●     Polusi (Pencemaran Lingkungan)

Polusi diartikan sebagai penambahan materi ke uadara, air, dan tanah yang dapat membahayakan bagi kesehatan manusia atau mengancam keberadaan mahluk hidup lainnya. Menurut Undang-undang Pokok Pengelolaan Lingkungan Hidup No. 4 Tahun 1982 Polusi merupakan perubahan pada tatanan lingkungan yang disebabkan oleh masuknya atau dimasukkannya makhluk hidup, zat, energi, dan atau komponen lain ke dalam lingkungan sehingga kualitas lingkungan turun sampai ke tingkat tertentu dan menyebabkan lingkungan menjadi kurang atau tidak dapat berfungsi lagi sesuai dengan peruntukkannya. Sedangkan zat atau bahan yang dapat mengakibatkan pencemaran disebut polutan.

Kebanyakan polutan bersifat padat, cair dan gas sebagai hasil dari sebuah proses. Polutan dapat pula berupa emisi energi yang tidak diinginkan seperti misalnya panas, bising atau radiasi. Polutan dapat masuk ke dalam lingkungan secara alamiah (misalnya dari letusan gunung berapi) atau oleh aktivitas manusia (misalnya penggunaan bahan bakar dan aktivitas lainnya). Polusi yang disebabkan oleh aktivitas manusia kebanyakan terjadi di daeraah yang banyak didirikan industi dimana polutan terkonsentarsi di wilayah tersebut. Industri pertanian juga merupakan sumber terbesar penyebab dihasilkannya polutan. 

Polutan yang dihasilkan di satu wilayah, sebagian dapat mengkontaminasi wilayah tersebut, dan sebagian lain terbawa oleh angin atau aliran air dan menyebabkan polusi di tempat lain. Efek yang tidak diinginkan dari polusi adalah menurunnya kemampuan alam untuk mendukung kehidupan manusia atau mahluk hidup lainnya, membahayakan tatanan kehidupan alami, membahayakan kesehatan manusia, merusak benda benda berharga dan gangguan lainnya terhadap indra kita seperti bising, bau, mengubah rasa serta penglihatan. Perhatikan gambar di bawah ini. 

Gambar  Pencemaran pada Suatu Lingkungan

(https://www.hipwee.com, 2018)

Dari  gambar di  atas, menurut Anda  bahan apakah yang  menjadi penyebab pencemaran pada lingkungan tersebut? Darimana asal bahan pencemar yang masuk ke dalam lingkungan dan menimbulkan pencemaran pada lingkungan tersebut? Mengapa sampah-sampah pada gambar di atas dikatakan sebagai bahan  pencemar  atau  polutan  dan  lingkungan mana  yang  akan  mengalami gangguan akibat adanya sambah di lingkungan itu? Efek apa yang dapat diakibatkan oleh menumpuknya sampah sampah tersebut terhadap lingkungan yang dicemarinya?

Menurut Miller (2019) terdapat tiga faktor yang menentukan derajat bahaya dari polutan. Pertama adalah komposisi kimianya, seberapa aktif dan bahaya bahan kimia yang terkandung dalam polutan tersebut bagi mahluk hidup. Kedua adalah konsentrasinya. Konsentrasi polutan  ditentukan oleh  jumlah  per  unit  volume (misalnya berat udara, tanah, air, berat badan). Konsentrasi polutan dinyatakan dalam ppm (part per million), misalnya: satu ppm artinya menunjukan keberadaan satu bagian polutan per satu juta bagian udara, air atau campuran padat dimana polutan itu ditemukan. Konsentrasi lebih rendah dinyatakan dalam ppb (part per billion) dan ppt (part per trilllion). Konsentrasi yang dinyatakan oleh ppm, ppb dan ppt nampaknya tidak ada artinya bagi kita, namun bagi beberapa polutan dalam konsentrasi yang sangat kecilpun sudah dapat sangat berbahaya bagi kehidupan mahluk hidup. Ketiga adalah persitensinya atau keberadaannya di alam, artinya berapa lama polutan tersebut dapat bertahan kebedaannya di alam (perairan, udara, tanah dan tubuh mahluk hidup). Menurut tempat terjadinya, pencemaran dibedakan menjadi tiga yaitu: pencemaran udara, pencemaran air dan pencemaran tanah.

