Daur nitrogen adalah salah satu siklus biogeokimia terpenting yang menjaga kelangsungan hidup di Bumi. Melalui siklus ini, nitrogen di atmosfer diubah menjadi bentuk yang dapat digunakan oleh makhluk hidup, kemudian kembali lagi ke atmosfer. Memahami daur nitrogen sangat krusial dalam pelajaran biologi, khususnya ekologi. Artikel ini menyajikan kumpulan soal biologi daur nitrogen yang komprehensif, dirancang untuk menguji dan memperdalam pemahaman Anda. Dari pilihan ganda hingga esai, setiap soal dilengkapi dengan kunci jawaban dan pembahasan mendalam. Persiapkan diri Anda untuk menguasai materi ini dan tingkatkan nilai biologimu dengan berlatih soal-soal tentang fiksasi nitrogen, nitrifikasi, denitrifikasi, amonifikasi, dan peran mikroorganisme dalam menjaga keseimbangan ekosistem. Mari kita mulai bedah tuntas daur nitrogen!
Contoh Soal Pilihan Ganda Daur Nitrogen
-
Gas nitrogen di atmosfer (N₂) sebagian besar dapat difiksasi oleh organisme berikut, KECUALI…
- A. Bakteri Rhizobium
- B. Bakteri Azotobacter
- C. Bakteri Clostridium
- D. Alga hijau-biru (sianobakteri)
- E. Tanaman legum
Kunci Jawaban: E
Pembahasan: Tanaman legum tidak secara langsung memfiksasi nitrogen atmosfer, melainkan bersimbiosis dengan bakteri Rhizobium yang melakukan fiksasi nitrogen di dalam nodul akarnya.
-
Proses perubahan amonia (NH₃) menjadi nitrit (NO₂⁻), kemudian menjadi nitrat (NO₃⁻) disebut…
- A. Fiksasi nitrogen
- B. Amonifikasi
- C. Nitrifikasi
- D. Denitrifikasi
- E. Asimilasi
Kunci Jawaban: C
Pembahasan: Nitrifikasi adalah proses oksidasi amonia menjadi nitrit, lalu nitrit menjadi nitrat, yang dilakukan oleh bakteri nitrifikasi (misalnya Nitrosomonas dan Nitrobacter).
-
Bakteri yang berperan dalam mengubah nitrit (NO₂⁻) menjadi nitrat (NO₃⁻) adalah…
- A. Nitrosomonas
- B. Nitrobacter
- C. Azotobacter
- D. Pseudomonas
- E. Rhizobium
Kunci Jawaban: B
Pembahasan: Nitrobacter adalah bakteri yang mengoksidasi nitrit menjadi nitrat dalam tahap kedua nitrifikasi.
-
Proses penguraian senyawa organik kompleks yang mengandung nitrogen menjadi amonia (NH₃) atau ion amonium (NH₄⁺) disebut…
- A. Fiksasi nitrogen
- B. Amonifikasi
- C. Nitrifikasi
- D. Denitrifikasi
- E. Asimilasi
Kunci Jawaban: B
Pembahasan: Amonifikasi adalah proses dekomposisi bahan organik mati oleh bakteri dan fungi, menghasilkan amonia/amonium.
-
Gas nitrogen (N₂) di atmosfer kembali terbentuk melalui proses…
- A. Fiksasi nitrogen
- B. Amonifikasi
- C. Nitrifikasi
- D. Denitrifikasi
- E. Asimilasi
Kunci Jawaban: D
Pembahasan: Denitrifikasi adalah proses reduksi nitrat menjadi gas nitrogen (N₂) oleh bakteri denitrifikasi, mengembalikan nitrogen ke atmosfer.
-
Organisme yang dapat mengambil nitrogen langsung dari atmosfer dan mengubahnya menjadi senyawa yang dapat digunakan tumbuhan disebut organisme…
- A. Nitrifikasi
- B. Denitrifikasi
- C. Fiksasi nitrogen
- D. Amonifikasi
- E. Asimilasi
Kunci Jawaban: C
Pembahasan: Organisme fiksasi nitrogen (nitrogen-fixing organisms) adalah mereka yang memiliki enzim nitrogenase untuk mengubah N₂ menjadi amonia.
