langsung (herbivora) dinamakan konsumen primer. Hewan yang memakan konsumen primer dinamakan konsumen sekunder dan seterusnya sehingga terbentuk

Transkripsi

1 URAIAN MATERI Jika kita perhatikan lingkungan di sekitar kita? Kita dapat melihat bunga, rumput, pohon, ayam, burung, tanah, batu, angin, dll. Semua itu adalah gambaran suatu tempat yang diisi makhluk hidup dan benda tak hidup. Satu kesatuan dari makhluk hidup dan makhluk tak hidup inilah yang disebut sebagai ekosistem. Jadi ekosistem adalah suatu sistem ekologi yang terbentuk oleh hubungan timbal balik tak terpisahkan antara makhluk hidup dengan lingkungannya. Ekosistem bisa dikatakan juga suatu tatanan kesatuan secara utuh dan menyeluruh antara segenap unsur lingkungan hidup yang saling memengaruhi. Ekosistem dapat dinyatakan sebagai suatu wilayah yang sangat luas, seperti ekosistem padang rumput, ekosistem danau hingga ekosistem hutan tropis. Namun sebuah genangan air atau sebuah akuarium juga dapat dinyatakan sebagai sebuah ekosistem. Hal ini disebabkan persyaratan untuk sebuah ekosistem sudah terpenuhi, yaitu ada komponen biotik, komponen abiotik dan ada interaksi diantara keduanya. 3.1 Komponen Penyusun Ekosistem Sebagaimana telah dijelaskan di atas, ekosistem adalah hubungan timbal balik antara makhluk hidup (komponen biotik atau komunitas) dengan lingkungannya (komponen abiotik). Pada dasarnya komponen penyusun ekosistem terdiri dari komponen biotik dan komponen abiotik. Komponen biotik adalah komponen lingkungan yang terdiri atas makhluk hidup yang dapat berupa hewan, tumbuhan maupun mikro-organisme. Manusia merupakan faktor biotik yang mempunyai pengaruh terkuat di bumi ini, baik dalam pengaruh memusnahkan dan melipatkan gandakan atau mempercepat penyebaran hewan dan tumbuhan. Berdasarkan peran dan fungsinya, makhluk hidup dibedakan menjadi tiga macam, yaitu: a. Produsen; yaitu makhluk hidup yang mampu mengubah zat anorganik menjadi organik (organisme autotrof). Proses tersebut hanya bisa dilakukan oleh organisme yang memiliki pigmen fotosintesis, misalnya tumbuhan hijau yang memiliki klorofil. Adanya khlorofil menyebabkan tumbuhan punya kemampuan melakukan fotosintesis. b. Konsumen; yaitu organisme yang tidak bisa membuat makanannya sendiri dan tergantung kepada organisme lain. Kelompok organisme ini sering disebut juga sebagai organisme heterotrof. Konsumen biasanya merupakan hewan. Hewan yang memakan tumbuhan secara

2 langsung (herbivora) dinamakan konsumen primer. Hewan yang memakan konsumen primer dinamakan konsumen sekunder dan seterusnya sehingga terbentuk suatu rantai makanan. Konsumen terakhir disebut konsumen tersier. Contoh konsumen tersier adalah manusia. c. Pengurai atau dekomposer; yaitu organisme yang menguraikan bahan organik yang berasal dari organisme mati. Organisme pengurai ini berperan dalam menguraikan materi organik menjadi an-organik yang nantinya dapat diserap kembali oleh organisme produsen. Organisme yang tergolong pengurai adalah bakteri dan jamur. Ada pula pengurai yang disebut detritivor, yaitu hewan pengurai yang memakan sisa-sisa bahan organik, contohnya adalah cacing, kutu kayu. Sedangkan lingkungan abiotik atau komponen tak hidup adalah komponen fisik dan kimia yang merupakan medium atau substrat tempat berlangsungnya kehidupan, atau lingkungan tempat hidup. Lingkungan abiotik tersebut dapat berupa medium/substratum (seperti tanah/perairan sebagai tempat hidup) dan cuaca/iklim (seperti suhu kelembaban, udara, angin, intensitas cahaya). Ditinjau dari aspek fungsionalnya, lingkungan dapat dilihat sebagai kondisi dan sumberdaya. Lingkungan sebagai kondisi digunakan untuk menunjukkan suatu besaran atau kadar atau intensitas faktor-faktor abiotik lingkungan. Dimana ketersediaan lingkungan sebagai kondisi tidak akan berkurang karena kehadiran atau spesies lain. Contoh: suhu dan cahaya. Secara garis besar, perubahan lingkungan dalam ruang dan waktu dibedakan atas : a. Perubahan siklik; yaitu perubahan yang terjadi berulang-ulang secara berirama, contohnya: siang-malam, pasang-surut laut, musim kemarau - hujan. b. Perubahan terarah; yaitu perubahan yang terjadinya berangsur-angsur secara terus-menerus (progressif atau berkesinambungan) menuju ke suatu arah tertentu. Contohnya; pengikisan garis pantai atau pengendapan lumpur di muara sungai dan suksesi. c. Perubahan eratik; yaitu perubahan yang tidak berpola dan tidak menunjukkan konsistensi mengenai arah perubahannya. Contoh: banjir bandang, pengendapan debu oleh letusan gunung berapi, kebakaran hutan dan lain-lain.

