DAUR BIOGEOKIMIA SULFUR
PENDAHULUAN
Ekologi
biasanya didefinisikan sebagai ilmu tentang interaksi antara organisme -
organisme dan lingkungannya. Berbagai ekosistem dihubungkan satu sama lain oleh
proses-proses biologi, kimia, fisika. Masukan dan buangan energi, gas, bahan
kimia anorganik dan organik dapat melewati batasan ekosistem melalui perantara
faktor meteorologi seperti angin dan presipitasi, faktor geologi seperti air
mengalir dan daya tarik dan faktor biologi seperti gerakan hewan. Jadi,
keseluruhan bumi itu sendiri adalah ekosistem, dimana tidak ada bagian yang
terisolir dari yang lain. Ekosistem keseluruhannya biasanya disebut
biosfer.
Biosfer
terdiri dari semua organisme hidup dan lingkungan biosfer membentuk “shell”
(kulit), relatif tipis di sekeliling bumi, berjarak hanya beberapa mil di
atas dan di bawah permukaan air laut. Kecuali energi, biosfir sudah bisa
mencukupi dirinya sendiri, semua persyaratan hidup yang lain seperti air,
oksigen, dan hara dipenuhi oleh pemakaian dan daur ulang bahan yang telah ada
dalam sistem tersebut.
Materi
yang menyusun tubuh organisme berasal dari bumi. Materi yang berupa unsur-unsur
terdapat dalam senyawa kimia yang merupakan materi dasar makhluk hidup dan tak
hidup. Siklus biogeokimia atau siklus organik anorganik adalah siklus unsur
atau senyawa kimia yang mengalir dari komponen abiotik ke biotik dan kembali
lagi ke komponen abiotik. Siklus unsur-unsur tersebut tidak hanya melalui
organisme, tetapi juga melibatkan reaksi-reaksi kimia dalam lingkungan abiotik.
Semua
yang ada di bumi ini baik mahluk hidup maupun benda mati tersusun oleh materi.
Materi ini tersusun atas unsure-unsur kimia antara lain karbon (C), Oksigen
(O), Nitrogen (N), Hidrogen (H), dan Fosfor (P). Unsur-unsur kimia tersebut
atau yang umum disebut materi dimanfaatkan produsen untuk membentuk bahan
organik dengan bantuan matahari atau energi yang berasal dari reaksi kimia.
Bahan organik yang dihasilkan merupakan sumber energi bagi organisme. Proses
makan dan dimakan pada rantai makanan menngakibatkan aliran materi dari mata
rantai yang satu ke mata rantai yang lain. Walaupun mahluk hidup dalam satu
rantai makanan mati, aliran materi akan tetap berlangsung terus. Karena mahluk
yang mati tersebut diurai oleh dekomposer yang akhirnya akan masuk lagi ke
rantai makanan berikutnya. Demikian interaksi ini terjadi secara terus menerus
sehingga membentuk suatu aliran energi dan daur materi.
Makhluk
hidup, terutama tumbuhan ikut mendapat pengaruh yang cukup signifikan dari
suplai hara dan energi. Di alam, semua elemen-elemen kimiawi dapat masuk dan
keluar dari sistem untuk menjadi mata rantai siklus yang lebih luas dan
bersifat global. Namun demikian ada suatu kecenderungan sejumlah elemen beredar
secara terus menerus dalam ekosistem dan menciptakan suatu siklus internal.
Siklus ini dikenal sebagai siklus biogeokimia karena prosesnya menyangkut
perpindahan komponen bukan jasad (geo), ke komponen jasad (bio) dan
kebalikannya. Siklus biogeokimia pada akhirnya cenderung mempunyai
mekanisme umpan-balik yang dapat mengatur sendiri (self regulating) yang menjaga
siklus itu dalam keseimbangan.
