Dalam pelajaran ini, Anda akan belajar tentang
Siklus nutrisi mengacu pada pergerakan dan pertukaran bahan organik dan anorganik kembali ke produksi materi hidup. Prosesnya diatur oleh jalur jaring makanan yang menguraikan bahan organik menjadi nutrisi anorganik. Siklus nutrisi terjadi dalam ekosistem.
Siklus hara di alam disebut siklus biogeokimia karena unsur-unsurnya bergerak secara siklis dari lingkungan ke organisme hidup dan kembali ke lingkungan.
Ekosistem mengilustrasikan daur ulang loop tertutup di mana permintaan nutrisi yang menambah pertumbuhan biomassa melebihi pasokan dalam sistem itu. Ada perbedaan regional dan spasial dalam pertumbuhan dan tingkat pertukaran bahan, di mana beberapa ekosistem dapat berada dalam utang nutrisi (tenggelam) dan yang lain akan memiliki pasokan tambahan (sumber). Perbedaan ini disebabkan oleh sejarah geologi dan topografi.
Dalam jaring-jaring makanan, putaran atau siklus didefinisikan sebagai urutan terarah dari satu atau lebih mata rantai yang dimulai dari dan berakhir pada spesies yang sama. Misalnya, di lautan, bakteri dieksploitasi oleh protozoa seperti mikroflagellata heterotrofik yang kemudian dieksploitasi oleh ciliate. Kegiatan penggembalaan ini diikuti dengan pengeluaran zat-zat yang kemudian digunakan oleh bakteri sehingga pengoperasian sistem tersebut merupakan rangkaian tertutup.
Pencernaan enzimatik selulosa adalah contoh daur ulang ekologis. Selulosa, yang merupakan salah satu senyawa organik paling melimpah di bumi, merupakan polisakarida utama pada tumbuhan yang membentuk dinding sel. Enzim yang mendegradasi selulosa berpartisipasi dalam daur ulang ekologi bahan tumbuhan alami. Ekosistem yang berbeda mungkin memiliki tingkat daur ulang sampah yang berbeda.
Unsur-unsur kimia terus-menerus didaur ulang setelah digunakan sebagai berikut:
Setiap elemen memiliki siklus nutrisinya sendiri dan setiap siklus memiliki jalur unik yang mencakup reservoir, kolam pertukaran, dan waktu tinggal.
Reservoir – Suatu wilayah di mana unsur berada dalam konsentrasi tertinggi dan ditahan serta disimpan untuk beberapa waktu. Misalnya, batu bara atau bahan bakar fosil adalah reservoir karbon.
Kumpulan pertukaran – Saat elemen disimpan untuk waktu yang singkat. Misalnya, tumbuhan dan hewan menggunakan unsur-unsur ini dalam sistem mereka untuk sementara dan melepaskannya kembali ke lingkungan.
Waktu tinggal – Jumlah waktu suatu elemen diadakan di suatu tempat.
Energi mengalir secara terarah melalui ekosistem bumi, biasanya masuk dalam bentuk sinar matahari dan keluar dalam bentuk panas. Namun, komponen kimia penyusun organisme hidup berbeda: mereka dapat didaur ulang.
Karbon dioksida dan metana adalah contoh senyawa karbon yang beredar di atmosfer dan mempengaruhi iklim global. Melalui proses fotosintesis dan respirasi, karbon juga diedarkan antara organisme hidup dan komponen ekosistem yang tidak hidup.
Siklus karbon 'cepat' adalah pergerakan karbon melalui komponen biotik di lingkungan. Tumbuhan dan organisme lain yang mampu melakukan fotosintesis, memperoleh karbon dioksida dari lingkungannya dan menggunakannya untuk membangun zat biologis. Tumbuhan, hewan, dan pengurai seperti bakteri dan jamur, mengembalikan karbon dioksida ke atmosfer melalui respirasi.
Pergerakan karbon melalui elemen abiotik di lingkungan seperti batuan, tanah, dan lautan membentuk siklus karbon yang lambat. Perpindahan karbon melalui elemen abiotik ini dapat berlangsung selama 200 juta tahun.
Karena organisme seperti bakteri pengikat nitrogen menggunakan nitrogen untuk mensintesis molekul biologis yang diperlukan untuk bertahan hidup, nitrogen atmosfer harus terlebih dahulu diubah menjadi amonia oleh bakteri pengikat nitrogen di lingkungan akuatik dan tanah. Amonia kemudian diubah menjadi nitrit dan nitrat oleh bakteri. Tanaman memperoleh nitrogen dari tanah dengan menyerap amonium (NH4-) dan nitrat melalui akarnya. Nitrat dan amonium kemudian digunakan untuk menghasilkan senyawa organik. Hewan kemudian mengkonsumsi tanaman dan dengan demikian memperoleh nitrogen dalam senyawa organik. Nitrogen dalam bentuk organik kemudian diturunkan ke rantai makanan saat hewan lain memakan hewan tersebut. Pengurai kemudian mengembalikan amonia ke dalam tanah dengan menguraikan limbah padat dan benda mati atau membusuk. Bakteri nitrifikasi mengubah amonia menjadi nitrit dan nitrat. Bakteri denitrifikasi kemudian mengubah nitrit dan nitrat menjadi nitrogen, melepaskan nitrogen kembali ke atmosfer.
Fosfor adalah nutrisi penting yang dibutuhkan untuk pertumbuhan tanaman dan hewan juga. Ini memiliki peran penting dalam perkembangan sel dan merupakan komponen kunci dari molekul yang menyimpan energi seperti Adenosine Triphosphate (ATP), Deoxyribonucleic Acid (DNA), dan lipid.
