SIKLUS NITROGEN
Senyawa nitrogen merupakan senyawa yang sangat penting dalam kehidupan, karena merupakan salah satu nutrien utama yang berperan dalam pertumbuhan organisme. Senyawa nitrogen juga merupakan komponen dasar protein (Herlambang & Marsidi,2003). Keberadaan nitrogen di alam, tersedia dalam berbagai bentuk yang dihasilkan melalui proses (transformasi) yang difasilitasi oleh mikroorganisme (umumnya bakteri) bagaikan suatu siklus (Gambar 1).
Siklus nitrogen di alam meliputi proses fiksasi nitrogen, asimilasi nitrogen, amonifikasi, nitrifikasi, dan denitrifikasi. Siklus nitrogen sangat dibutuhkan dalam ekologi karena ketersediaan nitrogen di alam dapat mempengaruhi keberlanjutan ekosistem. Sejumlah studi melaporkan bahwa transformasi nitrogen di alam dapat terjadi pada berbagai kondisi ekosistem, termasuk pada ekosistem ekstrim seperti daerah bersalju mapun daerah yang memiliki temperatur tinggi.
1. Proses Amonifikasi
Amonifikasi merupakan proses pembentukan amonia dari materi organik.
Amonia juga mampu mengalami asimilasi menjadi asam amino dan dapat diasimilasi secara langsung oleh kelompok diatom, alga selular dan tanaman tingkat tinggi.
Amonifikasi adalah proses pembentukan amonium oleh bakteri. Selain dari hasil fiksasi nitrogen, amonium juga dapat terbentuk dari dekomposisi (penguraian) organisme yang sudah mati baik tumbuhan ataupun hewan oleh bakteri. Amonifikasi juga dapat terjadi akibat aktivitas bakteri yang merubah nitrogen organik menjadi amonium. Proses amonifikasi dari senyawa N-organik pada prinsipnya merupakan reaksi penguraian protein. Secara umum reaksinya adalah: protein → asam amino → NH3
2. Proses Nitrifikasi
Nitrifikasi merupakan reaksi oksidasi yaitu proses pembentukan nitrit atau nitrat dari amonia. Proses ini dapat ber-langsung secara biologis maupun kimiawi. Nitrifikasi merupakan proses pengubahan nitrogen ammonium (N-NH4) secara biologis menjadi nitrogen-nitrit (N-NO2) oleh bakteri nitrosomonas dan kemudian nitrit diubah menjadi nitrat (NO3) oleh bakteri nitrobater (Widayat dkk, 2010). Proses nitrifikasi akan berlangsung dalam lingkungan aerob (adanya oksigen). Proses nitrifikasi (perubahan ammonium menjadi nitrat) dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu aerasi, suhu, kelembaban, pH, dan nisbah karbon-nitrogen. Proses nitrifikasi biasanya berlangsung pada pH 5,5 hingga pH 10, dan optimum pada pH 8,5 (Damanik dkk, 2011).
3. Proses Asimilasi Nitrogen
Asimilasi nitrogen merupakan proses pemanfaatan nitrogen untuk pembentukan asam amino dalam protoplasma oleh fitoplankton, alga, dan bakteri. Senyawa amonium dan nitrit merupakan bagian penting dari siklus nitrogen di alam
4. Proses Denitrifikasi
Denitrifikasi merupakan reaksi reduksi nitrat menjadi nitrit, nitrit oksida, dan gas nitrogen. Sedangkan fiksasi nitrogen merupakan pengikatan gas nitrogen menjadi amonia dan nitrogen organic.
Denitrifikasi adalah proses perubahan senyawa nitrat (NO3) menjadi gas nitrogen (N2). Bakteri yang bekerja pada proses denitrifikasi adalah bakteri anaerobik, yaitu bakteri yang tidak memerlukan oksigen dalam aktivitasnnya, bahkan kehadiran oksigen dapat menyebabkan bakteri ini mati. Reaksi denitrifikasi senyawa nitrat adalah sebagai berikut :NO3 → NO2 → NO → N2O → N2 (Herlambang & Marsidi,2003) . Reaksi reduksi senyawa nitrat menjadi nitrogen memerlukan senyawa karbon organik sebagai sumber elektron (elektron donor). Mikroorganisme yang mampu melakukan denitrifikasi berasal dari genera : Pseudomonas, Bacillus, Spirillum, Hyphomicrobium, Agrobacterium, Acinetobacter, Propionobacterium, Rhizobium, Corynebacterium, Cytophaga, Thiobacillus dan Alcaligenes. Genera Pseudomonas (P.fluorescens, P.aeruginosa, P.denitrificans) dan Alcaligenes merupakan yang paling banyak terlibat (Herlambang & Marsidi,2003). Proses denitrifikasi paling efektif pada pH antara 7,0 dan 8,5 dan optimal sekitar 7,0 (Kida,dkk, 1999). Alkalinity dan pH naik selama terjadi denitrifikasi.
5. Proses Fiksasi Nitrogen
Fiksasi nitrogen me-rupakan pengikatan gas nitrogen menjadi amonia dan nitrogen organic. Proses ini dapat terjadi di daerah tambak yang masih dalam area pantai sehingga bisa melibatkan simbiosis alga dan bakteri.
SIKLUS SULFUR
Di alam, sulfur paling banyak terdapat di laut dan samudra serta merupakan anion kedua yang paling banyak terdapat, baik dalam bentuk senyawa-senyawa organik maupun anorganik penyusun air laut, seperti kalium sulfat dan magnesium sulfat ataupun sebagai gas sulfur dari gunung api bawah laut. Sementara itu, sulfat merupakan bentuk dari garam sulfur
yang paling stabil. Dalam bentuk sulfida, yang merupakan hasil reduksi sulfat dalam keadaan anaerobik oleh bakteri Desulfovibrio ataupun bakteri pereduksi sulfat lainnya, bersama ion logam dapat membentuk senyawa logam sulfur, yang selanjutnya akan tenggelam dan menimbulkan lumpur kehitaman serta berbau telur busuk di dasar perairan yang terjadi pencemaran bahan organik. Pada perairan laut di dekat pantai yang kaya bahan organik, seperti pada perairan laut yang terdapat pohon mangrove yang rimbun ataupun pada lamun yang subur, unsur sulfur atau belerang yang ditunjukkan dengan konsentrasi sulfida atau H2S ini sering terlihat lebih tinggi konsentrasinya dibandingkan lingkungan yang tanpa tumbuhan. Tumbuhan menyediakan bahan organik yang apabila terdekomposisi akan menghasilkan senyawa sulfur ataupun sulfur bebas dalam kondisi yang anaerobik.
Ketersediaan bahan organik yang umum terjadi berlimpah pada lingkungan sekitar pantai, baik pada air maupun sedimen, akan menyebabkan bakteri sulfur juga akan hadir dalam kepadatan yang tinggi. Studi dari Tutle dan Jannasch (1972) menunjukkan bahwa pada isolat bakteri yang diperoleh dari air sekitar pantai dan lumpur, sedimennya menunjukkan bahwa bakteri yang memanfaatkan sulfur adalah yang paling dominan.
Daur atau siklus belerang merupakan rangkaian perpindahan zat kimia yang di dalamnya terdapat unsur belerang dan juga unsur sulfur di permukaan bumi. Dalam lingkungan atmosfer, belerang ini tidak hanya berupa gas SO 2 yang biasanya berasal dari pembakaran bahan bakar fosil, atau dari aktivitas vulkanis. Namun, belerang juga bisa ditemukan di dalam gas H 2S.
