TUGAS AGROEKOLOGI
ALIRAN ENERGI DAN DAUR HIDROGEN
 |
DI SUSUN OLEH :
KELOMPOK II
FAHRIZAL NOOR
NIREM : 05.1.4.12.0373
SEKOLAH TINGGI PENYULUHAN PERTANIAN (STPP) MAGELANG
JURUSAN PENYULUHAN PERTANIAN DI YOGYAKARTA
TAHUN 2012
RESUME/MAKALAH
ALIRAN ENERGI DAN DAUR HIDROGEN
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
1. Aliran Energi
Aliran energi merupakan rangkaian urutan pemindahan bentuk energi satu ke bentuk energi yang lain dimulai dari sinar matahari lalu ke produsen, ke konsumen primer (herbivora), ke konsumen tingkat tinggi (karnivora), sampai ke saproba, aliran energi juga dapat diartikan perpindahan energi dari satu tingkatan trofik ke tingkatan berikutnya. Pada proses perpindahan selalu terjadi pengurangan jumlah energi setiap melalui tingkat trofik makan-memakan. Energi dapat berubah menjadi bentuk lain, seperti energi kimia, energi mekanik, energi listrik, dan energi panas. Perubahan bentuk energi menjadi bentuk lain ini dinamakan transformasi energi
Energi dapat diartikan sebagai kemampuan kerja. Energi diperoleh organisme dari makanan yang dikonsumsinya.
Cahaya matahari merupakan sumber energi utama kehidupan. Tumbuhan berklorofil memanfaatkan cahaya matahari untuk berfotosintesis. Organisme yang menggunakan cahaya untuk mengubah zat anorganik menjadi zat organik disebut organisme fotoautotrof. Organisme yang menggunakan energi yang didapat dari reaksi kimia untuk membuat makanan disebut organisme kemoautotrof.
Golongan organisme autotrof merupakan makanan penting bagi organisme heterotrof. Organisme heterotrof adalah organisme yang tidak dapat membuat makanan sendiri, misalnya manusia, hewan, dan bakteri tertentu. Makanan organisme heterotrof berupa organik yang sudah jadi. Aliran energi merupakan rangkaian urutan pemindahan bentuk energi satu ke bentuk energi yang lain. Dimulai dari sinar matahari lalu ke produsen, ke konsumen primer, ke konsumen tingkat tinggi sampai ke tingkat saproba.
Pengalihan energi juga berlangsung melalui sederetan organisme yang memakan dan yang dimakan di dalam rantai makanan maupun jaring-jaring makanan. Daur energi dan aliran energi ini berlangsung dalam ekosistem.
2. Hidrogen
Hidrogen (bahasa Latin: hydrogenium, dari bahasa Yunani: hydro: air, genes: membentuk) adalah unsur kimia pada tabel periodik yang memiliki simbol H dan nomor atom 1.
Hidrogen juga adalah unsur paling melimpah dengan persentase kira-kira 75% dari total massa unsur alam semesta. Kebanyakan bintangdibentuk oleh hidrogen dalam keadaan plasma. Senyawa hidrogen relatif langka dan jarang dijumpai secara alami di bumi, dan biasanya dihasilkan secara industri dari berbagai senyawa hidrokarbon seperti metana. Hidrogen juga dapat dihasilkan dari air melalui proses elektrolisis, namun proses ini secara komersial lebih mahal daripada produksi hidrogen dari gas alam.
Isotop hidrogen yang paling banyak dijumpai di alam adalah protium, yang inti atomnya hanya mempunyai proton tunggal dan tanpa neutron. Senyawa ionik hidrogen dapat bermuatan positif (kation) ataupun negatif (anion). Hidrogen dapat membentuk senyawa dengan kebanyakan unsur dan dapat dijumpai dalam air dan senyawa-senyawa organik.
Berdasarkan latar belakang tersebut akan kami kaji lebih lanjut dalam makalah yang berjudul Aliran energy dan Daur Hidrogen berikut ini.
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan Latar belakang masalah diatas, maka rumusan masalah yang dapat kami susun adalah sebagai berikut :
1. Bagaimana aliran energi di alam ?
2. Bagaimana daur hydrogen di alam ?
C. Tujuan
Dalam rumusan masalah di atas terdapat beberapa tujuan dan manfaat diantaranya:
1. Untuk mengetahui bagaimana aliran energy di alam
2. Untuk mengetahui bagaimana daur hydrogen di alam
BAB II
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Aliran Energi
1. Pengertian
Aliran energi merupakan rangkaian urutan pemindahan bentuk energi satu ke bentuk energi yang lain dimulai dari sinar matahari lalu ke produsen, ke konsumen primer (herbivora), ke konsumen tingkat tinggi (karnivora), sampai ke saproba, aliran energi juga dapat diartikan perpindahan energi dari satu tingkatan trofik ke tingkatan berikutnya. Pada proses perpindahan selalu terjadi pengurangan jumlah energi setiap melalui tingkat trofik makan-memakan. Energi dapat berubah menjadi bentuk lain, seperti energi kimia, energi mekanik, energi listrik, dan energi panas. Perubahan bentuk energi menjadi bentuk lain ini dinamakan transformasi energi.
Sumber energi utama bagi kehidupan adalah cahaya Matahari. Energi cahaya Matahari masuk ke dalam komponen biotik melalui produsen (organisme fotoautotropik) yang diubah menjadi energi kimia tersimpan di dalam senyawa organik. Energi kimia mengalir dari produsen ke konsumen dari berbagai tingkat tropik melalui jalur rantai makanan. Energi kimia tersebut digunakan organisme untuk pertumbuhan dan perkembangan. Kemampuan organisme-organisme dalam ekosistem untuk menerima dan menyimpan energi dinamakan produktivitas ekosistem. Produktivitas ekosistem terdiri dari produktivitas primer dan produktivitas sekunder.
a. Produktivitas primer
Produktivitas primer adalah kecepatan organisme autotrof sebagai produsen mengubah energi cahaya Matahari menjadi energi kimia dalam bentuk bahan organik. Hanya sebagian kecil energi cahaya yang dapat diserap oleh produsen. Produktivitas primer berbeda pada setiap ekosistem, yang terbesar ada pada ekosistem hutan hujan tropis dan ekosistem hutan bakau. Produktifitas primer dibagi menjadi dua yaitu produktivitas primer kotor (PPk) dan produktivitas primer bersih(PPB).
1) Produktivitas primer kotor (PPk) adalah seluruh bahan organik yang dihasilkan dari prosesfotosintesis pada organisme fotoautotrof. Lebih kurang 20% dari PPK digunakan oleh organisme fotoautotrof untuk respirasi, tumbuh dan berkembang.
2) Produktivitas primer bersih (PPB) adalah sisa energi produktifitas primer kotor yang baru disimpan. Biomassa organisme autotrof (produsen) diperkirakan mencapai 50%-90% dari seluruh bahan organik hasil fotosintesis. Hal ini menunjukkan simpanan energi kimia yang dapat ditransfer ke trofik selanjutnya melalui hubungan makan dimakan dalam ekosistem.
b. Produktivitas sekunder & Efisiensi ekologi
Produktivitas sekunder (PS) adalah kecepatan organisme heterotrof mengubah energi kimia dari bahan organik yang dimakan menjadi simpanan energi kimia baru di dalam tubuhnya. Energi kimia dalam bahan organik yang berpindah dari produsen ke organisme heterotrof (konsumen primer) dipergunakan untuk aktivitas hidup dan hanya sebagian yang dapat diubah menjadi energi kimia yang tersimpan di dalam tubuhnya sebagai produktivitas bersih.
