Dupeng - Siklus air atau siklus hidrologi adalah sirkulasi air yang tidak pernah berhenti dari atmosfer ke bumi dan kembali ke atmosfer melalui kondensasi, presipitasi, evaporasi dan transpirasi.
Pemanasan air laut oleh sinar matahari merupakan kunci proses siklus hidrologi tersebut dapat berjalan secara terus menerus. Air berevaporasi, kemudian jatuh sebagai presipitasi dalam bentuk hujan, salju, hujan batu, hujan es dan salju (sleet), hujan gerimis atau kabut.
Pada perjalanan menuju bumi beberapa presipitasi dapat berevaporasi kembali ke atas atau langsung jatuh yang kemudian diintersepsi oleh tanaman sebelum mencapai tanah. Setelah mencapai tanah, siklus hidrologi terus bergerak secara kontinu dalam tiga cara yang berbeda:
- Air laut menguap menjadi uap gas karena panas matahari
- Uap air mengalami sublimasi
- Pembentukan awan yang mengandung kristal es
- Awan bergerak oleh tiupan angin ke darat
- Pembentukan awan
- Turun salju
- Pembentukan gletser
- Gletser mencair membentuk aliran sungai
- Air mengalir di sungai menuju darat dan kemudian ke laut
Siklus Karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer, geosfer, hidrosfer, dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui).
Karbon diambil dari atmosfer dengan berbagai cara:
- Ketika matahari bersinar, tumbuhan melakukan fotosintesa untuk mengubah karbon dioksida menjadi karbohidrat, dan melepaskan oksigen ke atmosfer. Proses ini akan lebih banyak menyerap karbon pada hutan dengan tumbuhan yang baru saja tumbuh atau hutan yang sedang mengalami pertumbuhan yang cepat.
- Pada permukaan laut ke arah kutub, air laut menjadi lebih dingin dan CO2 akan lebih mudah larut. Selanjutnya CO2 yang larut tersebut akan terbawa oleh sirkulasi termohalin yang membawa massa air di permukaan yang lebih berat ke kedalaman laut atau interior laut (lihat bagian solubility pump).
- Di laut bagian atas (upper ocean), pada daerah dengan produktivitas yang tinggi, organisme membentuk jaringan yang mengandung karbon, beberapa organisme juga membentuk cangkang karbonat dan bagian-bagian tubuh lainnya yang keras. Proses ini akan menyebabkan aliran karbon ke bawah (lihat bagian biological pump).
- Pelapukan batuan silikat. Tidak seperti dua proses sebelumnya, proses ini tidak memindahkan karbon ke dalam reservoir yang siap untuk kembali ke atmosfer. Pelapukan batuan karbonat tidak memiliki efek netto terhadap CO2 atmosferik karena ion bikarbonat yang terbentuk terbawa ke laut dimana selanjutnya dipakai untuk membuat karbonat laut dengan reaksi yang sebaliknya (reverse reaction).
Siklus nitrogen adalah seperangkat proses biogeokimia yang melalui reaksi kimia, perubahan bentuk, dan bergerak melalui reservoir yang berbeda di bumi, termasuk organisme hidup (Harrison 2003). Nitrogen dibutuhkan oleh semua organisame untuk hidup dan tumbuh karena mengandung komponen DNA, RNA, dan protein. Tetapi, sebagian besar organisme tidak dapat menggunakan nitrogen atmosfer, reservoir paling besar.
Ada lima proses dalam siklus nitrogen, yaitu fiksasi, uptake, mineralisasi, nitrifikasi, dan denitrifikasi, semuanya dibawa oleh mikroorganisme. Faktor-faktor lingkungan yang mempengaruhi aktifitas mikroorganisme seperti suhu, kelembaban, dan ketersediaan sumberdaya.
Pada dasarnya, nitrogen menghasilkan asam amino, yang membangun blok protein. Produk fotosintesis ini akan dikonsumsi oleh binatang dan mikroba yang hidup bebas. Kemidian mereka bakteri yang membusuk dalam bentuk jaringan alga dan jaringan binatang yang mati serta kotoran. Bakteri yang membusuk mendapat energi dari memecah senyawa ini. Pemecahan ini membebaskan senyawa anorganik seperti nitrat yang merupakan nutrien dasar.
Yang membuat siklus nitrogen menjadi kompeks adalah banyak jenis bakteri yang berbeda memecah nitrogen. Walaupun beberapa bakteri mengonsumsi zat organik terlarut atau perubahan senyawa organik ke zat anorganik, nitrogen-fixing bacteria lain bisa mengikat molekul nitrogen (N_2) ke dalam nutrien nitrat yang berguna (〖NO〗_3). Dan sebaliknya, bakteri denitrifikasi mengubah nitrat ke dalam molekul nitrogen.
Ketersediaan nitrogen membatasi aktivitas fotosintesis dalam air yang dingin (temperate water). Sebagian besar karena konversi nitrogen organik kembali ke nutrien nitrat membutuhkan tiga tahap pengonversian bakteri yang memerlukan waktu sampai tiga bulan. Seiring berjalannya waktu pengonversian selesai, nitrat akan tenggelam dekat euphotic zone. Karena perkembangan yang kuat selama bulan-bulan musim panas, nitrat tidak mau kembali ke euphotic zone sampai termoklin melemah, yang diikuti upwelling dan mixing selama musim gugur dan musim dingin.
