BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Mikrobiologi adalah ilmu yang mempelajari organisme hidup yang berukuran sangat kecil sehingga tidak dapat dilihat dengan mata telanjang melainkan dengan bantuan mikroskop. Organisme yang sangat kecil ini disebut sebagai mikroorganisme, atau kadang-kadang disebut sebagai mikroba, ataupun jasad renik.
Mikrobiologi penting sekali dan terkait erat dengan kehidupan manusia, karena mikroba (jasad renik) tersebar merata di seluruh belahan bumi dan ada di mana-mana. Mikroba ada di udara, ada di air, di tanah, lantai, meja, kulit dan dimana pun. Oleh karena itu mikroba memiliki korelasi yang erat dan peranan yang penting dengan kehidupan manusia, yang dapat memberikan pengaruh merugikan maupun menguntungkan.
Mikroorganisme tersebar merata diseluruh permukaan bumi diantaranya adalah pada tanah. Bila dibandingkan dengan luas bumi secara keseluruhan, maka tanah pada permukaan bumi hanya merupakan lapisan tipis. Tetapi, lapisan tipis dari tanah ini sangat penting karena menyediakan berbagai sumber daya yang berguna bagi kelangsungan hidup manusia dan makhluk hidup lainnya seperti mikroorganisme.
mikrobia tanah.
Baik secara langsung maupun tidak langsung, bahan buangan dan jasad dari manusia dan hewan, serta jaringan tumbuh-tumbuhan di buang atau di kubur dalam tanah. Setelah beberapa lama, bahan-bahan tersebut akan diuraikan menjadi komponen organik dan beberapa komponen anorganik tanah, penguraian tersebut dilakukan oleh mikroorganisme yaitu penguraian bahan organik menjadi substansi yang menyediakan nutrien bagi dunia tumbuhan. Tanpa aktifitas mikroorganisme tersebut segala ativitas di muka bumi ini lambat laun akan terhambat. Untuk itu, hal inilah yang melatarbelakangi pembuatan makalah ini yaitu untuk menyajikan apa saja jenis dan bagaimana peranan mikroorganisme tanah tersebut.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun yang menjadi masalah pada pembuatan makalah ini adalah sebagai berikut:
1. Apa yang dimaksud dengan tanah?
2. Apa yang dimaksud dengan mikrobiologi tanah? 3. Apa saja jenis-jenis mikroorganisme tanah? 4. Bagaimana peranan mikroorganisme tanah?
1.3 Tujuan
Adapun tujuan dari pembuatan makalah ini yaitu: 1. Untuk mengetahui pengertian tanah.
2. Untuk mengetahui pengertian mikrobiologi tanah. 3. Untuk mengetahui jenis-jenis mikroorganisme tanah. 4. Untuk mengetahui peranan mikroorganisme tanah.
PEMBAHASAN 2.1 Pengertian Tanah
Tanah (bahasa Yunani: pedon; bahasa Latin: solum) adalah bagian kerak bumi yang tersusun dari mineral dan bahan organik. Tanah sangat vital peranan-nya bagi semua kehidupan di bumi karena tanah mendukung kehidu-pan tumbuhan dengan menyediakan hara dan air sekaligus sebagai penokehidu-pang akar. Struktur tanah yang berongga-rongga juga menjadi tempat yang baik bagi akar untuk bernapas dan tumbuh. Tanah juga menjadi habitat hidup berbagai mikroorganisme.