-
Tumbuhan mengambil nitrogen dari tanah dalam bentuk…
- A. Gas nitrogen (N₂)
- B. Amonia (NH₃)
- C. Nitrit (NO₂⁻)
- D. Nitrat (NO₃⁻)
- E. Senyawa organik nitrogen
Kunci Jawaban: D
Pembahasan: Nitrat (NO₃⁻) adalah bentuk nitrogen yang paling mudah diserap dan digunakan oleh sebagian besar tumbuhan melalui akarnya.
-
Manakah dari pernyataan berikut yang BENAR mengenai daur nitrogen?
- A. Fiksasi nitrogen hanya dilakukan oleh bakteri simbiotik.
- B. Denitrifikasi mengurangi kadar nitrat di tanah.
- C. Nitrifikasi mengubah nitrat menjadi amonia.
- D. Amonifikasi mengubah gas nitrogen menjadi amonia.
- E. Tumbuhan dapat menyerap gas nitrogen langsung dari udara.
Kunci Jawaban: B
Pembahasan: Denitrifikasi adalah proses bakteri mengubah nitrat menjadi gas nitrogen, sehingga mengurangi ketersediaan nitrat di tanah.
-
Bakteri Pseudomonas denitrificans umumnya berperan dalam proses…
- A. Fiksasi nitrogen
- B. Amonifikasi
- C. Nitrifikasi
- D. Denitrifikasi
- E. Asimilasi
Kunci Jawaban: D
Pembahasan: Pseudomonas denitrificans adalah salah satu contoh bakteri denitrifikasi yang mengubah nitrat menjadi gas nitrogen.
-
Proses ketika senyawa nitrogen yang telah diserap oleh tumbuhan diubah menjadi protein dan asam nukleat dalam tubuh tumbuhan disebut…
- A. Fiksasi nitrogen
- B. Amonifikasi
- C. Nitrifikasi
- D. Denitrifikasi
- E. Asimilasi
Kunci Jawaban: E
Pembahasan: Asimilasi adalah proses ketika organisme hidup (tumbuhan atau hewan) menggabungkan senyawa nitrogen anorganik atau organik ke dalam molekul organiknya.
-
Kondisi anaerob (tanpa oksigen) sangat mendukung terjadinya proses…
- A. Fiksasi nitrogen oleh Azotobacter
- B. Nitrifikasi oleh Nitrosomonas
- C. Denitrifikasi oleh Pseudomonas
- D. Asimilasi oleh tumbuhan
- E. Amonifikasi oleh dekomposer
Kunci Jawaban: C
Pembahasan: Bakteri denitrifikasi seperti Pseudomonas bersifat anaerobik fakultatif, yang berarti mereka melakukan denitrifikasi secara efisien dalam kondisi rendah oksigen atau anaerob.
-
Apa produk akhir dari fiksasi nitrogen biologis?
- A. Nitrat (NO₃⁻)
- B. Nitrit (NO₂⁻)
- C. Amonia (NH₃)
- D. Gas nitrogen (N₂)
- E. Asam amino
Kunci Jawaban: C
Pembahasan: Fiksasi nitrogen adalah proses pengubahan gas nitrogen (N₂) menjadi amonia (NH₃) oleh enzim nitrogenase.
-
Bakteri Nitrosomonas berperan dalam tahap pertama nitrifikasi, yaitu mengubah…
- A. N₂ menjadi NH₃
- B. NH₃ menjadi NO₂⁻
- C. NO₂⁻ menjadi NO₃⁻
- D. NO₃⁻ menjadi N₂
- E. Senyawa organik menjadi NH₃
Kunci Jawaban: B
Pembahasan: Nitrosomonas mengoksidasi amonia (NH₃) menjadi nitrit (NO₂⁻).
