Pengling_topik-6-keanekaragaman-hayati.pdf

6

KEBERLANJUTAN KEANEKARAGAMAN HAYATI: EVOLUSI & INTERAKSI SPESIES BI2001 Pengetahuan Lingkungan

Topik T ik bahasan b h kuliah k li h 6:

KEBERLANJUTAN KEANEKARAGAMAN HAYATI: EVOLUSI & INTERAKSI SPESIES Pengertian keanekaragaman hayati (KH) pada tingkat genetik, genetik spesies, spesies ekosistem & fungsional KH sebagai modal alam Evolusi KH Pertumbuhan populasi Interaksi spesies

solarsystem.nasa.gov/planets/profile.cfm?Object=Earth

BI2001 Pengetahuan Lingkungan SITH ITB 2013

Konsep KEANEKARAGAMAN HAYATI (KH)

Keanekaragaman hayati adalah kekayaan berbagai spesies bumi, gen yang dikandungnya, ekosistem di mana mereka hidup, dan proses ekosistem yang terdiri dari aliran energi dan siklus nutrisi yang mendukung semua kehidupan

3

BI2001 Pengetahuan Lingkungan SITH ITB 2013

4

Miller & Spoolman (2012)

BI2001 Pengetahuan Lingkungan SITH ITB 2013

Jenis Keanekaragaman 5

† †

†

†

Keanekaragaman genetik: jumlah total karakteristik genetik dari spesies tertentu, subspesies, atau kelompok spesies. Keanekaragaman g spesies: p merupakan p bukti y yang g paling p g jjelas dari biodiversity. Variasi gen terdapat dalam spesies. Adanya keragaman gen memungkinkan spesies untuk beradaptasi dan bertahan hidup dengan menyesuaikan diri terhadap perubahan lingkungan yang terjadi „ kekayaan spesies-jumlah spesies; „ kemerataan spesies-kelimpahan relatif spesies, dan „ spesies dominan-spesies dominan spesies yang paling melimpah Keanekaragaman ekosistem: gurun, padang rumput, hutan, gunung, lautan, danau, sungai, dan lahan basah merupakan komponen utama dari k keanekaragaman k hayati. h i M Masing-masing i i ekosistem k i iinii merupakan k sumber b keanekaragaman genetik dan spesies. Keanekaragaman fungsi: berbagai proses seperti aliran energi dan siklus materi yang terjadi dalam ekosistem seperti interaksi spesies dengan yg lain (biotik dan abiotik) dalam jejaring makanan

Keanekaragaman hayati yang ditemukan dalam gen, spesies, ekosistem, dan proses ekosistem sangat penting untuk mempertahankan kehidupan di muka bumi, bumi dan bagi kesejahteraan manusia Keanekaragaman hayati menyediakan berbagai barang dan jasa yang penting bagi manusia

embassyofindonesia.it medindra.wordpress.com

BI2001 Pengetahuan Lingkungan SITH ITB 2013

Keanekaragaman ekosistem 7

BI2001 Pengetahuan Lingkungan SITH ITB 2013

KH SEBAGAI MODAL ALAM ((ingat kuliah terdahulu)) 8

Biodiversity of ecosystems

Biodiversityy ggoods & services

Goods

Services

ƒ Food ƒ Building Materials ƒ Fuel ƒ Paper Products ƒ Fiber (clothing, textiles) ƒ Industrial products ( (waxes, rubber, bb oils) il ) ƒ Medicine

ƒ Regulating global processes, such as atmosphere and climate ƒ Soil and water conservation ƒ Nutrient cycling ƒ Pollination and seed dispersal ƒ Control of agricultural pests ƒ Genetic G ti lib library ƒ Inspiration and information ƒ Scientific and educational ƒ Tourism and recreation ƒ Cultural, spiritual, and aesthetic ƒ Community Resilience ƒ Strategic

(Laverty & Sterling, 2003)

BI2001 Pengetahuan Lingkungan SITH ITB 2013

Beberapa Contoh: …

Sumber makanan Makanan p pokok: beras,, kentang, g, g gandum,, jjagung, g g, termasuk keragaman genetik (tipe liar, hybrid) † Ternak: sapi, domba, ayam, ikan (berbagai spesies dan varietas) †

…

Sumber obat † † †

Tanaman: Catharanthus sp. (antikanker), Taxus brevifolius (antikanker), Chincona (antimalaria) Mikroba: Penicillium notatum (antibiotik), Lactobacillus (probiotik) Hewan: ular (penawar), (penawar) Lumbricus sp. sp (antityphus) BI2001 Pengetahuan Lingkungan SITH ITB 2013

