Pengertian Anabolisme dan Katabolisme
Proses anabolisme dan katabolisme terjadi silih berganti. Reaksi–reaksi kimia yang terjadi dalam dunia kehidupan, melibatkan lingkungan fisik di sekitarnya sehingga terjadi daur materi seperti: daur nitrogen, daur karbon dan oksigen, daur air, daur belerang dan daur fosfor.Anabolisme adalah lintasan metabolisme yang menyusun beberapa senyawa organik sederhana menjadi senyawa kimia atau molekul kompleks. Proses ini membutuhkan energi dari luar. Energi yang digunakan dalam reaksi ini dapat berupa energi cahaya ataupun energi kimia. (Wikipedia)
Katabolisme adalah lintasan metabolisme yang merombak suatu substrat kompleks molekul organik menjadi komponen-komponen penyusunnya sambil melepaskan energi, pada umumnya berupa ATP. (Wikipedia)
Macam-macam Daur Materi
Berikut adalah beberapa macam daur materi akibat pengaruh lingkungan fisik, diantara;Daur nitrogen
Nitrogen atau zat lemas merupakan unsur yang diperlukan oleh setiap makhluk hidup. Nitrogen tidak diperlukan dalam bentuk unsur, melainkan dalam bentuk persenyawaan. Atmosfer bumi mengandung 79% gas nitrogen. Gas ini sulit bereaksi dan karenanya tidak dapat dimanfaatkan secara langsung oleh makhluk hidup.Apa fungsi nitrogen bagi tubuh makhluk hidup? Nitrogen merupakan salah satu pembentuk asam amino. Asam amino merupakan persenyawaan pembentuk protein. Protein merupakan senyawa yang berguna sebagai penyusun tubuh, misalnya otot, daging, dan sebagai penggiat reaksi-reaksi metabolisme tubuh, misalnya enzim pencernaan untuk mencernakan makanan.
Karena petir, nitrogen di atmosfer bersenyawa dengan oksigen membentuk nitrat (NO3). Tumbuhan menyerap nitrat dari tanah untuk dijadikan protein. Ketika tumbuhan dimakan konsumer, nitrogen berpindah ke tubuh hewan. Urin, bangkai hewan, dan tumbuhan yang mati akan diuraikan oleh makhluk hidup pengurai menjadi amonium dan amoniak.
Bakteri nitrit Nitrosomonas mengubah amonium menjadi nitrit. Selanjutnya bakteri nitrat Nitrosobacter akan mengubah nitrit menjadi nitrat. Peristiwa pengubahan amonium 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. Proses ini disebut sebagai denitrifikasi. Pada umumnya makhluk hidup tidak mampu memanfaatkan nitrogen secara langsung dari udara. Akan tetapi ada pula yang dapat memanfaatkannya.
Contohnya bakteri Rhizobium yang bersimbiosis dengan kacang-kacangan (kelompok Leguminosae) membentuk bintil akar dan mampu mengikat nitrogen dari udara. Bakteri tersebut sangat menguntungkan para petani, karena dapat menyediakan nitrogen bagi tumbuhan inangnya dan juga dapat menyuburkan tanah.
Tanah yang kekurangan bakteri Rhizobium dapat ditaburi dengan legin, yaitu biakan bakteri pengikat nitrogen yang saat ini sudah banyak dijualbelikan. Jika tanah tersebut pernah ditanami tanaman kacang-kacangan berarti tanah tersebut sudah mengandung Rhizobium.
Bila kalian menanam kedelai, tidak perlu memupuk (ZA, urea) dalam jumlah banyak, karena sebagian dari N tersebut akan dipenuhi oleh Rhizobium yang ada dalam bintil akar.
Daur karbon dan oksigen
Unsur C (karbon) diserap tumbuhan dalam bentuk CO2 . Tumbuhan tidak dapat menyerapnya 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 bentuk CO2 dan O2. Oleh karena itu, membahas daur karbon pada dasarnya juga melibatkan pembahasan daur oksigen.
Daur karbon ini diawali oleh penyerapan CO2 oleh tumbuhan, dan dijadikan persenyawaan organik, seperti glukosa, melalui proses fotosintesis. Selanjutnya, glukosa disusun menjadi amilum, kemudian amilum diubah menjadi senyawa organik lainnya seperti, lemak, protein, dan vitamin.
Pada proses pernafasan tumbuhan, dihasilkan lagi CO2. Dengan demikian, daur karbon terpendek terjadi pada tumbuhan-lingkungan-tumbuhan. Demikian pula daur oksigen.
Hewan mendapatkan karbon setelah memakan tumbuhan baik secara langsung maupun tak langsung. Tubuh hewan dan tumbuhan yang mati diuraikan menjadi karbon dioksida, air, dan mineral oleh makhluk hidup pengurai. Karbon dioksida yang terbentuk dilepaskan ke udara. Demikian seterusnya daur karbon ini berlangsung.
Daur karbon ini merupakan daur karbon terpanjang yang berlangsung melalui tumbuhan-hewan-pengurai-karbon dioksida di udaratumbuhan. Dalam ekosistem normal, terjadi keseimbangan antara daur karbon dan oksigen.
