Kita pada umumnya mendapat kesan bahwa kita hanya membutuhkan oksigen untuk hidup. Anda tidak bisa salah lagi! Ada daftar unsur cucian yang dibutuhkan hewan untuk bertahan hidup. Salah satu unsur tersebut adalah Nitrogen.

Tapi kita tidak bisa hanya mendapatkan nitrogen dari udara. Nitrogen perlu dikonversi menjadi nitrat, melalui proses yang disebut daur nitrogen. Jadi mari kita belajar lebih banyak tentang konsep yang menarik ini.

Udara yang kita hirup mengandung 78% nitrogen, 21% oksigen, dan sisanya adalah gas jejak lainnya. Komponen di nitrogen udara bersifat lembam. Jadi ini berarti tumbuhan dan hewan tidak dapat menggunakannya secara langsung.

Agar dapat menggunakan nitrogen, tumbuhan mengubah nitrogen atmosfer menjadi senyawa nitrat, nitrit, dan amonia melalui proses yang disebut daur nitrogen. Hewan mendapatkan kebutuhan nitrogennya dari tumbuhan.

Apa langkah-langkah yang terlibat dalam daur nitrogen?

Daur nitrogen terdiri dari empat langkah utama yaitu:

  • Fiksasi nitrogen
  • Amonifikasi / Peluruhan
  • Nitrifikasi
  • De-nitrifikasi

Penting untuk dicatat bahwa mikroorganisme memainkan peran penting dalam setiap langkah ini.

Apa itu Daur Nitrogen

Nitrogen adalah unsur yang paling berlimpah di atmosfer dan, sebagai bahan pembangun protein dan asam nukleat seperti DNA, komponen yang sangat penting dari semua kehidupan biologis. Daur nitrogen adalah siklus biogeokimia yang kompleks di mana nitrogen diubah dari bentuk molekul atmosfer inert (N2) menjadi bentuk yang berguna dalam proses biologis.

Tahapan Dalam Daur Nitrogen

Fiksasi nitrogen

Adalah langkah pertama dari daur nitrogen. Langkah ini ditandai dengan konversi N2 atmosfer menjadi amonia (NH3). Bakteri seperti Azotobacter dan Rhizobium memiliki peran utama dalam proses ini.

Mereka disimpan di akar tumbuhan polongan dan membantu mengubah nitrogen lembam menjadi amonia. Fiksasi nitrogen dapat terjadi dengan salah satu cara berikut: fiksasi atmosfer (melibatkan penerangan), fiksasi industri (pembuatan amoniak di bawah suhu tinggi dan kondisi tekanan).

Nitrogen atmosfer terjadi terutama dalam bentuk lembam (N2) yang dapat digunakan oleh beberapa organisme; oleh karena itu harus dikonversi ke bentuk organik – atau tetap – dalam proses yang disebut fiksasi nitrogen.

Sebagian besar nitrogen atmosfer ‘diperbaiki’ melalui proses biologis. Pertama, nitrogen diendapkan dari atmosfer ke tanah dan air permukaan, terutama melalui presipitasi.

Setelah berada di tanah dan air permukaan, nitrogen mengalami serangkaian perubahan: dua atom nitrogennya terpisah dan bergabung dengan hidrogen untuk membentuk amonia (NH4 +).

Fiksasi nitrogen dilakukan oleh mikroorganisme yang masuk dalam tiga kategori besar: bakteri yang hidup dalam hubungan simbiosis dengan tanaman tertentu, bakteri anaerob bebas, dan ganggang.

Tanaman, seperti alfalfa dan kacang-kacangan, sering ditanam untuk memperbaiki penipisan nitrogen di tanah, dan bakteri pengikat nitrogen menggunakan enzim, yang dikenal sebagai nitrogenase, untuk memecah molekul nitrogen atmosfer menjadi atom individu untuk digabungkan menjadi senyawa lain.

Sejumlah kecil nitrogen ‘difiksasi’ melalui proses fiksasi energi tinggi yang terjadi terutama saat penerangan mengubah nitrogen atmosfer menjadi amonia (NH4 +) dan nitrat (NO3-). Nitrogen juga dapat diperbaiki melalui proses buatan manusia, terutama proses industri yang menghasilkan pupuk kaya amonia dan nitrogen.