-
Kelebihan nitrat di perairan dapat menyebabkan eutrofikasi. Sumber utama nitrat ini dalam daur nitrogen berasal dari…
- A. Fiksasi nitrogen yang berlebihan
- B. Proses amonifikasi
- C. Proses nitrifikasi
- D. Proses denitrifikasi
- E. Asimilasi oleh fitoplankton
Kunci Jawaban: C
Pembahasan: Nitrat adalah produk akhir dari proses nitrifikasi. Peningkatan bahan organik di perairan (misalnya dari limbah) akan meningkatkan amonifikasi dan nitrifikasi, sehingga kadar nitrat meningkat.
-
Daur biogeokimia yang paling banyak melibatkan aktivitas mikroorganisme adalah daur…
- A. Air
- B. Karbon
- C. Sulfur
- D. Nitrogen
- E. Fosfor
Kunci Jawaban: D
Pembahasan: Daur nitrogen sangat bergantung pada berbagai jenis bakteri dan mikroorganisme di setiap tahapnya (fiksasi, amonifikasi, nitrifikasi, denitrifikasi).
-
Manakah dari pernyataan berikut yang menggambarkan peran penting daur nitrogen bagi kehidupan?
- A. Menghasilkan oksigen untuk pernapasan.
- B. Membentuk lapisan ozon di atmosfer.
- C. Menyediakan unsur hara nitrogen untuk pembentukan protein dan asam nukleat.
- D. Mengatur suhu permukaan bumi.
- E. Mempertahankan keasaman tanah.
Kunci Jawaban: C
Pembahasan: Nitrogen adalah komponen esensial dari protein, asam nukleat (DNA/RNA), dan ATP, sehingga ketersediaan nitrogen dalam bentuk yang dapat diasimilasi sangat vital bagi semua makhluk hidup.
-
Petir dapat berperan dalam fiksasi nitrogen di atmosfer melalui proses…
- A. Biologis
- B. Kimiawi
- C. Fisik
- D. Geologis
- E. Mikroba
Kunci Jawaban: C
Pembahasan: Petir menyediakan energi yang sangat besar untuk memecah ikatan rangkap tiga pada molekul N₂ dan mereaksikannya dengan oksigen, membentuk oksida nitrogen yang kemudian larut dalam air hujan dan masuk ke tanah. Ini adalah fiksasi nitrogen secara fisik.
-
Senyawa nitrogen anorganik yang paling sedikit tersedia bagi tumbuhan di tanah adalah…
- A. Amonium (NH₄⁺)
- B. Nitrat (NO₃⁻)
- C. Nitrit (NO₂⁻)
- D. Gas nitrogen (N₂)
- E. Urea
Kunci Jawaban: D
Pembahasan: Gas nitrogen (N₂) di atmosfer tidak dapat langsung diserap oleh sebagian besar tumbuhan. Perlu difiksasi terlebih dahulu menjadi bentuk yang dapat digunakan.
-
Peran bakteri Rhizobium dalam daur nitrogen adalah…
- A. Mengubah nitrat menjadi gas nitrogen
- B. Mengubah amonia menjadi nitrit
- C. Mengikat nitrogen bebas menjadi amonia
- D. Menguraikan senyawa organik menjadi amonia
- E. Mengubah nitrit menjadi nitrat
Kunci Jawaban: C
Pembahasan: Rhizobium adalah bakteri fiksasi nitrogen simbiotik yang hidup di nodul akar tanaman legum, mengubah N₂ menjadi amonia.
-
Bakteri autotrof yang memperoleh energi dengan mengoksidasi senyawa nitrogen adalah…
- A. Bakteri fiksasi nitrogen
- B. Bakteri denitrifikasi
- C. Bakteri nitrifikasi
- D. Bakteri amonifikasi
- E. Bakteri pengurai
Kunci Jawaban: C
Pembahasan: Bakteri nitrifikasi (misalnya Nitrosomonas dan Nitrobacter) adalah kemoautotrof, mereka mendapatkan energi dari oksidasi senyawa nitrogen (amonium/nitrit) untuk menghasilkan makanan mereka sendiri.
Contoh Soal Isian Singkat Daur Nitrogen
-
Proses perubahan gas nitrogen (N₂) di atmosfer menjadi amonia (NH₃) yang dilakukan oleh mikroorganisme disebut ___________.
