ASPEK BIOLOGI TANAH DASAR ILMU TANAH Aspek yang dipelajari.

Presentasi berjudul: "ASPEK BIOLOGI TANAH DASAR ILMU TANAH Aspek yang dipelajari."— Transcript presentasi:

1 ASPEK BIOLOGI TANAH DASAR ILMU TANAH Aspek yang dipelajari

2 BIOTA TANAH BERDASARKAN UKURAN DIBEDAKAN:
1. MIKROBIOTA : < 0.2 mm (< 200 m) Prokaryotes : virus, bacteri, actinomycetes Eukaryotes : Fungi, protozoa, Algae 2. MESOBIOTA : 0.2 – 10 mm Nematoda, rotifera, anthropoda kecil (rayap) dll 3. MAKROBIOTA : > 10 mm Eathworm, anthropoda besar (kumbang tanah), serangga dll Give a brief overview of the presentation. Describe the major focus of the presentation and why it is important. Introduce each of the major topics. To provide a road map for the audience, you can repeat this Overview slide throughout the presentation, highlighting the particular topic you will discuss next. Tipe sel Prokaryotes : tipe sel yang perkembangannya sederhana Tipe sel Eukaryotes : tipe sel yang perkembangannya sempurna

3 Typical Numbers of Soil Organisms in Healthy Ecosystems
Ag Land Prairie Forest Organisms per gram (teaspoon) of soil Bacteria 100 mil. -1 bil. Fungi Several yards 10s – 100’s of yds 1-40 miles (in conifers) Protozoa 1000’s 100,000’s Nematodes 10-20 10’s – 100’s 100’s Organisms per square foot Arthropods < 100 10,000-25,000 Earthworms 5-30 10-50 (0 in conifers) Each type of ecosystem has a characteristic food web structure. Credit: USDA Natural Resources Conservation Service

4 organisms in Soil Bacteria Actinomycetes Fungi Protozoa Earthworm
Bacteria - Important for soil structure, nutrient cycling, decomposing SOM. Nitrobacter converts NO2- to NO3- NH4+ to NO3- nitrification NO –Nitric oxide; N2O –Nitrous oxide high surface to volume ratio Nitrosomas converts NH4+ to NH2OH to NO2- Oxidation sequence NH+ -- NH2 – NO – N20 – NO NO3- Actinomycetes - Why bacteria? Procaryotes instead of eucaryotes Prokaryotes DNA is not in defined nucleus. Also about order of magnitude smaller than molds Fungi - Important for ag – mycorrhizae, allow plants to obtain nutrient from greater volume of soil Protozoa - Important predators on bacteria. Release N Nematodes - Bacteria feeders, fungal feeders, and predators release NH4+; most not plant parasites Ag soils 100 nematodes in g soil (about 1 teaspoon) Grasslands 50 to 500 Forest several hundred Earthworm Isopods Mites Nematodes Myriapods

5 STRUKTUR SEL ORGANISME TANAH

6 Tabel 1. Perbedaan antara tipe sel prokariot dan eukariot
Struktur genetik Jumlah kromosom Mitose Dinding inti DNA inti terikat dengan histon-histon DNA dalam organel 1 tidak ada tidak Lebih dari 1 Ada Ya Struktur dalam sitoplasma Sifat ribosom sitoplasma Sifat ribosom di organel Mitokhondria Khloroplas Aparatus Golgi Pinosilosis Fagesitosis Gerakan amuboid Aliran sitoplasma 70 S 80 S S Tidak ada atau ada Ada atau tidak ada

7

8 Soil Microorganisms Affected by Moisture Temperature Aeration
Food Supply (Organic Matter) Acidity

9 Location in Soil Mostly in top inch Almost all in top 6 inches
Rhizosphere Adjacent to plant roots High microbial activity Contains root exudates

10 Affected by Moisture Temperature Aeration Food Supply (Organic Matter) Acidity

11 PENGGOLONGAN ORGANISME TANAH
I. Keberadaan mikroba di dalam tanah dibedakan menjadi : Autochton atau indigeneus : mikrobia asli dari suatu tanah tertentu Alochton atau zymogen : mikrobia yang pertumbuhannya dipengaruhi oleh penambahan pupuk hayati, bahan organik atau bahan-bahan lainnya. (introduksi/inokulasi mo dari luar) Berkaitan dengan aktivitas/kegiatannya sebagai agensia geokimia mikrobia dalam tanah dibedakan :

12 Kelompok kegiatan Bakteri Aktinomycetes Fungi I Peombak selulosa Arthrobacter Bacillus Cellulomonas Nocardia Streptomyces Micromonospora Aspergillus Fusarium Trichoderma II Perombak lignin Coprinus Agaricus, Poria III Perombak pectin Erwinia Clostridium Verticellium IV Perombak khitin Achromobacter Pseudomonas Mucor V Pengoksidasi ammonia Mycobacterium Nitrosomonas VI Pereduksi nitrat Thiobacillus VII Pengoksidasi nitrit Nitrobacter VIII Pengoksidasi Belerang Beggiatoa Bakteri hijau Penicilium IX Pelarut Fosfat Chromobacterium