3 3.2 Macam - Macam Ekosistem Berdasarkan tempat terjadinya hubungan timbal balik antara komunitas (makhluk hidup) dengan lingkungannya, secara garis besar ekosistem menjadi 2 macam, yaitu ekosistem darat (ekosistem terestrial) dan ekosistem air (ekosistem akuatik). Ekosistem darat adalah ekosistem yang terdapat di wilayah daratan. Berdasarkan perbedaan letak geografik dan fisiografiknya, ekosistem darat dibedakan menjadi beberapa bioma atau daerah habitat. Bioma adalah eksostem dalam skala luas yang didasarkan pada vegetasi (tumbuhan yang dominan) dan iklim yang khas. Kita mengenal beberapa macam bioma yang ada dimuka bumi ini, yaitu: a. Bioma hutan hujan tropis; yaitu yaitu bioma yang biasanya terbentang dari daerah tropika dan sub-tropika. Jenis vegetasi didominasi jenis pohon yang tinggi dan kanopi yang besar sehingga menimbulkan iklim mikro di dasar hutan, dimana perbedaan suhu kelembaban di atas dengan di bawah tajuk sangat mencolok. Pada bioma ini juga banyak ditemukan jenis lianan dan epifit. Iklim bioma ini ditandai dengan curah hujan yang sangat tinggi (sekitar cm/tahun) dan memiliki dua musim, yaitu musim hujan dan musim kemarau. b. Bioma padang rumput; yaitu bioma yang biasanya terbentang dari daerah tropika hingga subtropika. Jenis vegetasi didominasi oleh rumput dan sering diselingi oleh semak dan terna. Iklim bioma ini ditandai dengan curah hujan yang kurang (sekitar cm/tahun) dan turun tidak teratur. Porositas (pori tanah) banyak sehingga aliran udara dalam tanah sangat lancar, sedangkan dan drainase (peresapan air) sangat cepat. c. Bioma hutan gugur; yaitu bioma yang biasanya di daerah sub-tropika. Jenis vegetasi didominasi oleh jenis tumbuhan yang punya kemampuan menggugurkan daunnya menjelasng musim dingi. Iklim bioma ini ditandai dengan curah hujan yang merata sepanjang tahun (sekitar cm/tahun) dan ditemukan 4 musim, yaitu musim dingin, musim semi, musim panas dan musim gugur. d. Bioma gurun; yaitu bioma yang biasanya terdapat di daerah tropika yang ditandai dengan vegetasi yang didominasi oleh jenis tumbuhan yang tak berdaun atau daunnya seperti duri dan dilapisi oleh zat lilin untuk mengurangi penguapan. Akarnya panjang dan menyebar serta memiliki jaringan untuk menyimpan air. Iklim bioma ini ditandai dengan curah hujan yang rendah (sekitar 25 cm/tahun)dengan suhu dan penguapan yang tinggi serta memiliki perbedaan suhu siang dengan malam yang besar.

4 e. Bioma taiga; yaitu bioma yang biasanya terdapat di bumi sebelah utara dan pegunungan daerah tropik hingga subtropik. Vegetasi ditandai dengan jenis tumbuhan konifer (daun berbentuk jarum). Iklim bioma ini ditandai dengan curah hujan yang rendah (sekitar cm/tahun) dan suhu pada musim dingin sangat rendah. f. Bioma thundra; yaitu bioma yang biasanya terdapat di bumi sebelah utara dan dalam lingkaran kutub utara. Vegetasi didominasi tumbuhan yang semusim dan berumur pendek dan jenis lumut. Iklim bioma ini ditandai dengan iklim kutub, curah hujan yang rendah (sekitar 12 cm/tahun). Pada musim dingin biasanya ditandai dengan kondisi gelap yang panjang (karena siang sangat pendek sedangkan malam lama), sebaliknya pada musim panas kondisi terang yang panjang (karena malam sangat pendek sedangkan siang lama). Untuk ekosistem perairan, didasarkan tingkat salinitasnya ekosistem perairan perairan dibedakan atas: a. Ekosistem air tawar; yaitu ekosistem yang perairannya memiliki tingkat salinitas yang rendah (bahkan lebih rendah dari protoplasma) dan sangat dipengaruhi oleh iklim dan cuaca. b. Ekosistem laut; yaitu ekosistem yang perairannya memiliki tingkat salinitas yang tinggi dan tidak dipengaruhi oleh iklim dan cuaca. c. Ekosistem estuaria; yaitu ekosistem ini merupakan tempat pertemuan air tawar dengan air laut atau kawasan muara sungai sehingga tingkat salinitas yang tidak stabil karena dipengaruhi oleh pasang-surut air laut dan curah hujan diwilayah daratan. 3.3 Ekoenergetika Ekoenergetika merupakan pembahasan dalam ekologi yang mengkaji tentang transformasi energi dalam organisme hidup. Setiap makhluk hidup membutuhkan energi untuk pertumbuhan, untuk aktivitas dan melakukan metabolisme, untuk mempertahankan suhu tubuh dan untuk reproduksi. Sumber energi utama semua makhluk hidup di bumi adalah cahaya matahari. Dari sejumlah energi yang dipancarkan ke bumi, hanya sejumlah kecil yang mampu difiksasi oleh tumbuhan untuk kemudian diserap oleh organisme pada tingkat tropik di atasnya hingga ke tingkat tropik tertinggi. Dikarenakan sejumlah besar energi digunakan oleh organisme, hanya sebagian kecil saja energi yang diteruskan ke organisme pada tingkat tropik di atasnya. Peristiwa aliran energi yang mengalir pada sistem makhluk hidup inilah yang disebut transformasi energi.