Demikian juga perpindahan energi ke konsumen sekunder dan tersier akan selalu menjadi berkurang. Perbandingan produktivitas bersih antara trofik dengan trofik-trofik di atasnya dinamakanefisiensi ekologi. Diperkirakan hanya sekitar 10% energi yang dapat ditransfer sebagai biomassa dari trofik sebelumnya ke trofik berikutnya.
| 2. Aliran Energy di Alam Aliran energi merupakan rangkaian urutan pemindahan bentuk energi satu ke bentuk energi yang lain dimulai dari sinar matahari lalu ke produsen, konsumen primer, konsumen tingkat tinggi, sampai ke saproba di dalam tanah. Siklus ini berlangsung dalam ekosistem. Siklus energy di alam terdiri atas : |
a. Rantai Makanan
Energi dalam bentuk makanan akan berpindah dari organisme tingkat tinggi ke organisme lain yang tingkatannya lebih rendah melalui rentetan organisme memakan organisme sebelumnya dan sebagai penyedia bahan makanan bagi organisme berikutnya yang disebut rantai makanan.
Pada umumnya, tipe rantai makanan dibedakan menjadi tiga macam, yaitu sebagai berikut:
Energi dalam bentuk makanan akan berpindah dari organisme tingkat tinggi ke organisme lain yang tingkatannya lebih rendah melalui rentetan organisme memakan organisme sebelumnya dan sebagai penyedia bahan makanan bagi organisme berikutnya yang disebut rantai makanan.
Pada umumnya, tipe rantai makanan dibedakan menjadi tiga macam, yaitu sebagai berikut:
a. 
Rantai Makanan Perumput
Pada tipe ini, mata rantai makanannya berawal dari tumbuhan, maka
tingkat trofi 1 diduduki oleh tumbuhan hijau (produsen), tingkat trofi 2
diduduki oleh herbivora (konsumen 1), tingkat trofi 3 diduduki oleh karnivora
(konsumen 2), dan seterusnya.
Rantai Makanan Perumput Pada tipe ini, mata rantai makanannya berawal dari tumbuhan, maka
tingkat trofi 1 diduduki oleh tumbuhan hijau (produsen), tingkat trofi 2
diduduki oleh herbivora (konsumen 1), tingkat trofi 3 diduduki oleh karnivora
(konsumen 2), dan seterusnya.
b. 
Rantai Makanan Detritus
Mata rantai makanan pada tipe ini berawal dari organisme perombak.
Ingat kembali, detritus merupakan hancuran (fragmen) dari bahan-bahan sudah terurai yang dikonsumsi hewan-hewan kecil seperti rayap, cacing tanah, tripang, dan sebagainya.
Rantai Makanan Detritus Mata rantai makanan pada tipe ini berawal dari organisme perombak.
Ingat kembali, detritus merupakan hancuran (fragmen) dari bahan-bahan sudah terurai yang dikonsumsi hewan-hewan kecil seperti rayap, cacing tanah, tripang, dan sebagainya.
c. Rantai Makanan Parasit
Pada tipe rantai makanan parasit, terdapat organisme lebih kecil yang
memangsa organisme lebih besar.
Pada tipe rantai makanan parasit, terdapat organisme lebih kecil yang
memangsa organisme lebih besar.
b. Jaring-Jaring Makanan
Dari uraian komponen biotik di atas, pada tiap-tiap tingkatan konsumen
tampak seolah-olah setiap organisme hanya memakan atau dimakan oleh satu macam organisme yang lain, tetapi kenyataannya di dalam ekosistem keadaannya lebih kompleks.
Dari uraian komponen biotik di atas, pada tiap-tiap tingkatan konsumen
tampak seolah-olah setiap organisme hanya memakan atau dimakan oleh satu macam organisme yang lain, tetapi kenyataannya di dalam ekosistem keadaannya lebih kompleks.
Hal ini terjadi karena tiap-tiap organisme dapat memakan dalam satu tingkatan konsumen atau dari tingkatan konsumen lain di dalam ekosistem yang dikenal dengan rantai makanan dan antara rantairantai makanan itu saling berhubungan satu dengan lainnya yang dikenal dengan
jaring-jaring makanan.
jaring-jaring makanan.
c. Piramida Ekologi
Komponen-komponen biotik pada rantai makanan ekosistem menempati tingkatan trofi tertentu, seperti produsen menempati tingkat trofi pertama, herbivora menempati tingkat trofi kedua, karnivora menempati tingkat trofi ketiga, dan seterusnya.
Ketika organisme autotrof (produsen) dimakan oleh herbivora (konsumen I), maka energi yang tersimpan dalam produsen (tumbuhan) berpindah ke tubuh konsumen I (pemakannya) dan konsumen II akan mendapatkan energi dari memakan konsumen I, dan seterusnya.
Komponen-komponen biotik pada rantai makanan ekosistem menempati tingkatan trofi tertentu, seperti produsen menempati tingkat trofi pertama, herbivora menempati tingkat trofi kedua, karnivora menempati tingkat trofi ketiga, dan seterusnya.
Ketika organisme autotrof (produsen) dimakan oleh herbivora (konsumen I), maka energi yang tersimpan dalam produsen (tumbuhan) berpindah ke tubuh konsumen I (pemakannya) dan konsumen II akan mendapatkan energi dari memakan konsumen I, dan seterusnya.
Setiap tingkatan pada rantai makanan itu disebut taraf trofi. Ada
beberapa tingkatan taraf trofi pada rantai makan sebagai berikut.
1) Tingkat taraf trofi 1 : organisme dari golongan produsen (produsen primer)
2) Tingkat taraf trofi 2 : organisme dari golongan herbivora (konsumen primer)
3) Tingkat taraf trofi 3 : organisme dari golongan karnivora (konsumen sekunder)
4) Tingkat taraf trofi 3 : organisme dari golongan karnivora (konsumen predator)
Di dalam rantai makanan tersebut, tidak seluruh energi dapat dimanfaatkan, tetapi hanya sebagian yang mengalami perpindahan dari satu organisme ke organisme lainnya, karena dalam proses transformasi dari organisme satu ke organisme yang lain ada sebagian energi yang terlepas dan tidak dapat dimanfaatkan. Misalnya, tumbuhan hijau sebagai produsen menempati taraf trofi pertama yang hanya memanfaatkan sekitar 1% dari seluruh energi sinar matahari yang jatuh di permukaan bumi melalui fotosintesis yang diubah menjadi zat organik.
Jika tumbuhan hijau dimakan organisme lain (konsumen primer), maka hanya 10% energi yang berasal dari tumbuhan hijau dimanfaatkan oleh organisme itu untuk pertumbuhannya dan sisanya terdegradasi dalam bentuk panas terbuang ke atmosfer.
Jika tumbuhan hijau dimakan organisme lain (konsumen primer), maka hanya 10% energi yang berasal dari tumbuhan hijau dimanfaatkan oleh organisme itu untuk pertumbuhannya dan sisanya terdegradasi dalam bentuk panas terbuang ke atmosfer.
Ada 3 macam-macam piramida ekologi adalah sebagai berikut:
1) Piramida Jumlah
Piramida jumlah merupakan jumlah organisme yang berada di dalamsuatu daerah (areal) tertentu yang dikelompokkan dan dihitung berdasarkan taraf trofi. Untuk menggambarkan piramida jumlah dinyatakan dalam bentuk segi empat yang luasnya menggambarkan atau sebanding dengan jumlah organisme dalam areal tertentu.
Pada piramida jumlah, golongan organisme yang berada pada tingkatan lebih tinggi memiliki jumlah organisme lebih banyak dari tingkatan organisme di bawahnya.
2) Piramida Berat (Biomassa)
Penggunaan piramida jumlah sering berubah-ubah karena keadaan lingkungan, untuk itu digunakan piramida berat (biomassa).
Piramida berat (biomassa) merupakan taksiran berat organisme yang mewakili setiap taraf trofi dengan cara tiap-tiap individu ditimbang dan dicatat jumlahnya dalam suatu ekosistem.
Misalnya biomassa tumbuhan di ukur berat akar, batang, dan daun yang menempati areal tertentu. Piramida biomasa dibuat berdasarkan berat total populasinya pada suatu waktu.
Satuan yang dipakai adalah berat total organisme dalam satuan berat (gr/kg) per satuan luas tertentu (m² atau hektar) yang biasanya diukur dalam berat kering. Untuk mengukur biomassa seluruhnya, dilakukan teknik sampling (cuplikan) guna memperkirakan seluruhnya.
Misalnya biomassa tumbuhan di ukur berat akar, batang, dan daun yang menempati areal tertentu. Piramida biomasa dibuat berdasarkan berat total populasinya pada suatu waktu.
Satuan yang dipakai adalah berat total organisme dalam satuan berat (gr/kg) per satuan luas tertentu (m² atau hektar) yang biasanya diukur dalam berat kering. Untuk mengukur biomassa seluruhnya, dilakukan teknik sampling (cuplikan) guna memperkirakan seluruhnya.
3) Piramida Energi
Piramida energi dapat digunakan dalam jangka waktu yang lebih lama. Piramida ini memiliki beberapa keuntungan, yaitu dapat memperhitungkan kecepatan produksi, berat dua species yang sama tidak harus memiliki energi yang sama, dapat digunakan untuk membandingkan berbagai ekosistem, adanya masukan energi matahari yang ditambahkan.
Piramida energi ini menggambarkan banyaknya energi yang tersimpan dalam 6 tahun yang digunakan senyawa organik sebagai bahan makanan. Satuan energinya dinyatakan dalam kalori per m² per satuan waktu (kal/m2/th).
Piramida energi dapat digunakan dalam jangka waktu yang lebih lama. Piramida ini memiliki beberapa keuntungan, yaitu dapat memperhitungkan kecepatan produksi, berat dua species yang sama tidak harus memiliki energi yang sama, dapat digunakan untuk membandingkan berbagai ekosistem, adanya masukan energi matahari yang ditambahkan.
Piramida energi ini menggambarkan banyaknya energi yang tersimpan dalam 6 tahun yang digunakan senyawa organik sebagai bahan makanan. Satuan energinya dinyatakan dalam kalori per m² per satuan waktu (kal/m2/th).
d. Fotosintesis
Secara langsung maupun tidak langsung, sumber energi setiap ekosistem
berasal dari sinar matahari yang diubah oleh tumbuhan hijau (autotrof)
menjadi energi kimia dalam bentuk zat-zat organik (makanan) melalui proses fotosintesis.
Pada proses fotosintesis, bentuk energi diubah dari energi cahaya menjadi
energi kimia dan berpindah ke konsumen I, II, dan III, yang berakhir pada
proses penguraian. Di dalam proses penguraian, energi ini dilepaskan dalam bentuk panas, kemudian tersebar ke lingkungan dan tidak dapat dimanfaatkan lagi.
Secara langsung maupun tidak langsung, sumber energi setiap ekosistem
berasal dari sinar matahari yang diubah oleh tumbuhan hijau (autotrof)
menjadi energi kimia dalam bentuk zat-zat organik (makanan) melalui proses fotosintesis.
Pada proses fotosintesis, bentuk energi diubah dari energi cahaya menjadi
energi kimia dan berpindah ke konsumen I, II, dan III, yang berakhir pada
proses penguraian. Di dalam proses penguraian, energi ini dilepaskan dalam bentuk panas, kemudian tersebar ke lingkungan dan tidak dapat dimanfaatkan lagi.
B. Daur Hidrogen di alam
1. Pengertian
Hidrogen (bahasa Latin: hydrogenium, dari bahasa Yunani: hydro: air, genes: membentuk) adalah unsur kimia pada tabel periodik yang memiliki simbol H dan nomor atom 1. Pada suhu dan tekanan standar, hidrogen tidak berwarna, tidak berbau, bersifat non-logam, bervalensi tunggal, dan merupakan gas diatomik yang sangat mudah terbakar. Dengan massa atom 1,00794 amu, hidrogen adalah unsur teringan di dunia.
a. Gas hidrogen sangat mudah terbakar dan akan terbakar pada konsentrasi serendah 4% H2 di udara bebas. Entalpi pembakaran hidrogen adalah -286 kJ/mol. Hidrogen terbakar menurut persamaan kimia:
2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l) + 572 kJ (286 kJ/mol)
Ketika dicampur dengan oksigen dalam berbagai perbandingan, hidrogen meledak seketika disulut dengan api dan akan meledak sendiri pada temperatur 560 °C. Lidah api hasil pembakaran hidrogen-oksigen murni memancarkan gelombang ultraviolet dan hampir tidak terlihat dengan mata telanjang. Karakteristik lainnya dari api hidrogen adalah nyala api cenderung menghilang dengan cepat di udara, sehingga kerusakan akibat ledakan hidrogen lebih ringan dari ledakan hidrokarbon.
H2 bereaksi secara langsung dengan unsur-unsur oksidator lainnya. Ia bereaksi dengan spontan dan hebat pada suhu kamar dengan klorin dan fluorin, menghasilkan hidrogen halida berupa hidrogen klorida dan hidrogen fluorida.
b. Atom hidrogen
Gambaran atom hidrogen yang menampakkan diameter atom dua kali lebih besar dari jari-jari model Bohr(citra tidak berskala).
Aras tenaga keadaan dasar elektron pada atom hidrogen adalah −13.6 eV, yang ekuivalen dengan foton ultraviolet kira-kira 92 nm.
c. Bentuk-bentuk molekul unsur
1) Bentuk monoatomik
Atom H, juga disebut hidrogen nasen atau hidrogen atomik, diklaim eksis secara fana namun cukup lama untuk menimbulkan reaksi kimia. Menurut klaim itu, hidrogen nasen dihasilkan secara in situ, biasanya reaksi antara seng dengan asam, atau dengan elektrolisispada katode. Sebagai molekul monoatomik, atom H sangat reaktif dan oleh karena itu adalah reduktor yang lebih kuat dari H2 diatomik.
d. Isotop hidrogen
Protium, isotop hidrogen yang paling umum dijumpai, memiliki satu proton dan satu elektron. Keunikan isotop ini adalah ia tidak mempunya neutron (lihat pula diprotonuntuk pembahasan mengenai mengapa isotop tanpa neutron yang lain tidak eksis.
Hidrogen memiliki tiga isotop alami, ditandai dengan 1H, 2H, dan 3H. Isotop lainnya yang tidak stabil (4H to 7H) juga telah disintesiskan di laboratorium namun tidak pernah dijumpai secara alami.[42][43]
1) 1H adalah isotop hidrogen yang paling melimpah, memiliki persentase 99.98% dari jumlah atom hidrogen. Oleh karena inti atom isotop ini hanya memiliki protontunggal, ia diberikan nama yang deskriptif sebagai protium, namun nama ini jarang sekali digunakan.[44]
2) 2H, isotop hidrogen lainnya yang stabil, juga dikenal sebagai deuterium dan mengandung satu proton dan satu neutron pada intinya. Deuterium tidak bersifat radioaktif, dan tidak memberikan bahaya keracunan yang signifikan. Air yang atom hidrogennya merupakan isotop deuterium dinamakan air berat. Deuterium dan senyawanya digunakan sebagai penanda non-radioaktif pada percobaan kimia dan untuk pelarut 1H-spektroskopi NMR.[45] Air berat digunakan sebagai moderator neutron dan pendingin pada reaktor nuklir. Deuterium juga berpotensi sebagai bahan bakar fusi nuklir komersial.[46]
3) 3H dikenal dengan nama tritium dan mengandung satu proton dan dua neutron pada intinya. Ia memiliki sifat radioaktif, dan mereras menjadi Helium-3 melaluipererasan beta dengan umur paruh 12,32 tahun.[35] Sejumlah kecil tritium dapat dijumpai di alam oleh karena interaksi sinar kosmos dengan atmosfer bumi; tritium juga dilepaskan selama uji coba nuklir.[47] Ia juga digunakan dalam reaksi fusi nuklir,[48] sebagai penanda dalam geokimia isotop,[49] dan terspesialisasi pada peralatan self-powered lighting.[50] Tritium juga digunakan dalam penandaan percobaan kimia dan biologi sebagai radiolabel.
e. 
Keberadaan alami
Keberadaan alamiHidrogen adalah unsur yang paling melimpah di alam semesta ini dengan persentase 75% dari barion berdasarkan massa dan lebih dari 90% berdasarkan jumlah atom. Unsur ini ditemukan dalam kelimpahan yang besar di bintang-bintang dan planet-planet gas raksasa. Awan molekuldari H2 diasosiasikan dengan pembentukan bintang. Hidrogen memainkan peran penting dalam pemberian energi bintang melalui reaksi proton-proton dan fusi nuklir daur CNO.
