Makalah Ekologi Lrngkap.docx

A. KONSEP DASAR YANG BERHUBUNGAN DENGAN ENERGI Energi dinyatakan sebagai kemampuan untuk melakukan kerja. Sebagai contoh adalah energi cahaya matahari yang merupakan suatu bentuk energi yang dapat berubah bentuk menjadi bentuk. Contoh adalah manusia dapat bergerak ke tempat lain dengan berjalan kaki, hewan dapat pindah tempat dengan terbang, lari, berenang dan sebagainya. Semua pergerakan pada hewan dan manusia serta pada makhluk hidup lainnya dapat terjadi karena adanya energi yang berasal dari makanan. Jadi energi dapat menimbulkan kemampuan untuk melakukan kerja dan proses kerja yang selanjutnya akan menghasilkan gerakan-gerakan atau perpindahan. Semua energi tadi kalau dirunut sumbernya semua berasal dari sumber energi sinar matahari. Energi di alam selalu tunduk pada hukum alam atau “Sunatullah” yang secara akademis disebut sebagai Hukum Termodinamika seperti yang kita kenal pada ilmu fisika. Oleh sebab itu, perilaku energi dalam alam sesuai dengan yang tercakup dalam hukum thermodinamika. Hukum Termodinamika Ada dua hukum termodinamika, yaitu: (1) hukum termodinamika I dan (2) hukum termodinamika II. 

Hukum Termodinamika I Hukum ini menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan oleh makhluk hidup. Sering juga disebut hukum kekekalan tenaga. Energi utama yang berasal dari cahaya matahari hanya dapat diubah bentuknya, namun energi tetap ada.

Contoh : Cahaya matahari, cahaya merupakan suatu energi dan energi cahaya ini dapat diubah bentuknya menjadi energi panas, energi kinematik, energi potensial, atau energi makanan/kimia. Cahaya matahari dimanfaatkan oleh tumbuhan, akhirnya tumbuhan dapat berkembang dan berbuah, yang selanjutnya akan menjadi energi makanan. Jadi energi disini tidak hilang akan tetapi hanya berubah bentuk dari cahaya matahari menjadi buah dan sayuran. 

Hukum Termodinamika II Hukum ini menyatakan bahwa setiap proses berlangsungnya perubahan (transformasi) bentuk energi selalu tidak efisien dan menghasilkan entropi (limbah atau pencemar). Oleh karena itu dalam setiap perubahan bentuk energi, maka selalu terjadi entropi dalam bentuk kerugian panas atau kehilangan energi (energylost).

Contoh : a. Manusia makan sayur tentu sayur yang muda, yang segar dan lain sebagainya. Sisanya tentu akan dibuang padahal itu masih merupakan energi. Jadi disini akan terjadi sisa sayur yang tidak dapat dimanfaatkan oleh manusia dan dibuang, tetapi sisa-sisa tersebut akan dimanfaatkan oleh organisme lain termasuk organisme pengurai. b. Kalau kita akan mengendari kendaraan bermotor tentunya kita menggunakan bahan bakar minyak berupa bensin atau solar. Kalau kita menggunakan bensin sebesar 1000 mega kalori untuk memutar mesin, maka hasil kerja mesin itu akan kurang dari 1000 mega kalori. Bagian energi yang tidak dapat digunakan untuk melakukan kerja mesin disebut entropi. Pada kasus ini tidak semua energi bahan bakar digunakan untuk menggerakkan mesin tetapi akan terbuang sebagai panas. Hal ini dapat kita buktikan apabila kita mengendarai kendaraan bermotor maka knalpot atau mesin akan menjadi panas. Pada proses penggunaan energi yang tidak terbalikkan, maka entropi alamnya bertambah.

B. LINGKUNGAN ENERGI C. KONSEP PRODUKTIVITAS Produktivitas adalah laju penambatan atau penyimpanan energi oleh suatu komunitas atau ekosistem. Dalam suatu ekosistem terdapat produsen dan konsumen, sehingga dalam ekosistem juga ditemukan aspek produktivitas baik oleh produsen (produktivitas produsen) maupun produktivitas konsumen. Produktivitas pada aras produsen disebut produktivitas primer (dasar) sedangkan pada aras konsu-men disebut produktivitas sekunder. Produktivitas primer adalah laju penyimpanan energi oleh produsen yang terjadi melalui proses fotosintesis. Ukuran produksi atau produktivitas dapat dinyatakan dengan kilokalori per meter persegi per tahun (kcal/m2/th). Selain itu juga dapat dinyatakan dengan gram berat kering per meter persegi per tahun (gr/m2/th). Dalam produktivitas primer ada Produktivitas primer bruto (kasar) dan Produktivitas primer neto (bersih). 