Batuan saat bersentuhan dengan air hujan melepaskan ion fosfat dan mineral lainnya seiring waktu. Fosfat anorganik ini kemudian didistribusikan di tanah dan air. Tumbuhan kemudian mengambil fosfat anorganik dari tanah, dan tumbuhan ini kemudian dapat dikonsumsi oleh hewan. Fosfat kemudian dimasukkan ke dalam molekul organik seperti DNA, dan ketika tumbuhan atau hewan mati dan membusuk, fosfat organik dikembalikan ke tanah. Bakteri di dalam tanah kemudian memecah bahan organik menjadi bentuk fosfat yang dapat diserap oleh tanaman. Ini juga merupakan proses yang disebut mineralisasi. Fosfor dalam tanah kemudian dapat berakhir di saluran air dan lautan dan dapat dimasukkan ke dalam sedimen dari waktu ke waktu.
Belerang adalah padatan dalam bentuk aslinya dan dalam bentuk ini; itu terbatas pada siklus sedimen. Itu dapat diangkut oleh proses fisik seperti angin, erosi oleh air, dan peristiwa geologis seperti letusan gunung berapi. Itu juga dapat diangkut oleh laut dan ke atmosfer, tanah, dan kembali ke lautan melalui senyawanya seperti belerang dioksida, asam sulfat, garam sulfat, atau belerang organik oleh curah hujan dan sungai.
Tumbuhan dan hewan sama-sama berperan dalam siklus oksigen melalui atmosfer. Seperti yang Anda ketahui, oksigen sangat penting bagi banyak hewan, termasuk manusia. Kita menghirup oksigen, dan tubuh kita menggunakannya untuk menghasilkan energi selama proses yang disebut respirasi seluler. Proses ini melepaskan karbon dioksida sebagai produk limbah, yang kita hirup. Tumbuhan mengambil karbon dioksida selama fotosintesis, di mana mereka membuat makanan dan oksigen. Oksigen dilepaskan, dan siklus dimulai lagi.
Kriteria terpenting bagi kehidupan adalah air. Seperti siklus karbon, siklus air adalah proses perpindahan air antara makhluk hidup, Bumi, dan atmosfer. Air menguap dari badan air di Bumi, seperti danau, sungai, dan lautan. Uap air mengembun di awan dan membentuk presipitasi yang mengembalikan air ke Bumi. Di Bumi, sebagian air kembali ke danau dan samudra asalnya, dan sebagian meresap ke dalam tanah, membentuk air tanah. Organisme hidup, seperti tumbuhan dan hewan, mengkonsumsi air. Air menguap lagi, melanjutkan siklus.
Beberapa ilmuwan berpendapat bahwa ekosistem mampu mendaur ulang sepenuhnya. Daur ulang lengkap memiliki arti bahwa 100% bahan limbah dapat didaur ulang tanpa batas waktu. Ilmuwan lain membantah gagasan ini, mengklaim bahwa daur ulang lengkap tidak mungkin dilakukan untuk limbah teknologi.
Daur ulang ekologi sangat umum dalam pertanian organik. Pertanian organik yang melakukan daur ulang ekosistem mendukung lebih banyak spesies, oleh karena itu, memiliki struktur jaring makanan yang berbeda. Model pertanian daur ulang ekologis berpegang pada prinsip-prinsip di bawah ini:
1. Transformasi materi dari satu bentuk ke bentuk lainnya – Siklus nutrisi memungkinkan transformasi materi menjadi bentuk spesifik yang berbeda yang memungkinkan pemanfaatan unsur tersebut dalam organisme yang berbeda.
2. Perpindahan unsur dari satu lokasi ke lokasi lain – Siklus nutrisi memungkinkan perpindahan unsur dari satu lokasi ke lokasi lain. Beberapa unsur sangat terkonsentrasi di daerah yang tidak dapat diakses oleh sebagian besar organisme hidup, seperti nitrogen di atmosfer. Siklus nutrisi memungkinkan unsur-unsur ini dipindahkan ke lokasi yang lebih mudah diakses seperti tanah.
3. Berfungsinya ekosistem – Siklus nutrisi membantu berfungsinya ekosistem. Ekosistem, yang membutuhkan keadaan keseimbangan untuk berfungsi dengan baik, kembali ke keadaan keseimbangan melalui siklus nutrisi.
4. Penyimpanan unsur – Siklus nutrisi memfasilitasi penyimpanan unsur. Unsur-unsur yang dibawa melalui siklus nutrisi disimpan dalam reservoir alaminya dan dilepaskan ke organisme dalam jumlah kecil yang dapat dikonsumsi.
5. Menghubungkan organisme, hidup dan tak hidup – Siklus nutrisi menghubungkan organisme hidup dengan organisme hidup, organisme hidup dengan organisme tak hidup dan organisme tak hidup dengan organisme tak hidup. Ini penting karena semua organisme bergantung satu sama lain dan sangat penting untuk kelangsungan hidup organisme hidup. Organisme ini dihubungkan oleh aliran nutrisi yang direkayasa oleh siklus nutrisi.
6. Mengatur aliran zat – Siklus nutrisi mengatur aliran zat. Saat siklus nutrisi melewati bola yang berbeda, aliran elemen diatur karena setiap bola memiliki media dan kecepatan tertentu di mana aliran elemen ditentukan oleh viskositas dan kepadatan media. Oleh karena itu, unsur-unsur dalam siklus hara mengalir dengan laju yang berbeda di dalam siklus dan ini mengatur aliran unsur-unsur dalam siklus tersebut.