PEMBAHASAN
Belerang atau sulfur
merupakan unsur penyusun protein. Tumbuhan mendapat sulfur dari dalam tanah
dalam bentuk sulfat (SO4). Kemudian tumbuhan tersebut dimakan hewan
sehingga sulfur berpindah ke hewan. Lalu hewan dan tumbuhan mati diuraikan
menjadi gas H2S atau menjadi sulfat lagi. Secara alami, belerang
terkandung dalam tanah dalam bentuk mineral tanah. Ada juga yang gunung berapi
dan sisa pembakaran minyak bumi dan batubara.
Daur Biogeokimia belerang/sulfur adalah salah satu
bentuk daur biogeokimia karbon. Pengertian dan definisi lain dari daur
biogeokimia belerang/sulfur yaitu perubahan sulfur dari hidrogen sulfida
menjadi sulfur diokasida lalu menjadi sulfat dan kembali menjadi hidrogen
sulfida lagi. Sulfur dialam ditemukan dalam berbagai bentuk. Dalam tanah sulfur
ditemukan dalam bentuk mineral, diudara dalam bentuk gas sulfur dioksida dan
didalam tubuh organisme sebagai penyusun protein.
Siklus sulfur di mulai dari dalam tanah yaitu
ketika ion-ion sulfat di serap oleh akar dan di metabolisme menjadi penyusun
protein dalam tubuh tumbuhan. Ketika hewan dan manusia memakan tumbuhan,
protein tersebut akan berpindah ketubuh manusia. Dari dalam tubuh manusia
senyawa sulfur mengalami metabolisme yang sisa-sisa hasil metabolisme tersebut
diuraikan oleh bakteri dalam lambung berupa gas dan dikeluarkan melalui kentut.
Salah satu zat yang terkandung dalam kentut adalah sulfur. Semakin besar
kandungan sulfur dalam kentut maka kentut akan semakin bau.
Hidrogen sulfida (H2S) berasal dari
penguraian hewan dan tumbuhan yang mati oleh mikroorganisme seperti bakteri dan
jamur. Hidrogen sulfida hasil penguraian sebagian tetap berada dalam tanah dan
sebagian lagi di lepaskan ke udara dalam bentuk gas hidrogen sulfida. Gasi
hidrogen sulfida di udara kemudian bersenyawa dengan oksigen membentuk sulfur
dioksida. Sedangkan hidrogen sulfida yang tertinggal didalam tanah dengan
bantuan bekteri akan diubah menjadi ion sulfat dan senyawa sulfur oksida. Ion
sulfat akan diserap kembali oleh tanaman sedangkan sulfur dioksida akan
terlepas ke udara. Di udara sulfur dioksida akan bereaksi dengan oksigen dan
air membentuk asam sulfat (H2SO4) yang kemudian jatuh ke
bumi dalam bentuk hujan asam. Hujan asam juga dapat disebakan oleh polusi udara
seperti asap-asap pabrik, pembakaran kendaraan bermotor, dll. Hujan asam dapat
menjadi penyebab korosi batu-batuan dan logam. H2SO4 yang
jatuh kedalam tanah oleh bakteri di pecah lagi menjadi ion sulfat yang kembali
diserap oleh tumbuhan, tumbuhan di makan oleh hewan dan manusia, makhluk hidup
mati diuraikan oleh bakteri menghasilkan sulfur kembali. bergitu seterusnya.
Siklus sulfur atau daur belerang tidak akan pernah terhenti selama salah satu
komponen penting penting seperti tumbuhan masih ada di permukaan bumi ini.
Dalam daur sulfur atau siklus belerang, untuk merubah sulfur menjadi senyawa belerang lainnya
setidaknya ada dua jenis proses yang terjadi. Yaitu melalui reaksi antara
sulfur, oksigen dan air serta oleh aktivitas mikrorganisme. beberapa
mikroorganisme yang berperan dalam siklus sulfur adalah dari golongan bakteri,
antara lain adalah bakteri Desulfomaculum dan bakteri Desulfibrio yang akan
mereduksi sulfat menjadi sulfida dalam bentuk hidrogen sulfida (H2S).
