SIKLUS NUTRIEN
(Nitrogen dan Fosfor)

Pada siklus nutrient terjadi dua proses yaitu 1. Phosphorus: pemanfaatan dan pelepasan. 2. Nitrogen: transformasi. Yang dilakukan oleh bakteri, algae, hewan dan partikel.

Nitrogen

Nitrogen adalah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang N dan nomor atom 7. Biasanya ditemukan sebagai gas tanpa warna, tanpa bau, tanpa rasa dan merupakan gas diatomik bukan logam yang stabil, sangat sulit bereaksi dengan unsur atau senyawa lainnya. Dinamakan zat lemas karena zat ini bersifat malas, tidak aktif bereaksi dengan unsur lainnya. Nitrogen dalam bentuk gas (N₂) mencapai 78% di udara tidak dapat diserap dan digunakan sebagai nutrien oleh tumbuhan dan hewan, tetapi harus dirubah terlebih dahulu oleh bakteri melalui proses fiksasi dan masuk kedalam rantai makanan sebagai bagian dari siklus nitrogen. Semua organisme mengambil dan/atau melepaskan Nitrogen. Nitrogen  yang berlebihan dalam perairan dapat menyebabkan eutrofikasi. Sering kali Nitrogen juga menjadi pembatas produksi primer. Selain itu Konsentrasi dan rasio Senyawa N dapat menentukan struktur komunitas dan Siklusnya menggambarkan refleksi dinamika ekosistem.

Nitrogen di perairan alami terdapat dalam bentuk senyawa anorganik dan organic. An-organik: Nitrat , Nitrit dan Ammonium. Nitrat dan Ammonium adalah sebagai sumber penting Nitrogen bagi tumbuhan foto-autotrof di perairan. Ammonium dapat diserap oleh sebagian besar algae dan tumbuhan akuatik yang lebih tinggi. Organik : Nitrogen yang berbentuk partikel (PON) yang disintesa melalui Fitoplankton mempunyai dua kemungkinan : Plankton mati, selnya akan terurai atau Hasil dari degradasi nitrogen organik yang terlarut (DON) oleh bakteri .

Beberapa proses yang terjadi pada nitrogen diantaranya adalah :

1.     Proses Fiksasi nitrogen dilakukan oleh prokaryotes, sebagian besar bakteri dan cyanobakteri  yang dapat memfiksasi gas nitrogen dari udara ke dalam bentuk ammonia melalui aktifitas nitrogenase. Dengan reaksi N₂ + 3H₂              2NH₃

2.     Proses nitrifikasi yaitu Ammonium dioksidasi oleh bakteri aerob menggunakan oksigen menjadi nitrit dan nitrat. Bakteri yang berperan adalah bakteri Nitrosomonas yang merubah ammonium menjadi nitrit (NO₂) dan bakteri Nitrobakter  yang merubah nitrit menjadi nitrat (NO₃^-), yang merupakan nutrien bagi tumbuhan. Proses reaksinya adalah sebagai berikut:

2NH₃ + 3O₂                2NO₂^-+ 2H⁺ + 2H₂O

2NO2^- + O₂                2NO₃^-

3.     Denitrifikasi : Setelah nutrien dikonversi kembali  ke dalam bentuk ammonia, bakteri an-aerob akan mengkonversi kembali ke dalam bentuk gas nitrogen.

NO₃^- + CH₂O + H⁺                ½ N₂O + CO₂ + 1½ H₂O

FOSFOR

Fosfor ialah zat yang dapat berpendar karena mengalami fosforesens (pendaran yang terjadi walaupun sumber pengeksitasinya telah disingkirkan). Fosfor berupa berbagai jenis senyawa logam transisi atau senyawa tanah langka seperti zink sulfida (ZnS) yang ditambah tembaga atau perak, dan zink silikat (Zn₂SiO₄)yang dicampur dengan mangan. Kegunaan fosfor yang paling umum ialah pada ragaan tabung sinar katoda (CRT) dan lampu pendar, sementara fosfor dapat ditemukan pula pada berbagai jenis mainan yang dapat berpendar dalam gelap (glow in the dark). Fosfor pada tabung sinar katoda mulai dibakukan pada sekitar Perang Dunia II dan diberi lambang huruf "P" yang diikuti dengan sebuah angka.

Fosfor adalah unsur kimia yang memiliki lambang P dengan nomor atom 15.Fosfor berupa nonlogam, bervalensi banyak, termasuk golongan nitrogen. Fosfor banyak ditemui dalam batuan fosfat anorganik dan dalam semua sel hidup tetapi tidak pernah ditemui dalam bentuk unsur bebas. Fosfor amatlah reaktif, memancarkan pendar cahaya yang lemah ketika bergabung dengan oksigen. Kegunaan fosfor yang terpenting adalah dalam pembuatan pupuk, dan secara luas digunakan dalam bahan peledak, korek api, kembang api, pestisida, odol, dan deterjen.

Catatan: unsur kimia fosforus dapat mengeluarkan cahaya dalam keadaan tertentu, tetapi fenomena ini bukan fosforesens, melainkan kemiluminesens.