Asimilasi

Setelah nitrogen dipasang di tanah, tumbuhan dapat menyerap nitrogen melalui akarnya. Proses penyerapan ini dikenal sebagai asimilasi.

Senyawa nitrogen dalam berbagai bentuk, seperti nitrat, nitrit, amonia, dan amonium diambil dari tanah oleh tanaman yang kemudian digunakan dalam pembentukan protein nabati dan hewani.

Amonifikasi

Adalah proses lain di mana amonia dapat dihasilkan. Sisa-sisa organik tumbuhan dan hewan dipecah di tanah oleh beberapa bakteri untuk melepaskan amonia ke dalam tanah. Zat mati dan limbah ini digunakan oleh mikroorganisme ini sebagai makanan dan mereka melepaskan amonia ke tanah.

Ketika tanaman dan hewan mati, atau ketika hewan mengeluarkan limbah, nitrogen dalam bahan organik masuk kembali ke tanah di mana ia diuraikan oleh mikroorganisme lain, yang dikenal sebagai pengurai. Dekomposisi ini menghasilkan amonia yang kemudian tersedia untuk proses biologis lainnya.

Nitrifikasi

Sementara amonia dapat digunakan oleh beberapa tanaman, sebagian besar nitrogen yang diambil oleh tanaman dikonversi oleh bakteri dari amonia – yang sangat beracun bagi banyak organisme – menjadi nitrit (NO2-), dan kemudian menjadi nitrat (NO3-). Proses ini disebut nitrifikasi, dan bakteri ini dikenal sebagai bakteri nitrifikasi.

Nitrifikasi terjadi dalam dua langkah. Langkah pertama adalah NH3 / NH $ + dikonversi menjadi NO3- (nitrat). Bakteri Nitrosomonas dan Nitrococcus yang ada di tanah mengubah NH3 menjadi NO2-, dan bakteri lain, Nitrobacter mengubah NO2- menjadi NO3-. Bakteri ini mendapatkan energi melalui konversi ini.

Denitrifikasi

Adalah kebalikan dari nitrifikasi yang terjadi di lapisan dalam tanah di mana bakteri mengkonversi NO3- diubah menjadi N2 dan senyawa gas lainnya seperti NO2. Ini terjadi karena pada lapisan tanah yang dalam, oksigen tidak tersedia dan bakteri tanah menggunakan senyawa nitrogen ini alih-alih oksigen.

Nitrogen membuat jalan kembali ke atmosfer melalui proses yang disebut denitrifikasi, di mana nitrat (NO3-) dikonversi kembali menjadi gas nitrogen (N2). Denitrifikasi terjadi terutama di tanah basah di mana air menyulitkan mikroorganisme untuk mendapatkan oksigen.

Dalam kondisi ini, organisme tertentu – dikenal sebagai bakteri denitrifikasi – akan memproses nitrat untuk mendapatkan oksigen, meninggalkan gas nitrogen gratis sebagai produk sampingan.

Apa pentingnya daur nitrogen?

  • Seperti yang kita semua ketahui sekarang, daur nitrogen membantu membawa nitrogen inert dari udara ke dalam proses biokimia pada tumbuhan dan kemudian ke hewan.
  • Tumbuhan membutuhkan nitrogen untuk mensintesis klorofil sehingga daur nitrogen sangat penting bagi mereka.
  • Selama proses amonifikasi, bakteri membantu menurunkan bahan hewan dan tumbuhan yang membusuk. Ini membantu membersihkan lingkungan secara alami.
  • Karena daur nitrogen, nitrat dan nitrit dilepaskan ke dalam tanah yang membantu dalam memperkaya tanah dengan nutrisi yang dibutuhkan untuk penanaman.
  • Karena tumbuhan menggunakan nitrogen untuk proses biokimia mereka, hewan memperoleh nitrogen dan senyawa nitrogen dari tumbuhan. Nitrogen diperlukan karena merupakan bagian integral dari komposisi sel. Ini disebabkan oleh daur nitrogen sehingga hewan juga dapat memanfaatkan nitrogen yang ada di udara.