Di setiap tempat seperti dalam tanah, udara maupun air selalu dijumpai mikroba. Umumnya jumlah mikroba dalam tanah lebih banyak daripada dalam air ataupun udara. Umumnya bahan organik dan senyawa anorganik lebih tinggi dalam tanah sehingga cocok untuk pertumbuhan mikroba heterotrof maupun autotrof. Didalam tanah juga terjadi interaksi antara tumbuhan dan mikroba yang dapat merugikan atau menguntungkan tumbuhan. Beberapa mikroorganisme tanah bersifat patogenik terhadap tumbuhan dan menyebabkan penyakit pada perakaran sehingga menjadi layu dan busuk. Banyak tumbuhan bersimbiosis dengan jamur bernama mikoriza. Mikoriza meningkatkan kemampuan tumbuhan untuk menyerap nutrisi dan air. Interaksi antara mikroorganisme tanah dan akar tumbuhan banyak dikaji dalam ilmu mikrobiologi tanah. Mikroorganisme tanah juga bermanfaat bagi kehidupan manusia. Salah satunya adalah bakteri actinomycetes yang menghasilkan antibiotik.
Namun jika di dalam tanah mengandung mineral, elemen-elemen yang ada di dalam tanah dapat berbentuk ion-ion dan ion-ion mempengaruhi keasaman atau kebasaan dalam tanah. Biasanya keasaman atau kebasaan tanah itu dinyatakan dengan pH (konsentrasi ion-ion H+); pH 7 berarti netral, pH kurang dari pada 7 merupakan asam dan lebih dari pada 7 merupakan basa. Air kapur adalah basa, dan air yang banyak mengandung sampah-sampah biasanya bersifat asam.
Penyinaran (radiasi) dari matahari berpengaruh besar terhadap kehidupan mikroorganisme di dalam tanah. Partikel tanah, elemen-elemen, pH, udara, air, sinar adalah komponen-komponen anorganik, mereka merupakan faktor-faktor alam. Di dalam tanah terdapat juga hancuran dari sisa makhluk hidup, yang mana bagian-bagian ini merupakan komponen-komponen organik.
Tanah yang mempunyai nilai produktivitas yang tinggi, tidak hanya terdiri dari bagian padat, cair dan udara saja, tetapi harus ada jasad hidup yang merupakan organisme hidup. Sebaliknya aktivitas organisme tanah dipengaruhi oleh 3 faktor yaitu :
a) Iklim organisme tanah lebih banyak ditemui jumlah (populasi) nya dan keragamannya pada tanah didaerah yang mempunyai curah hujan dan temperatur yang tinggi dibandingkan di daerah yang mempunyai curah hujan dan temperatur rendah.
b) Tanah tingkat kemasaman, kandungan hara dan umur tanah dapat mempengaruhi organisme dalam tanah. Bakteri lebih banyak ditemui pada daerah yang berkemasaman sedang (normal), sedangkan jamur/cendawan lebih banyak pada tanah yang kemasaman rendah (masam). Tanah-tanah yang diberi kapur dan pupuk, umumnya lebih banyak populasi organismenya. Pada tanah perawan, populasi dan keragaman organisme-nya lebih banyak dibandingkan pada tanah-tanah tua.
c) Vegetasi à pada lokasi tanah-tanah hutan ditemui organisme yang lebih banyak dan lebih beragam dibandingkan pada lokasi padang rumput.
energi dan nutrisi yang dihasilkan dari proses dekomposisi tumbuhan dan hewan. Dekomposer primer adalah bakteri dan jamur.
Mikroorganisme seperti alga dan lumut kerak adalah koloni yang menghuni permukaan batu. Kolonisasi organisme ini merupakan proses awal pembentukan tanah yang diperlukan oleh tumbuhan tingkat tinggi melalui proses dekomposisi oleh decomposer..
Dekomposer mengurai, mendaur ulang energi, karbon, dan nutrisi dalam tumbuhan dan hewan mati menjadi bentuk yang dapat dimanfaatkan oleh tumbuhan. Oleh karena itu, mikroorganisme memegang peran penting dalam proses kehidupan di bumi. Perubahan bentuk elemen dalam proses dekomposisi dijabarkan pada siklus elemen.
