Siklus daur nitrogen ialah salah satu siklus yang sangat penting sebagai penyusun dari protein dalam mahluk hidup. Unsur ini didapatkan dari tumbuhan hijau dalam bentuk amonia dan nitrat. Senyawa nitrogen di dalam air jumlahnya sangat sedikit, sehingga nitrogen merupakan faktor pembatas tumbuhan untuk sanggup hidup di sungai, danau, dan laut. Produksi senyawa organik nitrogen tergantung dari suatu perbandingan konsentrasi nitrat dan amonia. Dalam zona eufotik hampir semua nitrogen terikat dalam bentuk protein di badan makhluk hidup, akan tetapi basil tertentu sanggup menangkap amonia bebas dimana dijadikan tumbuhan sebagai sumber nitrogen. Beberapa mikroorganisme bisa menangkap nitrogen bebas di udara. Disamping itu juga terdapat mikroorganisme yang sanggup mereduksi nitrat, dan melepas nitrogen. Adapun prosedur siklu daur nitrogen ialah sebagai berikut:
Fikasasi atau pengikatan nitrogen dalam air dilakukan oleh Bakteri dan Cyanophyta. Azotobacter agile dan Azotobacter chroococcum memainkan tugas dalam keadaan aerob, contohnya di dalam sungai dan danau. Dalam sedimen yang bersifat anaerobik, Clostridium pasteurianum dan beberapa organisme yang berkaitan sebagai pengumpul nitrogen. Di samping spesies dari Azotobacter clostridium, dan Desulphovibrio merupakan basil oligonitrofilik, juga terdapat dari genus Pseudormonas, Aeromonas, Vibrio, Achromobacter, Flavobacterium dan Corynebacterium juga bisa mengikat nitrogen bebas. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, Spirillum merupakan basil yang paling intensif sebagai pengikat nitrogen dalam air di Laut Hitam. Spesies Azotobacter merupakan basil aerob obligat yang bisa memakai bahan-bahan organik sebagai sumber energi. Mereka membutuhkan kira-kira 50 gram glukosa untuk mengikat 1 gram nitrogen.
Azotobacter memiliki ketahanan tinggi terhadap radiasi ultraviolet dan sinar matahari. Hal ini berakibat basil tersebut dalam jumlah yang melimpah dalam lapisan hiponeuston dalam danau. Di dalam air dan sedimen jumlahnya lebih besar pada animo panas daripada animo dingin. Sel-sel Azotobacter didapatkan lebih besar sebagai organisme plantonik. Fiksasi nitrogen oleh basil Rhizobium juga terjadi pada ketika bersimbiosis dengan akar tanaman.
Amonifikasi merupakan bab penting dalam kehidupan akuatik, dimana proses ini akan mengembalikan amonia secara kontinu ke dalam suatu siklus materi. Sejumlah basil pengurai protein (selulolitik) dan beberapa fungi juga berperan dalam proses ini. Jumlah mikroba selulolitik berbeda dari satu air ke air yang lain dan mengalami fluktuasi. Waktu generasi basil pengurai protein relatif cepat. Pada temperatur optimal proses amonifikasi umumnya ialah suhu 30-35ºC. Pada animo hambar proses amonifikasi lebih lambat hal ini berkaitan dengan acara basil pengurai protein walaupun suhu 0ºC tidak berhenti sama sekali.
Amonia sebagai senyawa bebas pada proses pemecahan protein, berfungsi sebagai sumber nitrogen pada sejumlah tumbuhan. Energi yang didapatkan untuk basil nitrit dengan kehadiran oksigen, maka amonia akan dioksidasi menjadi nitrit. Secara umum proses ini dinamakan nitrifikasi dengan reaksi:
Tahapan pertama dari nitrifikasi ialah nitritasi dan yang kedua ialah nitratasi. Bakteri kemoautotrof nitrifikasi tersebut adalah Nitrosomonas dan Nitrosococcus (mengubah amonia menjadi nitrit) dan Nitrobacter (mengubah nitrit menjadi nitrat)
Proses nitrifikasi akan berlangsung meskipun keberadaan nitrogen dengan konsentrasi yang sangat kecil, namun apabila dalam lingkungan anaerobik, maka akan terjadi proses denitrifikasi, yakni terjadi reduksi nitrat melalui nitrit ke NO dan N20 dan molekul gas nitrogen yang dilakukan oleh basil anaerobik fakultatif.
Ringkasan Tahapan Daur Biogeokimia Nitrogen:
- Mikroorganisme Fiksasi Nitrogen
Azotobacter agile, Azotobacter chroococcum, Clostridium pasteurianum, Azotobacter clostridium, Desulphovibrio, Pseudormonas, Aeromonas, Vibrio, Achromobacter, Flavobacterium, Corynebacterium, Spirillum, Rhizobium, Nostoc, dan Anabaena.
- Mikroorganisme Nitrifikasi (Nitritasi)
Nitrosomonas dan Nitrosococcus
- Mikroorganisme Nitrifikasi (Nitratasi)
Nitrobacter
- Mikroorganisme Denitrifikasi
Thiobacillus denitrificans, Pseudomonas denitrificans