Di seluruh alam semesta ini, hidrogen kebanyakan ditemukan dalam keadaan atomik dan plasma yang sifatnya berbeda dengan molekul hidrogen. Sebagai plasma, elektron hidrogen dan proton terikat bersama, dan menghasilkan konduktivitas elektrik yang sangat tinggi dan daya pancar yang tinggi (menghasilkan cahaya dari Matahari dan bintang lain). Partikel yang bermuatan dipengaruhi oleh medan magnet dan medan listrik. Sebagai contoh, dalam angin surya, partikel-partikel ini berinteraksi dengan magnetosfer bumi dan mengakibatkan arus Birkeland dan fenomena Aurora. Hidrogen ditemukan dalam keadaan atom netral di medium antarbintang. Sejumlah besar atom hidrogen netral yang ditemukan di sistem Lyman-alpha teredam diperkirakan mendominasi rapatan barionik alam semesta sampai dengan pergeseran merah z=4.
Dalam keadaan normal di bumi, unsur hidrogen berada dalam keadaan gas diatomik, H2 (silakan lihat tabel data). Namun, gas hidrogen sangatlah langka di atmosfer bumi (1 ppm berdasarkan volume) oleh karena beratnya yang ringan yang menyebabkan gas hidrogen lepas dari gravitasi bumi. Walaupun demikian, hidrogen masih merupakan unsur paling melimpah di permukaan bumi ini. Kebanyakan hidrogen bumi berada dalam keadaan bersenyawa dengan unsur lain seperti hidrokarbon dan air. Gas hidrogen dihasilkan oleh beberapa jenis bakteri dan ganggang dan merupakan komponen alami dari kentut.
2. Daur Hidrologi (Air)
Air di atmosfer berada dalam bentuk uap air. Uap air berasal dari air di daratan dan laut yang menguap karena panas cahaya matahari. Sebagian besar uap air di atmosfer berasal dari laut karena laut mencapai tigaperempat luas permukaan bumi. Uap air di atmosfer terkondensasi menjadi awan yang turun ke daratan dan laut dalam bentuk hujan. Air hujan di daratan masuk ke dalam tanah membentuk air permukaan tanah dan air tanah.
Tumbuhan darat menyerap air yang ada di dalam tanah. Dalam tubuh tumbuhan air mengalir melalui suatu pembuluh. Kemudian melalui tranpirasi uap air dilepaskan oleh tumbuhan ke atmosfer. Transpirasi oleh tumbuhan mencakup 90% penguapan pada ekosistem darat.
Hewan memperoleh air langsung dari air permukaan serta dari tumbuhan dan hewan yang dimakan, sedangkan manusia menggunakan sekitar seperempat air tanah. Sebagian air keluar dari tubuh hewan dan manusia sebagai urin dan keringat.
Air tanah dan air permukaan sebagian mengalir ke sungai, kemudian ke danau dan ke laut. Siklus ini di sebut Siklus Panjang. Sedangkan siklus yang dimulai dengan proses Transpirasi dan Evapotranspirasi dari air yang terdapat di permukaan bumi, lalu diikuti oleh Presipitasi atau turunnya air ke permukaan bumi disebut Siklus Pendek.
Tumbuhan darat menyerap air yang ada di dalam tanah. Dalam tubuh tumbuhan air mengalir melalui suatu pembuluh. Kemudian melalui tranpirasi uap air dilepaskan oleh tumbuhan ke atmosfer. Transpirasi oleh tumbuhan mencakup 90% penguapan pada ekosistem darat.
Hewan memperoleh air langsung dari air permukaan serta dari tumbuhan dan hewan yang dimakan, sedangkan manusia menggunakan sekitar seperempat air tanah. Sebagian air keluar dari tubuh hewan dan manusia sebagai urin dan keringat.
Air tanah dan air permukaan sebagian mengalir ke sungai, kemudian ke danau dan ke laut. Siklus ini di sebut Siklus Panjang. Sedangkan siklus yang dimulai dengan proses Transpirasi dan Evapotranspirasi dari air yang terdapat di permukaan bumi, lalu diikuti oleh Presipitasi atau turunnya air ke permukaan bumi disebut Siklus Pendek.
Pemanasan air samudra oleh sinar matahari merupakan kunci proses siklus hidrologi tersebut dapat berjalan secara kontinu. Air berevaporasi kemudian jatuh sebagai presipitasi dalam bentuk hujan, salju, hujan es, hujan gerimis, atau kabut. Pada perjalanan menuju bumi, beberapa presipitasi dapat berevaporasi kembali ke atas, atau langsung jatuh yang kemudian diintersepsi oleh tanaman sebelum mencapai tanah. Setelah mencapai tanah siklus hidrologi terus bergerak secara kontinu dalam tiga cara yang berbeda:
a. Evaporasi (transpirasi)
Air yang ada di laut, di daratan, di sungai, di tanaman, dan sebagainya, kemudian akan menguap ke angkasa (atmosfer) dan akan menjadi awan. Pada keadaan jenuh, uap air (awan) itu akan menjadi bintik-bintik air yang selanjutnya akan turun (precipitation) dalam bentuk hujan, salju, es, dan kabut.
b. Infiltrasi (perkolasi)
Ke dalam tanah air bergerak ke dalam tanah melalui celah-celah dan pori-pori tanah dan batuan menuju permukaan air tanah. Air dapat bergerak akibat aksi kapiler, atau air dapat bergerak secara vertikal atau horizontal di bawah permukaan tanah hingga air tersebut memasuki kembali sistem air permukaan.
c. Air permukaan
Air bergerak di atas permukaan tanah, dekat dengan aliran utama dan danau, makin landai lahan maka makin sedikit pori-pori tanah, maka aliran permukaan semakin besar. Aliran permukaan tanah dapat dilihat biasanya pada daerah urban. Sungai-sungai bergabung satu sama lain dan membentuk sungai utama yang membawa seluruh air permukaan di sekitar daerah aliran sungai menuju laut.
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
1. Aliran energi
Aliran energi merupakan rangkaian urutan pemindahan bentuk energi satu ke bentuk energi yang lain dimulai dari sinar matahari lalu ke produsen, ke konsumen primer (herbivora), ke konsumen tingkat tinggi (karnivora), sampai ke saproba, aliran energi juga dapat diartikan perpindahan energi dari satu tingkatan trofik ke tingkatan.
Aliran energi dialam terjadi melalui siklus ekosistem, yaitu melalui rantai makanan dan jarring-jaring makanan.
2. Daur hydrogen.
Air di atmosfer berada dalam bentuk uap air. Uap air berasal dari air di daratan dan laut yang menguap karena panas cahaya matahari. Uap air di atmosfer terkondensasi menjadi awan yang turun ke daratan dan laut dalam bentuk hujan. Air hujan di daratan masuk ke dalam tanah membentuk air permukaan tanah dan air tanah.
Tumbuhan darat menyerap air yang ada di dalam tanah. Kemudian melalui tranpirasi uap air dilepaskan oleh tumbuhan ke atmosfer.
Tumbuhan darat menyerap air yang ada di dalam tanah. Kemudian melalui tranpirasi uap air dilepaskan oleh tumbuhan ke atmosfer.
siklus hidrologi terus bergerak secara kontinu dalam tiga cara yang berbeda:
a. Evaporasi (transpirasi
b. Infiltrasi (perkolasi)
c. Air permukaan
B. Saran
Makalah ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu kritik dan saran masih kami harapkan untuk perbaikan dimasa yang akan datang
Yogyakarta, November 2012
Penyusun,
Fahrizal Noor
NIREM : 05.1.4.12.0374
DAFTAR PUSTAKA
Satia. Pengaruh Perubahan Iklim Terhadap Tanaman. http://hirupbagja.blogspot.com/2009/10/pengaruh-perubahan-iklim-terhadap.html
TUGAS AGROEKOLOGI
ALIRAN ENERGI DAN DAUR HIDROGEN
|
DI SUSUN OLEH :
KELOMPOK II
FAHRIZAL NOOR
NIREM : 05.1.4.12.0373
SEKOLAH TINGGI PENYULUHAN PERTANIAN (STPP) MAGELANG
JURUSAN PENYULUHAN PERTANIAN DI YOGYAKARTA
TAHUN 2012
RESUME/MAKALAH
ALIRAN ENERGI DAN DAUR HIDROGEN
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
1. Aliran Energi
Aliran energi merupakan rangkaian urutan pemindahan bentuk energi satu ke bentuk energi yang lain dimulai dari sinar matahari lalu ke produsen, ke konsumen primer (herbivora), ke konsumen tingkat tinggi (karnivora), sampai ke saproba, aliran energi juga dapat diartikan perpindahan energi dari satu tingkatan trofik ke tingkatan berikutnya. Pada proses perpindahan selalu terjadi pengurangan jumlah energi setiap melalui tingkat trofik makan-memakan. Energi dapat berubah menjadi bentuk lain, seperti energi kimia, energi mekanik, energi listrik, dan energi panas. Perubahan bentuk energi menjadi bentuk lain ini dinamakan transformasi energi
Energi dapat diartikan sebagai kemampuan kerja. Energi diperoleh organisme dari makanan yang dikonsumsinya.
Cahaya matahari merupakan sumber energi utama kehidupan. Tumbuhan berklorofil memanfaatkan cahaya matahari untuk berfotosintesis. Organisme yang menggunakan cahaya untuk mengubah zat anorganik menjadi zat organik disebut organisme fotoautotrof. Organisme yang menggunakan energi yang didapat dari reaksi kimia untuk membuat makanan disebut organisme kemoautotrof.
Golongan organisme autotrof merupakan makanan penting bagi organisme heterotrof. Organisme heterotrof adalah organisme yang tidak dapat membuat makanan sendiri, misalnya manusia, hewan, dan bakteri tertentu. Makanan organisme heterotrof berupa organik yang sudah jadi. Aliran energi merupakan rangkaian urutan pemindahan bentuk energi satu ke bentuk energi yang lain. Dimulai dari sinar matahari lalu ke produsen, ke konsumen primer, ke konsumen tingkat tinggi sampai ke tingkat saproba.
Pengalihan energi juga berlangsung melalui sederetan organisme yang memakan dan yang dimakan di dalam rantai makanan maupun jaring-jaring makanan. Daur energi dan aliran energi ini berlangsung dalam ekosistem.
2. Hidrogen
Hidrogen (bahasa Latin: hydrogenium, dari bahasa Yunani: hydro: air, genes: membentuk) adalah unsur kimia pada tabel periodik yang memiliki simbol H dan nomor atom 1.
Hidrogen juga adalah unsur paling melimpah dengan persentase kira-kira 75% dari total massa unsur alam semesta. Kebanyakan bintangdibentuk oleh hidrogen dalam keadaan plasma. Senyawa hidrogen relatif langka dan jarang dijumpai secara alami di bumi, dan biasanya dihasilkan secara industri dari berbagai senyawa hidrokarbon seperti metana. Hidrogen juga dapat dihasilkan dari air melalui proses elektrolisis, namun proses ini secara komersial lebih mahal daripada produksi hidrogen dari gas alam.
Isotop hidrogen yang paling banyak dijumpai di alam adalah protium, yang inti atomnya hanya mempunyai proton tunggal dan tanpa neutron. Senyawa ionik hidrogen dapat bermuatan positif (kation) ataupun negatif (anion). Hidrogen dapat membentuk senyawa dengan kebanyakan unsur dan dapat dijumpai dalam air dan senyawa-senyawa organik.
Berdasarkan latar belakang tersebut akan kami kaji lebih lanjut dalam makalah yang berjudul Aliran energy dan Daur Hidrogen berikut ini.
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan Latar belakang masalah diatas, maka rumusan masalah yang dapat kami susun adalah sebagai berikut :
1. Bagaimana aliran energi di alam ?
2. Bagaimana daur hydrogen di alam ?
C. Tujuan
Dalam rumusan masalah di atas terdapat beberapa tujuan dan manfaat diantaranya:
1. Untuk mengetahui bagaimana aliran energy di alam
2. Untuk mengetahui bagaimana daur hydrogen di alam
BAB II
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Aliran Energi
1. Pengertian
Aliran energi merupakan rangkaian urutan pemindahan bentuk energi satu ke bentuk energi yang lain dimulai dari sinar matahari lalu ke produsen, ke konsumen primer (herbivora), ke konsumen tingkat tinggi (karnivora), sampai ke saproba, aliran energi juga dapat diartikan perpindahan energi dari satu tingkatan trofik ke tingkatan berikutnya. Pada proses perpindahan selalu terjadi pengurangan jumlah energi setiap melalui tingkat trofik makan-memakan. Energi dapat berubah menjadi bentuk lain, seperti energi kimia, energi mekanik, energi listrik, dan energi panas. Perubahan bentuk energi menjadi bentuk lain ini dinamakan transformasi energi.
Sumber energi utama bagi kehidupan adalah cahaya Matahari. Energi cahaya Matahari masuk ke dalam komponen biotik melalui produsen (organisme fotoautotropik) yang diubah menjadi energi kimia tersimpan di dalam senyawa organik. Energi kimia mengalir dari produsen ke konsumen dari berbagai tingkat tropik melalui jalur rantai makanan. Energi kimia tersebut digunakan organisme untuk pertumbuhan dan perkembangan. Kemampuan organisme-organisme dalam ekosistem untuk menerima dan menyimpan energi dinamakan produktivitas ekosistem. Produktivitas ekosistem terdiri dari produktivitas primer dan produktivitas sekunder.
a. Produktivitas primer
Produktivitas primer adalah kecepatan organisme autotrof sebagai produsen mengubah energi cahaya Matahari menjadi energi kimia dalam bentuk bahan organik. Hanya sebagian kecil energi cahaya yang dapat diserap oleh produsen. Produktivitas primer berbeda pada setiap ekosistem, yang terbesar ada pada ekosistem hutan hujan tropis dan ekosistem hutan bakau. Produktifitas primer dibagi menjadi dua yaitu produktivitas primer kotor (PPk) dan produktivitas primer bersih(PPB).
1) Produktivitas primer kotor (PPk) adalah seluruh bahan organik yang dihasilkan dari prosesfotosintesis pada organisme fotoautotrof. Lebih kurang 20% dari PPK digunakan oleh organisme fotoautotrof untuk respirasi, tumbuh dan berkembang.
2) Produktivitas primer bersih (PPB) adalah sisa energi produktifitas primer kotor yang baru disimpan. Biomassa organisme autotrof (produsen) diperkirakan mencapai 50%-90% dari seluruh bahan organik hasil fotosintesis. Hal ini menunjukkan simpanan energi kimia yang dapat ditransfer ke trofik selanjutnya melalui hubungan makan dimakan dalam ekosistem.
b. Produktivitas sekunder & Efisiensi ekologi
Produktivitas sekunder (PS) adalah kecepatan organisme heterotrof mengubah energi kimia dari bahan organik yang dimakan menjadi simpanan energi kimia baru di dalam tubuhnya. Energi kimia dalam bahan organik yang berpindah dari produsen ke organisme heterotrof (konsumen primer) dipergunakan untuk aktivitas hidup dan hanya sebagian yang dapat diubah menjadi energi kimia yang tersimpan di dalam tubuhnya sebagai produktivitas bersih.