Sekitar 48% gas terlarut di air laut adalah nitrogen, berbalik dengan kandunganya di atmosfer, sekitar 78% dari volume seluruhnya (Garrison 2006). Ketika nitrogen monoksida bercampur dengan hujan, akan membentuk cairan asam nitrit yang akan membunuh ikan dan mengahancurkan bangunan.
Fosfor adalah zat yang dapat berpendar karena mengalami fosforesens, unsur kimia yang memiliki lambang P dengan nomor atom 15. Fosfor berupa nonlogam, bervalensi banyak, termasuk golongan nitrogen, banyak ditemui dalam batuan fosfat anorganik dan dalam semua sel hidup tetapi tidak pernah ditemui dalam bentuk unsur bebasnya. Fosfor amatlah reaktif, memancarkan pendar cahaya yang lemah ketika bergabung dengan oksigen, ditemukan dalam berbagai bentuk, Fosfor berupa berbagai jenis senyawa logam transisi atau senyawa tanah langka seperti zink sulfida (ZnS) yang ditambah tembaga atau perak, dan zink silikat (Zn2SiO4) yang dicampur dengan mangan. Unsur kimia fosforus dapat mengeluarkan cahaya dalam keadaan tertentu, tetapi fenomena ini bukan fosforesens, melainkan kemiluminesens. Fosfor merupakan unsur penting dalam makhluk hidup.
Hal ini dalam batuan di mana siklus fosfor dimulai. Saat hujan, fosfat akan dihapus dari batu ( via pelapukan ) dan didistribusikan ke seluruh kedua tanah dan air. Tanaman mengambil ion fosfat dari tanah. Fosfat kemudian bergerak dari tanaman untuk hewan herbivora ketika makan tanaman karnivora dan memakan tanaman atau herbivora. Fosfat diserap oleh jaringan hewan melalui konsumsi akhirnya kembali ke tanah melalui ekskresi urin dan feses, serta dari dekomposisi akhir dari tanaman dan hewan setelah kematian.
Proses yang sama terjadi di dalam ekosistem perairan. Fosfor sangat tidak larut, mengikat erat dengan molekul di dalam tanah, oleh karena itu sebagian besar mencapai perairan dengan bepergian dengan partikel tanah limpasan. Fosfat juga masuk saluran air melalui limpasan pupuk, limbah rembesan, deposit mineral alami, dan limbah dari proses industri lainnya. Fosfat ini cenderung menetap di lantai laut dan dasar danau. Sebagai sedimen yang diaduk, fosfat dapat memasuki kembali siklus fosfor, tetapi mereka lebih sering dibuat tersedia untuk organisme air dengan menjadi terpapar melalui erosi. Tanaman air mengambil fosfat ditularkan melalui air yang kemudian perjalanan melalui tahap-tahap dari rantai makanan akuatik.
Sulfur merupakan unsur non logam bentuk aslinya adalah sebuah zat padat kristal berwarna kuning di alam ditemukan sebagai unsur murni atau sebagai mineral- mineral sulfida dan sulfat sulfur teradapat di udara karena adanya aktifitas gunung berapi dan penggunaan dari bahan bakar fosil (menghasilkan SO2) unsur penting untuk kehidupan dan ditemukan dalam bentuk senyawa asam amino tumbuhan mendapat sulfur dari dalam tanah dalam bentuk sulfat organik (SO4 ). sulfur berpindah ke organisme heterotrof dalam proses rantai makanan penguraian organisme yang mati mengasilkan gas H2S atau menjadi sulfat lagi.
Sulfur direduksi oleh bakteri menjadi sulfida dan kadang-kadang terdapat dalam bentuk sulfur dioksida atau hidrogen sulfida.
Beberapa jenis bakteri terlibat dalam daur sulfur, antara lain Desulfomaculum dan Desulfibrio yang akan mereduksi sulfat menjadi sulfida dalam bentuk hidrogen sulfida (H2S).
Kemudian H2S digunakan bakteri fotoautotrof anaerob seperti Chromatium dan melepaskan sulfur dan oksigen.
Sulfur di oksidasi menjadi sulfat oleh bakteri kemolitotrof seperti Thiobacillus.
Hal yang penting yang perlu dipahami dalam siklus biogeokimia :
- Unsur/materi/senyawa (kimia) akan terdapat di bumi (geo) dan dalam tubuh organisme
- perpindahan dari geo ke geo terjadi misalnya dari udara diserap oleh tanah atau lautan dengan perantara hujan, pelapukan (perubahan batuan menjadi tanah), erosi (pengikisan) dan pengendapan
- unsur/senyawa kimia dari bumi (geo) ke organisme (bio) digunakan untuk berbagai proses metabolisme
- penyerapan/perpindahan unsur/senyawa melibatkan berbagai jenis mikroorganisme yang berperan sebagai dekomposer
Semoga Bermanfaat
Baca Juga Atikel pelajaran ini :