Kunci Jawaban: Fiksasi nitrogen
-
Bakteri Nitrobacter berperan dalam mengoksidasi senyawa nitrit (NO₂⁻) menjadi ___________.
Kunci Jawaban: Nitrat (NO₃⁻)
-
Nitrogen adalah komponen esensial dalam pembentukan molekul ___________ dan ___________.
Kunci Jawaban: Protein, asam nukleat (DNA/RNA)
-
Proses kembalinya gas nitrogen (N₂) ke atmosfer dari nitrat di tanah disebut ___________.
Kunci Jawaban: Denitrifikasi
-
Sisa-sisa organisme mati diuraikan oleh dekomposer melalui proses ___________, menghasilkan amonia atau amonium.
Kunci Jawaban: Amonifikasi
Contoh Soal Uraian Daur Nitrogen
-
Jelaskan secara singkat tiga tahap utama dalam daur nitrogen dan sebutkan peran masing-masing mikroorganisme yang terlibat!
Kunci Jawaban:
Ada beberapa tahap utama dalam daur nitrogen, tiga di antaranya adalah:
1. Fiksasi Nitrogen: Proses pengubahan gas nitrogen (N₂) dari atmosfer menjadi amonia (NH₃) atau ion amonium (NH₄⁺). Dilakukan oleh bakteri fiksasi nitrogen seperti Rhizobium (simbiotik dengan legum), Azotobacter (bebas), dan alga hijau-biru. Tujuan utamanya adalah membuat nitrogen tersedia dalam bentuk yang dapat digunakan oleh organisme lain.
2. Nitrifikasi: Proses oksidasi amonia (NH₃) atau amonium (NH₄⁺) menjadi nitrit (NO₂⁻) dan kemudian menjadi nitrat (NO₃⁻). Tahap pertama (amonium ke nitrit) dilakukan oleh bakteri Nitrosomonas. Tahap kedua (nitrit ke nitrat) dilakukan oleh bakteri Nitrobacter. Nitrat adalah bentuk nitrogen yang paling mudah diserap tumbuhan.
3. Denitrifikasi: Proses reduksi nitrat (NO₃⁻) kembali menjadi gas nitrogen (N₂) yang dilepaskan ke atmosfer. Dilakukan oleh bakteri denitrifikasi seperti Pseudomonas dan Thiobacillus denitrificans, terutama dalam kondisi anaerobik. Proses ini mengembalikan nitrogen ke cadangan atmosfer. -
Mengapa daur nitrogen sangat penting bagi kelangsungan hidup di Bumi? Berikan contohnya.
Kunci Jawaban:
Daur nitrogen sangat penting karena nitrogen adalah unsur esensial penyusun biomolekul vital bagi semua makhluk hidup, seperti protein, asam nukleat (DNA dan RNA), dan ATP (molekul energi). Tanpa nitrogen, organisme tidak dapat membangun sel-sel baru, tumbuh, atau bereproduksi.
Contohnya, tumbuhan membutuhkan nitrogen dalam bentuk nitrat atau amonium untuk fotosintesis dan pertumbuhan. Hewan memperoleh nitrogen dengan memakan tumbuhan atau hewan lain. Jika siklus nitrogen terganggu, ketersediaan nitrogen terlarut akan berkurang, yang dapat menghambat pertumbuhan tanaman, mengurangi hasil panen, dan pada akhirnya mengganggu seluruh rantai makanan dan ekosistem. -
Jelaskan perbedaan antara fiksasi nitrogen biologis dan fiksasi nitrogen atmosferik (oleh petir).
Kunci Jawaban:
1. Fiksasi Nitrogen Biologis: Dilakukan oleh mikroorganisme (bakteri, alga hijau-biru) yang memiliki enzim nitrogenase. Mereka mengubah gas nitrogen (N₂) di atmosfer menjadi amonia (NH₃). Ini terjadi pada suhu dan tekanan normal, tetapi membutuhkan banyak energi dari organisme dan kondisi anaerobik untuk enzim nitrogenase. Contohnya adalah bakteri Rhizobium di akar legum atau Azotobacter di tanah.