Demikian juga perpindahan energi ke konsumen sekunder dan tersier akan selalu menjadi berkurang. Perbandingan produktivitas bersih antara trofik dengan trofik-trofik di atasnya dinamakanefisiensi ekologi. Diperkirakan hanya sekitar 10% energi yang dapat ditransfer sebagai biomassa dari trofik sebelumnya ke trofik berikutnya.
| 2. Aliran Energy di Alam Aliran energi merupakan rangkaian urutan pemindahan bentuk energi satu ke bentuk energi yang lain dimulai dari sinar matahari lalu ke produsen, konsumen primer, konsumen tingkat tinggi, sampai ke saproba di dalam tanah. Siklus ini berlangsung dalam ekosistem. Siklus energy di alam terdiri atas : |
a. Rantai Makanan
Energi dalam bentuk makanan akan berpindah dari organisme tingkat tinggi ke organisme lain yang tingkatannya lebih rendah melalui rentetan organisme memakan organisme sebelumnya dan sebagai penyedia bahan makanan bagi organisme berikutnya yang disebut rantai makanan.
Pada umumnya, tipe rantai makanan dibedakan menjadi tiga macam, yaitu sebagai berikut:
Energi dalam bentuk makanan akan berpindah dari organisme tingkat tinggi ke organisme lain yang tingkatannya lebih rendah melalui rentetan organisme memakan organisme sebelumnya dan sebagai penyedia bahan makanan bagi organisme berikutnya yang disebut rantai makanan.
Pada umumnya, tipe rantai makanan dibedakan menjadi tiga macam, yaitu sebagai berikut:
a. Rantai Makanan Perumput
Pada tipe ini, mata rantai makanannya berawal dari tumbuhan, maka
tingkat trofi 1 diduduki oleh tumbuhan hijau (produsen), tingkat trofi 2
diduduki oleh herbivora (konsumen 1), tingkat trofi 3 diduduki oleh karnivora
(konsumen 2), dan seterusnya.
Rantai Makanan Perumput Pada tipe ini, mata rantai makanannya berawal dari tumbuhan, maka
tingkat trofi 1 diduduki oleh tumbuhan hijau (produsen), tingkat trofi 2
diduduki oleh herbivora (konsumen 1), tingkat trofi 3 diduduki oleh karnivora
(konsumen 2), dan seterusnya.
b. Rantai Makanan Detritus
Mata rantai makanan pada tipe ini berawal dari organisme perombak.
Ingat kembali, detritus merupakan hancuran (fragmen) dari bahan-bahan sudah terurai yang dikonsumsi hewan-hewan kecil seperti rayap, cacing tanah, tripang, dan sebagainya.
Rantai Makanan Detritus Mata rantai makanan pada tipe ini berawal dari organisme perombak.
Ingat kembali, detritus merupakan hancuran (fragmen) dari bahan-bahan sudah terurai yang dikonsumsi hewan-hewan kecil seperti rayap, cacing tanah, tripang, dan sebagainya.
c. Rantai Makanan Parasit
Pada tipe rantai makanan parasit, terdapat organisme lebih kecil yang
memangsa organisme lebih besar.
Pada tipe rantai makanan parasit, terdapat organisme lebih kecil yang
memangsa organisme lebih besar.
b. Jaring-Jaring Makanan
Dari uraian komponen biotik di atas, pada tiap-tiap tingkatan konsumen
tampak seolah-olah setiap organisme hanya memakan atau dimakan oleh satu macam organisme yang lain, tetapi kenyataannya di dalam ekosistem keadaannya lebih kompleks.
Dari uraian komponen biotik di atas, pada tiap-tiap tingkatan konsumen
tampak seolah-olah setiap organisme hanya memakan atau dimakan oleh satu macam organisme yang lain, tetapi kenyataannya di dalam ekosistem keadaannya lebih kompleks.
Hal ini terjadi karena tiap-tiap organisme dapat memakan dalam satu tingkatan konsumen atau dari tingkatan konsumen lain di dalam ekosistem yang dikenal dengan rantai makanan dan antara rantairantai makanan itu saling berhubungan satu dengan lainnya yang dikenal dengan
jaring-jaring makanan.
jaring-jaring makanan.
c. Piramida Ekologi
Komponen-komponen biotik pada rantai makanan ekosistem menempati tingkatan trofi tertentu, seperti produsen menempati tingkat trofi pertama, herbivora menempati tingkat trofi kedua, karnivora menempati tingkat trofi ketiga, dan seterusnya.
Ketika organisme autotrof (produsen) dimakan oleh herbivora (konsumen I), maka energi yang tersimpan dalam produsen (tumbuhan) berpindah ke tubuh konsumen I (pemakannya) dan konsumen II akan mendapatkan energi dari memakan konsumen I, dan seterusnya.
Komponen-komponen biotik pada rantai makanan ekosistem menempati tingkatan trofi tertentu, seperti produsen menempati tingkat trofi pertama, herbivora menempati tingkat trofi kedua, karnivora menempati tingkat trofi ketiga, dan seterusnya.
Ketika organisme autotrof (produsen) dimakan oleh herbivora (konsumen I), maka energi yang tersimpan dalam produsen (tumbuhan) berpindah ke tubuh konsumen I (pemakannya) dan konsumen II akan mendapatkan energi dari memakan konsumen I, dan seterusnya.
Setiap tingkatan pada rantai makanan itu disebut taraf trofi. Ada
beberapa tingkatan taraf trofi pada rantai makan sebagai berikut.
1) Tingkat taraf trofi 1 : organisme dari golongan produsen (produsen primer)
2) Tingkat taraf trofi 2 : organisme dari golongan herbivora (konsumen primer)
3) Tingkat taraf trofi 3 : organisme dari golongan karnivora (konsumen sekunder)
4) Tingkat taraf trofi 3 : organisme dari golongan karnivora (konsumen predator)
Di dalam rantai makanan tersebut, tidak seluruh energi dapat dimanfaatkan, tetapi hanya sebagian yang mengalami perpindahan dari satu organisme ke organisme lainnya, karena dalam proses transformasi dari organisme satu ke organisme yang lain ada sebagian energi yang terlepas dan tidak dapat dimanfaatkan. Misalnya, tumbuhan hijau sebagai produsen menempati taraf trofi pertama yang hanya memanfaatkan sekitar 1% dari seluruh energi sinar matahari yang jatuh di permukaan bumi melalui fotosintesis yang diubah menjadi zat organik.
Jika tumbuhan hijau dimakan organisme lain (konsumen primer), maka hanya 10% energi yang berasal dari tumbuhan hijau dimanfaatkan oleh organisme itu untuk pertumbuhannya dan sisanya terdegradasi dalam bentuk panas terbuang ke atmosfer.
Jika tumbuhan hijau dimakan organisme lain (konsumen primer), maka hanya 10% energi yang berasal dari tumbuhan hijau dimanfaatkan oleh organisme itu untuk pertumbuhannya dan sisanya terdegradasi dalam bentuk panas terbuang ke atmosfer.
Ada 3 macam-macam piramida ekologi adalah sebagai berikut:
1) Piramida Jumlah
Piramida jumlah merupakan jumlah organisme yang berada di dalamsuatu daerah (areal) tertentu yang dikelompokkan dan dihitung berdasarkan taraf trofi. Untuk menggambarkan piramida jumlah dinyatakan dalam bentuk segi empat yang luasnya menggambarkan atau sebanding dengan jumlah organisme dalam areal tertentu.
Pada piramida jumlah, golongan organisme yang berada pada tingkatan lebih tinggi memiliki jumlah organisme lebih banyak dari tingkatan organisme di bawahnya.
2) Piramida Berat (Biomassa)
Penggunaan piramida jumlah sering berubah-ubah karena keadaan lingkungan, untuk itu digunakan piramida berat (biomassa).
Piramida berat (biomassa) merupakan taksiran berat organisme yang mewakili setiap taraf trofi dengan cara tiap-tiap individu ditimbang dan dicatat jumlahnya dalam suatu ekosistem.
Misalnya biomassa tumbuhan di ukur berat akar, batang, dan daun yang menempati areal tertentu. Piramida biomasa dibuat berdasarkan berat total populasinya pada suatu waktu.
Satuan yang dipakai adalah berat total organisme dalam satuan berat (gr/kg) per satuan luas tertentu (m² atau hektar) yang biasanya diukur dalam berat kering. Untuk mengukur biomassa seluruhnya, dilakukan teknik sampling (cuplikan) guna memperkirakan seluruhnya.