●    Gangguan Siklus Kimia

Aktivitas manusia dapat mengakibatkan terganggunya siklus materi yang terjadi di alam dengan cara memindahkan materi dari satu lingkungan ke lingkungan lain. Hal ini dapat mengakibatkan kelebihan materi pada satu lingkungan dan berkurangnya materi di lingkungan berbeda, sehingga mengganggu keseimbangan siklus kimia pada kedua lingkungan tersebut. Aktivitas pertanian, perindustrian dan rumah tangga dapat menyebabkan terganggunya keseimbangan siklus kimia dalam ekosistem yang menimbulkan pencemaran air dan tanah. Keberadaan polutan pada tanah dan air disebabkan oleh aktivitas pertanian yang yang mengakibatkan penumpukan   nitrogen dan Fosfor akibat penggunaan pupuk, pestisida dan insektisida. Pemupukan tanah menyebabkan menyebabkan peningkatan nitrogen dalam tanah dan meningkatnya kandungan nitrat pada air tanah yang dapat membahayakan kesehatan manusia. Penggunaan insektisida dan pestisida oleh petani tidak hanya menyebabkan tanah menjadi tercemar, tetapi mengakibatkan pula polusi air. Pelepasan fosfor terlepas ke perairan (sungai dan danau) oleh penggunaan botol dan plastik wadah pestisida dan insektisida yang dibuang sembarangan oleh petani di sekitar irigasi atau lahan pertanian dapat mengakibatkan lingkungan peairan menjadi tercemar.

Pencemaran air yang disebabkan karena penumpukan polutan di perairan dinamakan eutrofikasi. Dari hasil penelitian, dilaporkan bahwa hampir 90% eutrofikasi disebabkan oleh aktivitas pertanian. Dari aktivitas rumah tangga penggunaan detergen menjadi penyumbang nutrien yang pada akhirnya menyebabkan penumpukan nutrien di wilayah perairan. Akibat dari penumpukan nutrien adalah pertumbuhan fitoplankton atau alga yang meningkat atau yang disebut dengan istilah blooming alga. Blooming alga akan mengancam keberadaan organisma lain pada suatu perairan. 

Peningkatan jumlah oksigen di siang hari dan penurunan yang drastis pada malam hari karena penggunaan oksigen yang secara bersamaan akan mengancam keberadaan ikan dan organisma yang hidup dalam perairan tersebut. Akibat dari blooming alga adalah tetutupnya perairan sehingga menghalangi cahaya yang masuk ke dalam perairan tersebut. Dalam hal ini organisma fotosintetik yang berada di bawah perairan tidak dapat melangsungkan proses fotosisntesis. Bahaya lain yang dapat ditimbulkan oleh eutrofikasi adalah ketika alga alga tersebut mati akan terjadi penumpukan nutrien yang sangat tinggi dan mengakibatkan kematian ikan di perairan tersebut secara tiba tiba.

Gambar   Eutrofikasi yang Terjadi di Indonesia

(http://nakamaaquatics.id, 2018)

Terjadinya pencemaran akibat polutan pada suatu ekosistem dapat menyebabkan terganggunya jaring jaring makanan. Polutan tersebut terkonsentrasi pada tingkat- tingkat trofik dalam jaring jaring makanan. Polutan yang dibuang ke lingkungan terutama polutan yang tidak dapat diuraikan secara alamiah oleh mikroba akan bertahan dalam lingkungan dalam jangka waktu yang sangat lama. Organisme memperoleh polutan dari lingkungannya ketika mengambil nutrisi dan air dari lingkungan. Beberapa polutan mungkin dapat diuraikan melalui proses metabolisma dan diekskresikan, tetapi sebagian lain diakumulasi terutama dalam jaringan lemak 

Senyawa-senyawa yang dihasilkan dari kegiatan industri seperti   hidrokarbon berklorin, termasuk pestisida, seperti DDT, dan zat kimia industri yang disebut PCB (polychlorinated biphenol) merupakan polutan yang banyak ditemukan dalam tubuh makhluk hidup. Berdasarkan hasil penelitian keberadaan senyawa senyawa tersebut dapat mengganggu sistem endokrin pada banyak spesies hewan, termasuk manusia. Bagaimana polutan tersebut dapat terkandung dalam tubuh hewan dan manusia? Jawabannya adalah karena senyawa senyawa tersebut terkonsentrasi dalam tingkat-tingkat trofik yang berurutan pada suatu jaring-jaring makanan. Proses ini dinamakan magnifikasi biologis (biological magnification). 

alam peristiwa biomaginifikasi penumpukan senyawa terjadi paling tinggi pada tingkat trofik paling tinggi. Hal ini disebabkan karena biomassa pada setiap tingkat trofik tertentu dihasilkan dari suatu biomassa yang jauh lebih besar yang ditelan dari tingkat trofik di bawahnya. Dengan demikian, karnivora tingkat atas cenderung menjadi organisme yang paling banyak mengandung senyawa beracun yang telah dibebaskan ke lingkungan. 