2.2 Mikrobiologi Tanah
Mikrobiologi tanah adalah bagian disiplin mikrobiologi yang mempelajari kehidupan, aktivitas, dan peranan mikroorganisme di dalam tanah. Tanah merupakan lingkungan kompleks yang ditempati mikroorganisme beraneka ragam. Ciri-ciri lingkungan tanah bervariasi menurut letak dan iklimnya. Tanah juga memiliki kedalaman, sifat-sifat fisik, komposisi kimiawi dan asal yang berbeda. Komposisi tanah terdiri dari materi nonorganik 45% ( Si, Al, Fe, Ca, Mg, K, Na, P, dan lain), materi organik 5 % (karbohidrat, protein, lipid, dan lain-lain), air (25 %) dan udara (25 %). sementara organisme di tanah terdiri dari vertebrata, invertebrata,dan mikroorganisme.
Golongan-golongan utama yang menyusun populasi mikroorganisme tanah terdiri atas prokariotik (bakteri dan actinomycetes, fungi, algae), mikrofauna (protozoa dan archezoa), mezofauna (nemathoda) makrofauna (semut, cacing tanah, dan lainnya), dan mikrobiota (mycoplasma, virus, viroid dan prion). Tetapi mikrobiologi tanah memfokuskan pada bakteri, jamur, dan virus yang terdapat pada tanah.
dapat mempercepat perkecambahan bila diaplikasikan pada benih dan merangsang regenerasi bulu-bulu akar sehingga penyerapan unsur hara melalui akar menjadi optimal. Metabolit mikroba yang bersifat antagonis bagi mikroba lainnya seperti antibiotik dapat pula dimanfaatkan untuk menekan mikroba patogen tular tanah disekitar perakaran tanaman. Untuk memenuhi kebutuhan hidupnya mikroba tanah melakukan immobilisasi berbagai unsur hara sehingga dapat mengurangi hilangnya unsur hara melalui pencucian. Unsur hara yang diimobilisasi diubah sebagai massa sel mikroba dan akan kembali lagi tersedia untuk tanaman setelah terjadi mineralisasi yaitu apabila mikroba mati.
2.3 Jenis-Jenis Mikroorganisme Tanah 1. Bakteri
Bakteri (dari kata Latin bacterium; jamak: bacteria) adalah kelompok organisme yang tidak memiliki membran inti sel. Beberapa kelompok bakteri dikenal sebagai agen penyebab infeksi dan penyakit, sedangkan kelompok lainnya dapat memberikan manfaat dibidang pangan, pengobatan, dan industri.
Bakteri dapat ditemukan di hampir semua tempat: di tanah, air, udara, dalam simbiosis dengan organisme lain maupun sebagai agen parasit (patogen), bahkan dalam tubuh manusia. Beberapa jenis bakteri bersifat motil (mampu bergerak) dan mobilitasnya ini disebabkan oleh flagel.
Bakteri dapat dibedakan menjadi dua yaitu autotroph dan heterotroph. Autotroph yaitu bakteri yang menghasilkan makanannya sendiri dari bahan anorganik, misalnya melalui proses photosintesis. Heterotroph yaitu bakteri yang mendapatkan makanannya dari bahan organik yang telah ada. Beberapa jenis bakteri dalam tanah seperti Azotobacter, Pseudomonas, Rhizobium, Bradyrhizobium, Agrobacterium, Nitrosomonas, Nitrobacter.
2. Jamur
sp., Phytophthora infestans., dan Aspergillus sp. Jamur tanah merupakan salah satu mikroorganisme yang paling banyak ditemui di tanah. Kebanyakan jamur pathogen terhadap tanaman. Spesies Aspergillus merupakan jamur yang umum ditemukan di tanah. Meskipun terdapat lebih dari 100 spesies, jenis yang dapat menimbulkan penyakit pada manusia ialah Aspergillus flavus, Aspergillus niger, dan Aspergillus fumigatus yang semuanya menular dengan transmisi inhalasi. Umumnya Aspergillus akan menginfeksi paru-paru. Aspergillus dapat menyebabkan banyak penyakit pada manusia, bisa jadi akibat reaksi hipersensitivitas atau invasi langsung. Penyakit yang ditimbulkan diantaranya adalah aflatoxicosis, aspergillosis, dan aspergillosis.
