Siklus Fosfor: Pengertian, Siklus di Laut, dan Pemanfaatannya

Print Friendly, PDF & Email

APA ITU FOSFOR?

Fosfor (P) merupakan nutrisi penting yang diperlukan oleh semua organisme hidup (Paytan et. al., 2003). Produksi primer di laut dapat dipengaruhi oleh ketersediaan fosfor. Fosfor yang berpengaruh pada produksi primer berada dalam bentuk ortofosfat, yang berperan penting dalam proses fotosintesis (Paytan & McLaughlin, 2007). Persamaan kimia fotosintesis di laut dapat ditulis sebagai berikut (Meirinawati, 2015):

blank

Dari persamaan kimia diatas dapat diketahui bahwa ketersediaan P dapat memengaruhi siklus karbon laut dan penyerapan karbon dioksida dari atmosfer.

FOSFOR DI LAUT

  • Fase Terlarut dan Partikulat Fosfor

Fosfor berada di laut melalui pelapukan benua. P ini diangkut ke laut melewati sungai dalam bentuk terlarut dan partikulat (Paytan & McLaughlin, 2007). Fosfat di sungai didominasi dalam bentuk materi partikel anorganik, khususnya dalam bentuk butiran mineral apatit dan mineral lain. P juga diserap oleh besi mangan oksida/oksihidroksida. Fosfat tersebut lalu diangkut ke muara dan terkumpul di laut. Diperkirakan total P yang dilepas dari partikel tanah liat 2-5 kali lebih banyak daripada fosfat terlarut yang memasuki laut melalui sungai (Sundareshwar & Morris, 1999).

P organik terlarut di sungai, beberapa terjebak di muara melalui flokulasi. Diperkirakan hanya sekitar 10-30% dari total aliran P sungai yang berpotensi “Reaktif” (misalnya, tersedia untuk pengambilan biologis) dan seperempat dari P reaktif tersebut dapat terperangkap di muara dan tidak pernah mencapai laut terbuka. Setelah mengalami transformasi dari bentuk partikulat terlarut, P tenggelam dalam bentuk endapan dan mengendap bersama sedimen laut. P juga terdapat dalam serapan air laut melalui interaksi kerak samudera yang terkait dengan aktivitas hidrotermal di dasar laut. Persediaan P di laut terbuka didominasi oleh bentuk terlarut yang berada di perairan dalam dan di permukaan air (Broecker & Peng, 1982). Sebuah representasi sederhana dari siklus P di laut ditunjukkan pada Gambar 1.

blank

Gambar 1. Siklus fosfor di laut (Paytan & McLaughlin, 2007)

  • Fosfor dalam sedimen laut

Sedimen merupakan tempat penyimpanan utama dalam siklus fosfor di laut. P dalam sedimen laut berada dalam bentuk materi partikulat, terikat dengan oksida logam dan hidroksida (Paytan & McLaughlin, 2007). Komponen utama dari fluks ini adalah P reaktif sedangkan sebagian besar dari P non reaktif berada di lapisan benua. P reaktif tersedia secara biologis atau terikat dengan komponen biologis dalam kolom air sebelum pengendapan. Mineralisasi dapat terjadi di sedimen / antarmuka air atau di air pori. Sedimen yang mengandung oksigen (oksik) di permukaan kaya akan besi dan mangan yang menyerap fosfat dan membentuk mineral, sedangkan pada sedimen anoksik (bebas oksigen) fosfat terikat dengan mineral kalsium, P organik yang berhubungan dengan plankton juga tergantung pada kondisi redoks sedimen. Dinamika P dalam sedimen laut setelah pengendapan cukup kompleks karena dipengaruhi oleh ada tidaknya oksigen (terjadi reduksi atau oksidasi). Fosfor dalam sedimen dapat berpindah selama degradasi bahan organik dan reduksi besi oksida, Konsentrasi ion fosfat di laut meningkat dengan kedalaman. Sebagian besar fosfat diendapkan dalam sedimen sebagai fluorapatite karbonat atau diserap oleh partikel besi oksida. Namun, ketika sedimen disuspensi di wilayah pesisir, sejumlah besar P anorganik terlarut (Dissolved Inorganic/DIP) dilepaskan ke dalam kolom air. Pada daerah oksigen yang rendah di bawah permukaan air, beberapa P dalam air pori dapat berdifusi dari sedimen ke dalam air laut (Paytan & McLaughlin, 2007). Transformasi antara P dalam kolom air yang berbeda ditunjukkan pada Gambar 2.