13 Autotrof : Jasad yang memerlukan sumber C dalam
III. BERDASARKAN SUMBER CARBON Autotrof : Jasad yang memerlukan sumber C dalam bentuk senyawa anorganik (CO2 dan senyawa- senyawa karbonat) Heterotrof : Jasad yang memerlukan sumber C dalam bentuk senyawa organik Saprofit : senyawa organik/bahan organik berasal dari sisa jasad hidup atau jasad mati Parasit : senyawa/bahan organik berasal dari jasad inangnya

14 IV. BERDASARKAN SUMBER ENERGI
JASAD SUMBER CARBON SUMBER ENERGI 1. Fotoautotrof Senyawa an organik Cahaya matahari 2. Fotoheterotrof Senyawa organik 3. Khemoautotrof Oksidasi senyawa an organik 4. Khemoheterotrof Oksidasi senyawa organik

15 V. BERDASARKAN SUMBER DONOR ELEKTRON
Litotrof : Jasad yang menggunakan donor elektron dalam bentuk senyawa an organik. Misal : H2, NH3, H2S, S 2. Organotrof : Jasad yang menggunakan donor elektron dalam bentuk senyawa organic

16 VI. BERDASARKAN SUMBER ENERGI DAN SUMBER DONOR ELEKTRON
JASAD SUMBER ENERGI SUMBER DONOR ELEKTRON CONTOH JASAD Fotolitotrof Cahaya matahari Senyawa an organik Algae, bakteri fotosintetik Fotoorganotrof Senyawa organik Bakteri belerang fotosintetik Khemolitotrof Oks.senyawa an organik Bakteri besi, bakteri hidrogen, bakteri Nitrifikasi Khemoorgano trof Oks. senyawa organik Senyawa oganik Jasad-jasad heterotrof

17 VII. BERDASARKAN ATAS KEBUTUHAN OKSIGEN
Aerob : Jasad yang menggunakan O2 sebagai satu- satunya aseptor hidrogen terakhir dalam proses respirasinya Facultatif aerob : O2 dan NO3- An aerob : Jasad yang tidak dapat menggunakan O2 sebagai aseptor hidrogen terakhir dalam proses respirasinya, tetapi menggunakan Fe3+, Mn2+, SO42- dan organik aseptor 4. Facultatif an aerob : O2, NO3- dan aseptor organik 5. Mikroaerob : jasad yang hanya memerlukan oksigen dalam jumlah yang sangat sedikit Kapnofil : jasad yang memerlukan kadar oksigen rendah dan kadar CO2 tinggi

18 NUTRISI DAN METABOLISME MIKROBIA

19 Tabel Fungsi fisiologis dari unsur-unsur U n s u r Fungsi fisiologi
Karbon (C) Penyusun bahan-bahan organik sel Oksigen (O) Penyusun air sel, bahan-bahan organik sel, sebagai O2, aseptor elektron dalam respirasi aerob Nitrogen (N) Penyusun protein-protein, asam nuklein, koenzim-koenzim Hidrogen (H) Penyusun air sel, bahan-bahan organik sel Fosfor (F) Penyusun asam nuklein, fosfolipida, koenzim-koenzim Sulfur (S) Penyusun protein-protein (sebagai asam amino, cystein dan methionin), beberapa koenzim (koenzim A, dekarboksilase) Kalium (K) Salah satu dari kation anorganik sel, kofaktor untuk beberapa enzim Magnesium (Mg) Kation seluler, Kofaktor an organik untuk reaksi-reaksi enzimatik meliputi pula pembentukan ATP, berfungsi untuk pengikatan enzim pada substrat, penyusun khlorofil Kalsium (Ca) Kation seluler, kofaktor untuk beberapa enzim (misal emzim-enzim proteinase) Besi (Fe) Penyusun sitokrom-sitokrom dan protein heme atau non heme, kofaktor untuk sejumlah enzim Kobalt (Co), Cu, Zn, Mo Penyusun vit. B12 dan derivat-derivat koenzimnya. Unsur-unsur anorganik penyusun enzim-enzim tertentu

20 Secara garis besar nutrisi bagi mikrobia dibagi menjadi
7 golongan, yaitu : Air Sumber energi, yaitu senyawa-senyawa organik dan atau senyawa-senyawa an organik yang dapat dioksidasi dan cahaya matahari. Sumber Carbon, dapat berbentuk senyawa organik (karbohidrat, asam-asam organik, garam-garam asam organik, polialkohol dll), atau senyawa anorganik (karbonat-karbonat) atau CO2 sebagai sumber karbon utama

21 Sumber aseptor elektron,
Proses oksidasi biologi merupakan proses pengambilan dan pemindahan elektron dari substrat. Elektron di dalam sel tidak dapat berada dalam bentuk bebas, maka harus ada sesuatu yang dapat segera menangkap elektron tersebut. Penangkap elektron ini disebut aseptor elektron. Aseptor elektron ialah suatu agensia pengoksidasi. Pada mikrobia yang dapat berfungsi sebagai aseptor elektron ialah O2, senyawa-senyawa organik, NO3-, NO2-, N2O, SO42-, CO2 dan Fe3+.