Produktivitas primer bruto (kasar): yaitu kecepatan proses fotosin-tesis atau istilah lain disebut sebagai fotosintesis total atau asimila-si total.



Produktivitas primer neto (bersih): yaitu laju penyimpanan materi organik di dalam jaringan (tubuh) tumbuhan. Produktivitas primer neto meru-pakan

kelebihan materi organik hasil fotosintesis sesudah dikurangi energi yang digunakan untuk reproduksi dan pemeli-haraan (disebut sebagai respirasi) yang dilakukan oleh produ-sen (tumbuhan). Produksi primer bersih yang menumpuk selama periode tertentu berupa biomasa tumbuhan. Sebagian dari biomasa ini akan diganti melalui proses dekomposisi dan sebagian lagi tetap disimpan dalam kurun waktu yang lebih lama sebagai materi yang hidup. Hal tersebut seperti yang terjadi di tubuh tumbuh-tumbuhan di hutan. Jumlah akumulasi materi organik yang hidup pada suatu waktu disebut standing crop biomass (biomasa hasil bawaan). Dengan demikian maka biomasa berbeda dengan produksi (produktivi-tas) dan biomasa yang ada pada suatu waktu tidak sama dengan pro-duktivitas. Produktivitas komunitas bersih merupakan laju penyimpanan materi organik oleh produsen, yang tidak digunakan (dimakan) oleh heterotrof (herbivora). Jadi produktivitas komunitas bersih merupakan sisa produktivitas primer sesudah dikurangi yang digu-nakan (dikonsumsi) oleh herbivora. Produktivitas primer memiliki arti yang sangat penting bagi kehidupan manusia. Hal ini terjadi karena produktivitas primer merupakan salah satu komponen penting dari sumber makanan bagi manusia. Manusia mengetahui bahwa salah satu sumber makanan yang utama bagi manusia adalah karbohidrat. Karbohidrat tersebut hanya dapat dihasilkan oleh tumbuhan, terutama tanaman serealia seperti : padi, jagung dan gandum, tebu, kentang, ketela pohon dan lain sebagainya. Selain berfungsi sebagai sumber makanan, tumbuhan juga berfungsi sebagai penghasil serat-serat yang penting bagi kehidupan manusia. Kayu yang juga memiliki serat juga diperlukan bagi manusia meskipun bukan sebagai sumber makanan, tetapi dapat untuk keperluan lainnya.  Produktivitas Sekunder Energi makanan yang tersedia bagi konsumen merupakan produktivitas primer. Energi tersebut tidak berarti bahwa energi yang tersedia dapat dimanfaatkan secara keseluruhan oleh konsumen. Berikut akan diberikan beberapa contoh : a. Tumbuhan. Tidak semua bagian tumbuhan dimakan oleh hewan, tetapi ada bagian yang tidak dimakan, seperti : kayu dan cabang. Dalam kayu terkandung energi tetapi tidak dimakan oleh herbivora.

b. Ulat hanya memakan daun yang memiliki umur tertentu. c. Burung memakan biji-bijian atau buah saja. d. Hewan ternak hanya akan memakan bagian rumput yang masih muda

dan

daun-daunnya

saja.