blank

Gambar 2. Transformasi P dalam kolom air dan sedimen (Paytan & McLaughlin, 2007)

  • Bentuk dan transformasi fosfor di laut

Fosfor di laut berada dalam bentuk terlarut dan partikulat pada seluruh kolom air. Fraksi-fraksi ini secara operasional didefinisikan dan ditentukan oleh filtrasi melalui saringan 0,2 atau 0,45 μm. Fraksi terlarut (yang melewati filter) meliputi fosfor anorganik (umumnya dalam bentuk ortofosfat larut), makromolekul fosfor koloid, dan senyawa fosfor organik. Partikulat P (tertahan pada saringan) meliputi plankton, endapan fosfor mineral, serapan fosfor pada partikulat, dan fase fosfor amorfos. Dalam setiap fraksi (terlarut dan partikulat), P terdapat dalam bentuk anorganik (ortofosfat, pirofosfat, polifosfat, dan fosfat yang mengandung mineral) atau dalam bentuk senyawa organik (P-ester, P-diesters, fosfonat) (Gambar 3).

blank

Fosfor anorganik dan organik dalam bentuk terlarut dan partikulat mengalami perubahan secara terus menerus. Fosfat anorganik terlarut (biasanya sebagai ortofosfat) diasimilasi oleh fitoplankton dan diubah menjadi senyawa fosfor organik (Cotner & Wetzel, 1992). Fitoplankton kemudian dimakan oleh detritivora atau zooplankton. Fosfor organik yang diambil oleh zooplankton diekskresikan sebagai P anorganik terlarut dan organik. Pemecahan sel fitoplankton juga melepaskan P anorganik terlarut dan P organik seluler ke dalam air laut. Siklus tersebut terjadi secara terus menerus, P anorganik secara cepat diasimilasi oleh fitoplankton sementara beberapa senyawa organik P dihidrolisis melalui sintesis enzim oleh bakteri dan fitoplankton lalu kemudian diasimilasi (Cotner & Biddanda, 2002).

  • Bentuk dan transformasi fosfor di sedimen

P terutama hilang dari permukaan air dalam bentuk material partikulat organik (POM) yang tenggelam. Sebagian besar P mengalami remineralisasi dalam kolom air, dan kira-kira 1% dari P dibawa ke perairan dalam melalui jatuhnya partikel yang dilepas dari reservoir ke dalam sedimen (Broecker & Peng, 1982).  Ada tiga fraksi P dalam sedimen yang tenggelam yang telah diidentifikasi yaitu P yang terikat dengan bahan organik, P yang diserap oleh partikel atau terikat dengan oksida, dan P dalam apatit autigenik (Delaney, 1998). Ketiga fraksi P tersebut digolongkan sebagai P reaktif. Disebut P reaktif karena mayoritas P di fase ini berasal dari organisme (biologi) atau setidaknya pada tahap tertentu tersedia untuk penyerapan oleh organisme. Adapun P non reaktif yang berasal dari sumber sungai hilang karena deposisi di pesisir. P reaktif terutama dikirim ke antarmuka sedimen/air dalam bentuk POM (Delaney, 1998).

Bentuk P organik kurang rentan terhadap degradasi, seperti fosfonat lebih banyak terdapat di sedimen taut (~25% dari total P organik), dibandingkan dalam kelimpahan organisme hidup (<1%) dan material partilculat yang tenggelam (<3%) (Paytan et al., 2003). Di lingkungan sedimen yang teroksidasi, sebagian besar fluks fosfor organik dari kolom air di mineralisasi dalam sedimen, dan melepaskan fosfat di air pori dan permukaan sedimen. Fosfat yang terserap di permukaan sedimen dilepaskan kembali ke air pori sedimen secukupnya untuk menggantikan fosfat terlarut yang hilang di sedimen antarmuka air dan kolom air (Sundby et al., 1992). Namun demikian, fosfor yang yang terdapat di sedimen didominasi dalam bentuk mineral stabil seperti apatit (Faul et al., 2005)

  • Pemanfaatan Bentuk Fosfor Organik

P yang terikat secara organik tidak langsung berguna untuk kehidupan organisme karena dalam bentuk ini tidak bisa diserap oleh sel. Untuk bisa digunakan, P organik harus dikonversi terlebih dahulu (dihidrolisis) menjadi ortofosfat (Cotner&Wetzel, 1992). Sebagai respon dari pembatas P, beberapa spesies fitoplankton menghasilkan eozim yang dapat mengkatalisis pembelahan hidrolitik fosfat dari bahan organik. Selain itu, lisis sel melepaskan enzim (phosphomono- dan fosfodiesterase, nuklease, nukleotidase, kinase) dengan spesifitas substrat yang berbeda dari tiap enzim dengan ukuran lebih besar atau lebih kecil untuk melepaskan ortofosfat dari senyawa P organik (Paytan & Mclaughlin, 2007).