Bentuk-bentuk fosfor:

1.     Dissolved inorganic phosphorus (DIP) (Fosfor an-organik terlarut).

o   Orthophosphate (PO₄^3-)

o   metaphosphates

o   polyphosphates

2.     Dissolved organic phosphorus (DOP) (Fosfor organik terlarut).

ü  Asam nukleat

ü  nukleotida

ü  phospholipids

ü  metabolic lanjutan

3.     Particulate organic phosphorus (Fosfor organik partikel).

4.     Particulate inorganic phosphorus (Fosfor an-organik partikel).

Sumber utama fosfor adalah batuan, bahan organic, tanah, tanaman dan PO₄^- dalam tanah .

Adaptasi P terhadap berkurangnya P:

1. Konsumsi berlebih

Sebagian besar fosfat dimanfaatkan untuk pertumbuhan. Penyimpanan yang berlebih kedalam sel dalam bentuk granula polyphosphate. Terjadi pada hampir semua phytoplankton.

2.     Kemampuan memanfaatkan fosfat pada level rendah

Konstanta pertumbuhan fosfat rendah, K_m, tetapi laju pemanfaatan cepat. K_m bervariasi dengan species, dapat memainkan peranan dalam suksesi species

3.     Produksi fosfat alkalin

Enzim Fosfat alkalin memecah fosfat fosfat dari molekul organic. Sintesa enzim diwakili oleh keberadaan fosfat.

PLANKTON

Plankton adalah makhluk ( tumbuhan atau hewan ) yang hidupnya, mengapung, mengambang, atau melayang didalam air yang kemampuan renangnya terbatas sehingga mudah terbawa arus.

Plankton berbeda dengan nekton yang berupa hewan yang memiliki kemampuan aktif berenang bebas, tidak bergantung pada arus air, contohnya : ikan, cumi – cumi, paus, dll. Bentos adalah biota yang hidupnya melekat pada, menancap, merayap, atau membuat liang didasar laut, contohnya: kerang, teripang, bintang laut, karang, dll.

Plankton digolongkan kedalam beberapa kategori, yaitu:

1.     Berdasarkan Fungsi plankton dibagi menjadi empat yaitu:

a. Fitoplankton

Fitoplankton disebut juga plankton nabati, adalah tumbuhan yang hidupnya mengapung atau melayang dilaut. Ukurannya sangat kecil sehingga tidak dapat dilihat oleh mata telanjang. Umumnya fitoplankton berukuran 2 – 200µm (1 µm = 0,001mm). fitoplankton umumnya berupa individu bersel tunggal, tetapi juga ada yang berbentuk rantai. Fitoplankton mempunyai fungsi penting di laut, karena bersifat autotrofik, yakni dapat menghasilkan sendiri bahan organic makanannya. Selain itu, fitoplankton juga mampu melakukan proses fotosintesis untuk menghasilkan bahan organic karena mengandung klorofil. Karena kemampuannya ini fitoplankton disebut sebagai primer producer. Seluruh hewan laut seperti udang, ikan, cumi – cumi sampai ikan paus yang berukuran raksasa bergantung pada fitoplankton baik secara langsung atau tidak langsung melalui rantai makanan.

b. Zooplankton

Zooplankton, disebut juga plankton hewani, adalah hewan yang hidupnya mengapung, atau melayang dalam laut. Kemampuan renangnya sangat terbatas hingga keberadaannya sangat ditentukan ke mana arus membawanya. Zooplankton bersifat heterotrofik, yang maksudnya tak dapat memproduksi sendiri bahan organik dari bahan inorganik. Oleh karena itu, untuk kelangsungan hidupnya is sangat bergantung pada bahan organik dari fitoplankton yang menjadi makanannya. Jadi zooplankton lebih berfungsi sebagai konsumen (consumer) bahan organik. Ukurannya yang paling umum berkisar 0,2 - 2 mm, tetapi ada juga yang berukuran besar misalnya ubur-ubur yang bisa berukuran sampai lebih satu meter.

c. Bakterioplankton

Bakterioplankton, adalah bakteri yang hidup sebagai plankton. Ukurannya sangat halus umumnya 0.15pt mempunyai klorofil yang dapat berfotosintesis. Fungsi utamanya dalam ekosistem laut adalah sebagai pengurai (decomposes). Semua biota laut yang mati, akan diuraikan oleh bakteri sehingga akan menghasilkan hara seperti fosfat, nitrat, silikat, dan sebagainya. Hara ini kemudian akan didaur-ulangkan dan dimanfaatkan lagi oleh fitoplankton dalam prows fotosintesis.

d. Virioplankton

Virioplankton adalah virus yang hidup sebagai plankton. Virus ini ukurannya sangat kecil ( kurang dari 0,2 um ) dan menjadikan biota lainnya, terutama bakterioplankton dan fitoplankton, sebagai inang (host). Tanpa inangnya virus ini tak menunjukkan kegiatan hayati. Tetapi virus ini dapat pula memecahkan dan mematikan sel-sel inangnya. Baru sekitar dua dekade lalu para ilmuwan banyak mengkaji virioplankton ini dan menunjukkan bahwa virioplankton pun mempunyai fungsi yang sangat penting dalam daur karbon (carbon cycle) di dalam ekosistem laut.