Kemampuan

pencernaan

(metabolisme) berbagai jenis konsumen pada dasarnya berbeda-beda. Populasi konsumen mempunyai kemampuan untuk mengubah energi yang dikonsumsinya juga berbeda-beda. Invertebrata misalnya; menggunakan seban-yak 79% dari energi yang diasimilasi untuk metabolisme, dan 21% sisanya disimpan dalam tubuhnya. Sedangkan Vertebrata mengguna-kan 98% dari energi yang diasimilasinya untuk metabolisme. Jadi Invertebrata justru mampu mengubah energi lebih besar menjadi biomasa dibandingkan dengan Vertebrata. Hal tersebut di atas menunjukkan bahwa adanya efisiensi penangkapan energi yang berbeda-beda dari satu makhluk dengan makhluk lainnya meskipun mereka secara bersama-sama menempati aras yang sama. Dalam hubungan dengan energi hewan dapat dikelompokkan menjadi dua kelompok energetika, yaitu : (1) kelompok termoregulator atau homoioterm, dan (2) kelompok nontermoregulator atau poikiloterm. Kelompok hewan poikiloterm lebih efisien dalam mengubah energi menjadi biomasa dibandingkan dengan kelompok homoioterm. Tetapi efisiensi asimilasi oleh kelompok hewan yang tergolong poikiloterm hanya mampu mencerna sekitar 30% dari makanan, sedangkan homoioterm mempunyai efisiensi sebesar 70%. Oleh karena itu kelompok poikiloterm harus mengkonsumsi lebih banyak kalori untuk memperoleh energi yang cukup untuk: memenuhi kebutu-han hidup, untuk pemeliharaan, pertumbuhan, dan reproduksi, dibandingkan dengan kelompok homoioterm. Laju penyimpanan materi organik oleh konsumen disebut sebagai produktivitas sekunder. Untuk produk-tivitas sekunder tidak dibedakan menjadi produktivitas bersih dan produktivitas kasar, karena konsumen hanya meng-gunakan energi makanan yang dihasilkan oleh produsen, kemudian mengubahnya menjadi jaringan tubuh konsumen dengan satu proses yang menyeluruh. Jumlah energi yang mengalir dalam arus hetero-trofik adalah analog dengan produksi kasar pada aras autotrofik, dan ini disebut asimilasi. Produktivitas sekunder dapat digunakan sebagai sumber protein hewani bagi manusia. Manusia di dalam hidupnya tidak hanya memerlukan karbohidrat saja, tetapi juga memerlukan protein serta lipida. Keperluan terhadap protein dan lipida tersebut harus dicukupinya melalui produktivitas sekunder. Protein dan lipida nabati saja tidak akan mencukupi bagi keperluan manusia, bahkan manusia memerlu-kan asam amino tertentu yang tidak terdapat dalam tubuh tumbuhan, tetapi hanya terdapat pada tubuh hewan. Dengan demikian, untuk memenuhi

kebutuhan hidup maka manusia tidak hanya memakan nasi dan sayur saja, tetapi juga butuh daging, buah-buahan dan lain sebagainya. Jadi produktivitas sekunder juga mempunyai arti penting bagi kehidupan manusia. D. RANTAI MAKANAN, JEJARING MAKANAN DAN TINGKAT TROFIK 

Rantai Makanan

Energi pangan sumber daya didalam tumbuh-tumbuhan melalui satu seri organisme dengan diulang-ulang dimakan dan memakan dinamakan rantai makanan. Rantai merupakan serangkaian proses makan dan dimakan antara makhluk hidup berdasarkan urutan urutan tertentu dengan ada yang berperan sebagai produsen, konsumen, dan dekomposer untuk kelangsungan hidupnya. Makin pendek rantai pangan (makin dekat organisme itu pada permulaan rantai) maka makin besar energi yang tersedia. Rantai pangan tertera dalam hukum termodinamikadan dapat dijelaskandengan bagan arus seperti pada gambar 3-6. Pada diagram-diagram itu kotakkotak menggambarkan tingkat-tingkat trofik, dan pipa-pipa melukiskan arus energi masuk dan keluar dari tiap tingkat. Arus masuk energi dimbangi oleh arus keluar seperti pada hukum pertama termodinamika, dan tiap pemindahan energi disertai dengan dispersi (yakni respirasi).



Jaring-Jaring Makanan Jaring-jaring makanan adalah gabungan dari beberapa rantai makanan yang

siklusnya saling berhubungan. Oleh karena itu, bisa disimpulkan bahwa rantai makanan adalah bagian dari jaring-jaring makanan dalam cakupan yang lebih luas lagi. Perbedaan

Jaring-Jaring makanan dan rantai makanan adalah Organisme yang terkumpul pada jaringjaring makanan mempunyai beberapa jenis oragnisme yang dapat dipilih menjadi makanannya. Sedangkan pada rantai makanan, organisme yang menjadi konsumen hanya memiliki satu pilihan makanan saja. Meskipun tersedia beberapa, tapi jumlahnya lebih sedikit dibandingkan dengan organisme yang ada pada jaring-jaring makanan.



