Siklus nitrogen adalah proses daur ulang atau konversi senyawa yang memiliki kandungan nitrogen menjadi berbagai macam bentuk senyawa nitrogen lainnya.
Pada dasarnya, nitrogen merupakan sebuah unsur yang sangat melimpah di bumi. Bahkan, atmosfer bumi memiliki lebih dari 78% kandungan nitrogen. Senyawa nitrogen juga pastinya memiliki manfaat yang sangat tinggi bagi kehidupan di bumi.
Perlu kalian ketahui bahwa, nitrogen di bumi juga memiliki siklus atau daur ulangnya tersendiri. Untuk lebih lanjutnya mari kita simak lebih lanjut mengenai siklus nitrogen.
Pengertian Siklus Nitrogen
Seperti yang telah kita ketahui, bumi yang kita tempati ini memiliki kandungan nitrogen yang melimpah baik di udara maupun dalam tanah. Kegunaan nitrogen sangatlah besar terutama dalam skala besar kehidupan di bumi. Hal ini dikarenakan, nitrogen menjadi komponen utama dalam proses fiksasi, mineralisasi, nitrifikasi dan denitrifikasi.
Selain itu, nitrogen yang ada di bumi juga tidak akan habis meskipun telah terpakai berulang kali. Siklus nitrogen akan tetap terjadi karena senyawa nitrogen akan dikonversikan menjadi senyyawa lain hingga kembali pada bentuk senyawa awal. Pada umumnya, siklus ini terjadi pada komponen biologis maupun non-biologis.
Siklus Nitrogen
Pada dasarnya, nitrogen di bumi ini akan diproses terus menerus hingga kembali ke bentuk awal. Hal ini dikarenakan, sebagian besar dari makhluk hidup yang ada di bumi membutuhkan senyawa yang mengandung nitrogen khususnya tumbuhan.
Tumbuhan membutuhkan senyawa nitrogen yang ada di dalam tanah atau yang berasal dari mikroorganisme prokariotik yang menempel pada akar tumbuhan. Bahkan, sebagian petani menambahkan senyawa nitrogen bantuan seperti pupuk agar membantu pertumbuhan tanaman.
Sejumlah kecil nitrogen dapat berpindah dari atmosfer ke dalam tanah sebagai amonium (NH4+) dan nitrat (NO3-) bersama dengan air hujan. Pada umumnya, senyawa amonium dihasilkan oleh pembakaran industri, sedangkan nitrat berasal dari oksidasi N2 dengan O2 melalui petir. Air hujan yang bercampur dengan amonium dan nitrat kemudian diserap oleh akar tanaman.
Akan tetapi, proses dalam daur ulang nitrogen tidaklah sesederhana itu. Terdapat berbagai macam proses dalam siklus nitrogen, proses-proses tersebut adalah :
Fiksasi
Proses fiksasi merukan proses alamiah yang mengubah kandungan nitrogen di atmosfer menjadi amonia (NH3). Biasanya, proses ini dilakukan oleh mikroorganisme yang disebut dengan diazotrof. Enzim nitrogenaze yang dimiliki oleh mikroorganisme ini mengubah nitrogen menjadi amonia sesuai dengan reaksi :
N2 + 8 H+ + 8 e− → 2 NH3 + H2
Mikroorganisme yang dapat melakukan proses fiksasi adalah : Cyanobacteria, Azotobacteraceae, Rhizobia, Clostridium, dan Frankia. Selain bakteri, terdapat mahluk hidup lain yang dapat melakukan fiksasi yaitu ganggang hijau biru.
Seperti penjelasan sebelumnya, terbentuknya senyawa amonia juga dapat disebabkan akibat proses non-biologis yaitu sambaran petir atau pembakaran industri dan bahan bakar fosil.
Asimilasi
Pada tahap asimilasi, nitrogen dalam tanah kemudian diserap oleh akar tanaman melalui rambut akar dalam bentuk ion nitrat atau ion amonium. Selain itu, asimilasi juga dapat dilakukan oleh hewan dengan cara memakan tumbuhan yang telah menyerap ion nitrat atau amonium tersebut.
Namun, asimilasi pada tumbuhan tidaklah berlangsung dengan sederhana. Terdapat proses reduksi ion nitrat menjadi ion nitrit dan diikuti oleh ion amonium agar dapat dimasukkan ke dalam asam amino, asam nukleat serta klorofil.
Amonifikasi
Proses pembentukan nitrogen juga terjadi setelah tumbuhan atau hewan mati. Kandungan nitrogen organik yang ada dalam jasad makhluk hidup kemudian diubah menjadi amonium oleh bakteri dan jamur. Hal ini biasa disebut dengan proses amonifikasi.
Selain dari hasil fiksasi nitrogen, amonium juga dapat terbentuk dari dekomposisi (penguraian) organisme yang sudah mati baik tumbuhan ataupun hewan oleh bakteri. Selain dekomposisi sampah organik, amonifikasi juga dapat terjadi akibat aktivitas bakteri yang merubah senyawa nitrat menjadi amonium (Darjamuni, 2003).
Nitrifikasi
Amonium yang dihasilkan pada proses amonifikasi kemudian diubah kembali menjadi nitrat (NO3) dan nitrit (NO2) oleh bakteri yang hidup di tanah. Bakteri yang menguraikan amonium tersebut adalah bakteri Nitrosomonas dan Nitrobacter. Bakteri Nitrosomonas mengoksidasi amonium menjadi nitrit. Proses yang terjadi ialah :
NH3+ CO2 + 1.5 O2 + Nitrosomonas → NO2– + H2O + H+
Sedangkan, bakteri Nitrobacter mengubah senyawa nitrit menjadi nitrat melalui proses di bawah ini :
NO2–+ CO2 + 0.5 O2 + Nitrobacter → NO3–
Denitrifikasi
Setelah terbentuk senyawa nitrat, siklus nitrogen selanjutnya adalah denitrifikasi. Pada tahap ini, ion nitrat kemudian direduksi menjadi gas nitrogen (N2) melalui bantuan bakteri Pseudomonas dan Clostridium. Kondisi anaerobik juga diperlukan pada penguraian ion nitrat menjadi nitrogen. Proses yang terjadi adalah sebagai berikut :
NO3− → NO2− → NO + N2O → N2 (g)
Proses denitrifikasi lengkap dapat dinyatakan sebagai reaksi redoks:
2 NO3− + 10 e− + 12 H+ → N2 + 6 H2O
Oksidasi Amonia Anaerobik
Sebagian penguraian ion nitrat menjadi gas nitrogen juga terjadi di lautan dimana ion amonium dan nitrat diubah langsung menjadi nitrogen. Proses yang terjadi ialah :
NH4+ + NO2− → N2 + 2 H2O
Demikianlah artikel mengenai siklus nitrogen yang terjadi di bumi ini, semoga dapat bermanfaat bagi kalian.