Oksigen diserap hewan dan tumbuhan untuk respirasi dan hasilnya berupa karbon dioksida akan dilepaskan ke udara. Karbon dioksida ini digunakan oleh tumbuhan untuk fotosintesis.
Daur atau siklus air
Air sangat penting artinya bagi makhluk hidup karena air berfungsi sebagi pelarut kation dan anion, pengatur suhu tubuh, pengatur tekanan osmotik sel, dan bahan baku untuk fotosintesis. Bagi manusia, air bermanfaat untuk minum, mandi, mencuci, irigasi, pariwisata, dan pembangkit tenaga listrik. Di alam 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 membumbung ke atmosfer dan berkumpul membentuk awan.
Karen 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, sebagian meresap kedalam 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.
Air yang meresap kedalam tanah bergerak menuju tempat-tempat yang rendah karena gravitasi bumi. Pada tempat tertentu muncul sebagai mata air yang akan mengalir sebagai sungai.
Di sungai, air dimanfaatkan lagi oleh biota sungai. Sungai yang menampung air, baik dari air tanah, air hujan, maupun kelebihan air telah dimanfaatkan manusia akhirnya mengalir menuju laut.
Indonesia merupakan negara di daerah khatulistiwa memilki daur air alami. Secara kuantitatif Indonesia seharusnya tidak kekurangan air. Akan tetapi, karena gangguan terhadap daur air alami, misalnya akibat penebangan hutan secara liar, proses peresapan air terganggu sehingga timbul banjir.
Demikian juga, kuantitas air tidak terdistribusi sebagaimana mestinya. Akibatnya, pada musim hujan terjadi banjir, sedangkan pada musim kemarau terjadi kekeringan. Selain ini, air bersih menjadi semakin langka karena pencemaran.
Siklus Sulfur atau Daur belerang
Belerang (sulfur) merupakan unsur penyusun protein. Tumbuhan mendapatkan belerang dari dalam tanah dalam bentuk sulfat (SO42-).Di dalam tubuh tumbuhan, belerang digunakan sebagai penyusun protein. Hewan dan manusia mendapatkan belerang dengan jalan memakan tumbuhan. Jika tumbuhan dan hewan mati, mikroorganisme akan menguraikannya menjadi gas berbau busuk yaitu H2S atau menjadi SO2 dan SO42-.
Secara alami, belerang terkandung di dalam tanah dalam bnetuk mineral tanah. Beberapa gunung berapi, misalnya Gunung Arjuno di Jawa Timur, mengeluarkan belerang yang kemudian ditambang menjadi belerang batangan. Gas belerang dihembuskan ke udara.
Selain itu, belerang di udara juga berasal dari sisa pembakaran minyak bumi dan batubara, dalam bentuk SO2. Gas demikian banyak dihasilkan oleh asap kenderaan dan pabrik. Karena uap air hujan, gas tersebut berubah menjadi sulfat, yang jatuh di tanah, sungai, atau lautan. Selanjutnya sulfat dapat dimanfaatkan oleh tumbuhan atau ganggang.
Siklus atau Daur fosfor
Fosfor merupakan bahan pembentuk tulang pada hewan. Semua makhluk hidup memerlukan fosfor karena digunakan sebagai pembentuk DNA, RNA, protein, energi (ATP), dan senyawa organik lainnya. Daur fosfor terjadi melalui proses berikut.Di dalam tanah, terkandung fosfat anorganik yang dapat diserap tumbuhan. Hewan mendapatkan fosfor setelah memakan tumbuhan. Tumbuhan dan hewan yang mati, feses, dan urinnya akan terurai menghasilkan fosfat organik. Oleh bakteri, fosfat organik akan di ubah menjadi fosfat anorganik yang dapat diserap tumbuhan.Di dalam ekosistem air, juga terjadi daur fosfor, yakni tumbuhan hewan air → bakteri → fosfat anorganik. Bagian tumbuhan yang jatuh ke dasar danau yang dalam atau lautan dalam akan membentuk endapan fosfor (batuan fosfor) yang tiak dapat dimanfaatkan kembali.
Inilah salah satu alasan semakin kecilnya ekosistem air dalam yang tidak mempunyai arus air. Lautan yang memiliki arus air mengakibatkan endapan fosfor teraduk dan menyuburkan ekosistem laut.
Pada tempat-tempat tertentu terjadi penimbunan fosfor karena pemupukan kotoran burung. Kotoran burung ini dijadikan sebagai pupuk organo.
Daur materi sangat penting artinya bagi kelestarian makhluk hidup dan ekosistem. Ini berarti kelestarian ekosistem akan terancam jika daur materi itu terganggu. Suatu contoh, di dalam ekosistem hutan, semua predator mati. Karena tidak ada pemangsa, daur materi terhenti.
Makanan tertimbun di dalam tubuh herbivor yang kemudian digunakan untuk berkembang biak tanpa kendali. Akibatnya, bahan makanan berkurang dan terjadilah kompetisi dalam memperebutkan makanan. Apa yang terjadi kemudian, sangat sulit untuk diramalkan.
Baca juga: Pengertian Proses Kemosintesis