Tingkat Trofik

Mahluk hidup didalam ekosistem berdasarkan jaringjaring makanan berada pada tingkat berbeda. Tingkatan tropik paling bawah adalah produsen, tingkatan kedua adalah herbivora dan tingkatan selanjutnya adalah karnivora. Tingkatan paling bawah mempunyai populasi lebih besar dibandingkan tingkat diatasnya. Berdasarkan ukuran populasi sensitifitas tingkat tropik paling atas relatif lebih sensitif terhadap kepunahan.

a. Tingkat trofik yang secara mendasar mendukung yang lainnya dalam suatu ekosistem terdiri dari dari organisme autotrof, atau produsen primer ekosistem tersebut. Sebagian besar produsen primer adalah organisme fotosintetik yang menggunakan energi cahaya untuk mensintesis gula dan senyawa organik lainnya, yang kemudian digunakan oleh produsen primer tersebut sebagai bahan bakar untuk respirasi seluler dan sebagai bahan bangunan untuk pertumbuhan. Organisme yang menempati tingkat pertama dalam trofik ini adalah tumbuhan. Tumbuhan dapat melakukan proses fotosintesis sehingga ia disebut sebagai organisme autotrof. b. Tingkatan selanjutnya yaitu konsumen primer. Konsumen tingkat primer ini biasanya ditempati oleh organisme herbivora. Herbivora yang memakan tumbuhan atau alga, adalah konsumen primer. Tingkat trofik yang berikutnya terdiri dari kosumen sekunder, karnivora yang memakan herbivora. Karnivora ini selanjtnya dapat dimakan karnivora yang lain yang merupakan konsumen tersier, dan beberapa ekosistem bahkan memiliki karnivora dengan tingkat yang lebih tiggi lagi. Beberapa konsumen, detritivora, mendapat energinyadari detritus, yang merupakan bahan organik yang tak hidup, seperti feses, daun yang gugur dan bangkai organisme mati dari semua tingkat trofik. c. Detrivora sering membentuk suatu hubungan utama antara produsen primer dalam suatu ekosistem. Di sungai, misalnya banyak diantara bahan organik yang digunakan oleh konsumen, disediakan oleh tumbuhan terestial yang memasuki ekosistem sebagai dedaunan dan serpihan-serpihan lain yang jatuh ke dalam air atau tercuci oleh aliran permukaan. Seekor udang karang mungkin bisa memeakan detritus tumbuhan didasar sebuah sungai atau danau yang kemudian udang karang tersebut dimakan oleh seekor ikan. Dalam sebuah hutan, burung kemungkinan memakan cacing tanah yang telah memakan sampah dedaunan dipermukaan tanah.

E. METABOLISME DAN UKURAN INDIVIDU Biomas standing corp (dinyatakan sebagai seluruh berat kering atau seluru isi kalori organisme yang terdapat pada suatu waktu tertentu) yang dapat ditopang oleh arus tetap dari energi di dalam rantai makanan tergantung pada ukuran organismeorganisme sendiri. makin kecil organismenya makin besar metabolisme per gram atau perkalori biomasnya. Metabolisme per gram tumbuh-tumbuhan dan binatang kecil seperti algae, bakteria, dan protozoa lebih besar dari pada laju metabolik organismeorganisme besar seperti pohon dan vertebrata. hal tersebut berlaku untuk foto sintesis

dan respirasi. Oleh karena itu, algae yang kecil (fitoplankton), dapat memiliki metabolisme yang besar dan sama besar dengan isi hutan di dalam suatu hutan atau jerami di padang rumput. begitu juga dengan ketam-ketaman (zooplankton), yang memakan algae dapat memiliki respirasi total sama dengan apa yang dimiliki oleh berpon-pon sapi di padang penggembalaan. Akibatnya, makin kecil biomas yang dapat ditopangnya pada suatu tingkat trofik tertentu di dalam ekosistem. sebaliknya, makin besar organismenya, makin besar pula biomas standing corpnya. jadi, jumlah bakteri yang terdapat pada suatu saat akan jauh lebih kecil dari “corp” dari ikan atau mamalia sekalipun penggunaan energi untuk kedua golongan itu sama.