Kemudian H2S digunakan oleh bakteri fotoautotrof anaerob
(Chromatium) dan melepaskan sulfur serta oksigen. Kemudian Sulfur dioksidasi
yang terbentuk diubah menjadi sulfat oleh bakteri kemolitotrof (Thiobacillus).
Sulfur terdapat dalam bentuk sulfat anorganik,
Belerang atau sulfur merupakan unsur penyusun protein. Tumbuhan mendapat sulfur
dari dalam tanah dalam bentuk sulfat (SO4 ). Kemudian tumbuhan
tersebut dimakan hewan sehingga sulfur berpindah ke hewan, setelah itu Sulfur
direduksi oleh bakteri menjadi sulfida dan kadang-kadang terdapat dalam bentuk
sulfur dioksida atau hidrogen sulfida. Hidrogen sulfida ini seringkali
mematikan mahluk hidup di perairan dan pada umumnya dihasilkan dari penguraian
bahan organik yang mati. Tumbuhan menyerap sulfur dalam bentuk sulfat (SO4).
Perpindahan sulfat terjadi melalui proses rantai makanan, lalu semua mahluk
hidup mati dan akan diuraikan komponen organiknya oleh bakteri. Beberapa jenis
bakteri terlibat dalam daur sulfur, antara lain Desulfomaculum dan Desulfibrio
yang akan mereduksi sulfat menjadi sulfida dalam bentuk hidrogen sulfida (H2S).
Kemudian H2S digunakan bakteri fotoautotrof anaerob seperti
Chromatium dan melepaskan sulfur dan oksigen. Sulfur di oksidasi menjadi sulfat
oleh bakteri kemolitotrof seperti Thiobacillus.
Selain proses tadi, manusia juga berperan dalam
siklus sulfur. Hasil pembakaran pabrik membawa sulfur ke atmosfer. Ketika hujan
terjadi, turunlah hujan asam yang membawa H2SO4 kembali ke tanah. Hal ini dapat
menyebabkan perusakan batuan juga tanaman. Dalam daur belerang, mikroorganisme yang
bertanggung jawab dalam setiap trasformasi adalah sebagai berikut :
1. H2S → S → SO4; bakteri sulfur tak berwarna, hijau dan ungu
2. SO4 → H2S (reduksi sulfat anaerobik), bakteri
desulfovibrio
3. H2S → SO4 (Pengokaidasi sulfide aerobik);
bakteri thiobacilli
4. S organik → SO4 + H2S, masing-masing mikroorganisme
heterotrofik aerobik dan anaerobik
Proses rantai makanan disebut-sebut sebagai proses
perpindahan sulfat, yang selanjutnya ketika semua mahluk hidup mati dan nanti
akan diuraikan oleh komponen organiknya yakni bakteri. Beberapa bakteri yang
terlibat dalam proses daur belerang (sulfur) adalah Desulfibrio dan
Desulfomaculum yang nantinya akan berperan mereduksi sulfat menjadi sulfida
dalam bentuk (H2S) atau hidrogen sulfida. Sulfida sendiri nantinya
akan dimanfaatkan oleh bakteri Fotoautotrof anaerob seperti halnya Chromatium
dan melepaskan sulfur serta oksigen. Bakteri kemolitotrof seperti halnya
Thiobacillus yang akhirnya akan mengoksidasi menjadi bentuk sulfat.
KESIMPULAN
Berdasarkan pembahasan maka
dapat disimpulkan bahwa biogeokimia
belerang/sulfur yaitu perubahan sulfur dari hidrogen sulfida menjadi sulfur
diokasida lalu menjadi sulfat dan kembali menjadi hidrogen sulfida lagi dengan bantuan beberapa mikroorganisme yang bertanggung jawab dalam setiap
trasformasi.