Peran ekologi jamur yaitu berperan dalam dinamika air/drainase, siklus hara dan pengendalian penyakit, bersama dengan bakteri, jamur berperan penting dalam proses dekomposisi pada rantai makanan tanah, jamur dapat mengkonversi bahan aorganik menjadi bahan yang dapat dimanfaatkan oleh organisme lain, hifa jamur secara fisik berfungsi sebagai perekat pada agregat tanah sehingga dapat memperbaiki stabilitas agregat tanah yang dapat meningkatkan infiltrasi dan kapasitas menahan air. Patogen atau parasit dari jamur yaitu menyebabkan produksi tanaman menurun atau mati jika mengkoloni akar dan dapat menyebabkan kematian pada organisme lain, peran positifnya dapat mengeliminir hama tanaman tertentu sehingga dapat dipakai untuk pengendalian hama dan penyakit secara biologi.
3. Alga
Alga (jamak Algae) adalah sekelompok organisme autotrof yang tidak memiliki organ dengan perbedaan fungsi yang nyata. Alga mempunyai klorofil dan terdiri dari green algae, blue green algae, yellow green algae, dan diatomae. Berkembang biak pada tanah yang subur. Pada tanaman padi sawah alga membantu mempertahankan jumlah N dalam tanah dengan mengikat N yang ada di udara. Ganggang tanah dibagi menjadi tiga golongan umum:
Hijau-biru
Diatome
4. Protozoa
Protozoa merupakan hewan bersel satu yang memakan bakteri, sehingga dapat menghambat daur ulang unsur hara atau menghambat berbagai proses dalam tanah yang melibatkan bakteri. Habitatnya lingkungan berair/kelembaban tinggi, paling banyak dijumpai pada tanah terutama pada tanah dengan tekstur kasar dan kandungan liat yg tinggi. Peranannya dalam kesuburan tanah merupakan pensuply nitrogen (di rizosfer) dalam tanah, mengatur/menstimulir populasi bakteri “dekomposisi dan agregasi tanah dan organisme pathogen. Fungsi Protozoa:
1. Protozoa membantu mengisikan dgn mineral nutrisi, yang membuat mereka tersedia untuk digunakan oleh tanaman dan organisme tanah yang lain.
2. Protozoa mengatur populasi bakteri saat mereka merumput di bakteri dan tampaknya untuk merangsang pertumbuhan populasi bakteri.
3. Protozoa merupakan sumber makanan bagi organisme tanah yang lain.
4. Mereka membantu untuk menekan penyakit dengan memberi makan pada patogen.
2.4 Peranan Mikroorganisme Tanah
Mikroorganisme terdapat pada tanah yang subur. Mengapa sampai mikroorganisme berperan dalam menentukan tanah yang subur? Alasannya adalah karena:
1. Mikroorganisme berperan dalam siklus energi. 2. Mikroorganisme berperan dalam siklus hara
3. Mikroorganisme berperan dalam pembentukan agregat tanah
4. Menentukan kesehatan tanah (suppressive/conducive). Tanah dikatakan subur bila mempunyai kandungan dan keragaman biologi yang tinggi
mikoriza. Sedangkan peran merugikan diantaranya sebagai patogen pada manusia, hewan, dan tumbuhan.