EVOLUSI KEANEKARAGAMAN HAYATI

Bumi ini sangat kaya akan keanekaragaman hayati Pada tingkat spesies: kita tidak tahu berapa banyak spesies yang ada di Bumi. Perkiraan berkisar antara 8 juta-100 juta spesies. Sejauh ini, ahli biologi g telah mengidentifikasi g sekitar 1,9 ,9 juta j Bagaimana keanekaragaman hayati yang kaya seperti itu terjadi di Bumi ???? Jawaban ilmiah melibatkan evolusi biologis: proses perubahan kehidupan di bumi dari waktu ke waktu melalui perubahan k kt i tik genetik karakteristik tik populasi l i

BI2001 Pengetahuan Lingkungan SITH ITB 2013

The Four Keyy Processes of Biological g Evolution 12 …

…

…

…

Mutasi: perubahan gen. Terkandung dalam kromosom dalam sel, setiap gen membawa satu bagian dari informasi yang diwariskan dari satu generasi ke generasi berikutnya, menghasilkan genotipe, susunan genetik yang merupakan karakteristik dari individu atau kelompok. S l k i Alam: Seleksi Al K ik ada Ketika d variasi i id dalam l suatu spesies, i beberapa b b individu i di id mungkin ki akan k lebih l bih cocok untuk lingkungan daripada yang lain (Perubahan tidak selalu menjadi lebih baik). Migrasi dan Isolasi Geografis: Kadang-kadang dua populasi dari spesies yang sama terisolasi secara g geografis g satu sama lain untuk waktu lama. Selama waktu itu,, kedua p populasi p dapat p berubah sehingga tidak dapat lagi berkembang biak bersama-sama bahkan ketika mereka dibawa kembali dalam habitat yg sama. Dalam kasus ini, dua spesies baru telah berevolusi dari spesies aslinya. Hal ini dapat terjadi bahkan jika perubahan genetik tidak lebih bugar/fit t t i cukup tetapi k berbeda b b d untuk t k mencegahh reproduksi. d k i Migrasi Mi i telah t l h menjadi j di proses evolusi l i penting ti selama waktu geologi (waktu yang cukup lama untuk terjadi perubahan geologi). Pergeseran genetik (Genetic drift) mengacu pada perubahan frekuensi gen dalam suatu populasi p p disebabkan bukan oleh mutasi,, seleksi,, atau migrasi, g , tetapi p hanya y kebetulan. Salah satu cara ini terjadi adalah melalui Founder effect (hilangnya variasi genetik yang terjadi ketika suatu populasi baru didirikan oleh sejumlah kecil individu dari populasi yang lebih besar). Founder effect terjadi ketika sejumlah kecil individu terisolasi dari populasi yang lebih besar, mereka mungkin ki memiliki iliki tingkat ti k t variasi i i genetik tik llebih bih kecil k il dibanding dib di spesies i aslinya. li P Pergeseran genetik tik dapat terjadi dalam populasi kecil dan dapat menimbulkan masalah konservasi pada populasi yang secara kebetulan terisolasi dari populasi utama

Populasi berevolusi ketika gen bermutasi dan memberikan beberapa individu sifat genetik yang meningkatkan kemampuan mereka untuk bertahan hidup dan menghasilkan keturunan dengan sifat-sifat ini. Berlangsungnya proses perubahan didasarkan pada interaksi antara keragaman dan kondisi lingkungan dengan cara seleksi alam. Menurut teori evolusi, semua spesies diturunkan dari spesies sebelumnya, spesies leluhur. Dengan kata lain, kehidupan berasal dari kehidupan. Semua kehidupan di bumi berevolusi dari organisme bersel tunggal. Para ilmuwan menerima evolusi sebagai FAKTA Perdebatan berbagai teori

BI2001 Pengetahuan Lingkungan SITH ITB 2013

The Theory of Biological Evolution 14

…

…

…

Karena spesies telah berevolusi dan berkembang, beberapa spesies menjadi punah; keanekaragaman hayati selalu berubah, berubah dan spesies yang hadir di satu lokasi dapat berubah seiring waktu. Adaptasi tidak memiliki aturan kaku; spesies beradaptasi merespon perubahan lingkungan. Kita tidak dapat memperkirakan ancaman terhadap spesies yang berbeda. Spesies p dan p populasi p yyang g terisolasi secara g geografi g dari waktu ke waktu, dan selanjutnya mengalami Founder effect dan

Genetic drift …

Spesies p selalu berkembang g dan beradaptasi p dengan g perubahan p lingkungan. Mereka akan terancam punah jika mereka tidak berkembang cukup cepat untuk menyesuaikan dengan lingkungan.