5 Di dalam suatu ekosistem terjadi interaksi antara satu komponen biotik dengan komponen biotik lainnya dan antara komponen biotik dengan komponen abiotik. Interaksi antar komponen abiotik dengan komponen biotik mengakibatkan terjadinya aliran energi dan daur biogeokimia. Bisa kita bayangkan, seandainya di planet bumi ini tidak ada matahari bagaimana keadaannya? Dapat dipastikan keadaan bumi gelap gulita sepanjang masa dan dingin. Matahari mengeluarkan energi panas dan cahaya. Energi adalah kemammpuan untuk melakukan kerja. Sifat energi diekosistem sesuia dengan hukum termodinamika. Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnakan, tetapi dapat diubah dari suatu bentukenergi ke bentuk energi lain. Energi cahaya dapat diubah oleh tumbuhan hijau menjadi energi potensial dalam bentuk karbohidrat melalui proses fotosintesis, kemudian diubah oleh hewan dan manusia menjadi energi panas dan energi gerak. Dalam sistem ekologi, suatu organisme merupakan komponen pengubah energi. Aliran energi dan siklus materi dalam ekosistem terjadi melalui rantai makanan dan jaring-jaring makanan. Seperti yang Anda ketahui saling ketergantungan antara produsen dan konsumen tampak pada peristiwa makan dan dimakan. Rantai makanan adalah jalur pemindahan energi dari tingkat trofik ketingkat trofik berikutnya melalui peristiwa makan dan dimakan. Herbivora mendapatkan makanan dari tanaman. Saat herbivora dimangsa karnivora, energi tersebut akan berpindah dan seterusnya. Semakin pendek rantai makanan semakin tinggi pula energi yang diserap oleh organisme diujung rantai makanan. Berdasarkan tipe organisme (produsen) yang menjadi tingkat trofik pertama, terdapat dua jenis rantai makanan, yaitu a. Rantai makanan perumput; pada tipe ini, mata rantai makanannya berawal dari tumbuhan, maka tingkat trofi 1 diduduki oleh tumbuhan hijau (produsen), tingkat trofi 2 diduduki oleh herbivora (konsumen 1), tingkat trofi 3 diduduki oleh karnivora (konsumen 2), dan seterusnya. b. Rantai makanan detritus; pada tipe ini rantai makanan berawal dari organisme perombak. Detritus merupakan hancuran (fragmen) dari bahan-bahan sudah terurai yang dikonsumsi hewan-hewan kecil seperti rayap, cacing tanah, tripang, dan sebagainya. Pada tiap-tiap tingkatan konsumen tampak seolah-olah setiap organisme hanya memakan atau dimakan oleh satu macam organisme yang lain, tetapi kenyataannya di dalam ekosistem keadaannya lebih kompleks. Hal ini terjadi karena tiap-tiap organisme dapat memakan dalam satu tingkatan konsumen atau dari tingkatan konsumen lain di dalam ekosistem yang dikenal

