Keragaman Biologi (Biology Diversity) Renungan: Dapatkah kita menyelamatkan organisme yang terancam punah? Dapatkah kita mempertahankan tingginya keragaman biologi? Dirangkum oleh Dian Hendrayanti
Studi Kasus: Mengecilnya Delta Mississippi
Apakah Keragaman Biologi? Keragaman Biologi adalah kekayaan jenisjenis organisme yang ada di bumi Umumnya digambarkan sebagai jumlah jenis atau tipe-tipe genetik (genetic types) pada suatu area
Evolusi Biologi Dari mana keragaman biologi berasal? Dari mana keragaman biologi muncul? Pada abad ke-19, Charles Darwin mengajukan teori yang menjelaskan munculnya keragaman biologi. Teori itu dikenal dengan evolusi biologi (biological evolution) Teori evolusi menjelaskan bahwa perubahan karakter pada suatu populasi diwariskan dari generasi ke generasi Perubahan karakter tersebut dapat memunculkan jenis baru (new species)
Istilah evolusi pada evolusi biologi hmemiliki makna khusus/spesial 1. 2. 3. Apa yang menyebabkan terjadinya evolusi? Jenis baru dapat muncul karena sebab berikut: Kompetisi sumber daya alam Perbedaan antara satu individu dan yang lain sebagai akibat adaptasi terhadap kondisi di alam/lingkungan Karena lingkungan selalu berubah, individu-individu yang telah beradaptasi dengan lingkungan pun selalu berubah
Empat proses yang memicu terjadinya evolusi: 1. mutasi (mutation) 2. seleksi alam (natural selection) 3. migrasi (migration) 4. aliran gen (genetic drift)
MUTASI (Mutation) DNA (Deoxyribonucleic acid) membawa informasi genetik dari satu generasi ke generasi berikut Informasi kimia dari satu karakter/sifat disebut sebagai gen (Definisi lain dari gen: suatu segmen dari DNA yang mensintesis protein tertentu) Total genetik yang menyusun suatu individu atau kelompok (populasi) disebut genotip
Ketika suatu sel membelah, DNA digandakan dan diturunkan ke masing-masing sel yang baru Pada waktu penggandaan DNA, kesalahan mungkin terjadi sehingga DNA berubah. Perubahan DNA mengakibatkan perubahan karakter/sifat yang kemudian diwariskan pada sel yang menerimanya DNA asli yang tergantikan itu disebut telah mengalami mutasi
SELEKSI (Selection) Perubahan tidak selalu menghasilkan satu karakter/sifat yang lebih baik Mutasi dapat terjadi pada jenis baru terlepas dari kemungkinan bahwa jenis tersebut dapat/tidak dapat beradaptasi lebih baik daripada parentalnya Individu-individu yang memiliki karakter adaptif akan lebih mampu bertahan hidup (survive) dan lebih banyak menghasilkan keturunan dengan kata lain mereka lebih fit Seleksi alam: suatu proses yang meningkatkan kesempatan untuk menghasilkan keturunan yang adaptif (The process of increasing the proportion of better-adapted offspring is natural selection)
Kisah Biston betularia
MIGRASI (Migration) Isolasi geografi dapat menimbulkan evolusi divergen (divergent evolution) Dua populasi dapat berubah sehingga keduanya tidak dapat lagi saling kawin
Migrasi adalah proses evolusi yang penting yang mencakup daerah luas dan waktu yang lama Wilayah penghubung (land bridge) antara Siberia dan Alaska Hewan-hewan marsupial di Australia
Hanyutan Gen (Genetic Drift) Terkadang perubahan frekuensi genetik populasi terjadi karena kebetulan - drift Hanyutan gen dapat menjadi suatu masalah bagi jenis-jenis yang terancam punah Kelompok yang lemah/tidak adaptif (lower fitness traits) mungkin menjadi dominan Populasi kecil menurunkan keragaman genetik
Evolusi Biologi Hari Ini: Nyamuk dan Parasit Malaria Sekitar 300 400 juta orang terjangkit penyakit malaria setiap tahun; 1,1 juta meninggal Yang paling rawan terinfeksi malaria adalah anak-anak
Malaria adalah penyakit yang disebabkan oleh protozoa (Plasmodium), ditransmisikan oleh nyamuk
Pada awalnya, kampanye pemberantasan malaria dengan menggunakan DDT dan chloroquine berhasil Namun, keberhasilan itu tidak berlangsung lama, karena: Nyamuk menjadi resisten terhadap DDT Protozoa menjadi resisten terhadap chloroquine Nyamuk dan protozoa mengembangkan resistensi terhadap DDT dan chloroquine melalui seleksi alam
It s either one knockout punch or a continual battle to stay ahead Peristiwa mutasi seringkali melampaui perkembangan pencarian obat malaria Usaha lain dalam mencari obat malaria adalah dengan mengembangkan vaksin untuk Plasmodia atau nyamuk
EKOLOGI PULAU Jumlah organisme (jenis) pada suatu pulau lebih sedikit daripada benua. Secara umum, semakin kecil suatu pulau, semakin sedikit jumlah jenis Semakin jauh suatu pulau dari benua, semakin sedikit jumlah jenis organisme di pulau itu