Gambar   Magnifikasi biologis DDT dalam Suatu Rantai Makanan

(Campbell, Reece & Mitchell, 2004)

●    Perubahan Komposisi Udara di Atmosfer

Keberadaan gas gas di  atmosfer menyebabkan suhu bumi menjadi nyaman ditinggali oleh makhluk hidup termasuk manusia. Dalam jumlah sedikit di atmosfer uap air (H2O), karbon dioksida (CO2), Ozon (O3), Methan (CH4), Oksida nitrat (N2O) dan klorofluorokarbon (CFCs) berfungsi untuk menjaga agar panas yang diterima dari matahari tidak semua terlepas ke udara. Peristiwa ini disebut greenhouse effect (Efek rumah kaca) dan gas gas tersebut dinamakan sebagai gas-gas rumah rumah kaca. Dengan adanya efek rumah kaca suhu bumi menjadi lebih hangat dan nyaman untuk dihuni oleh mahluk hidup.

Pemanasan global yang disebabkan oleh gas gas rumah kaca pada saat ini dampaknya telah mempengaruhi banyak kehidupan manusia.  Beberapa orang berpendapat bahwa pengurangan pemakaian bahan bakar fosil akan menurunkan tingkat pendapatan manusia, tetapi mereka tidak pernah memikirkan akibat lebih jauh, dari efek pemanasan global terhadap kelangsungan hidup manusia dan mahluk hidup lainnya.

Meningkatnya aktivitas manusia sejak revolusi industri yaitu sekitar tahun 1958 menyebabkan peningkatan penggunaan bahan bakar fosil, penggunaan pestisida dan  insektisida di  bidang pertanian, deforestasi dan  penggunaan CFC yang berkontribusi pada pemanasan global. Dari hasil laporan, dikatakan bahwa peningkatan suhu  bumi dengan hanya 1,3° C akan membuat dunia lebih hangat dibandingkan dengan keadaan sebelumnya.

Pemanasan global dapat mengakibatkan beberapa kerusakan, salah satunya adalah rusaknya terumbu karang yang disebabkan oleh panasnya suhu perairan laut. 

Gambar  . Kerusakan Terumbu Karang Akibat Pemanasan Global

(https://skepticalscience.com/Global-Warming-Effects.html, 2018)

Sebagian besar CO2  yang menyebabkan pemanasan pada udara diserap oleh lautan, sehingga menyebabkan suhu lautan menjadi meningkat pula. Hal ini dapat mengakibatkan hal hal berikut:

a.        Peningkatan temperatur laut

Ketika temperatur meningkat molekul air menjadi membesar dan memberi pengaruh pada kejadian kejadian berikut: naiknya permukaan air laut, perubahan pada sirkulasi air di samudra dan perubahan suhu pada dasar lautan. Naiknya permukaan air laut biasanya disertai dengan kejadian lain yaitu semakin kencangnya angin. Hal ini mengakibatkan musnahnya populasi alami pantai yang berfungsi sebagai pelindung. Punahnya populasi pelindung pantai ini akan mengancam pada kerusakan terumbu karang. Perubahan sirkulasi air di samudra mengakibatkan sering terjadinya badai di lautan dan pengurangan pada pembentukan es di kutub, dan erosi wilayah pantai. 

Perubahan suhu pada dasar laut memicu lebih cepat dan lebih banyaknya gunung es di kutub es mencair dan meningkatkan naiknya permukaan air laut. Dengan kenaikan suhu air laut 2oC dalam waktu 6 – 10 minggu saja dapat mengakibatkan hilangnya terumbu karang yang pada akhirnya menimbulkan kerugian berkurangnya ikan di perairan.

b.        Hilangnya gunung es

Sungai yang aliran airnya berasal dari es yang mencair di wilayah pegunungan tinggi  dan  manusia bergantung pada perairan sungai tersebut untuk digunakan sebagai sumber mata air, irigasi, transportasi atau penghasil energi seringkali letaknya berdekatan dengan daerah padat penduduk. Pemanasan suhu global atau global warming menyebabkan pegunungan tersebut tidak dapat menyimpan es lebih banyak dan es mencair lebih cepat. Hal ini berakibat pada berkurangnya cadangan air pada wilayah tersebut yang pada akhirnya kemampuan dari lingkungan untuk mendukung keperluan penduduk di wilayah tersebut menjadi berkurang.

Hilangnya lapisan es di kutub dapat menjadi penyebab pemanasan suhu lebih lanjut, yaitu adanya kontribusi gas CH4 dan CO2 dari permafrost. Apa itu permafrost? Permafrost merupakan tanah beku yang berada di bawah lapisan es. Ketika es mencair maka permaforst akan mengering dan melepaskan CH4  dan CO2 ke atmosfer yang berkontribusi pada pemanasan global lebih lanjut. Emisi dari permafrost merupakan fenomena alamiah yang sekarang ini sudah terjadi dan proses ini tidak dapat diintervensi oleh manusia.

Kenaikan permukaan laut, selain disebabkan oleh pemuaian molekul air yang disebabkan oleh naiknya temperatur air, juga disebabkan karena melelehnya gunung es di kutub. Lelehan gunung es ini ada yang memunculkan sungai yang membelah lapisan es yang kemudian terbawa ke samudra dan menyebabkan naiknya permukaan laut.