6 dengan rantai makanan dan antara rantai-rantai makanan itu saling berhubungan satu dengan lainnya yang dikenal dengan jaring-jaring makanan. Telah kita ketahui bersama, bahwa komponen-komponen biotik pada rantai makanan ekosistem menempati tingkatan trofi tertentu, seperti produsen menempati tingkat trofi pertama, herbivora menempati tingkat trofi kedua, karnivora menempati tingkat trofi ketiga, dan seterusnya. Ketika organisme autotrof (produsen) dimakan oleh herbivora (konsumen I), maka energi yang tersimpan dalam produsen (tumbuhan) berpindah ke tubuh konsumen I (pemakannya) dan konsumen II akan mendapatkan energi dari memakan konsumen I, dan seterusnya. Gambar 3.1. Piramida ekologi dalam suatu ekosistem Berdasarkan struktur penyusunnya, kita mengenal ada 3 bentuk piramid ekologi yaitu: a. Piramida jumlah; yaitu piramida yang digambarkan oleh jumlah individu pada setiap tingkat trofik dalam suatu ekosistem dalam kurun waktu tertentu. Dimana semakin tinggi tingkat tropik semakin sedikit jumlah individunya. b. Piramida Biomassa; yaitu piramida menggambarkan berat atau massa kering total organisme hidup dari masing-masing tingkat trofiknya dalam suatu ekosistem dalam kurun waktu tertentu. Piramida biomassa berfungsi untuk menggambarkan perpaduan massa seluruh organisme di habitat tertentu yang diukur dalam gram. Dimana semakin tinggi tingkat tropik semakin sedikit biomassanya. c. Piramida Energi; yaitu piramida yang menggambarkan besarnya energi yang tersimpan pada masing-masing tingkat tropik. Piramida energi mampu memberikan gambaran paling akurat tentang aliran energi dalam ekosistem. Pada piramida energi terjadi penurunan sejumlah energi berturut-turut yang tersedia di tiap tingkat trofik. Berkurangnya energi yang terjadi di setiap trofik terjadi disebabkan karena : 1) hanya sejumlah makanan tertentu saja yang ditangkap dan dimakan oleh tingkat trofik selanjutnya; 2) beberapa makanan yang dimakan

7 tidak bisa dicerna dan dikeluarkan sebagai sampah; 3) hanya sebagian makanan yang dicerna menjadi bagian dari tubuh organisme, sedangkan sisanya digunakan sebagai sumber energi. Dalam pembahasan piramid energi, kita mengenal istilah produktivitas. Produktivitas adalah hasil aktivitas metabolisme organisme berupa pertumbuhan, penambahan, dan penimbunan biomassa dalam periode waktu tertentu. Produktivitas dapat dibedakan atas: a. Produktivitas Primer; yaitu kecepatan pengubahan energi radiasi matahari melalui aktivitas fotosintesis dan kemosintesis oleh produsen menjadi energi kimia dalam bentuk bahan organik. Produktivitas primer dibedakan menjadi dua macam, yaitu: 1) produktivitas primer bersih (produktivitas primer kotor dikurangi respirasi); dan produktivitas primer kotor (jumlah total materi organik atau karbon organik yang dihasilkan dalam proses fotosintesis). b. Produktivitas Sekunder; yaitu kecepatan penyimpanan energi oleh organisme tingkat konsumen. Organisme tingkat konsumen (heterotrof) mengambil bahan organik dari organisme autotrof dan mengasimilasinya kedalam jaringan tubuhnya. Peningkatan biomassa pada heterotrof merupakan laju asimilasi. Energi pada dasarnya mengalami perpindahan dari satu tingkat tropik ke tingkat tropik di atasnya yang kadang kala disertai dengan perubahan bentuk dari bentuk eneri yang satu menjadi bentuk energi lain yang sering disebut transformasi energi. Peristiwa transformasi energi merupakan perpindahan suatu unit energi dari satu titik ke titik lain yang membutuhkan suatu sumber energi dan penerima energi. Para ahli ekologi menggunakan satuan energi dalam bentuk kalori atau kilokalori. Satu gram kalori adalah sejumlah energi yang dibutuhkan untuk menaikkan 1 gram air satu derajat celsius pada suhu 15 0 C. Semua energi yang memasuki sebuah organisme hidup populasi atau ekosistem dapat dianggap sebagai energi yang disimpan atau dilepaskan. Energi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain, tetapi tidak dapat hilang, dihancurkan atau diciptakan. Hal ini sesuai dengan Hukum Thermodinamika I, yang menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, melainkan dapat berubah bentuk. Cahaya misalnya, adalah salah satu bentuk energi. Energi ini dapat diubah sebagai panas atau energi kimia dalam makanan (zat organik), tetapi energinya tidak dapat dimusnahkan. Ini berarti sistem kehidupan dapat dianggap sebagai pengubah energi, yang berarti dalam sistem kehidupan dijumpai berbagai strategi untuk menstranfor energi.