Contoh Seleksi Alam

Insecticide application

Kromosom dengan gen resistansi terhadap insektisida

Aplikasi tambahan dari insektisida yang sama akan menjadi j kurang g efektif, dan frekuensi serangga yg tahan dalam populasi akan meningkat

Survivor

BI2001 Pengetahuan Lingkungan SITH ITB 2013

Seleksi Buatan Darwin : ketika manusia memilih organisme dengan karakteristik tertentu sebagai hasil pemuliaan, mereka melakukan peran lingkungan Æ seleksi buatan. Banyak variasi yang sudah ada, tetapi tidak dapat bertahan hidup dalam kondisi normal. Variasi tak terduga dapat di h k jika jik niche i h tersedia di dipertahankan atau disediakan Variasi baru dapat diadopsi dari organisme i lain l i ((melalui l l i transformasi genetik) Contoh: seleksi buatan dalam buahbuahan, sayuran yang berasal dari spesies liar, dan anjing silsilah Miller & Spoolman (2012)

PERTUMBUHAN POPULASI 17

Apa yang membatasi pertumbuhan populasi? pe u bu a popu as ? Tidak ada populasi yang dapat terus tumbuh tanpa batas karena adanya keterbatasan sumber daya dan persaingan antara spesies untuk sumber daya tersebut.

Bagaimana komunitas dan ekosistem merespon perubahan kondisi lingkungan? Struktur Str kt r dan komposisi spesies dalam komunitas kom nitas dan ekosistem berubah sebagai respons terhadap perubahan kondisi lingkungan melalui proses yang p y g disebut suksesi ekologi g

BI2001 Pengetahuan Lingkungan SITH ITB 2013

18

Seiring waktu, jumlah individu dalam suatu populasi dapat meningkat, menurun, atau tetap sama dalam menanggapi kondisi lingkungan perubahan lingkungan. Empat variabel yang mengatur perubahan ukuran populasi: Kelahiran Kematian Imigrasi Emigrasi

S t populasi l i meningkat i k t kkarena kelahiran k l hi d iimigrasi i i Suatu dan (kedatangan dari luar populasi) dan menurun karena kematian dan emigrasi (kepergian individu dari populasi): Perubahan populasi = (Kelahiran + Imigrasi) – (Kematian + Emigrasi) Struktur usia dalam distribusi populasi memiliki efek yang kuat pada seberapa cepat ukuran populasi meningkat atau menurun (INGAT KULIAH SEBELUMNYA)

BI2001 Pengetahuan Lingkungan SITH ITB 2013

19

Keberadaan, kelimpahan, Keberadaan kelimpahan dan distribusi spesies dalam ekosistem ditentukan oleh variasi tingkatan fisik atau kimia yg berada dalam kisaran yang dapat ditoleransi oleh spesies. Faktor penting sebagai pembatas fisik di zona kehidupan air: sinar matahari, ketersediaan unsur hara hara, tingkat gas oksigen dalam air (kandungan oksigen terlarut). terlarut) Faktor lain adalah salinitas-jumlah berbagai mineral anorganik atau garam terlarutkan BI2001 Pengetahuan Lingkungan SITH ITB 2013

20

‰ Faktor pembatas pertumbuhan populasi: • cahaya • air • temperatur • ruang • nutrisi • predator atau penyakit menular ‰ Resistensi lingkungan lingk ngan adalah d l h kombinasi k bi i dari d i semua faktor f kt yang membatasi pertumbuhan populasi. Ini sangat menentukan daya dukung suatu daerah yaitu populasi maksimum dari suatu spesies pada d habitat h bi untukk mempertahankan h k kehidupannya k hid secara berkelanjutan. ‰ Tingkat pertumbuhan populasi menurun ketika ukurannya mendekati daya dukung lingkungannya karena sumber daya seperti makanan, air, dan ruang mulai berkurang. BI2001 Pengetahuan Lingkungan SITH ITB 2013

Resistensi lingkungan 21

INTERAKSI SPECIES 22

Bagaimana spesies berinteraksi? Lima tipe p interaksi species: p kompetisi, p ,p predasi , p parasitisme,, mutualisme, dan komensalisme Æ memengaruhi penggunaan sumber daya dan ukuran populasi suatu spesies dalam ekosistem

BI2001 Pengetahuan Lingkungan SITH ITB 2013

23

Kompetisi Interspesifik (Interspecific competition) terjadi j ketika anggota gg dari dua atau lebih spesies berinteraksi untuk mendapatkan akses ke sumber daya yang sama dan terbatas: mis. makanan, air, cahaya, dan ruang.

BI2001 Pengetahuan Lingkungan SITH ITB 2013

. Predasi terjadi ketika anggota dari satu spesies (predator/pemangsa) langsung memakan semua atau sebagian tubuh dari anggota spesies lain (mangsa) (mangsa). Parasitisme terjadi ketika salah satu organisme (parasit) makan pada organisme lain (inang), biasanya dengan hidup pada atau di dalam inang g tersebut. Mutualisme merupakan interaksi yang menguntungkan kedua spesies dengan saling menyediakan makanan, tempat tinggal, atau sumber daya lainnya. Komensalisme merupakan interaksi yang menguntungkan satu spesies, t t i memiliki tetapi iliki sedikit dikit atau t tidak tid k berpengaruh pada spesies yang lain.

Kuliah berikutnya:

Ancaman terhadap  Ancaman terhadap  p Keanekaragaman Hayati