Bakteri Siklus Nitrogen: Siapa Kerja Apa?
Truk Kompos vs Pabrik Kimia
Bakteri di tanah terbagi menjadi kelompok yang mengurai sisa organik dan kelompok yang memproses zat kimia anorganik.
Bakteri heterotrof memperoleh energi dengan cara membongkar senyawa organik yang berasal dari sisa-sisa makhluk hidup. Dalam ekosistem, perannya mirip seperti truk kompos: mereka mengumpulkan sampah organik basah seperti daun gugur atau ranting lapuk, lalu mencacahnya menjadi bahan mentah yang jauh lebih sederhana.
Sebaliknya, bakteri kemoautotrof merakit makanannya sendiri dengan memanfaatkan energi dari reaksi kimia senyawa anorganik murni. Peran kelompok ini ibarat pabrik kimia: mereka sama sekali tidak memakan sampah sisa jasad, melainkan mengambil bahan kimia mentah tanpa karbon organik (seperti gas amonia) lalu mereaksikannya untuk menghasilkan energi bagi kehidupannya sendiri.
Tugas Si Truk Kompos
Bakteri heterotrof menguraikan berbagai senyawa organik kompleks untuk mengembalikan unsur karbon, nitrogen, fosfor, dan belerang ke lingkungan.
Ketika seekor burung mati atau dedaunan luruh ke tanah, jasadnya tersusun atas protein, asam nukleat, lemak, dan karbohidrat yang saling mengikat berbagai unsur esensial. Bakteri heterotrof (saprofit) segera bekerja mencerna sisa organik tersebut:
Daur Nitrogen: Bakteri heterotrof memecah protein dan asam nukleat menjadi gas amonia melalui tahap amonifikasi (Opsi A benar).
Daur Karbon: Selama memecah materi organik, bakteri bernapas lewat respirasi seluler dan melepaskan kembali gas karbon dioksida ke udara (Opsi C benar). Tanpa pelepasan gas $\text{CO}_2$ ini, tumbuhan hijau akan kehabisan bahan baku utama fotosintesis, sehingga produksi oksigen di atmosfer justru akan menurun drastis (Opsi D salah).
Daur Fosfor dan Belerang: Pengurai tidak hanya memproses karbon dan nitrogen. Molekul fosfolipid dan asam amino bersulfur (seperti sistein) juga dirombak menjadi ion fosfat dan sulfat bebas di tanah (Opsi E salah).
Dalam sebuah ekosistem tertutup (terrarium), seluruh bakteri tanah dihilangkan melalui proses sterilisasi. Tentukan kebenaran pernyataan terkait kondisi terrarium tersebut!
- Kadar oksigen di dalam terrarium akan terus meningkat. — Salah
- Sisa daun gugur akan menumpuk tanpa terurai. — Benar
- Unsur fosfor dan belerang dari sisa tumbuhan akan kembali ke tanah dalam bentuk anorganik. — Salah
Tanpa bakteri heterotrof, karbon tetap terperangkap di sisa jasad mati sehingga tumbuhan kehabisan CO2 untuk fotosintesis dan produksi oksigen terhenti. Sisa daun gugur menumpuk karena tiada pengurai organik. Fosfor dan belerang juga tetap terkurung dalam bentuk organik karena membutuhkan bakteri heterotrof untuk diubah ke bentuk anorganik.
Bakteri heterotrof berkontribusi pada penyediaan bahan baku fotosintesis bagi tumbuhan dan penguraian multi-unsur.
Pabrik Kimia Pengolah Amonia
Nitrifikasi dilakukan oleh bakteri kemoautotrof yang mereaksikan amonia menjadi nitrit dan nitrat, bukan oleh bakteri heterotrof.
Setelah bakteri heterotrof selesai membongkar protein, gas amonia dilepaskan ke pori-pori tanah. Amonia ($\text{NH}_3$) adalah senyawa kimia anorganik sederhana, bukan sisa jasad organik. Di titik inilah giliran bakteri nitrifikasi bekerja:
Bahan baku anorganik murni: Bakteri nitrifikasi (seperti Nitrosomonas dan Nitrobacter) tidak mencari makan dari jasad mati, melainkan menyerap amonia dan ion nitrit di sekitarnya.
Sumber energi kimia: Mereka mengoksidasi amonia menjadi nitrit, lalu nitrit menjadi nitrat. Energi yang dilepaskan dari reaksi kimia inilah yang mereka gunakan untuk menyusun makanan sendiri.
Karena energi dan karbonnya dirakit sendiri melalui reaksi senyawa anorganik, bakteri yang menjalankan nitrifikasi tergolong kemoautotrof, bukan heterotrof (Opsi B salah).
Seorang peneliti mengisolasi bakteri dari tanah perkebunan. Bakteri tersebut dapat tumbuh subur di dalam medium cair yang hanya mengandung mineral anorganik dan amonia, tanpa adanya penambahan gula ataupun zat organik lainnya. Apa peran kemungkinan besar bakteri ini di alam?
- Menguraikan sisa daun mati menjadi unsur hara yang lebih sederhana
- Mengubah amonia menjadi nitrit atau nitrat melalui proses kimiawi
- Mengambil karbon dioksida dari udara untuk diubah menjadi glukosa lewat fotosintesis
- Mengikat nitrogen bebas dari udara menjadi amonia dengan bantuan sisa makhluk hidup
Jawaban: Mengubah amonia menjadi nitrit atau nitrat melalui proses kimiawi
Bakteri yang mampu tumbuh subur dalam medium anorganik cair tanpa gula maupun ekstrak ragi membuktikan bahwa ia tidak membutuhkan karbon organik dari sisa makhluk hidup (bukan heterotrof). Bakteri tersebut memperoleh energi dengan mengoksidasi senyawa anorganik amonia melalui nitrifikasi, menjadikannya tergolong kemoautotrof. Opsi A keliru karena itu peran heterotrof pengurai, opsi C keliru karena itu fotoautotrof, dan opsi D keliru karena fiksasi nitrogen mengambil N2 bebas dari udara.
Bakteri nitrifikasi adalah kemoautotrof yang memproses senyawa anorganik, bukan pengurai heterotrof.