●   Perubahan Musim

Temperatur troposfer pada saat ini secara perlahan mengalami kenaikan sebasar 1oC   dari semenjak jaman pra industri dan secara terus menerus mengalami peningkatan akibat emisi gas gas rumah kaca. Peningkatan suhu bumi ini ditandai dengan berbagai macam fenomena yang dapat kita rasakan sekarang, yaitu tidak dapat diperkirakannya perubahan cuaca perubahan musim dan gejala gejala lain seperti perubahan suhu yang ekstrim, kekeringan, peningkatan evaporasi, munculnya tornado dan angin siklon yang lebih sering dan lebih besar, curah hujan yang tidak menentu. Perubahan perubahan ini dapat berakibat pada berubahnya aktivtas manusia untuk memenuhi kebutuhan hidupnya. Misalnya perubahan musim tanam dengan adanya perubahan musim dan kekurangan air akibat musim kemarau yang sangat panjang atau sebaliknya terjadi banjir karena lamanya dan besarnya curah hujan.

Mahluk  hidup  di  bumi  dilindungi dari  pengaruh radiasi  ultraviolet (UV)  yang membahayakan melalui suatu lapisan pelindung molekul ozon (O3). Lapisan Ozon berada pada lapisan stratosfer yang letaknya berada pada antara 17 dan 25 km di atas permukaan Bumi. Ozon menyerap radiasi UV dan mencegah banyak radiasi UV tersebut mencapai kontak dengan organisme yang berada di biosfer. Kajian satelit pada atmosfer menyatakan bahwa lapisan ozon secara perlahan-lahan telah menipis sejak tahun 1975, dan penipisan tersebut terus berlangsung dengan laju yang semakin meningkat.

Perusakan ozon atmosfer kemungkinan terutama disebabkan oleh gas klorofluorokarbon (CFCs), zat kimia yang digunakan untuk lemari es, sebagai bahan bakar dalam kaleng aerosol, dan dalam proses pabrik tertentu. Klorin yang terkandung dalam klorofluorokarbon mencapai stratosfer dan bereaksi dengan ozon (O3). Ozon di stratosfer tereduksi menjadi O2  yang menyebabkan lapisan Ozon stratosfer menjadi tipis dan terjadi lubang Ozon. Lubang ozon pertama kali dilaporkan pada tahun 1985 di atas Antartika. Seiring dengan meningkatnya aktivitas manusia penipisan lapisan ozon dan ukuran lubang ozon meluas sampai bagian paling selatan Australia, Selandia Baru, dan Amerika Selatan. Lapisan Ozon di  wilayah katulistiwa (lintang tengah) dengan penduduk sangat padat menipis sekitar 2% sampai 10% selama dalam kurun 20 tahun.

Akibat yang ditimbulkan oleh menipisnya lapisan Ozon di stratosfer adalah meningkatnya penyakit seperti kanker kulit dan katarak. Pengaruh lain adalah peningkatan fitoplankton yang mengakibatkan pengaruh bagi kehidupan organisme lain. Bahaya yang ditimbulkan oleh penipisan ozon sangat besar, sehingga banyak negara sepakat untuk mengakhiri produksi klorofluorokarbon dalam waktu satu dekade. Sayangnya, meskipun semua klorofluorokarbon dilarang pdnggunaannya saat ini, molekul klorin yang telah ada di atmosfer akibat penggunaan CFCs di masa lalu akan terus mempengaruhi konsentrasi ozon atmosfer paling tidak selama satu abad.

Keberadaan polutan di udara juga menimbulkan dampak lain bagi kehidupan manusia. Dari pembakaran batu bara dilepaskan gas Sulfur dioksida (SO2) dan NOx yang dapat beredar di udara sebagai disposisi kering atau bersenyawa dengan oksigen dan sinar matahari menghasilkan asam sulfur. Asam Sulfur ini membentuk kabut yang dapat jatuh sebagai hujan asam. Hujan asam dapat menyebabkan gangguan pernapasan pada manusia dan hewan, serta perubahan morfologi pada daun, batang, benih. 

●    Perubahan Habitat dan Keanekaragaman Biologis

Aktivitas manusia akibat bertambahnya populasi manusia berakibat pada terganggunya ekosistem dengan berbagai cara. Dalam bahasan ini, akan diuraikan bagaimana manusia dengan secara langsung mempengaruhi penyebaran organisme sehingga mempengaruhi keanekaragaman organisme di suatu tempat. Penebangan hutan untuk digantikan dengan lahan pertanian, industri dan pemukiman menjadi faktor penyebab terganggunya habitat berbagai macam makhluk hidup yang ada di dalamnya. Dengan aktivitas tersebut, maka keanekaragaman pada suatu wilayah akan banyak berubah atau berkurang.

