Mikroorganisme laut :: MIKROBA DAN RANTAI MAKANAN (II)

Sejumlah organisme mampu melakukan fiksasi N dan N bebas akan berasosiasi dengan tumbuhan. Senyawa N-amonium dan N-nitrat yang dimanfaatkan oleh tumbuhan akan diteruskan ke hewan dan manusia dan kembali memasuki sistem lingkungan melalui sisa-sisa jasad renik. Proses fiksasi memerlukan energi yang besar, dan enzim (nitrogenase) bekerja dan didukung oleh oksigen yang cukup. Kedua faktor ini sangat penting dalam memindahkan N-bebas dan sedikit simbiosis oleh organisme.

Nitrogen organic diubah menjadimineral N-amonium olehmikroorganisasidan beberapa hewan yang dapat memproduksi mineral tersebut seperti : protozoa, nematoda, dan cacing tanah. Serangga tanah,cacing tanah, jamur, bakteri dan aktinbimesetes merupakan biang penting tahap pertama penguraian senyawa N organik dalam bahan organic dan senyawa N-kompleks lainnya (Mas’ud, 1993).

Nitrogen bebas dapat ditambat/difiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang. Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat/ petir.

Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3), ion nitrit (N02- ), dan ion nitrat (N03- ).

Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain, misalnya Marsiella crenata. Selain itu, terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung, yakni Azotobacter sp. yang bersifat aerob dan Clostridium sp. yang bersifat anaerob. Nostoc sp. dan Anabaena sp. (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen.

Siklus nitrogen adalah kompleks (Gambar 1.) dan kompertemen organik merupakan bagian yang dominan, beberapa macam bakteri terlihat dalam pengubahan NH₄⁺ menjadi NO₃⁺ (Nitrobacter, Nitrosomonas, Nitrosococcus adalah yang paling penting), tetapi kedua bentuk itu dapat diambil oleh banyak tanaman dengan fasilitas yang sama.wwwwwww

Lebih penting lagi adalah produksi NH₄⁺ yang dihasilkan dari bahan organik yang dibawa oleh bermacam-macam fungsi dan bakteri. Perombak dekomposisi ini juga membutuhkan N, tetapi jika bahan mempunyai kandungan N rendah, bahan itu akan dipesatukan ke dalam biomassa dan tidak dibebaskan, sampai penyediaan karbon berkurang ( Fitter dan Hay, 1991).

Rasio Carbon-Nitrogen (C/N) merupakan cara untuk menunjukkan gambaran kandungan Nitrogen relatif . Rasio C/N dari bahan organik merupakan petunjuk kemungkinan kekurangan nitrogen dan persaingan di antara mikroba-mikroba dan tanaman tingkat tinggi dalam penggunaan nitrogen yang tersedia dalam tanah (Foth, 1991).

Faktor utama yang mempengaruhi keputusan pengelolaan mengenai penggunaan dan pemakaian pupuk adalah kehilangan nitrat karena pencucian, denitripikasi dan kehilangan nitrogen sebagai N₂, kehilangan amonia karena penguapan (valatilisasi ) (Foth,1991).

Didalam siklusnya nitrogen di dalam tanah mengalami mineralisasi, sedangkan bahan mineral mengalami imobilisasi. Hasil yang diperoleh menunjukan bahwa N yang hilang ke atmosfir merupakan bagian terbesar. Secara teoritis, di simpulkan bahwa N yang terdapat di dalam tanah akan habis terangkut dalam waktu yang sangat lama dan sebagian besar N yang tertinggal didalam tanah sesudah tahun pertama bukan dalam bentuk nitrat tetapi dalam bentuk bahan organik .

Ketersediaan N tanah dipengaruhi oleh faktor-faktor lingkungan seperti iklim dan macam vegetasi yang kesemuanya dipengaruhi oleh keadaan setempat seperti topogrifi, batuan induk, kegiatan manusia dan waktu ( Hakim, dkk,1988 )

Dalam siklus nitrogen terjadi beberapa proses perubahan kimia yaitu:

4.1.3 Fiksasi Nitrogen

Fiksasi nitrogen secara biologis merupakan halyang paling banyak ditelti dalam siklus nitrogen dialam. Proses ini dilakukan oleh organisme prokaryotic dengan kemampuan yang relatif berbeda untuk masing masing spesies. Fiksasi dapat terjadi dalam suasana aerobik dan anaerobic, dilakukan oleh mikroba heterotrof atau autotrof. Anabaena dan Nostoc adalah contoh umum alaga pemiksasi nitrogen. Fiksasi nitrogen memerlukan energi 150 kkal/mol N. Beberapa bakteri yang melakukan fotosintesa dapat pula melakukan fiksasi nitrogen. Misalnya Chromatium (obligat aerob), rhodos pirilium rubrum dan Rhodopsudomonas polutsris (fakultatif aerob).