8 Sumber energi utama kehidupan di bumi adalah sinar matahari. Sinar matahari menjaga bumi ini dengan dua cara, yaitu memanaskan bumi dan energi fitokimia yang dapat digunakan oleh tumbuhan untuk fotosintesis. Sinar matahari dapat memanaskan bumi karena panasnya dapat mendorong terjadinya siklus air, gerakan aliran udara dan aliran air. Sedangkan energi fitokimia dari matahari, melalui fotosintesis diubah menjadi energi makanan dalam tumbuhan dan energi inilah yang menyebabkan organisme di bumi ini dapat hidup. Hukum Thermodinamika II menegaskan bahwa tidak ada sistem pengubah energi yang benar-benar efisien. Ini berarti tidak ada proses transformasi energi yang berlangsung secara spontan tanpa adanya sejumlah energi yang terlepas. Atau dengan kata lain proses transformasi energi tiddak pernah efisiesn 100%. Pada sistem transformasi energi, energi cahaya yang berasal dari cahaya matahari akan difiksasi oleh tumbuhan hijau untuk diubah menjadi energi kimiawi melalui proses fotosintesis. Sebagian energi untuk respirasi yang menghasilkan energi dan digunakan untuk tumbuh dan berbiak, sebagian disimpan dalam bentuk cadangan makanan dan sebagian lagi terbuang ke ekosistem. Oleh hewan cadangan makanan ini akan di konsumsi untuk diubah menjadi energi yang gunakan untuk tumbuh, berbiak, menjalankan proses metabolismenya dan yang terbuang ke sistem dalam bentuk tinja dan sebagian diambil oleh parasit dalam tubuhnya. Sumber energi utama di bumi adalah dari sinar matahari. Bumi menerima sinar matahari dengan laju kira-kira 1,94 gkal/cm 2 /menit. Permukaan bumi efektif menerima panas hanya pada siang hari dan sedikit terganggu oleh adanya asap, awan dan partikel debu, sehingga hanya sekitar 46% dari sinar matahari pada siang hari yang dapat diterima oleh bumi, meskipun masih sangat tergantung pada altitude, latitude dan musim. Energi bersih (En) pada tingkat produsen merupakan sejumlah energi yang siap digunakan oleh hewan-hewan dan selanjutnya dapat dipindahkan ke tingkat tropik yang lebih tinggi melalui peristiwa pemangsaan (predasi). Ketika predator memangsa mangsanya secara utuh, seperti ikan memangsa plankton, dalam hal ini tidak ada sisa. Namun pada banyak predator seperti Harimau memangsa rusa, mangsa dimakan sepotong-potong dan banyak yang tidak digunakan seperti tulang, kulit, rambut dan lainnya. Jadi pemangsaan oleh predator dapat dipisahkan dalam masukan energi kotor (Eb) dan energi sisa (Es). Sementara itu dari sejumlah makanan yang diambil pada tingkat heterotrop, mungkin ada yang dicerna, atau dicerna secara sederhana atau tidak dicerna. Meskipun dicerna dan diabsorbsi,

9 namun tidak seluruhnya makanan yang tersebut di metabolisme di dalam jaringan, tetapi dikeluarkan sebagai feses, urine dan eksreta lainnya. Energi yang terbuang melalui feses, urin dan ekstrata lainnya tersebut disebut sebagai energi ekskreta (Ee). Jadi energi asimilasi (Ea) atau energi metabolit adalah energi dari makanan yang benar-benar diserap dan digunakan atau dengan kata lain energi kotor dikurangi energi ekskreta. Ea = Ek Ee Sebagian besar energi yang terserap, akan digunakan untuk membiayai metabolisme basal, pengaturan suhu, mencerna makanan dan aktifitas lainnya. Proses ini berlangsung secara alami dan secara alami pula akan dilepas dari tubuh, terutama pada hewan homoioterm yang harus mempertahankan suhu tubuhnya. Energi juga digunakan untuk reproduksi, seperti memproduksi telur atau sperma, prilaku kawin dan aktivitas reproduksi lainnya. Total energi yang digunakan untuk kerja dan menghasilkan panas disebut energi respirasi. Produksi persatuan waktu pada tingkat konsumen adalah energi masukan kotor dikurangi energi ekskreta dan energi respirasi. Produksi energi bersih inilah yang digunakan untuk mengukur pertumbuhan. Selain terbunuh dan dimangsa oleh predator, hewan dapat mati karena tua, penyakit, cuaca yang ekstrim, kelaparan atau kecelakaan. Energi yang terbuang karena kematian seperti ini dalam ekosistem disebut sebagai kematian bukan karena pengaruh predator. Energi yang berkurang dari suatu tingkatan tropik melalui ekskreta, kematian non-predator atau sisa pemangsaan selanjutnya akan digunakan oleh saprofor atau dekomposer. Proses ini memungkinkan pengembalian nutrisi ke dalam tanah dan selanjutnya akan diserap oleh tanaman, namun pengembalian unsur ke dalam tanah ini tidak dibarengi dengan pengembalian energi. Jadi pada suatu ekosistem, energi yang masuk ke dalam sistem terjadi melalui fotosintesis dan energi akan keluar dari sistem melalui respirasi. Tingkatan tropik atau tingkat makan merupakan hubungan makan memakan dalam suatu ekosistem. Semua organisme memperoleh energinya dari tingkatan makan yang lebih rendah. Organisme yang menempati tingkat tropik terendah dalam ekosistem adalah produsen. Produsen (misalnya tumbuhan hijau) merupakan organisme yang mampu menangkap energi dari cahaya matahari untuk diubah menjadi bahan organik dan nantinya akan dimanfaatkan oleh organisme pada tingkat tropik yang kedua, yaitu konsumen tingkat satu (herbivora). Energi kemudian akan