Hampir setiap tahun, dilaporkan kebakaran hutan terjadi di wilayah Indonesia. Berapa banyak ekosistem kita menderita kerugian akibat kejadian tersebut. Berapa banyak macam spesies yang punah dari kejadian kebakaran tersebut dan berapa  banyak kerugian yang  ditimbulkan akibat  kebakaran tersebut. Selain punahnya spesies pada ekosistem yang mengalami kebakaran, muncul pula penyakit yang disebabkan oleh asap yang dihasilkan oleh kebakaran. Dilaporkan pada tahun 2019, lebih dari 2000 penderita dilaporkan akibat kebakaran hutan di berbagai wilayah Indonesia.

Perbuatan manusia yang dilakukan untuk mengenalkan spesies baru pada suatu tempat, dapat pula mengubah komposisi ekosistem di suatu tempat. Misalnya, pengenalan ecek gondok diwilayah perairan Indonesia yang pada akhirnya mendominasi sungai dan danau. Dominasi dari tumbuhan eceng gondok dapat merusak ekosistem perairan, diantaranya adalah: meningkatnya evapotranspirasi (penguapan dan hilangnya air melalui daun-daun tanaman), karena daun-daunnya yang lebar dan serta pertumbuhannya yang cepat,menurunnya jumlah cahaya yang masuk kedalam perairan sehingga menyebabkan menurunnya tingkat kelarutan oksigen dalam air (DO: Dissolved Oxygens), tumbuhan eceng gondok yang sudah mati akan turun ke dasar perairan sehingga mempercepat terjadinya proses pendangkalan, mengganggu lalu lintas (transportasi) air khususnya bagi masyarakat yang kehidupannya masih tergantung dari sungai seperti di pedalaman Kalimantan dan beberapa daerah lainnya, meningkatnya habitat bagi vektor penyakit pada manusia dan menurunkan nilai estetika lingkungan perairan.

Introduksi ikan mas di perairan Australia, telah menyebabkan pendangkalan pada sungai sungai. Dikarenakan orang Australia tidak banyak mengkonsumsi ikan mas, maka ikan mas dianggap sebagai hama bagi suatu perairan karena menekan populasi ikan lain untuk berkembangbiak di wilayah yang didominasi oleh ikan mas.

●           Kesuburan Tanah 

a.        Siklus Nitrogen

Nitrogen merupakan salah satu unsur kimia utama dalam ekosistem. 78% gas di atmosfer disusun oleh Nitrogen. Meskipun jumlahnya sangat berlimpah, tetapi keberadaan unsur nitrogen untuk langsung digunakan oleh makhluk hidup terutama tumbuhan sangat terbatas. Hal ini disebabkan karena nitrogen merupakan unsur yang tidak mudah beraksi dengan unsur lain sehingga penggunaan nitrogen untuk dimanfaatkan makhluk hidup memerlukan tahapan proses yaitu: fiksasi nitrogen, mineralisasi, nitrifikasi dan denitrifikasi yang melibatkan mikroorganisma yang hidup dalam tanah atau bersimbiosis dengan tanaman.

Nitrogen dalam ekosistem ada dalam berbagai bentuk senyawa kimia seperti nitrogen organik, amonium (NH 4+), nitrit (NO 2-) dan gas Nitrogen (N2) Nitrogen organik ditemukan dalam organisme (makhluk hidup) dalam bentuk asam amino dan protein sebagai penyusun utama DNA dan RNA. Selain itu nitrogen organik dapat ditemukan pula pada humus dan proses pembusukan senyawa organik menjadi humus Gambar berikut  menjelaskan bagaimana siklus nitrogen terjadi di alam dengan melibatkan mikroorganisma

Gambar  Siklus nitrogen

(Campbell, Reece & Mitchell, 2004)

1)        Fiksasi Nitrogen

Fiksasi nitrogen merupakan proses yang terjadi di alam dimana nitrogen di udara menjadi ammonia (NH3). Proses yang fiksasi nitrogen dapat berlangsung secara biologis dan non biologis. Fiksasi nitrogen secara biologis dibantu oleh mikroorganisme diazotrof. Mikroorganisme yang tergolong kedalam diazotrof ini memiliki enzim nitrogenaze yang dapat menggabungkan hidrogen dan nitrogen. Reaksi untuk fiksasi nitrogen ini dapat ditulis sebagai berikut :

N2 + 8H + 8e-  -> 2NH3 + H2

Mikro organisme yang  membantu melakukan fiksasi nitrogen ada  yang hidup bebas dalam tanah misalnya: Azotobacteraceae ganggang hijau biru dan beberapa spesies bersimbiosis dengan tanaman yang lebih tinggi terutama kacang kacangan (legum) seperti misalnya Rhyzobium dan beberapa mikroorganisme bersimbiosis dengan hewan (rayap).