2.     Berdasarkan Ukuran plankton dibagi menjadi tiga yaitu:

a.     Plankton jaring (netplankton): plankton yang dapat tertangkap dengan jaring dengan mata jaring (mesh size) berukuran 20 ,um, atau dengan kata lain plankton berukuran lebih besar dari 20 ,um.

b.     Nanoplankton: plankton yang lolos dari jaring, tetapi lebih besar dari 2,um. Atau berukuran 2-20 ,um.

c.     Ultrananoplankton: plankton yang berukuran lebih kecil dari 2 µm.

Namun seiring dengan kemajuan teknologi, plankton juga di bagi menjadi beberapa yaitu:

a.     Megaplankton (20-200 cm)

Ada juga yang menyebutnya megaloplankton. Banyak ubur­-ubur termasuk dalam golongan ini. Ubur-ubur Schyphomedusa, misalnya bisa mempunyai ukuran diameter payungnya sampai lebih dari satu meter, sedangkan umbai-umbai tentakelnya bisa sampai beberapa meter pajangnya. Plankton raksasa yang berukuran terbesar di dunia adalah ubur-ubur Cyanea arctica yang payungnya bisa berdiameter lebih dua meter dan dengan panjang tentake130 m lebih .

b.     Makroplankton (2-20 cm)

Contohnya adalah eufausid, sergestid, pteropod. Larva ikan banyak pula termasuk dalam golongan ini.

c.     Mesoplankton (0,2-20 mm)

Sebagian besar zooplankton berada dalam kelompok ini, seperti kopepod, amfipod, ostrakod, kaetognat. Ada juga beberapa fitoplankton yang berukuran besar masuk dalam golongan ini seperti Noctiluca.

3.     Berdasarkan Daur hidupnya plankton dibagi menjadi tiga yaitu:

a.     Holoplankton

Dalam kelompok ini termasuk plankton yang seluruh daur hidupnya dijalani sebagai plankton, mulai dari telur, larva, hingga dewasa. Contohnya : kokepod, amfipod, salpa, kaetognat.

b.     Meroplankton

Plankton dari golongan ini menjadi kehidupannya sebagai plankton hanya pada tahap awal dari daur hidup biota tersebut, yakni pada tahap sebagai telur dan larva saja. Beranjak dewasa ia akan berubah menjadi nekton, yakni hewan yang dapat aktif berenang bebas, atau sebagai bentos yang hidup menetap atau melekat didasar laut. Oleh sebab itu, meroplankton sering pula disebut sebagai plankton sementara.

c.     Tikoplankton

Tikoplankton sebenarnya bukanlah plankton yang sejati karena biota ini dalam keadaan normalnya hidup didasar laut sebagai bentos. Namun karena gerak air menyebabkan ia terlepas dari dasar dan terbawa arus mengembara sementara sebagai plankton.

4.     Berdasarkan sebaran Horizontal

a.     Plankton Neritik

Plankton neritik (neritic plankton) hidup di perairan pantai dengan salinitas (kadar garam) yang relatif rendah. Kadang-kadang masuk sampai ke perairan payau di depan muara dengan salinitas sekitar 5­10 psu (practical salinity unit; dulu digunakan istilah °/oo atau permil, g/kg). Beberapa di antaranya malah telah dapat beradaptasi dengan lingkungan estuaria (muara) yang payau, misalnya Labidocera muranoi.

b.     Plankton Oseanik

Plankton oseanik (oceanic plankton) hidup di perairan lepas pantai hingga ke tengah samudra.

5.     Berdasarkan sebaran Vertikal

a.     Epiplankton

Epiplankton adalah plankton yang hidup di lapisan permukaan sampai kedalaman sekitar 100 m. Plankton semcam ini disebut neuston. Contoh yang menarik adalah fitoplankton Trichodesmium.

b.     Mesoplankton

Mesoplankton yakni plankton yang hidup di lapisan tengah, pada kedalaman sekitar 100-400 m contohnya : Thysanopoda, Euphausia, Thysanoessa, Nematoscelis.

c.     Hipoplankton

Hipoplankton adalah plankton yang hidupnya pada kedalaman lebih dari 400 m. Termasuk dalam kelompok ini adalah batiplankton (bathyplankton) yang hidup pada kedalaman > 600 m, dan abisoplankton (abyssoplankton) yang hidup di lapisan yang paling dalam, sampai 3000 - 4000 m. Sebagai contoh, dari kelompok eufausid, Bentheuphausia ambylops (Gambar 13) dan Thysanopoda adalah jenis tipikal laut-dalam yang menghuni perairan pada kedalaman lebih dari 1500 m. Kelompok kaetognat Eukrohnia hamata, dan Eukrohnia bathypelagica (Gambar 13) termasuk yang hidup pada kedalaman lebih dari 1000 m.