10 mengalir ke tingkat tropik yang lebih tinggi lagi yaitu konsumen tingkat II (karnivora) demikian seterusnya hingga ke konsumen puncak. Jika produksi dinyatakan dalam bentuk energi, piramida tidak hanya menunjukkan jumlah energi yang mengalir di setiap tingkatan, tetapi yang lebih penting, adalah peran berbagai organisme dalam pemindahan energi. Piramida energi disusun sebagai jumlah produksi organisme per-unit atau dinyatakan dalam bentuk yang berbeda sebagai laju makanan melalui rantai makanan. Piramid energi memperlihatkan jumlah energi yang ditransfer diantara tingkat tropik yang disusun dalam setiap tingkat tropik. Sehubungan adanya sejumlah energi yang hilang pada setiap tingkatan tropik, apakah sebagai energi eksresi, sebagai energi respirasi maupun energi sisa yang tidak termanfaatkan oleh organisme pada tingkat tropik di atasnya. Untuk itu ada kecendrungan semakin tinggi tingkatan tropik suatu organisme, maka semakin kecil energi yang diperolehnya. 3.4 Siklus Biogeokimia Daur biogeokimia adalah siklus zat atau materi melalui komponen biotik dan abiotik. Proses tersebut terjadi secara berulang-ulang dan tak terbatas. Bila suatu organisme mati, maka bahan organik yang terdapat di dalam tubuh organisme tersebut akan dirombak menjadi zat anorganik dan dikembalikan ke lingkungan. Istilah Bio adalah organisme hidup dan geo berarti batu, udara, dan air dari bumi. Sedangkan geokimia adalah ilmu pengetahuan alam penting yang membahas komposisi kimia bumi dengan pertukaran unsur antara berbagai bagian dari kulit bumi dan lautannya, sungai dan perairan lainnya. Berikut ini akan diuraikan beberapa contoh siklus biogeokimia, yaitu: a. Siklus Air Daur Air atau siklus hidrologi adalah proses transfer atau pergerakan air melewati atmosfer, geosfer, biosfer dan hidrosfer. Pergerakan utama dari siklus air ini dipengaruhi oleh radiasi panas matahari. Dalam siklus ini air yang menguap di lautan sebagian besar kembali kelautan, sedangkan air pada daratan 60% menguap kembali ke atmosfer dan sisanya sebesar 40% mengalir ke laut. Air sangat penting bagi makhluk hidup karena air berfungsi sebagai pelarut kation dan anion, pengatur suhu tubuh, pengatur tekanan osmotic sel, dan bahan baku untuk fotosintesis.

11 a. Saat terkena cahaya matahari, air laut, danau dan sungai yang terkena cahaya matahari akan menguap (transpirasi). Tumbuhan dan hewan juga mengeluarkan uap air b. Uap air akan naik ke lapisan atmosfer membentuk awan. Awan kemudian berpindah karena perbedaan suhu dan terbawa oleh angin. Saat terpapar udara dingin, awan akan mengalami kondensasi menjadi tetes-tetes air dan akan jatuh ke permukaan bumi dalam bentuk hujan (presipitasi) c. Air bergerak ke dalam tanah melalui celah-celah dan pori-pori tanah dan batuan melalui infiltrasi d. Setelah terjadi infiltrasi, air akan terus bergerak ke bawah karena pengaruh gravitasi bumi, yang disebut peristiwa perlokasi. Sebagian air tanah diserap oleh tumbuhan untuk fotosintesis. Air tanah dalam bentuk mata air, sumur, danau, dan sungai dimanfaatkan oleh hewan maupun manusia untuk menunjang kehidupan. Air sungai akan mengalir ke tempat yang lebih rendah, dan akhirnya menuju ke laut b. Siklus Karbon Dan Oksigen Unsur karbon yang terdapat di atmosfer dalam bentuk senyawa bahan anorganik, yaitu karbondioksida (CO2). Senyawa anorganik CO2, baik di darat maupun di air akan diubah oleh produsen menjadi senyawa karbon organik melalui proses fotosintesis, disertai penyimpanan energi yang berasal dari radiasi cahaya matahari. Energi yang tersimpan di dalam tubuh produsen bersama dengan senyawa karbon organik disebut energi biokimia. Sebagian senyawa karbon organik di dalam tubuh produsen dimanfaatkan untuk aktivitas fisiologi produsen itu sendiri melalui proses respirasi, dan sebagiannya lagi ditransfer ke konsumen (hewan dan manusia) melalui rantai makanan. Respirasi yang dilakukan produsen dan konsumen akan membebaskan CO2 ke udara Bila produsen dan konsumen mati, maka senyawa karbon organik di dalam tubuhnya akan diurai oleh mikroorganisme pengurai (bakteri dan jamur) yang akan membebaskan CO2 ke udara atau ke dalam air. Sebagian bahan organik di dalam tubuh organisme ada yang sulit diuraikan (perlu waktu yang lama) dan ada yang berubah menjadi batu kapur, arang, minyak bumi (bahan fosil). Pembakaran bahan fosil akan membebaskan CO2 kembali ke udara c. Siklus Nitrogen