Proses  fiksasi  nitrogen non-biologis  terjadi  karena  aktivitas  manusia  yang melepaskan nitrogen ke atmosfer dan juga dapat terjadi secara alami. Aktivitas manusia yang melibatkan penggunaan gas alam dan minyak bumi dilakukan melalui proses yang memerlukan tekanan besar dan suhu yang tinggi (600oC). Ditambah dengan penggunaan katalis besi, nitrogen atmosfer dan hidrogen dapat dikombinasikan untuk membentuk amonia (NH3). 

Dalam pembuatan pupuk dan bahan peledak, N2 diubah bersamaan dengan gas hidrogen (H2) menjadi amonia (NH3). Pembakaran bahan bakar fosil dari mesin mobil dan pembangkit listrik termal juga melepaskan berbagai nitrogen oksida (NOx). Fiksasi nitrogen non biologis yang terjadi secara alami terjadi ketika NO terbentuk dari N2 dan O2 karena pengaruh foton dari petir.

2)        Asimilasi

Tanaman mendapatkan nitrogen dari  tanah melalui absorbsi akar baik  dalam bentuk ion nitrat atau ion amonium. Sedangkan hewan memperoleh nitrogen dari tanaman      yang      mereka      makan.      Tanaman      dapat      menyerap ion nitrat atau amonium dari  tanah  melalui  rambut  akarnya.  Jika nitrat  diserap, pertama-tama nitrat direduksi menjadi ion nitrit dan kemudian ion amonium untuk dimasukkan ke dalam asam amino, asam nukleat, dan klorofil. Pada tanaman yang memiliki hubungan mutualistik dengan rhizobia, nitrogen dapat berasimilasi dalam bentuk ion amonium langsung dari nodul. Hewan, jamur, dan organisme heterotrof lain mendapatkan nitrogen sebagai asam amino, nukleotida dan molekul organik kecil.

3)        Amonifikasi

Amonifikasi terjadi ketika tumbuhan atau hewan mati dan nitrogen organik diubah menjadi amonium (NH4+) oleh bakteri dan jamur.

4)        Nitrifikasi

Konversi amonia menjadi nitrat dilakukan  terutama  oleh  bakteri  yang  hidup  di dalam     tanah     dan bakteri     nitrifikasi lainnya.  Tahap  utama nitrifikasi, bakteri nitrifikasi seperti   spesies Nitrosomonas   mengoksidasi amonium (NH4+) dan    mengubah amonia menjadi nitrit    (NO2 ). Spesies   bakteri   lain, seperti Nitrobacter,  bertanggung  jawab  untuk oksidasi  nitrit menjadi  dari nitrat (NO3).

Proses   konversi nitrit menjadi nitrat sangat  penting karena nitrit merupakan racun bagi kehidupan tanaman  

5)        Denitrifikasi

Denitrifikasi adalah proses reduksi nitrat untuk kembali menjadi gas nitrogen (N2), untuk menyelesaikan siklus nitrogen. Proses ini dilakukan oleh spesies bakteri seperti Pseudomonas dan Clostridium dalam      kondisi     anaerobik.     Mereka menggunakan nitrat sebagai akseptor elektron di tempat oksigen selama respirasi. Fakultatif   anaerob   bakteri   ini   juga   dapat   hidup   dalam   kondisi   aerobik. Denitrifikasi umumnya  berlangsung  melalui  beberapa  kombinasi  dari  bentuk peralihan sebagai berikut:

NO3  ->  NO2    ->     NO + N2O  ->   N2 (g)

6)        Oksidasi Amonia Anaerobik

Dalam proses biologis, nitrit dan amonium dikonversi langsung ke elemen (N2) gas nitrogen, 

b.        Siklus Fosfor

Siklus fosfor merupakan proses di  mana fosfor menyebar ke  dalam litosfer, hidrosfer dan biosfer. Fosfor merupakan senyawa esensial yang diperlukan oleh makhluk hidup meskipun dalam jumlah yang sangat kecil. Fosfor diperlukan oleh makhluk hidup untuk pertumbuhan, termasuk diperlukan oleh mikroba yang hidup pada tanah untuk menjaga keberadaan mikroba tersebut. Fosfor diperlukan untuk pembentukan nukleotida sebagai penyusun molekul DNA dan RNA. Rangkaian double helix  DNA dihubungkan oleh ikatan fosfor ester. Kalsium fosfat juga merupakan komponen utama dari tulang dan gigi mamalia, skeleton insekta, membran fosfolipid sel dan fungsi biologis lain.

1)        Pencucian

Sumber utama fosfor ditemukan dalam bebatuan. Langkah awal dari siklus fosfor adalah ekstraksi fosfor melalui proses pencucian yang oleh hujan dan erosi yang mengakibatkan fosfor tercuci dan masuk ke dalam tanah.