Misalnya biomassa tumbuhan di ukur berat akar, batang, dan daun yang menempati areal tertentu. Piramida biomasa dibuat berdasarkan berat total populasinya pada suatu waktu.
Satuan yang dipakai adalah berat total organisme dalam satuan berat (gr/kg) per satuan luas tertentu (m² atau hektar) yang biasanya diukur dalam berat kering. Untuk mengukur biomassa seluruhnya, dilakukan teknik sampling (cuplikan) guna memperkirakan seluruhnya.
3) Piramida Energi
Piramida energi dapat digunakan dalam jangka waktu yang lebih lama. Piramida ini memiliki beberapa keuntungan, yaitu dapat memperhitungkan kecepatan produksi, berat dua species yang sama tidak harus memiliki energi yang sama, dapat digunakan untuk membandingkan berbagai ekosistem, adanya masukan energi matahari yang ditambahkan.
Piramida energi ini menggambarkan banyaknya energi yang tersimpan dalam 6 tahun yang digunakan senyawa organik sebagai bahan makanan. Satuan energinya dinyatakan dalam kalori per m² per satuan waktu (kal/m2/th).
Piramida energi dapat digunakan dalam jangka waktu yang lebih lama. Piramida ini memiliki beberapa keuntungan, yaitu dapat memperhitungkan kecepatan produksi, berat dua species yang sama tidak harus memiliki energi yang sama, dapat digunakan untuk membandingkan berbagai ekosistem, adanya masukan energi matahari yang ditambahkan.
Piramida energi ini menggambarkan banyaknya energi yang tersimpan dalam 6 tahun yang digunakan senyawa organik sebagai bahan makanan. Satuan energinya dinyatakan dalam kalori per m² per satuan waktu (kal/m2/th).
d. Fotosintesis
Secara langsung maupun tidak langsung, sumber energi setiap ekosistem
berasal dari sinar matahari yang diubah oleh tumbuhan hijau (autotrof)
menjadi energi kimia dalam bentuk zat-zat organik (makanan) melalui proses fotosintesis.
Pada proses fotosintesis, bentuk energi diubah dari energi cahaya menjadi
energi kimia dan berpindah ke konsumen I, II, dan III, yang berakhir pada
proses penguraian. Di dalam proses penguraian, energi ini dilepaskan dalam bentuk panas, kemudian tersebar ke lingkungan dan tidak dapat dimanfaatkan lagi.
Secara langsung maupun tidak langsung, sumber energi setiap ekosistem
berasal dari sinar matahari yang diubah oleh tumbuhan hijau (autotrof)
menjadi energi kimia dalam bentuk zat-zat organik (makanan) melalui proses fotosintesis.
Pada proses fotosintesis, bentuk energi diubah dari energi cahaya menjadi
energi kimia dan berpindah ke konsumen I, II, dan III, yang berakhir pada
proses penguraian. Di dalam proses penguraian, energi ini dilepaskan dalam bentuk panas, kemudian tersebar ke lingkungan dan tidak dapat dimanfaatkan lagi.
B. Daur Hidrogen di alam
1. Pengertian
Hidrogen (bahasa Latin: hydrogenium, dari bahasa Yunani: hydro: air, genes: membentuk) adalah unsur kimia pada tabel periodik yang memiliki simbol H dan nomor atom 1. Pada suhu dan tekanan standar, hidrogen tidak berwarna, tidak berbau, bersifat non-logam, bervalensi tunggal, dan merupakan gas diatomik yang sangat mudah terbakar. Dengan massa atom 1,00794 amu, hidrogen adalah unsur teringan di dunia.
a. Gas hidrogen sangat mudah terbakar dan akan terbakar pada konsentrasi serendah 4% H2 di udara bebas. Entalpi pembakaran hidrogen adalah -286 kJ/mol. Hidrogen terbakar menurut persamaan kimia:
2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l) + 572 kJ (286 kJ/mol)
Ketika dicampur dengan oksigen dalam berbagai perbandingan, hidrogen meledak seketika disulut dengan api dan akan meledak sendiri pada temperatur 560 °C. Lidah api hasil pembakaran hidrogen-oksigen murni memancarkan gelombang ultraviolet dan hampir tidak terlihat dengan mata telanjang. Karakteristik lainnya dari api hidrogen adalah nyala api cenderung menghilang dengan cepat di udara, sehingga kerusakan akibat ledakan hidrogen lebih ringan dari ledakan hidrokarbon.
H2 bereaksi secara langsung dengan unsur-unsur oksidator lainnya. Ia bereaksi dengan spontan dan hebat pada suhu kamar dengan klorin dan fluorin, menghasilkan hidrogen halida berupa hidrogen klorida dan hidrogen fluorida.
b. Atom hidrogen
Gambaran atom hidrogen yang menampakkan diameter atom dua kali lebih besar dari jari-jari model Bohr(citra tidak berskala).
Aras tenaga keadaan dasar elektron pada atom hidrogen adalah −13.6 eV, yang ekuivalen dengan foton ultraviolet kira-kira 92 nm.
c. Bentuk-bentuk molekul unsur
1) Bentuk monoatomik
Atom H, juga disebut hidrogen nasen atau hidrogen atomik, diklaim eksis secara fana namun cukup lama untuk menimbulkan reaksi kimia. Menurut klaim itu, hidrogen nasen dihasilkan secara in situ, biasanya reaksi antara seng dengan asam, atau dengan elektrolisispada katode. Sebagai molekul monoatomik, atom H sangat reaktif dan oleh karena itu adalah reduktor yang lebih kuat dari H2 diatomik.
d. Isotop hidrogen
Protium, isotop hidrogen yang paling umum dijumpai, memiliki satu proton dan satu elektron. Keunikan isotop ini adalah ia tidak mempunya neutron (lihat pula diprotonuntuk pembahasan mengenai mengapa isotop tanpa neutron yang lain tidak eksis.
Hidrogen memiliki tiga isotop alami, ditandai dengan 1H, 2H, dan 3H. Isotop lainnya yang tidak stabil (4H to 7H) juga telah disintesiskan di laboratorium namun tidak pernah dijumpai secara alami.[42][43]
1) 1H adalah isotop hidrogen yang paling melimpah, memiliki persentase 99.98% dari jumlah atom hidrogen. Oleh karena inti atom isotop ini hanya memiliki protontunggal, ia diberikan nama yang deskriptif sebagai protium, namun nama ini jarang sekali digunakan.[44]
2) 2H, isotop hidrogen lainnya yang stabil, juga dikenal sebagai deuterium dan mengandung satu proton dan satu neutron pada intinya. Deuterium tidak bersifat radioaktif, dan tidak memberikan bahaya keracunan yang signifikan. Air yang atom hidrogennya merupakan isotop deuterium dinamakan air berat. Deuterium dan senyawanya digunakan sebagai penanda non-radioaktif pada percobaan kimia dan untuk pelarut 1H-spektroskopi NMR.[45] Air berat digunakan sebagai moderator neutron dan pendingin pada reaktor nuklir. Deuterium juga berpotensi sebagai bahan bakar fusi nuklir komersial.[46]
3) 3H dikenal dengan nama tritium dan mengandung satu proton dan dua neutron pada intinya. Ia memiliki sifat radioaktif, dan mereras menjadi Helium-3 melaluipererasan beta dengan umur paruh 12,32 tahun.[35] Sejumlah kecil tritium dapat dijumpai di alam oleh karena interaksi sinar kosmos dengan atmosfer bumi; tritium juga dilepaskan selama uji coba nuklir.[47] Ia juga digunakan dalam reaksi fusi nuklir,[48] sebagai penanda dalam geokimia isotop,[49] dan terspesialisasi pada peralatan self-powered lighting.[50] Tritium juga digunakan dalam penandaan percobaan kimia dan biologi sebagai radiolabel.
e. Keberadaan alami
Keberadaan alamiHidrogen adalah unsur yang paling melimpah di alam semesta ini dengan persentase 75% dari barion berdasarkan massa dan lebih dari 90% berdasarkan jumlah atom. Unsur ini ditemukan dalam kelimpahan yang besar di bintang-bintang dan planet-planet gas raksasa. Awan molekuldari H2 diasosiasikan dengan pembentukan bintang. Hidrogen memainkan peran penting dalam pemberian energi bintang melalui reaksi proton-proton dan fusi nuklir daur CNO.