F. STRUKTUR TROFIK DAN PIRAMIDA EKOLOGIS Fenomena interaksi rantai makanan dan hubungan antara ukuran organisme dengan metabolisme menghasilkan suatu struktur trofik yang khas untuk setiap ekosistem. Semakin kecil ukuran suatu organisme maka semakin besar metabolismenya per gram biomasanya, dan sebaliknya semakin besar ukuran tubuh suatu organisme semakin kecil metabolismenya per gram berat tubuhnya. Struktur trofik dapat diukur dan dinyatakan dalam jumlah energi yang disimpan/ditambat per satuan luas per satuan waktu pada aras trofik (biomasa per satuan luas). Struktur trofik dapat digambarkan dalam bentuk diagram yang kemudian dikenal sebagai piramida ekologi. Aras trofik I (produsen) diletakkan sebagai dasar piramida, kemudian diatasnya adalah aras-aras trofik yang berikutnya (herbivora, karnivora) sebagai konsumen primer, sekunder, tersier.dan seterusnya sampai ke tingkat yang tertinggi. Piramida ekologi, ada tiga macam yaitu : a.

Piramida jumlah: yang menggambarkan jumlah individu pada masingmasing aras trofik

b.

Piramida biomasa: yang menggambarkan besarnya biomasa pada masing-masing aras trofik. Biomasa dapat dinyatakan dalam satuan berat kering atau berat abu.

c.

Piramida energi: yang menggambarkan laju aliran energi atau produktivitas pada setiap aras trofik, energi dapat dinyatakan dalam satuan kalori.

Piramida jumlah melukiskan jumlah individu organisme. Piramida jumlah sebenarnya yakni bahwa banyak satuan kecil yang diperlukan untk memperoleh masa yang sama dari satuan yang besar, tanpa menghiraukan apakah satuan-satuan itu organisme atau blok-blok bangunan. Jadi, seandainya berat organisme-organisme yang besar sama dengan berat organisme yang kecil, jumlah organisme yang kecil akan jauh lebih besar dibanding dengan organisme besar. Piramida jumlah umumnya berbentuk menyempit ke atas. Organisme piramida jumlah mulai tingkat trofik terendah sampai puncak adalah sama seperti piramida yang lain yaitu produsen, konsumen primer dan konsumen sekunder, dan konsumen tertier. Artinya jumlah tumbuhan dalam taraf trofik

pertama lebih banyak dari pada

hewan

(konsumen primer) di taraf trofik kedua, jumlah organisme kosumen sekunder lebih sedikit dari konsumen primer, serta jumlah organisme konsumen tertier lebih sedikit dari organisme konsumen sekunder (Heddy, 1986 dalam Musthofaali, 2015). Piramida biomasa lebih memberikan gambaran yang signifikan terhadap suatu struktur trofik, karena mampu memberikan gambaran secara kasar tentang pengaruh menyeluruh dari rantai makanan dan pengaruh peranan masingmasing aras trofik.

Piramida energi adalah suatu piramida yang dianggap paling baik dalam meggambarkan peranan masing-masing komponen ekosistem dibandingkan dengan piramida ekologi, piramida jumlah dan piramida biomasa. Dengan menggunakan piramida energi maka peranan komunitas atau masing-masing aras trofik dalam suatu ekosistem dapat diketahui secara jelas. Hal ini disebabkan oleh karena piramida energi dapat menggambarkan besarnya aliran energi pada tiap-tiap aras trofik. Dalam piramida energi terdapat penurunan beberapa energi berturut-turut dan tersedia di semua tingkat trofik. Menurunnya kuantits energi di setiap trofik terjadi diakibatkan oleh beberapa hal berikut di bawah ini.



Hanya sejumlah tertentu makanan yang berhasil ditangkap serta dimakan oleh tingkat trofik setelahnya.



Makanan yang dimakan di antaranya tidak mampu dicernakan maupun dikeluarkan berupa sampah.



Makanan yang dicerna hanya sebagian yang menjadi bagian dari tubuh makhluk hidup, sementara sisanya dipakai sebagai sumber energi.