Peran mikroorganisme tanah yang menguntungkan contohnya dalam proses biogeokimia sebagai berikut:
a. Siklus karbon
Pada siklus karbon, mikroorganisme mengubah sisa-sisa jasad tumbuhan dan hewan menjadi karbon dioksida dan bahan organik tanah yang disebut humus. Humus meningkatkan kapasitas tanah untuk menampung air, menyediakan nutrisi bagi tumbuhan, dan mendukung pembentukan tanah. Tahap pertama dalam siklus karbon (fotosintesis) CO bergabung didalam senyawa-senyawa organic oleh jasad fotoautrotrof seperti tumbuhan hijau, algae, dan bakteri. Tahap berikutnya pada siklus ini, kemoautotrof yang menggunakan senyawa-senyawa organic. Hewan-hewan memakan jasad fotoautotrof terutama tumbuhan hijau dan binatang lain, sehingga dengan peristiwa makan memakan inilah terjadi transfer karbon dioksida dari jasad yang satu ke jasad yang lain. Bakteri yang berperan dalam siklus ini yaitu Metylococcus yang menoksidasi metan menjadi karbon.
b. Siklus Nitrogen
menjadi asam-asam amino. Bakteri tanah juga terlibat dalam proses denitrifikasi yang mengembalikan oksigen ke atmosfer dengan mengubah NO3 menjadi N2 atau gas N2O.
Contoh dari bakteri denitrifikasi antara lain Streptomyces dan Rizhobium.
Di alam, Nitrogen terdapat dalam bentuk senyawa organik seperti urea, protein, dan asam nukleat atau sebagai senyawa anorganik seperti ammonia, nitrit, dan nitrat.
1. Tahap pertama
Daur nitrogen adalah transfer nitrogen dari atmosfir ke dalam tanah. Selain air hujan yang membawa sejumlah nitrogen, penambahan nitrogen ke dalam tanah terjadi melalui proses fiksasi nitrogen. Fiksasi nitrogen secara biologis dapat dilakukan oleh bakteri Rhizobium yang bersimbiosis dengan polong-polongan, bakteri Azotobacter dan Clostridium. Selain itu ganggang hijau biru dalam air juga memiliki kemampuan memfiksasi nitrogen.
2. Tahap kedua
Nitrat yang di hasilkan oleh fiksasi biologis digunakan oleh produsen (tumbuhan) diubah menjadi molekul protein. Selanjutnya jika tumbuhan atau hewan mati, mahluk pengurai merombaknya menjadi gas amoniak (NH3) dan garam ammonium yang larut dalam air (NH4+). Proses ini disebut dengan amonifikasi. Bakteri Nitrosomonas mengubah amoniak dan senyawa ammonium menjadi nitrat oleh Nitrobacter. Apabila oksigen dalam tanah terbatas, nitrat dengan cepat ditransformasikan menjadi gas nitrogen atau oksida nitrogen oleh proses yang disebut denitrifikasi.
Berikut pula peran mikroorganisme tanah yang menguntungkan contohnya mikoriza. Simbiosis antara hifa jamur dengan akar tumbuhan terdapat 2 tipe: a. Ektomikoriza: hifa menutupi ujung akar (mantel hifa), masuk ke ruang anatar
sel (kortek).
b. Endomikoriza: (vesicular-arbuscular mikoriza): hifa membentuk matel yang tidak jelas masuk ke sel-sel akar.
nutrien yang tidak mobile seperti fosfor. Peran tumbuhan terhadap kehidupan jamur mendapatkan nutrien dari tumbuhan (karbohidrat, asam amino, vitamin, dll).
Berikut beberapa peran mikroorganisme tanah yang merugikan diantaranya sebagai patogen pada manusia dan hewan adalah sebagai berikut: 1. Bacilus anthracis. Kuman anthrak bersifat zoonosis, biasanya menginfeksi
ternak lembu, kambing, domba dan babi. Kuman dikeluarkan melalui feses, urin dan saliva binatang yang terinfeksi dan bertahan hidup di tanah dalam bentuk spora untuk waktu yang lama sekali yaitu sekitar 10 tahun. Pada manusia kuman anthrax dapat menyebabkan infeksi kulit, yang dapat berkembang menjadi toksemia. Selain itu B. anthtracis juga bisa menyebabkan infeksi selaput otak setelah bakteremia dan infeksi pada usus, khususnya infeksi pada usus halus yang disertai dengan gangren. Sebabnya adalah karena makan daging yang terinfeksi anthrax.