Di seluruh alam semesta ini, hidrogen kebanyakan ditemukan dalam keadaan atomik dan plasma yang sifatnya berbeda dengan molekul hidrogen. Sebagai plasma, elektron hidrogen dan proton terikat bersama, dan menghasilkan konduktivitas elektrik yang sangat tinggi dan daya pancar yang tinggi (menghasilkan cahaya dari Matahari dan bintang lain). Partikel yang bermuatan dipengaruhi oleh medan magnet dan medan listrik. Sebagai contoh, dalam angin surya, partikel-partikel ini berinteraksi dengan magnetosfer bumi dan mengakibatkan arus Birkeland dan fenomena Aurora. Hidrogen ditemukan dalam keadaan atom netral di medium antarbintang. Sejumlah besar atom hidrogen netral yang ditemukan di sistem Lyman-alpha teredam diperkirakan mendominasi rapatan barionik alam semesta sampai dengan pergeseran merah z=4.
Dalam keadaan normal di bumi, unsur hidrogen berada dalam keadaan gas diatomik, H2 (silakan lihat tabel data). Namun, gas hidrogen sangatlah langka di atmosfer bumi (1 ppm berdasarkan volume) oleh karena beratnya yang ringan yang menyebabkan gas hidrogen lepas dari gravitasi bumi. Walaupun demikian, hidrogen masih merupakan unsur paling melimpah di permukaan bumi ini. Kebanyakan hidrogen bumi berada dalam keadaan bersenyawa dengan unsur lain seperti hidrokarbon dan air. Gas hidrogen dihasilkan oleh beberapa jenis bakteri dan ganggang dan merupakan komponen alami dari kentut.
2. Daur Hidrologi (Air)
Air di atmosfer berada dalam bentuk uap air. Uap air berasal dari air di daratan dan laut yang menguap karena panas cahaya matahari. Sebagian besar uap air di atmosfer berasal dari laut karena laut mencapai tigaperempat luas permukaan bumi. Uap air di atmosfer terkondensasi menjadi awan yang turun ke daratan dan laut dalam bentuk hujan. Air hujan di daratan masuk ke dalam tanah membentuk air permukaan tanah dan air tanah.
Tumbuhan darat menyerap air yang ada di dalam tanah. Dalam tubuh tumbuhan air mengalir melalui suatu pembuluh. Kemudian melalui tranpirasi uap air dilepaskan oleh tumbuhan ke atmosfer. Transpirasi oleh tumbuhan mencakup 90% penguapan pada ekosistem darat.
Hewan memperoleh air langsung dari air permukaan serta dari tumbuhan dan hewan yang dimakan, sedangkan manusia menggunakan sekitar seperempat air tanah. Sebagian air keluar dari tubuh hewan dan manusia sebagai urin dan keringat.
Air tanah dan air permukaan sebagian mengalir ke sungai, kemudian ke danau dan ke laut. Siklus ini di sebut Siklus Panjang. Sedangkan siklus yang dimulai dengan proses Transpirasi dan Evapotranspirasi dari air yang terdapat di permukaan bumi, lalu diikuti oleh Presipitasi atau turunnya air ke permukaan bumi disebut Siklus Pendek.
Tumbuhan darat menyerap air yang ada di dalam tanah. Dalam tubuh tumbuhan air mengalir melalui suatu pembuluh. Kemudian melalui tranpirasi uap air dilepaskan oleh tumbuhan ke atmosfer. Transpirasi oleh tumbuhan mencakup 90% penguapan pada ekosistem darat.
Hewan memperoleh air langsung dari air permukaan serta dari tumbuhan dan hewan yang dimakan, sedangkan manusia menggunakan sekitar seperempat air tanah. Sebagian air keluar dari tubuh hewan dan manusia sebagai urin dan keringat.
Air tanah dan air permukaan sebagian mengalir ke sungai, kemudian ke danau dan ke laut. Siklus ini di sebut Siklus Panjang. Sedangkan siklus yang dimulai dengan proses Transpirasi dan Evapotranspirasi dari air yang terdapat di permukaan bumi, lalu diikuti oleh Presipitasi atau turunnya air ke permukaan bumi disebut Siklus Pendek.
Pemanasan air samudra oleh sinar matahari merupakan kunci proses siklus hidrologi tersebut dapat berjalan secara kontinu. Air berevaporasi kemudian jatuh sebagai presipitasi dalam bentuk hujan, salju, hujan es, hujan gerimis, atau kabut. Pada perjalanan menuju bumi, beberapa presipitasi dapat berevaporasi kembali ke atas, atau langsung jatuh yang kemudian diintersepsi oleh tanaman sebelum mencapai tanah. Setelah mencapai tanah siklus hidrologi terus bergerak secara kontinu dalam tiga cara yang berbeda:
a. Evaporasi (transpirasi)
Air yang ada di laut, di daratan, di sungai, di tanaman, dan sebagainya, kemudian akan menguap ke angkasa (atmosfer) dan akan menjadi awan. Pada keadaan jenuh, uap air (awan) itu akan menjadi bintik-bintik air yang selanjutnya akan turun (precipitation) dalam bentuk hujan, salju, es, dan kabut.
b. Infiltrasi (perkolasi)
Ke dalam tanah air bergerak ke dalam tanah melalui celah-celah dan pori-pori tanah dan batuan menuju permukaan air tanah. Air dapat bergerak akibat aksi kapiler, atau air dapat bergerak secara vertikal atau horizontal di bawah permukaan tanah hingga air tersebut memasuki kembali sistem air permukaan.
c. Air permukaan
Air bergerak di atas permukaan tanah, dekat dengan aliran utama dan danau, makin landai lahan maka makin sedikit pori-pori tanah, maka aliran permukaan semakin besar. Aliran permukaan tanah dapat dilihat biasanya pada daerah urban. Sungai-sungai bergabung satu sama lain dan membentuk sungai utama yang membawa seluruh air permukaan di sekitar daerah aliran sungai menuju laut.
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
1. Aliran energi
Aliran energi merupakan rangkaian urutan pemindahan bentuk energi satu ke bentuk energi yang lain dimulai dari sinar matahari lalu ke produsen, ke konsumen primer (herbivora), ke konsumen tingkat tinggi (karnivora), sampai ke saproba, aliran energi juga dapat diartikan perpindahan energi dari satu tingkatan trofik ke tingkatan.
Aliran energi dialam terjadi melalui siklus ekosistem, yaitu melalui rantai makanan dan jarring-jaring makanan.
2. Daur hydrogen.
Air di atmosfer berada dalam bentuk uap air. Uap air berasal dari air di daratan dan laut yang menguap karena panas cahaya matahari. Uap air di atmosfer terkondensasi menjadi awan yang turun ke daratan dan laut dalam bentuk hujan. Air hujan di daratan masuk ke dalam tanah membentuk air permukaan tanah dan air tanah.
Tumbuhan darat menyerap air yang ada di dalam tanah. Kemudian melalui tranpirasi uap air dilepaskan oleh tumbuhan ke atmosfer.
Tumbuhan darat menyerap air yang ada di dalam tanah. Kemudian melalui tranpirasi uap air dilepaskan oleh tumbuhan ke atmosfer.
siklus hidrologi terus bergerak secara kontinu dalam tiga cara yang berbeda:
a. Evaporasi (transpirasi
b. Infiltrasi (perkolasi)
c. Air permukaan
B. Saran
Makalah ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu kritik dan saran masih kami harapkan untuk perbaikan dimasa yang akan datang
Yogyakarta, November 2012
Penyusun,
Fahrizal Noor
NIREM : 05.1.4.12.0374
DAFTAR PUSTAKA
Satia. Pengaruh Perubahan Iklim Terhadap Tanaman. http://hirupbagja.blogspot.com/2009/10/pengaruh-perubahan-iklim-terhadap.html
Tidak ada komentar:
Posting Komentar