2)        Absorpsi oleh tumbuhan dan hewan

Setelah fosfor berada dalam tanah maka tanaman, jamur dan mikroorganisma dapat menyerap fosfor. Sebagai tambahan fosfor dapat tercuci dan masuk ke dalam perairan, dan langsung diserap oleh tanaman untuk pertumbuhan. Hewan mendapat fosfor dengan meminum air yang mengandung fosfor atau dari tanaman yang dimakannya.

3)        Dekomposisi

Ketika tanaman dan hewan mati, terjadi proses dekomposisi yaitu pengembalian fosfor ke alam melalui air dan tanah. Tanaman dan hewan yang berada pada lingkungan dimana dekomposisi itu terjadi dapat secara langsung menggunakan fosfor yang dikembalikan tersebut, dan tahap ke 2 dari siklus fosfor kembali terulang.

Gambar  Siklus Fosfor

(Campbell, Reece & Mitchell, 2004) 

Manusia memiliki pengaruh yang signifikan terhadap siklus fosfor dengan berbagai aktivitas yang dilakukannya, seperti misalnya pemupukan, distribusi makanan, dan eutrofikasi. Pemupukan yang mengandung senyawa fosfat akan meningkatkan kandungan fosfor tanah yang kemudian sedikit demi sedikit tercuci dan masuk ke dalam ekosistem perairan. Peristiwa dimana fosfor masuk ke dalam ekosistem perairan melalui proses alami, maka akan terjadi proses eutrofikasi alami. Tetapi ketika fosfor masuk ke alam karena aktivitas manusia seperti misalnya pendistribusian bahan makanan ke wilayah lain yang menyebabkan peningkatan fosfor  di  suatu  wilayah  atau  ekosistem, maka  peristiwa  tersebut  dinamakan sebagai antropologik eutrofikasi yang memicu peningkatan populasi alga atau yang dinamakan dengan istilah algae blooming sepeti yang dijelaskan sebelumnya.

●    Strategi/Solusi Penanganan Pencemaran Lingkungan 

a.     Penanganan Pencemaran Lingkungan

Penanganan terhadap pencemaran lingkungan perlu dilakukan secara terpadu. Hal ini dikarenakan pencemaran yang terjadi pada pada suatu lingkungan dapat berdampak pada pencemaran lingkungan yang lain. Misalnya, pencemaran udara dapat mengakibatkan pencemaran tanah dan air ketika polutan gas di udara menjadi senyawa asam dan turun sebagai hujan asam yang pada akhirnya mencemari air dan tanah.

Penanganan terhadap pencemaran lingkungan dapat dilakukan untuk menjaga lingkungan tersebut sebelum terpapar polutan, yaitu dengan mengeluarkan kebijakan kebijakan yang menentukan batas penggunaan senyawa senyawa yang berpotensi untuk mencemari lingkungan dan melakukan AMDAL ketika sebuah industri akan dibangun di suatu wilayah. Kebijakan kebijakan tersebut tentunya bertindak sebagai preventif sehingga lingkungan alami terjaga dari paparan polutan.

Penanganan terhadap polusi yang terjadi akibat kecerobohan manusia seperti misalnya tumpahan minyak yang mencemari lingkungan dilakukan untuk mengurangi dampak pencemaran terhadap organisme yang berada pada lingkungan tersebut. Penanggulangan untuk kasus tersebut dilakukan dengan berbagai cara, diantaranya adalah in-situ burning, penyisihan secara mekanis, teknik bioremediasi, penggunaan sorben, dan penggunaan bahan kimia dispersan. Pada saat sekarang ini, teknik yang banyak digunakan oleh negara negara yang mengalami polusi karena tumpahan minyak adalah teknik bioremediasi. 

Teknik bioremediasi dapat dilakukan dengan 2 macam metode, yaitu: 

(1) bioaugmentasi dimana mikroorganisme pengurai ditambahkan ke dalam tumpahan minyak untuk melengkapi populasi mikroba yang secara alami telah ada di lingkungan yang terpapar  tumpahan  minyak.  

(2)  biostimulasi, yaitu  merangsang pertumbuhan bakteri  pengurai  hidrokarbon  dengan  menambahkan nutrien  atau  mengubah habitatnya.