12 Siklus nitrogen adalah proses perubahan nitrogen menjadi beberapa bentuk senyawanya, proses perubahan ini diperlukan karena nitrogen bebas tidak dapat digunakan langsung oleh makhluk hidup. Nitrogen memegang peranan penting bagi kehidupan, karena merupakan komponen dari asam amino dan asam nukleid (DNA dan RNA ), bagian dari protein, serta pembentukan klorofil pada tanaman hijuau yang berguna dalam proses fotosintesis dan pertumbuhan. Nitrogen adalah unsur yang paling melimpah di atmosfer. 80% komposisi atmosfer adalah nitrogen. Nitrogen bebas yang ditemukan pada atmosfer dalam bentuk gas merupakan elemen yang kurang reaktif, sehingga membutuhkan beberapa tahapan proses agar dapat dimanfaatkan oleh mahluk hidup. Berikut ini beberapa poses penting yang terjadi dalam siklus Nitrogen, yaitu: a. Proses pemecahan nitrogen bebas berlangsung dengan bantuan petir. Energi petir yang besar memicu terjadinya reaksi nitrogen dan oksigen menjadi NO2 dan NH2. Senyawa-senyawa ini turun bersama hujan b. Beberapa organisme mampu mengikat nitrogen dari udara. Salah satu contohnya adalah Rhizobium. Mikroorganisme ini bersimbiosis dengan akar tanaman polong-polongan sehingga menyuburkan tanaman inangnya. Tidak hanya rhizobium, masih ada kelompok bakteri tanah proteobacteria yang mampu mengikat nitrogen bebas dari udara. Nitrat yang tersedia di dalam tanah dapat diserap langsung oleh tumbuhan. Peristiwa ini disebut dengan amonifikasi yaitu pengubahan nitrat menjadi amonium c. Nitrogen juga dapat diperoleh dari jasad makhluk hidup. Karena di dalam jasad makhluk hidup terkandung asam amino dan protein yaitu zat-zat yang tersusun dari nitrogen. Jasad mati makhluk hidup berubah menjadi detritus. Detritus kemudian dicerna oleh detritivor hingga akhirnya terdekomposisi menjadi amonia d. Amonium yang terbentuk bisa langsung dimanfaatkan langsung oleh tumbuhan. Tetapi hanya sedikit yang dapat diserap. Karena sebagian besar amonia dipakai bakteri aerob sebagai sumber energi. Selanjutnya amonium diubah menjadi nitrat oleh kelompok bakteri aerob. Proses ini dinamakan nitrifikasi. Sebelum menjadi nitrat, amonium diubah menjadi nitrit oleh bakteri nitrosomonas. Kemudian nitrit diubah menjadi nitrat oleh bakteri nitrobacter. Nitrat yang terbentuk diserap oleh tumbuhan untuk proses fotosintesis/penyususnan makanan. Nitrifikasi hanya terjadi saat tersedia cukup oksigen karena nitrifikasi melibatkan bakteri aerob. Jika jumlah oksigen tidak cukup maka akan terjadi denitrifikasi. Denitrifikasi adalah