Di sebagian besar wilayah laut, mikroba memainkan penting peran dalam remineralisasi senyawa organik fosfor (Aminot & Kerouel, 2004). Fosfonat adalah salah satu senyawa organofosfor yang sangat tahan terhadap hidrolisis kimia, dekomposisi termal, dan fotolisis (Kolowith et al.,2001).

KESIMPULAN

Fosfor (P) merupakan nutrisi penting untuk semua organisme hidup. Ketersediaan fosfor dapat memengaruhi jumlah produksi primer di laut. Fosfor merupakan salah satu faktor pembatas di perairan artinya keberadaan jumlah fosfor bisa memengaruhi produktivitas suatu perairan. Fosfor di laut berada dalam bentuk terlarut dan juga dalam bentuk partikulat. Berbagai transformasi fosfor terjadi di laut sehingga fosfor tersebut dapat dimanfaatkan oleh organisme. Sumber fosfor terutama dari masukan antropogenik terus menerus meningkat dan bisa mempengaruhi ekosistem laut.

SUMBER PUSTAKA

  • Aminot, Alain., Roger Ke´Rouel. 2004. Dissolved Organic Carbon, Nitrogen And Phosphorus In The N-E Atlantic And The N-W Mediterranean With Particular Reference To Non-Refractory Fractions And Degradation. Deep-Sea Research I 51, 1975–1999.

  • Cotner, James B., Bopaiah A. Biddanda. 2002. Small Players, Large Role: Microbial Influence On Biogeochemical Processes In Pelagic Aquatic Ecosystem. Ecosystem 5: 105–121 DOI: 10.1007/S10021-001-0059-3.
  • Cotner, Jr James., B. Robert G. Wetzel. 1992. Uptake Of Dissolved Inorganic And Organic Phosphorus Compounds By Phytoplankton And Bacterioplankton. Limnol. Oceanogr., 37(2), 232-243.

  • Delaney , M. L. 1998. Phosphorus Accumulation In Marine Sediments And The Oceanic Phosphorus Cycle. GLOBAL BIOGEOCHEMICAL CYCLES, VOL. 12, NO. 4, PAGES 563-572.

  • Faul, Kristina L., Adina Paytan., Margaret L. Delaney. 2005. Phosphorus Distribution In Sinking Oceanic Particulate Matter. Marine Chemistry 97, 307 – 333.

  • Kolowith, Lauren Clark., Ellery D. Ingall., Ronald Benner. 2001. Composition And Cycling Of Marine Organic Phosphorus. Limnol. Oceanogr., 46(2), 309–320.

  • Meirinawati, Hanny. 2015. SIKLUS FOSFOR DI LAUTAN. Oseana, Volume XL, Nomor 4, 31-40.
  • Paytan, Adina And Karen Mclaughlin. 2007. The Oceanic Phosphorus Cycle. Chem. Rev. 107, 563−576.
  • Paytan, Adina., Barbara J. Cade-Menun., Karen Mclaughlin., Kristina L. Faul. 2003. Selective Phosphorus Regeneration Of Sinking Marine Particles: Evidence From 31P-NMR. Marine Chemistry 82, 55 – 70.
  • Sundareshwar, P. V. And James T. Morris. 1999. Phosphorus Sorption Characteristics Of Intertidal Marsh Sediments Along An Estuarine Salinity Gradient. Limnol. Oceanogr., 44(7), 1693–1701.
  • Sundby, Bj0rn., Charles Gobeil And Norman Silverberg., Alfonso Mucci. 1992. The Phosphorus Cycle In Coastal Marine Sediments. Limnol. Oceanogr., 37(6), 1129-L 145.
  • Wallace Smith Broecker., Tsung-Hung Peng. 1982. Tracers In The Sea. A Publication Of The Lamont-Doherty Geological Observatory, Columbia University, Palisades, New York.

Setelah selesai membaca, yuk berikan artikel ini penilaian!

Klik berdasarkan jumlah bintang untuk menilai!

Rata-rata nilai 0 / 5. Banyaknya vote: 0

Belum ada yang menilai! Yuk jadi yang pertama kali menilai!

Baca juga:
Artikel Berhubungan:

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *