Daur Biogeokimia

Dalam suatu ekosistem, meskipun energy kimia sebagian besar hilang pada setiap tingkat trofik, tetapi materi pada setiap tingkat trofik tidak hilang. Materi berupa unsur unsur penyusun bahan organic tersebut didaur ulang. Unsur unsur tersebut masuk ke dalam komponen biotik melalui udara, tanah, air. Air sebagai pelarut universal merupakan komponen terbesar penyusun tubuh organisme. Air juga mengalami daur ualng dialam. Daur ulang air dan unsur unsur kimia melibatkan makhluk hidup dan batuan (geofisik) sehingga disebut dengan daur biogeokimia. Daur biogeokimia yang akan dibahas meliputi daur nitrogen, daur karbon dan oksigen, daur belerang (sulfur), dan daur fosforus.

Daur Nitrogen

Nitrogen diperlukan oleh setiap organisme. Nitrogen merupakan salah satu unsur pembentuk asam amino. Asam amino merupakan persenyawaan pembentuk molekul protein. Nitrogen diperlukan tidak dalam bentuk unsur, melainkan dalam bentuk persenyawaan. Atmosfer bumi mengandung ±79% nitrogen. Petir menyebebkan nitrogen di atmosfer bersenyawa dengan oksigen membentuk nitrat (NO₃). Tumbuhan menyerap nitrat dari tanah untuk dijadikan protein. Urin, bangkai hewan, dan tumbuhan mati akan diuraikan oleh pengurai menjadi ammonium dan ammonia. Bakteri nitrit Nitrosomonas mengubah ammonium menjadi nitrit. Selanjutnya, bakteri nitrat Nitrobacter akan mengubah nitrit menjadi nitrat. Peristiwa pengubahan ammonium menjadi nitrit dan nitrat disebut sebagai nitrifikasi. Nitrat akan diserap lagi oleh tumbuhan. Ada pula bakteri yang mampu mengubah nitrat atau nitrit menjadi nitrogen bebas di udara. Prosesnya disebut sebagai denitrifikasi.

Rhizobium yang bersimbiosis dengan kacang-kacangan (kelompok Leguminosae) membentuk bintil akar dan mampu mengikat nitrogen dari udara. Bakteri tersebut sangat menguntungkan petani, karena dapat menyediakan nitrogen bagi tumbuhan inangnya dan juga dapat menyuburkan tanah.

Daur Karbon

Unsur C (karbon) diserap tumbuhan dalam bentuk CO2. tumbuhan tidak dapat menyerap unsur C dalam bentuk gula atau zat tepung. Sebaliknya, hewan hanya dapat memanfaatkan karbon dalam bentuk persenyawaan organik. Unsur C dan O selalu terlibat dalam proses respirasi dan fotosintesis, yaitu dalam bentok CO₂ dan O₂.  Daur karbon ini diawali oleh penyerapan CO₂ oleh tumbuhan, dan dijadikan senyawa organik, yaitu glukosa, melalui proses fotosintesis. Selanjutnya, glukosa disusun menjadi amilum, kemudian amilum diubah menjadi senyawa gula yang lain, lemak, protein, dan vitamin. Pada proses pernafasan tumbuhan, dihasilkan lagi CO₂ dan oksigen. Hewan mendapatkan karbon setelah memakan tumbuhan. Kemudian, tubuh hewan dan tumbuhan yang mati diuraikan menjadi karbon dioksida, air, dan mineral oleh pengurai. Karbon dioksida yang terbentuk dilepaskan ke udara. Dalam ekosistem normal, terjadi keseimbangan antara daur karbon dan oksigen. Oksigen diserap hewan dan tumbuhan untuk oksidasi dan hasilnya, yaitu karbon dioksida dilepaskan ke udara. Karbon dioksida ini digunakan oleh tumbuhan untuk fotosintesis.

Daur Air

Air sangat penting bagi makhluk hidup karena air berfungsi sebagai pelarut kation dan anion, pengatur suhu tubuh, pengatur tekanan osmotik sel, dan bahan baku untuk fotosintesis. Di dalam terjadi daur air yang dapat diuraikan sebagai berikut. Air laut, danau, dan sungai yang terkena cahaya matahari akan menguap. Tumbuhan dan hewan juga mengeluarkan uap air. Uap air akan membubung ke atmosfer dan berkumpul membentuk awan. Akibat tiupan angin, awan akan bergerak menuju ke permukaan daratan. Pengaruh suhu yang rendah mengakibatkan terjadinya kondensasi uap air menjadi titik-titik air hujan. Air hujan yang turun di permukaan bumi sebagian meresap ke dalam tanah, sebagian dimanfaatkan tumbuhan dan hewan, sebagian yang lain mengalir di permukaan tanah menjadi sungai-sungai, dan sebagian lagi menguap menjadi uap air yang akan turun kembali bersama air hujan.

Daur Belerang (Sulfur)

Sulfur merupakan unsur penyusun protein. Tumbuhan mendapatkan belerang dari dalam tanah dalam bentuk sulfat (SO₄^2-). Hewan dan manusia mendapatkan belerang dengan memakan tumbuhan. Jika tumbuhan dan hewan mati, jasad renik akan menguraikannya menjadi gas H₂S, atau menjadi SO₂ dan SO₄^2-. Secara alami, belerang terkandung di dalam tanah dalam bentuk mineral tanah. Beberapa gunung berapi, mengeluarkan belerang yang kemudia ditambang menjdai batangan belerang. Selain itu, belerang di udara juga berasal dari sisa pembakaran minyak bumi dan batu bara, dalam bentuk SO₂. gas SO₂ banyak dihasilkan oleh asap kendaraan dan pabrik. Jika bereaksi dengan uap air hujan, gas tersebut berubah menjadi sulfat, yang jatuh di tanah, sungai, atau lautan. Selanjutnya, sulfat dapat dimanfaatkan oleh tumbuahn atau alga air.

Daur Fosfor

Fosforus (P) merupakan bahan pembentuk tulang pada hewan. Tumbuhan dan hewan yang mati, feses, dan urinnya akan terurai menghasilkan fosfat organic. Oleh bakteri, fosfat organik akan diubah menjadi fosfat anorganik yang dapat diserap tumbuhan. Demikianlah daur fosforus. Di dalam air, juga terjadi daur fosforus. Bagian tumbuhan yang jatuh ke dasar danau yang dalam atau lautan dalam akan membentuk endapan fosforus (batuan fosforus) yang tidak dapat dimanfaatkan kembali. Penimbunan fosforus dapat terjadi misalnya karena penumpukan kotoran burung atau kelelawar. Kotoran burung atau kelelawar ini dapat dijadikan pupuk guano yang mengandung fosforus tinggi.