13 pelepasan nitrogen kembali ke atmosfer. Ketika tanah kekurangan oksigen bakteri tanah mengambil kebutuhan oksigen dari nitrat sehingga unsur nitrogen akan dbebaskan kembali ke udara d. siklus belerang/sulfur Siklus Sulfur adalah sekumpulan proses dimana elemen sulfur bergerak atau berpindah dari dan membentuk mineral dan sistem kehidupan. Siklus sulfur sangat penting bagi kehidupan karena sulfur merupakan elemen pembentuk meineral dan elemen pembentuk protein, vitamin dan hormon. Proses-proses yang terjadi dalam daur sulfur yaitu : a. Asap-asap dari aktivitas industri dan erupsi gunung berapi yang mengandung gas-gas sulfida seperti SO2, SO4, naik ke atmosfer dan menyatu dengan awan b. Gas-gas tersebut bereaksi dengan air membentuk asam sulfat. Reaksi ini sangat berpengaruh terhadap penurunan derajat keasaman air hujan sehingga pada saat hujan turun terjadilah peristiwa yang dinamakan hujan asam. Jika ph hujan terlalu rendah maka akan mengancam kelangsungan hidup organisme. Kandungan sulfat pada hujan akan masuk ke dalam tanah sehingga tumbuhan bisa menyerap ion-ion sulfat untuk menyusun makanan. Hewan-hewan pun mendapatkan kebutuhan sulfur organik dari tumbuhan. c. Setelah makluk hidup mati, dekomposer akan mengurai jasad makhluk hidup yang mati tersebut, bakteri Thiobacillus denitrificans dan Thiobacillus thiooxidans mengubah senyawa sulfur organik menjadi sulfat dan mengembalikan ke tanah. Penguraian ini berlangsung secara aerob sehingga terbentuk sulfat yang dapat diserap lagi oleh tumbuhan. Jika berlangsung secara anaerob, maka akan terbentuk asam sulfida yang beracun. Jasad mati makhluk hidup tertimbun dan menjadi bahan baku fosil dan pada akhirnya aan menjadi sumber energi pabrik dan industri. Jumlah sulfat di dalam tanah mengalami desulfurikasi oleh bakteri sulfur. e. Daur Fosfor Fosfor di alam berasal dari pelapukan batuan mineral (batuan fosfat) dan penguraian bahan organik (misalnya kotoran ternak atau hewan laut) oleh dekomposer. Fosfor diserap oleh tumbuhan dalam bentuk fosfat anorganik. Meskipun jumlah fosfor di alam sangat banyak, tetapi

14 persediannya untuk tumbuhan sangat terbatas karena sebagian besar terikat secara kimia oleh unsur lain dan sukar larut di dalam air. Proses yang terjadi dalam daur fosfor yaitu : a. Sebagian besar fosfat berasal dari pelapukan batuan fosfat. Batuan tersebut lapuk oleh perubahan cuaca. Fosfat mengalir masuk ke dalam tanah. Tumbuhan mendapatkan kebutuhan fosfor dengan cara menyerap fosfor anorganik dari dalam tanah. Sementara hewan tidak dapat memanfaatkan fosfat anorganik secara langsung. Hewan hanya mampu menyerap fosfat organik dengan cara memakan tumbuhan melalui proses rantai makanan b. Ketika tumbuhan dan hewan mati, maka fosfat organik dari tubuh organisme akan diurai oleh dekomposer menjadi fosfat anorganik. Fosfat akan tersimpan ke dalam tanah dan diserap kembali oleh tumbuhan. c. Di dalam ekosistem air juga terdapat daur fosfor. fosfor yang terlarut di dalam air diserap oleh ganggang dan tumbuhan air. Ikan-ikan mendapatkan fosfat melalui rantai makanan. Dekomposer kemudian menguraikan organisme yang mati menjadi fosfat anorganik. Fosfat yang terlarut di lautan dalam akan membentuk endapan fosfor. Sementara itu, fosfat yang terlarut di perairan dangkal akan teraduk oleh arus air. Endapan fosfat itu dapat menyuburkan ekosistem. Fosfat dapat kembali ke darat melalui kegiatan burung-burung laut (contohnya, endapan feses burung guano) dan ikan-ikan laut. RANGKUMAN Selamat, Anda telah menyelesaikan modul tentang Ekosistem. Dengan demikian sebagai seorang guru, Anda telah memiliki kompetensi profesional untuk materi ekosistem. Hal-hal penting yang telah Anda pelajari dalam modul Ekosistem ini adalah sebagai berikut: Ekosistem adalah hubungan timbal balik antara hidup dengan lingkungannya. Suatu komunitas tersusun atas komponen biotik (hewan, tumbuhan maupun mikroorganisme) dan komponen ekosistem (tanah, air, udara, iklim). Ekosistem dalam skala yang luas dengan kekhasan vegetasi dan iklimnya disebut sebagai bioma. Dikenal ada beberapa jensi bioma di muka bumi ini, yaitu bioma hutan hujan tropis, bioma padang rumput, bioma gurun, bioma hutan gugur, bioma taiga dan bioma thundra. Bioma hutan hujan tropis adalah bioma yang paling tinggi keanekaragamannya. Rantai makanan adalah proses makan dan dimakan antar makhluk hidup dari tingkat trofik terendah ke tingkat tropik tertinggi yang didalamnya terjadi aliran energi dan siklus materi.

15 Besarnya energi yang terserap pada makhluk hidup berbanding terbalik dengan urutan tingkat trofik. Aktivitas respirasi, ekskresi dan sisa organisme yang tidak termanfaatkan oleh tingkat tropik diatasny menyebabkan sebagian energi tidak dapat terserap pada tingkat tropik berikutnya