Daur oksigen 📖 Wikipedia

Daur oksigen adalah proses peredaran oksigen melalui berbagai komponen Bumi, yaitu atmosfer (udara), biosfer (tumbuhan dan hewan), hidrosfer (badan air dan gletser), serta litosfer (kerak bumi). daur ini menggambarkan bagaimana oksigen bebas tersedia di setiap komponen tersebut dan bagaimana oksigen digunakan kembali. daur oksigen merupakan daur biogeokimia yang melibatkan perpindahan atom oksigen antara berbagai tingkat oksidasi dalam bentuk ion, oksida, dan molekul melalui reaksi redoks yang terjadi di dalam dan antar reservoir Bumi.^[1]

Dalam literatur ilmiah, istilah oksigen umumnya merujuk pada alotrop oksigen yang paling umum, yaitu oksigen diatomik (O₂), karena bentuk ini merupakan produk atau reaktan utama dalam banyak reaksi redoks biogeokimia yang terjadi di dalam daur oksigen. Proses dalam daur ini dapat bersifat biologis maupun geologis dan diklasifikasikan sebagai sumber (produksi O₂) atau serapan (konsumsi O₂).^[2]

Oksigen merupakan salah satu unsur yang paling melimpah di Bumi dan membentuk sebagian besar setiap reservoir utama. Sebagian besar oksigen Bumi, sekitar 99,5% berdasarkan massa, tersimpan dalam mineral silikat dan oksida yang membentuk kerak dan mantel Bumi.^[3] Sementara itu, atmosfer, hidrosfer, dan biosfer secara keseluruhan hanya mengandung kurang dari 0,05% dari total massa oksigen di Bumi. Selain dalam bentuk O₂, atom oksigen juga terdapat dalam berbagai senyawa lain yang tersebar di permukaan Bumi, seperti dalam molekul biomassa, H₂O, CO₂, HNO₃, NO, NO₂, CO, H₂O₂, O₃, SO₂, H₂SO₄, MgO, CaO, Al₂O₃, SiO₂, dan PO₄³⁻.^[4]

Meskipun terdapat berbagai sumber dan serapan (sink) abiotik bagi O₂, keberadaan konsentrasi tinggi oksigen bebas di atmosfer dan lautan Bumi modern terutama dihasilkan oleh proses biologis fotosintesis oksigenik. Proses ini berlangsung bersamaan dengan mekanisme serapan biologis yang dikenal sebagai pompa biologis dan proses geologis sekuestrasi karbon yang berkaitan dengan aktivitas tektonik lempeng.^[6][7][8][9]

Secara keseluruhan, aktivitas biologis merupakan faktor utama yang mengendalikan aliran (flux) O₂ di Bumi masa kini. Evolusi kemampuan fotosintesis oksigenik pada bakteri, yang menjadi bagian penting dari Peristiwa Oksigenasi Besar (Great Oxygenation Event) dipandang sebagai peristiwa kunci yang memungkinkan terciptanya kondisi bagi perkembangan dan keberlangsungan metabolisme eukariotik kompleks.^[10][11][12]

Sumber utama oksigen bebas di atmosfer adalah fotosintesis, yang menghasilkan gula dan oksigen bebas dari karbon dioksida dan air.

${\displaystyle {\ce {6\ CO_{2}+6H_{2}O+energy\longrightarrow C_{6}H_{12}O_{6}+6\ O_{2}}}}$

Organisme fotosintetik meliputi tumbuhan di daratan serta fitoplankton di lautan. Salah satu bakteri laut mikroskopis, cyanobacterium Prochlorococcus, ditemukan pada tahun 1986 dan diketahui menyumbang hingga setengah dari total fotosintesis di lautan terbuka.^[13][14]

Sumber tambahan oksigen bebas di atmosfer berasal dari proses fotolisis, yaitu ketika radiasi ultraviolet berenergi tinggi memecah molekul air dan dinitrogen oksida di atmosfer menjadi atom-atom penyusunnya. Atom hidrogen dan nitrogen bebas kemudian terlepas ke luar angkasa, meninggalkan O₂ di atmosfer.^[15]

${\displaystyle {\ce {2\ H_{2}O+energy\longrightarrow 4\ H+O_{2}}}}$

${\displaystyle {\ce {2\ N_{2}O+energy\longrightarrow 4\ N+O_{2}}}}$

Cara utama hilangnya oksigen bebas dari atmosfer adalah melalui proses respirasi dan dekomposisi, di mana hewan dan bakteri mengonsumsi oksigen dan melepaskan karbon dioksida.^[16]

