Imam Hartono Bangun
Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara
[email protected]Siklus nitrogen dianggap sebagai pondasi dalam ranah proses biologis, terutama didorong oleh berbagai organisme, terutama bakteri, yang memainkan peran penting dalam semua transformasi dalam siklus nitrogen. Beberapa proses penting yang sangat memengaruhi siklus ini, yaitu fiksasi nitrogen, nitrifikasi, dan denitrifikasi, dilakukan oleh mikroorganisme yang hidup di tanah, air, atau di dalam tubuh organisme lain.
Fiksasi nitrogen, sebuah proses biologis yang dibantu oleh jenis bakteri tertentu, mengubah gas nitrogen yang tidak reaktif (N2) menjadi amonium (NH4+), bentuk yang dapat dimanfaatkan oleh tumbuhan dan organisme lain. Nitrifikasi melibatkan konversi amonium menjadi nitrat (NO3-), yang kemudian diserap oleh tumbuhan. Denitrifikasi, yaitu konversi nitrat menjadi gas nitrogen (N2) oleh bakteri, terjadi di lingkungan tanah atau air (Lihat Gambar 5).
Fiksasi nitrogen biologis (1). Amonifikasi (2). Oksidator amonia aerobik kemoautotrof mengoksidasi amonia menjadi hidroksilamina (3) dan melalui nitrit menjadi nitrat (4). Oksidator nitrit kemoautotrof menyelesaikan nitrifikasi dengan mengoksidasi nitrit menjadi nitrat (5). Nitrifikasi heterotrofik mengoksidasi senyawa nitrogen organik molekuler rendah (seperti asam amino) menjadi nitrit/nitrat.
Jamur juga memproduksi nitrit/nitrat saat mendekomposisi senyawa yang sulit terurai (6). Dalam nitrifikasi heterotrofik, amonia dapat dioksidasi menjadi nitrit melalui mekanisme yang menyerupai oksidasi amonia kemoautotrofik, di mana hidroksilamina berperan sebagai perantara. Namun, beberapa heterotrof mengonversi amonia menjadi nitrit tanpa perantara yang diketahui (7). Beberapa heterotrof dapat mengoksidasi senyawa nitrogen organik atau amonia menjadi nitrat; mereka disebut oksidator ammonium lengkap (comammox dari heterotrof).
Mikroba dan tanaman menghasilkan senyawa organik yang aktif secara kimia dan biologis (seperti hidroksamata dan 3-nitropropionat) melalui mekanisme oksidatif (8). Nitrit/nitrat berasal dari senyawa ini saat terdekomposisi (9). Oksidasi amonia menjadi nitrat juga dapat dilakukan oleh satu bakteri kemoautotrof dalam oksidasi amonia lengkap (comammox). Dalam oksidasi amonia anaerob (anammox), amonia dioksidasi oleh kemoautotrof menjadi N2 menggunakan nitrit sebagai penerima elektron (10).
Dalam reduksi nitrat yang tidak mirip, nitrat direduksi menjadi amonia melalui reaksi (11), (15), dan (16). Dalam denitrifikasi, nitrat direduksi menjadi N2 melalui reaksi (11), (12), (13), dan (14). Oksidator amonia kemoautotrof menghasilkan N2O melalui denitrifikasi pada kondisi aerobik, dilakukan oleh mikroba. Nitrifikasi heterotrofik dapat mengubah hidroksilamina menjadi N2O dan N2 (17) tanpa adanya perantara yang diketahui. Selain reaksi konversi nitrogen yang tercantum di atas, mikroba juga dapat mengasimilasi nitrat dan amonium dalam sintesis sel mereka (imobilisasi N).
Kesimpulan
Organisme memainkan peran fundamental dalam mengubah nitrogen dari bentuknya yang tidak reaktif menjadi bentuk yang dapat dimanfaatkan oleh organisme lain. Tanpa keberadaan organisme, nitrogen akan tetap berada dalam bentuk gas yang tidak dapat dimanfaatkan oleh tumbuhan dan organisme lain, memperkuat siklus ini sebagai fenomena biologis. Interaksi rumit antara berbagai mikroorganisme dan hubungan mereka dalam siklus nitrogen menegaskan pentingnya proses biologis dalam menjaga keseimbangan ekologis dan keberlanjutan dalam ekosistem alamiah kita.
Daftar Pustaka
Martikainen, P. J. (2022). Heterotrophic nitrification–An eternal mystery in the nitrogen cycle. Soil Biology and Biochemistry, 168, 108611.
