama, air menguap dari laut, sungai, dan tanah akibat panas matahari.
Transpirasi: bersamaan dengan itu, tumbuhan melepaskan uap air dari permukaan daun.
Kondensasi: kemudian, uap air mendingin di atmosfer dan berubah menjadi titik-titik air atau kristal es, sehingga terbentuk awan.
Presipitasi: selanjutnya, air jatuh dalam bentuk hujan, salju, atau es.
Infiltrasi dan limpasan: terakhir, air meresap ke tanah menjadi air tanah, atau mengalir di permukaan menuju sungai dan laut.

Daur air berbeda dari daur unsur lain karena air itu sendiri adalah molekul, bukan sekadar pembawa unsur. Selain itu, ketersediaan air bersih di daratan sangat kecil, sebab sebagian besar air Bumi tersimpan di laut (sekitar 97%) dan dalam bentuk es.

Bagaimana Proses Daur Karbon dan Oksigen?

Daur karbon dan oksigen saling terkait melalui fotosintesis dan respirasi. Pada fotosintesis, tumbuhan menyerap CO₂ dan melepaskan O₂. Sebaliknya, pada respirasi, hewan, manusia, dan dekomposer menyerap O₂ dan melepaskan CO₂.

Selanjutnya, karbon berpindah antar empat reservoir utama: atmosfer, biosfer terestrial, laut, dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil). Di laut, CO₂ larut dan dimanfaatkan fitoplankton untuk fotosintesis. Kemudian, sebagian karbon organik mati tenggelam dan terendapkan dalam sedimen selama jutaan tahun.

Di sisi lain, aktivitas manusia, terutama pembakaran bahan bakar fosil dan deforestasi, menambah CO₂ ke atmosfer melebihi kemampuan daur alami untuk menyerapnya. Akibatnya, ketidakseimbangan ini berkontribusi pada pemanasan global.

Bagaimana Proses Daur Nitrogen?

Daur nitrogen mengubah nitrogen gas (N₂) yang melimpah di atmosfer menjadi bentuk yang dapat diserap tumbuhan. Meskipun udara mengandung sekitar 78% N₂, sebagian besar organisme tidak dapat menggunakannya langsung. Oleh karena itu, diperlukan beberapa proses kunci:

Fiksasi nitrogen: pertama, bakteri rhizobium (bersimbiosis dengan legum), Azotobacter, dan Clostridium mengubah N₂ menjadi amonium (NH₄⁺). Selain itu, petir juga dapat memfiksasi N₂ menjadi nitrat.
Amonifikasi: kedua, dekomposer menguraikan bahan organik mati menjadi amonium.
Nitrifikasi: ketiga, bakteri Nitrosomonas mengubah amonium menjadi nitrit (NO₂⁻), lalu Nitrobacter mengubahnya menjadi nitrat (NO₃⁻) yang dapat diserap tumbuhan.
Denitrifikasi: terakhir, bakteri Pseudomonas dan Clostridium mengubah nitrat kembali menjadi N₂, sehingga nitrogen lepas ke atmosfer.

Bagaimana Proses Daur Fosfor?

Daur fosfor berlangsung tanpa fase gas, sehingga disebut daur sedimen. Pada tahap awal, fosfor berasal dari pelapukan batuan yang mengandung mineral fosfat. Setelah itu, ion fosfat (PO₄³⁻) terbawa erosi ke tanah dan air, lalu diserap tumbuhan.

Fosfor sangat penting karena menjadi komponen ATP (sumber energi sel), asam nukleat (DNA dan RNA), serta tulang dan gigi pada vertebrata. Bahkan, sekitar 80% fosfor tubuh vertebrata tersimpan di tulang dan gigi. Karena tidak ada fase gas, fosfor tidak kembali ke atmosfer. Akibatnya, fosfor yang terbawa ke laut cenderung mengendap di sedimen dan baru kembali ke daratan melalui proses geologis yang sangat lambat, seperti pengangkatan kerak bumi.

Oleh sebab itu, keterbatasan fosfor sering menjadi faktor pembatas pertumbuhan tanaman. Namun, kelebihan fosfor dari pupuk dan limbah dapat menyebabkan eutrofikasi, yaitu ledakan alga yang menghabiskan oksigen terlarut dan mematikan ikan.

Bagaimana Proses Daur Sulfur?

Daur sulfur melibatkan pertukaran senyawa sulfur antara tanah, air, dan atmosfer. Pertama, tumbuhan menyerap sulfur dalam bentuk sulfat (SO₄²⁻) untuk sintesis protein. Kemudian, ketika organisme mati, dekomposer menguraikan protein dan melepaskan hidrogen sulfida (H₂S).

Selain itu, bakteri sulfur berperan bolak-balik: sebagian mereduksi sulfat menjadi sulfida (anaerob), sedangkan sebagian lain mengoksidasi sulfida kembali menjadi sulfur atau sulfat. Sementara itu, di atmosfer, sulfur dioksida (SO₂) berasal dari aktivitas gunung berapi dan pembakaran bahan bakar fosil. Selanjutnya, SO₂ larut dalam air hujan membentuk asam sulfat (H₂SO₄), sehingga terjadi hujan asam yang merusak ekosistem perairan serta bangunan.

Apa Peran Dekomposer dalam Siklus Materi?

Dekomposer, yaitu bakteri dan fungi, menguraikan bahan organik mati menjadi senyawa anorganik yang dapat digunakan kembali oleh produsen. Tanpa mereka, unsur hara akan terperangkap dalam bangkai dan serasah. Akibatnya, daur biogeokimia akan terhenti.