1. ^ Knoll, Andrew H.; Canfield, Donald E.; Konhauser, Kurt (2012). Fundamentals of geobiology. Hoboken: Wiley. ISBN 978-1-118-28087-4.
2. ^ Petsch, S. T. (2014-01-01). Holland, Heinrich D.; Turekian, Karl K. (ed.). 10.11 - The Global Oxygen Cycle. Oxford: Elsevier. hlm. 437–473. doi:10.1016/b978-0-08-095975-7.00811-1. ISBN 978-0-08-098300-4.
3. ^ Falkowski, Paul G; Godfrey, Linda V (2008-05-16). "Electrons, life and the evolution of Earth's oxygen cycle". Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 363 (1504): 2705–2716. doi:10.1098/rstb.2008.0054. PMC 2606772. PMID 18487127.
4. ^ Falkowski, Paul G. (2011-01-01). "The biological and geological contingencies for the rise of oxygen on Earth". Photosynthesis Research (dalam bahasa Inggris). 107 (1): 7–10. doi:10.1007/s11120-010-9602-4. ISSN 1573-5079.
5. ^ "hydrosphere - Origin and evolution of the hydrosphere | Britannica". www.britannica.com (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 2022-07-03.
6. ^ Holland, Heinrich D (2006-05-19). "The oxygenation of the atmosphere and oceans". Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 361 (1470): 903–915. doi:10.1098/rstb.2006.1838. PMC 1578726. PMID 16754606.
7. ^ Walker, J. C. G. (1980). Hutzinger, Otto (ed.). The Oxygen Cycle (dalam bahasa Inggris). Berlin, Heidelberg: Springer. hlm. 87–104. doi:10.1007/978-3-662-24940-6_5. ISBN 978-3-662-24940-6.
8. ^ Hain, M. P.; Sigman, D. M.; Haug, G. H. (2014-01-01). Holland, Heinrich D.; Turekian, Karl K. (ed.). 8.18 - The Biological Pump in the Past. Oxford: Elsevier. hlm. 485–517. doi:10.1016/b978-0-08-095975-7.00618-5. ISBN 978-0-08-098300-4.
9. ^ Falkowski, Paul G. (2011-01-01). "The biological and geological contingencies for the rise of oxygen on Earth". Photosynthesis Research (dalam bahasa Inggris). 107 (1): 7–10. doi:10.1007/s11120-010-9602-4. ISSN 1573-5079.
10. ^ Fischer, Woodward W.; Hemp, James; Johnson, Jena E. (2016-06-29). "Evolution of Oxygenic Photosynthesis". Annual Review of Earth and Planetary Sciences (dalam bahasa Inggris). 44 (Volume 44, 2016): 647–683. doi:10.1146/annurev-earth-060313-054810. ISSN 0084-6597.
11. ^ Lyons, Timothy W.; Reinhard, Christopher T.; Planavsky, Noah J. (2014-02). "The rise of oxygen in Earth's early ocean and atmosphere". Nature (dalam bahasa Inggris). 506 (7488): 307–315. doi:10.1038/nature13068. ISSN 1476-4687.
12. ^ Reinhard, Christopher T.; Planavsky, Noah J.; Olson, Stephanie L.; Lyons, Timothy W.; Erwin, Douglas H. (2016-08-09). "Earth's oxygen cycle and the evolution of animal life". Proceedings of the National Academy of Sciences. 113 (32): 8933–8938. doi:10.1073/pnas.1521544113. PMC 4987840. PMID 27457943.
13. ^ Nadis, Steve (2003-12-01). "The Cells That Rule the Seas". Scientific American (dalam bahasa Inggris). doi:10.1038/scientificamerican1203-52. Diakses tanggal 2025-11-03.
14. ^ Morris, J. Jeffrey; Johnson, Zackary I.; Szul, Martin J.; Keller, Martin; Zinser, Erik R. (2011-02-03). "Dependence of the Cyanobacterium Prochlorococcus on Hydrogen Peroxide Scavenging Microbes for Growth at the Ocean's Surface". PLOS ONE (dalam bahasa Inggris). 6 (2): e16805. doi:10.1371/journal.pone.0016805. ISSN 1932-6203. PMC 3033426. PMID 21304826. Pemeliharaan CS1: DOI bebas tanpa ditandai (link)
15. ^ Davankov, V. A. (2021-10-01). "The Riddle of Atmospheric Oxygen: Photosynthesis or Photolysis?". Russian Journal of Physical Chemistry A (dalam bahasa Inggris). 95 (10): 1963–1970. doi:10.1134/S0036024421100046. ISSN 1531-863X.
16. ^ Jones, Colleen (2022). "17.2 Biogeochemical Cycles" (dalam bahasa Inggris).