Siklus Daur Nitrogen

Halo, para pembaca sekalian, pada kesempatan kali ini, saya ingin memberitahu para pembaca sebuah hal menarik yang jarang kita sadari tentang tumbuhan dan terjadi setiap hari tanpa henti. Sebuah proses yang tanpanya kita tidak akan bisa mengonsumsi produk dan makanan dari tumbuh-tumbuhan. 

Jika para pembaca merupakan mahasiswa yang sedang atau telah mengambil jurusan Biologi dan mempelajari tentang Fisiologi Tumbuhan, kemungkinan besar, anda pernah mendengar tentang unsur "Nitrogen" dan sebuah proses yang disebut "Siklus Nitrogen". 

Ya, dugaan anda benar, karena penjelasan yang akan saya paparkan pada kesempatan kali ini adalah tentang "Siklus Daur Nitrogen". 

Saya akan memberikan penjelasan yang akan sangat mudah untuk dipahami oleh para pembaca yang mungkin sudah membaca banyak literatur, sumber, dan artikel namun masih belum memiliki pemahaman yang komprehensif tentang Siklus Daur Nitrogen.

Baiklah, langsung saja, mari kita simak bersama, penjelasan tentang Siklus Daur Nitrogen dan berbagai tahapan serta proses yang sangat menarik di dalamnya, Check it Out! 

Siklus Daur Nitrogen 

Dalam aktivitas tumbuhan sehari-hari, ada satu unsur yang sangat penting bagi kehidupan setiap tumbuhan, sakaligus menentukan kualitas dari tanah tempat tumbuh tumbuhan tersebut. Unsur tersebut adalah Nitrogen (N). 

Aktivitas tumbuhan yang menyerap unsur nitrogen untuk mendukung keberlangsungan hidup tumbuhan dengan cara mengonversi nitrogen menjadi bentuk-bentuk kimiawi lainnya disebut siklus nitrogen. Sebagian besar dari proses siklus nitrogen dilakukan oleh mikroorganisme.

Nitrogen adalah salah satu komponen (unsur penyusun) penting dari berbagai zat seperti protein, materi genetik (DNA dan RNA), klorofil, dan molekul organik penting lainnya pada tumbuhan. 

Dalam aktivitas tumbuhan sehari-hari, Nitrogen adalah unsur yang sangat penting bagi kehidupan setiap tumbuhan, sakaligus menentukan kualitas dari tanah tempat tumbuh tumbuhan tersebut. Bahkan, karena banyaknya komponen-komponen yang mengandung Nitrogen, semua organisme membutuhkan nitrogen untuk hidup. 

Nitrogen sangat berlimpah di atmosfer sebagai gas dinitrogen (N2), yang sebagian besar tidak dapat diakses oleh sebagian besar organisme termasuk beberapa tumbuhan. Aktivitas tumbuhan yang memanfaatkan unsur nitrogen dengan cara mengonversi nitrogen menjadi bentuk-bentuk kimiawi lainnya yang bisa digunakan untuk mendukung keberlangsungan hidup tumbuhan disebut siklus nitrogen. 

Nitrogen menjadi tersedia untuk produsen utama, yaitu tumbuhan hanya ketika nitrogen telah dikonversi dari gas dinitrogen (N2) menjadi amonia (NH3).

Berikut adalah tahapan-tahapan siklus nitrogen : 

a. Fiksasi Nitrogen

Fiksasi Nitrogen merupakan proses konversi dinitrogen (N2) menjadi amonia (NH3) gas N2 adalah senyawa yang sangat stabil karena kekuatan ikatan rangkap tiga antara atom nitrogen, dan membutuhkan sejumlah besar energi untuk memecah ikatan ini. 

Seluruh proses membutuhkan delapan elektron dan setidaknya enam belas molekul ATP. Sebagian besar fiksasi nitrogen dilakukan oleh kelompok prokariota atau organisme mikroskopis yang belum memiliki membran inti sel.

Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika, seperti terjadinya kilat. Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan, tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi. Walaupun demikian, sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut. 

Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain. Oleh sebab itu, reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen.

Proses konversi dinitrogen di udara bebas menajdi amonia yang dapat diakses langsung oleh tumbuhan tampak pada persamaan berikut :

N2 + 8 H+ + 8e =>  2 NH3 + H2

b. Amonifikasi

Amonifikasi adalah proses lanjutan setelah terjadinya pengikatan atau fiksasi nitrogen. Ketika suatu organisme mengeluarkan limbah atau mati, nitrogen dalam jaringan adalah berupa nitrogen organik (asam amino misalnya, DNA). Berbagai jamur dan prokariota kemudian menguraikan jaringan dan melepaskan nitrogen anorganik kembali ke ekosistem sebagai amonia, proses ini dikenal sebagai amonifikasi. 

Amonia tersebut kemudian digunakan untuk penyerapan oleh tanaman dan mikroorganisme lainnya untuk pertumbuhan.

c. Nitrifikasi

Nitrifikasi adalah proses yang mengubah amonia menjadi nitrit dan kemudian menjadi nitrat dan merupakan langkah penting dalam siklus nitrogen secara global. Ada dua langkah yang berbeda dari nitrifikasi yang dilakukan oleh jenis mikroorganisme yang berbeda. Langkah pertama adalah oksidasi amonia menjadi nitrit, yang dilakukan oleh mikroba yang dikenal sebagai amonia-oksidasi. 

Oksidasi amonia aerobik mengkonversi amonia menjadi nitrit. Langkah kedua dalam nitrifikasi adalah oksidasi nitrit (NO2- ) menjadi nitrat (NO3 -). Beberapa jenis yang terlibat dalam oksidasi nitrit termasuk Nitrospira, Nitrobacter, Nitrococcus, dan Nitrospina.

d. Asimilasi

Asimilasi merupakan proses pemanfaatan nitrat dalam proses fotosintesis. Asimilasi terjadi melalui penyerapan nitrogen dalam bentuk ion nitrat dan amonium dari dalam tanah oleh tanaman. Melalui suatu proses, senyawa ion nitrogen tersebut kemudian direaksikan hingga terbentuk berbagai unsur organik seperti asam amino, asam nukleat dan bahkan ada senyawa ion nitrogen yang di sisipkan ke dalam klorofil.

e. Denitrifikasi

Denitrifikasi adalah proses terakhir siklus daur nitrogen. Pada proses ini, nitrat diubah menjadi gas nitrogen kembali ke atmosfer. Gas dinitrogen (N2) adalah produk akhir utama dari denitrifikasi. Beberapa bakteri denitrifikasi termasuk spesies dari genus Bacillus, Paracoccus, dan Pseudomonas.