Selain itu, kecepatan dekomposisi dipengaruhi suhu, kelembapan, dan ketersediaan nutrisi. Misalnya, bahan organik terurai jauh lebih cepat di hutan hujan tropis dibandingkan di lingkungan beriklim sedang.

Jika artikel ini bermanfaat, simpan atau bagikan kepada teman yang sedang belajar ekologi. Selain itu, jika kamu punya pengalaman mengamati daur biogeokimia di sekitar rumah, tulis di medsosmu.

FAQ

1. Apa saja 5 daur biogeokimia?

Lima daur biogeokimia utama adalah daur air (hidrologi), daur karbon dan oksigen, daur nitrogen, daur fosfor, serta daur sulfur. Kelimanya memindahkan unsur penting melalui komponen biotik dan abiotik. Secara lebih rinci, daur air, karbon, nitrogen, dan sulfur tergolong daur gas, sedangkan daur fosfor tergolong daur sedimen karena tidak melalui fase gas.

2. Bagaimana 4 langkah daur karbon?

Pertama, fotosintesis: tumbuhan menyerap CO₂. Kedua, respirasi: hewan dan manusia melepaskan CO₂. Ketiga, dekomposisi: pengurai menguraikan bahan organik. Terakhir, pembakaran bahan bakar fosil melepaskan karbon tersimpan ke atmosfer. Selama proses ini, karbon berpindah antar empat reservoir: atmosfer, biosfer, laut, dan sedimen.

3. Apa contoh gambar daur biogeokimia?

Contoh yang umum adalah diagram siklus air (evaporasi, kondensasi, presipitasi). Selain itu, ada diagram siklus karbon dengan panah fotosintesis dan respirasi, serta diagram siklus nitrogen dengan tahap fiksasi, nitrifikasi, dan denitrifikasi. Untuk melihatnya, kamu dapat membuka buku teks biologi atau situs lembaga resmi seperti NOAA dan USGS.

4. Bagaimana proses daur air biogeokimia terjadi?

Pertama, air laut dan daratan menguap akibat panas matahari, sementara tumbuhan melakukan transpirasi. Kemudian, uap air berkondensasi menjadi awan, lalu jatuh sebagai hujan atau salju. Setelah itu, air meresap ke tanah (infiltrasi) atau mengalir ke sungai dan laut. Dengan demikian, siklus ini berlangsung terus-menerus tanpa henti.

Referensi

Cornwell, W. K., Cornelissen, J. H. C., Amatangelo, K. L., Dorrepaal, E., Eviner, V. T., Godoy, O., Hobbie, S. E., Hoorens, B., Kurokawa, H., Pérez-Harguindeguy, N., Quested, H. M., Santiago, L. S., Wardle, D. A., Wright, I. J., Aerts, R., Allison, S. D., van Bodegom, P., Brovkin, V., Chatain, A., . . . Westoby, M. (2008). Plant species traits are the predominant control on litter decomposition rates within biomes worldwide. Ecology Letters, 11(10), 1065–1071. https://doi.org/10.1111/j.1461-0248.2008.01219.x
Elser, J., & Bennett, E. (2011). A broken biogeochemical cycle. Nature, 478(7367), 29–31. https://doi.org/10.1038/478029a
Friedlingstein, P., O’Sullivan, M., Jones, M. W., Andrew, R. M., Hauck, J., Landschützer, P., Le Quéré, C., Li, H., Luijkx, I. T., Olsen, A., Peters, G. P., Peters, W., Pongratz, J., Schwingshackl, C., Sitch, S., Canadell, J. G., Ciais, P., Jackson, R. B., Alin, S. R., . . . Zeng, J. (2025). Global Carbon Budget 2024. Earth System Science Data, 17(3), 965–1039. https://doi.org/10.5194/essd-17-965-2025
Galloway, J. N., Dentener, F. J., Capone, D. G., Boyer, E. W., Howarth, R. W., Seitzinger, S. P., Asner, G. P., Cleveland, C. C., Green, P. A., Holland, E. A., Karl, D. M., Michaels, A. F., Porter, J. H., Townsend, A. R., & Vörösmarty, C. J. (2004). Nitrogen cycles: Past, present, and future. Biogeochemistry, 70(2), 153–226. https://dornsife.usc.edu/capone/wp-content/uploads/sites/214/2023/11/Galloway_et_al_2004_BGC.pdf
Likens, G. E., & Bormann, F. H. (1974). Acid rain: A serious regional environmental problem. Science, 184(4142), 1176–1179. https://doi.org/10.1126/science.184.4142.1176
Smith, V. H., & Schindler, D. W. (2009). Eutrophication science: Where do we go from here? Trends in Ecology & Evolution, 24(4), 201–207. https://doi.org/10.1016/j.tree.2008.11.009
U.S. Geological Survey. (n.d.). The water cycle. USGS Water Science School. https://www.usgs.gov/special-topics/water-science-school/water-cycle
Vitousek, P. M., Menge, D. N. L., Reed, S. C., & Cleveland, C. C. (2013). Biological nitrogen fixation: Rates, patterns and ecological controls in terrestrial ecosystems. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 368(1621), Article 20130119. https://doi.org/10.1098/rstb.2013.0119

Aqilla Putri Pasla

Aqilla Putri Pasla, seorang pengamat lingkungan yang berfokus pada ekologi, konservasi, dan gaya hidup berkelanjutan melalui Konten yang berbasis fakta, tips praktis, serta wawasan edukatif.