2. Fiksasi Nitrogen Atmosferik (oleh Petir): Terjadi secara fisik melalui energi tinggi dari sambaran petir. Petir memecah molekul N₂ dan O₂ di atmosfer, memungkinkan nitrogen bereaksi dengan oksigen membentuk oksida nitrogen (seperti NO, N₂O). Oksida ini kemudian larut dalam air hujan membentuk asam nitrat (HNO₃) yang jatuh ke tanah sebagai nitrat. Proses ini terjadi secara alami dan menyumbang sebagian kecil fiksasi nitrogen global. -
Apa yang akan terjadi pada ekosistem jika tidak ada bakteri denitrifikasi?
Kunci Jawaban:
Jika tidak ada bakteri denitrifikasi, gas nitrogen (N₂) yang difiksasi dan diubah menjadi senyawa nitrogen terlarut (nitrit, nitrat, amonia) di dalam ekosistem tidak akan dapat dikembalikan lagi ke atmosfer dalam bentuk gas N₂. Hal ini akan menyebabkan beberapa dampak:
1. Akumulasi Nitrat: Terjadi penumpukan senyawa nitrat di tanah dan perairan.
2. Kekurangan Gas Nitrogen Atmosfer: Seiring waktu, cadangan gas nitrogen di atmosfer akan berkurang karena terus-menerus difiksasi tanpa dikembalikan.
3. Ketidakseimbangan Daur Nitrogen: Daur nitrogen akan menjadi siklus searah, menyebabkan ketidakseimbangan ekologis yang serius.
4. Eutrofikasi: Penumpukan nitrat di perairan dapat memicu pertumbuhan alga yang berlebihan (eutrofikasi), menyebabkan penurunan oksigen terlarut dan kematian organisme akuatik lainnya. -
Bagaimana aktivitas manusia dapat memengaruhi daur nitrogen? Berikan dua contoh.
Kunci Jawaban:
Aktivitas manusia memiliki dampak signifikan pada daur nitrogen, seringkali mempercepat atau mengubah keseimbangannya:
1. Penggunaan Pupuk Sintetis: Penggunaan pupuk nitrogen (misalnya urea, amonium nitrat) dalam pertanian secara masif meningkatkan jumlah nitrogen terlarut di tanah. Kelebihan nitrogen ini dapat tercuci ke perairan, menyebabkan eutrofikasi dan polusi air. Selain itu, sebagian dapat berubah menjadi N₂O (gas rumah kaca) melalui denitrifikasi.
2. Pembakaran Bahan Bakar Fosil: Pembakaran batu bara, minyak, dan gas menghasilkan oksida nitrogen (NOx) yang dilepaskan ke atmosfer. Oksida nitrogen ini berkontribusi terhadap hujan asam dan pembentukan ozon troposfer (polutan).
3. Limbah Domestik dan Industri: Pembuangan limbah yang mengandung nitrogen (dari kotoran, deterjen) ke perairan dapat meningkatkan kadar nitrogen, memicu eutrofikasi dan pertumbuhan mikroba yang tidak diinginkan.
Contoh Soal Menjodohkan/Mencocokkan Daur Nitrogen
Jodohkanlah istilah-istilah di kolom kiri dengan definisi atau peran yang tepat di kolom kanan.
Kolom Kiri
- A. Fiksasi Nitrogen
- B. Nitrifikasi
- C. Denitrifikasi
- D. Amonifikasi
- E. Bakteri Rhizobium
Kolom Kanan
- Proses perubahan amonia menjadi nitrit, lalu nitrat.
- Penguraian senyawa organik nitrogen menjadi amonia.
- Mengikat nitrogen atmosfer pada nodul akar legum.
- Pengubahan gas nitrogen (N₂) menjadi amonia (NH₃).
- Proses pengembalian gas nitrogen (N₂) ke atmosfer dari nitrat.
Pasangan yang Tepat:
- A – 4
- B – 1
- C – 5
- D – 2
- E – 3