2. Clostridium tetani. Bakteri ini banyak ditemukan di tanah, kotoran manusia dan hewan peliharaan dan di daerah pertanian. Umumnya, spora bakteri ini terdistribusi pada tanah dan saluran penceranaan serta feses dari kuda, domba, anjing, kucing, tikus, babi, dan ayam. Ketika bakteri tersebut berada di dalam tubuh, ia akan menghasilkan neurotoksin (sejenis protein yang bertindak sebagai racun yang menyerang bagian sistem saraf). C. tetani menghasilkan dua buah eksotoksin, yaitu tetanolysin dan tetanospasmin. Fungsi dari tetanoysin tidak diketahui dengan pasti, namun juga dapat memengaruhi tetanus. Tetanospasmin merupakan toksin yang cukup kuat.
4. Clostridium perfringens. C. perfringens secara luas dapat ditemukan dalam tanah dan merupakan flora normal dari saluran usus manusia dan hewan-hewan tertentu. Bakteri ini dapat tumbuh cepat pada makanan yang telah dimasak dan menghasilkan enterotoksin yang dapat mengakibatkan penyakit diare.
Berikut mikroorganisme tanah yang patogen bagi tumbuhan:
1. Fungi paling banyak, dapat tumbuh pada kelembaban yang rendah. Contoh rebah kecambah dan busuk akar (Rhizocnolia solani), penyakit karat daun yang disebabkan oleh jamur karat (uredenales).
2. Bakteri menyerang akar.
3.1 Kesimpulan
Adapun kesimpulan dari makalah ini adalah sebagai berikut :
1. Tanah merupakan suatu sistem kehidupan yang kompleks yang mengandung berbagai jenis organisme dengan beragam fungsi untuk menjalankan berbagai proses vital bagi kehidupan terestrial. Mikroba bersama-sama fauna tanah melaksanakan berbagai metabolisme yang secara umum disebut aktivitas biologi tanah.
2. Mikrobiologi tanah adalah bagian disiplin mikrobiologi yang mempelajari kehidupan, aktivitas, dan peranan mikroorganisme di dalam tanah.
3. Ada beberapa jenis-jenis mikroorganisme tanah yaitu bakteri, jamur, alga, protozoa.
4. Mikroorganisme tanah ada yang menguntungkan ada yang merugikan. Contoh peran yang menguntungkan adalah dalam siklus biogeokimia dan mikoriza. Sedangkan peran merugikan diantaranya sebagai patogen pada manusia, hewan, dan tumbuhan.
3.2 Saran
Adapun saran, produktivitas dan daya dukung tanah tergantung pada aktivitas mikroba tersebut. Sebagian besar mikroba tanah memiliki peranan yang menguntungan bagi pertanian, yaitu berperan dalam menghancurkan limbah organik, re-cycling hara tanaman, fiksasi biologis nitrogen, pelarutan fosfat, merangsang pertumbuhan, biokontrol patogen dan membantu penyerapan unsur hara. Oleh karena itu, bioteknologi berbasis mikroba perlu dikembangkan dengan memanfaatkan peran-peran penting mikroba-mikroba tersebut.
DAFTAR PUSTAKA
Ahira, Ane. 2007. Mikrobiologi Tanah Bagi Kehidupan. http// AnneAhira.com. (Diakses pada 14 Februari 2015).
Hanafiah, Kemas, Ali. dkk. 2003. Ekologi Dan Mikrobiologi Tanah. Rajawali Perss. Jakarta.
Irianto, Koes. 2006. Mikrobiologi. Yrama Widya. Bandung.
J. Pelczar Michael dan Chan E.C.S. 2009, Dasar Dasar Mikrobiologi. Universitas Indonesia. Jakarta.