Bertahun tahun penduduk yang berada di wilayah Sumatera dan Kalimantan mengalami dampak pencemaran udara karena kebakaran hutan. Untuk mengurangi dampak asap, pemerintah setempat membagikan masker gratis pada masyarakat setempat. Selain itu adanya peringatan ketika level asap melebihi ambang batas dan dapat membahayakan sistem pernapasan, masyarakat dihimbau untuk tidak keluar rumah dan sekolah diliburkan. Penanganan terhadap kebakaran hutan dilakukan dengan cara membuat hujan buatan untuk memadamkan api.

b.        Konservasi pada Tingkat Spesies dan Populasi

Krisis  keanekaragaman hayati  terutama  yang  terjadi  di  Indonesian  semakin meluas, mulai dari tingkatan genetik, populasi hingga ke komunitas, ekosistem dan wilayah yang  lebih  luas  yang  dinamakan dengan bentang alam.  Konservasi modern tidak hanya melakukan konservasi terhadap keanekaragaman spesies, tetapi dimulai dari mempertahankan keanekaragaman genetik sampai pada keanekaragaman ekosistem. Konservasi untuk mempertahankan keberadaan dan keanekaragaman makhluk hidup dilakukan dengan berbagai cara, diantaranya adalah:

1)        Mempertahankan keankeragaman genetik

Fokus biologi konservasi pada spesies dan populasi melibatkan pemahaman tentang dinamika populasi, yang meliputi penurunan jumlah populasi, faktor dari penyebab penurunan populasi serta bagaimana strategi untuk mempertahankan suatu populasi. Secara ideal, yang  seharusnya dilakukan adalah mempertahankan populasi sebelum penurunan terjadi, sehingga pada saat itu masih banyak waktu yang tersedia untuk menyelamatkan sebuah habitat yang cukup besar untuk mendukung populasi alamiah.

2)        Perlindungan terhadap habitat untuk menjaga keberadaan populasi 

Aktivitas manusia memungkinkan terjadinya fragmentasi atau pemisahan habitat yang dihuni oleh populasi hewan atau tumbuhan tertentu. Peristiwa ini dinamakan dengan   metapopulasi.   Dengan   semakin   meningkatnya   aktivitas   manusia, pemahaman tentang metapopulasi sangat penting untuk memahami bagaimana suatu  populasi  bisa  dijaga  dari  kepunahan.  Hal  ini  disebabkan  karena  laju reproduksi   dari   suatu   populasi   seringkali   sangat   berbeda   ketika   terjadi metapopulasi. Dengan demikian perlu dilakukan konservasi dengan melakukan perlindungan terhadap habitat dimana keberhasilan reproduksi suatu populasi lebih besar dibandingkan dengan laju kematiannya.

3)        Melakukan analisis keangsungan hidup (viabilitas) populasi

Analisis kelangsungan hidup  suatu populasi merupakan suatu metode untuk memprediksi apakah suatu spesies akan bertahan atau tidak dalam suatu lingkungan tertentu. Analisis viabilitas populasi dilakukan dengan menggabungkan informasi keberagaman genetik dan ciri-ciri sejarah kehidupan suatu populasi, seperti rasio jenis kelamin, umur saat terjadi reproduksi pertama, fekunditas, dan rata-rata angka kelahiran dan angka kematian. Analisis itu juga memasukkan data mengenai respons populasi terhadap faktor-faktor lingkungan seperti pemangsaan, parasitisme, kompetisi antar spesies, dan gangguan yang menjadi ciri khas habitat populasi tersebut. Analisis viabilitas populasi umumnya dihasilkan melalui simulasi komputer yang menggabungkan data sejarah kehidupan degan taksiran matematis respons populasi terhadap faktor-faktor lingkungan.

c.        Konservasi pada Tingkat Komunitas, Ekosistem, dan Bentang Alam 

Konservasi terhadap tingkat komunitas, ekosistem dan bentang alam dilakukan dengan memelihara lingkungan untuk tetap menjadi habitat bagi populasi yang menjadi ciri khas ekosistem tersebut. Wilayah yang digunakan sebagai konservasi dinamakan cagar alam. Cagar alam seharusnya merupakan bagian fungsional dari bentang    alam,    namun    pada    kenyataannya    untuk    mempertahankan keanekaragaman dalam cagar alam dalam periode yang lama memerlukan upaya yang cukup sulit. Keberadaan aktivitas manusia di sekeliling cagar alam yang merupakan bagian dari bentang alam suatu wilayah juga merupakan jaminan akan keberlanjutan fungsi dari cagar alam. Karena upaya konservasi seringkali melibatkan aktivitas manusia dalam wilayah bentang alam yang sebagian besar didominasi oleh manusia

Pemulihan daerah-daerah yang rusak merupakan suatu upaya konservasi yang penting.  Pemerintah di  berbagai  negara  mencanangkan pembangunan yang berkelanjutan sebagai upaya untuk penyesuaian kembali terhadap aspek ekologis. Hal ini tentu saja mempengaruhi berbagai perubahan pada    nilai-nilai kemanusiaan. Pembangunan berkelanjutan, kemakmuran jangka panjang masyarakat manusia dan ekosistem yang mendukungnya, bergantung pada pengetahuan ekologis merupakan komitmen untuk menggalang proses ekosistem dalam menunjang keanekaragaman biologis.

sumber: modul belajar mandiri pppk ipa biologi , Pembelajaran 2. Keanekaragaman Makhluk Hidup dan Ekologi, Kemdikbud

Baca Juga

Bagikan Artikel