Alga biru hijau (cyanophita) lebih penting artinya dalam fikasasi nitrogen, terutama perairan dangkal. Dilautan lepas sebagian ahli berpendapat bahwa alga biru hijau tidak begitu berarti dalam fiksasi nitrogen, namun sebagian lagi berpendapat sebaliknya. Aapanisomenom, Gloeocapsa dan Plektonema adalah conto alga lain yang melaukan fiksasi nitrogen.

Umumnya tahapan reaksi biokimia yang dilalui pada proses fiksasi nitrogen adalah sama walaupun kondisi dan organisme yang aktif berbeda. Enzim yang terlibat, disebut enzin nitrogenase yang memrlukan molybdenum, magnesium dan cobalt. Produk intermediet yang pertama dapat dideteksi adalah amoniak. Enzime nitrogenase sangat sensitive terhadap oksigen bebas, dan akan cendrung mengkatalisasi proses reduksasi nitrogen menjadi amonium.

Semua mikroorganisme mampu melakukan fiksasi nitrogen, dan berasosiasi dengan N-bebas yang berasal dari tumbuhan. Nitrogen dari proses fiksasi merupakan sesuatu yang penting dan ekonomis yang dilakukan oleh bakteri genus Rhizobium dengan tumbuhan Leguminosa termasuk Trifollum spp, Gylicene max (soybean), Viciafaba (brand bean), Vigna sinensis (cow-s pea), Piscera sativam (chick-pea), dan Medicago sativa (lucerna).

Dalam memproduksi nutrient bagi organisme laut,maka diperlukan fiksasi N dari atmosfir. Penelitian yang dilakukan di Eniwetok Atoll, menemukan bahwa bentuk N sangat bervariasi pada air yang mengalir sesudah terumbu karang karena air tersebut sangat miskin nutrient yang berasal dari fiksasi-N si laut berasal dari alga hijau biru Calothnia crustacean. Fiksasi N juga ditemukan pada bakteri anaerobic Thalassia. Patriquien dan Fiksasi N ditemukan pada akar pertumbuhan Thalassia  dan makro alga serta coral rubble.Selain itu pentingnya bakteri-bakteri terumbu (reef bacteria) untuk melakukan fiksasi N. Spesies Oscillatoria (Tridrodesmium) dan Richella spp, merupakan spesies yang penting dalam proses asimilasi molekul N. Tetapi N-fiksasi di laut Pasifik sangat kecil terjadi, demikian pula di laut Sargossa, jika dibandingkan dengan NH3. Asimilasi molekul N dapat dihitung melalui kebutuhan N dari Oscillatoria thiebantii. Bagaimanapun alga ini sangat rendah dan dalam dalam proses regenrasi membutuhkan waktu 15 hari atau lebih.

Enzime nitrogenase terdiri dari dua komponenutama yakni pertama protein yang mengandung molybdenum dan besi dengan berat molekul sekitar200.000 dan kedua protein dengan berat molekul yang lebih rendah. Enzim ini hanya dapat berfungsi bila kedua komponennya sama sama aktif. Feredoksin, suatu protein yang mengandung besi dengan potensial redoks yang rendah(-0,417), berperan sebagai donor elektron bagi enzim nitrogenase.

2HNO3

                                          2NADH

2H                        

                                          2NAD+

HNO3 + H2O

2H               

NO2NHOH + H2O

2H             2H

NH2OH + HNO2                                   N2O + H2O

Dibebaskan keatsmosfir

2H

H                                                     

NH3 +H2O                     N2 + H2O

Dibebaskan keatsmosfir

Rteduksi nitarat/ nitrit                        Reduksi nitrat dan denitrifikasi

Gambar2. Postulasi mekanisme denitrifikasi.

            Proses fiksasi ini merupakan proses perubahan gas nitrogen menjadi suatu element yang dapat digunakan dalam kehidupan karena adanya peristiwa oksidasi. Sejumlah organisme mampu melakukan fiksasi N dan N-bebas akan berasosiasi dengan tumbuhan. Senyawa ammonium dan nitrat yang dimanfaatkan oleh tumbuh-tumbuhan akan diteruskan ke hewan dan manusia dan kembali memasuki system lingkungan melalui sisa-sisa jasad renik. Proses fiksasi memerlukan energi yang besar, dan enzim (nitrogenase) bekerja dan didukung oleh oksigen yang cukup. Semua mikroorganisme mampu melakukan fiksasi nitrogen dan berasosiasi dengan N-bebas yang berasal dari tumbuhan. Nitrogen dari proses fiksasi merupakan sesuatu yang penting dan ekonomis yang dilakukan oleh bakteri genus Rhizobium dengan tumbuhan Leguminosa termasuk Trifollum spp, Gilicene ma, Viciafaba, dan Vigna sinensisi. Dalam memproduksi nutrient bagi organisme laut, maka diperlukan fiksasi N dari atmosfir...

Artikel terkait :