22 5. Sumber mineral-mineral penting
Mineral-mineral yang berfungsi sebagai penyusun utama sel ialah : C, O, N, H, dan F. Unsur mineral lain yang diperlukan mikrobia ialah : K, Ca, Mg, Na, S dan Cl, sedangkan yang dibutuhkan dalam jumlah sangat sedikit ialah : Fe, Mn, Co, Cu, Bo, Zn, Mo, dan Al Selain berfungsi sebagai penyusun sel, unsur-unsur mineral juga berfungsi sebagai pengatur tekanan osmose, kadar ion hidrogen, permeabilitas, potensial oksidasi-reduksi suatu medium.

23 6. Faktor tumbuh Sumber nitrogen,
faktor tumbuh ini dapat digolongkan atas : asam-asam amino (sebagai penyusun protein), purin dan pirimidin (sebagai penyusun asam-asam nuklein) dan vitamin-vitamin (sebagai gugusan prostetik atau bagian aktif dari enzim). Sumber nitrogen, Mikrobia dapat menggunakan nitrogen dalam bentuk amonium, nitrat, asam-asam amino, dan protein-protein. Jenis senyawa nitrogen yang digunakan tergantung kepada jenis mikrobianya.

24 METABOLISME MIKROBIA Metabolisme ialah semua reaksi yang terarah yang berlangsung di dalam jasad (sel) Katabolisme / disimilasi : merupakan proses-proses perombakan bahan makanan menjadi konstituen-konstituen yang lebih sederhana dengan disertai pembebasan energi (eksergonik). Proses katabolisme meliputi proses oksidasi-reduksi (biooksidasi) yang dapat terjadi secara aerob (respirasi) dan secara an aerob (fermentasi)

25 Biooksidasi (Respirasi) : merupakan serangkaian reaksi
dimana terjadi pemindahan elektron secara biologi tanpa mengingat ada atau tidak adanya oksigen. Fermentasi (respirasi an aerob) : aseptor elektron yang terakhir bukan oksigen, Respirasi (respirasi aerob) : kalau sebagai aseptor elektron yang terakhir adalah oksigen.

26 2. Anabolisme /asimilasi :
merupakan proses-proses sintesa atau kegiatan sel untuk membentuk konstituen-konstituen protoplasma dan bagian-bagian sel lainnya yang memerlukan energi (endergonik). Proses ini meliputi proses biosintesa.

27 Tabel 6. Aseptor elektron yang digunakan dalam respirasi
Hasil Respirasi an aerob Senyawa an organik NO3- SO42- CO2 Senyawa organik HOOC – CH = CH – COOH (asam fumarat) NO2-, N2O, N2 H2S CH4 HOOC–CH2-CH2–COOH (asam suksinat) Respirasi aerob O2 H2O

28 Potential influences of rhizosphere microbes

29

30 MICROBIAL DENSITY MENGHITUNG JUMLAH MO DALAM TANAH 1. LANGSUNG :
Mikroskop elektron : x Mikroskop cahaya : Putih : x 1.500 UV : - sel-sel tertentu akan berbinar - dapat mematikan sel Phase contrast : agar sel-sel mo yang akan diamati terlihat Dengan jelas (dengan mewarnai bagian-bagian yang akan diamati )

31 2. TIDAK LANGSUNG Medium agar medium selektif MPN
For unicellular organisms such as the bacteria, growth can be measured in terms of two different parameters: changes in cell mass and changes in cell numbers.

32 DILUTIONS: Principles and Applications
DEFINITIONS: Aliquot: a measured sub-volume of original sample. Diluent: material with which the sample is diluted Dilution factor (DF): ratio of final volume/aliquot volume (final volume = aliquot + diluent) Concentration factor (CF): ratio of aliquot volume divided by the final volume (inverse of the dilution factor)

33 EXAMPLE: What is the dilution factor if you add 0
EXAMPLE: What is the dilution factor if you add 0.1 mL aliquot of a specimen to 9.9 mL of diluent? The final volume is equal the the aliquot volume plus the diluent volume:  0.1 mL mL = 10 mL The dilution factor is equal to the final volume divided by the aliquot volume: 10 mL/0.1 mL = 1:100 dilution (10 2) The Concentration Factor for this problem = aliquot volume/final volume = 0.1/( ) = 0.01 or concentration

34

35

36