Biogeografi Pulau
Menurut teori biogeografi pulau, jumlah spesies yang ada di sebuah pulau ditentukan oleh angka imbang antara rata-rata kepunahan lokal dan rata-rata imigrasi Pulau yang berukuran 10x lebih besar akan memiliki spesies dua kali lebih banyak Pulau Borneo memiliki spesies lebih banyak daripada pulau-pulau kecil, seperti P. Sulawesi (Supriatna 2008. Melestarikan Alam Indonesia: 181)
Isolasi di pulau yang terpencil dapat menyebabkan timbulnya radiasi adaptive (adaptive radiation) Hawaiian Honeycreepers
Tipe habitat di suatu pulau kecil lebih sedikit namun ancaman kepunahan di pulau lebih tinggi Semakin jauh pulau dari suatu daratan, semakin kecil kemungkinan kedua tempat tersebut berhubungan Seiring dengan waktu, jumlah jenis yang ada di suatu pulau akan cenderung konstan/stabil, laju kecepatan jumlah jenis yang datang sama dengan laju kecepatan jumlah jenis yang punah
Evolusi spesies di suatu pulau seringkali berhubungan dengan ukuran tubuh, menjadi lebih kecil. Hal tersebut karena suplai makanan di pulau terbatas, predator lebih sedikit, dan lebih sedikit spesies yang berkompetisi untuk sumber daya alam yang sama Contoh: serigala pulau, pygmy mammoths, dan fosil manusia yang ditemukan di Flores, Homo floresiensis
Konsep biogeografi pulau dapat diaplikasikan pula untuk kasus pulau ekologi atau ecological islands Pulau ekologi adalah habitat kecil/sempit yang terpisah dari habitat utama/mayor - contoh: suatu pohon kecil yang tumbuh di padang rumput diibaratkan sebagai hutan di sebuah pulau
Aplikasi Teori Biogeogragi Pulau Teori biogeografi pulau dapat diterapkan pada taman nasional dan cagar alam yang dikelilingi habitat yang rusak Sebagai ilustrasi, ketika 50% dari pulau (yaitu taman nasional/cagar alam) itu rusak, dapat diprediksi bahwa 10% spesies yang hidup di pulau itu punah Kebun Raya Bogor dapat diumpamakan sebagai pulau (Supriatna 2008. Melestarikan Alam Indonesia: 182)
Konsep Dasar Diversitas Biologi Diversitas genetik adalah jumlah total karakteristik genetik pada satu kelompok Diversitas habitat adalah macam-macam tipe habitat pada satu wilayah tertentu Diversitas spesies meliputi: Kekayaan jenis - jumlah total jenis Kemerataan jenis - kepadatan relatif jenis Dominansi jenis jenis yang paling dominan
Jumlah Species di Bumi Ada berapa spesies yang hidup di bumi sekarang? Sekitar 1.5 juta spesies telah diberi nama, namun jumlah spesies mungkin mencapai 3-10 juta Serangga dan tumbuhan adalah kelompok organisme yang terbanyak di muka bumi
Mengapa Banyak Spesies di Suatu Tempat Namun Sedikit di Tempat lain? Umumnya, diversitas biologi di daerah tropik lebih tinggi dibandingkan dengan daerah lain Umumnya, biodiversitas menurun mulai dari ekuator sampai ke kutub (seiring lintang bumi) Kompleksitas habitat cenderung menaikkan tingkat biodiversitas Kompleksitas topografi juga menaikkan tingkat biodiversitas
Gangguan atau bencana, misal kebakaran, dapat meningkatkan biodiversitas Keragaman hidup juga mampu meningkatkan diversitas Biodiversitas berubah-ubah seiring waktu Manusia mempengaruhi biodiversitas, biasanya pengaruh negatif Urbanisasi dapat menurunkan biodiversitas Perubahan kelimpahan spesies dapat terjadi mengikuti gradien tempat atau jarak tertentu gradien ekologi (ecological gradient)
Diversitas dan Ketinggian (Elevation)
Kekayaan spesies semakin berkurang dengan bertambahnya ketinggian permukaan tanah Secara umum, perubahan flora dalam komposisi spesies dan struktur hutan cukup drastis mesipun penurunan jumlahnya berangsur-angsur Ketinggian, bersama dengan faktor lain seperti iklim dan kesuburan, menentukan kekayaan spesies pada tingkat habitat (Supriatna 2008. Melestarikan Alam Indonesia: 183)
Apa yang Dapat Kita Lakukan untuk Menyelematkan Spesies yang Terancam Punah? Berapa banyak spesies yang terancam punah? IUCN Red Book of Threatened Species 23% mammalia, 12% burung, 4% reptil, 31% of amfibi, and 3% ikan 3% tumbuhan
Apa yang disebut dengan spesies kritis (endangered species) atau spesies genting (threatened species)? Endangered species (kritis) adalah spesies yang terancam punah baik secara menyeluruh maupun sebagian dari sebaran populasinya Threatened species (genting) adalah spesies yang mempunyai kemungkinan tinggi untuk punah dalam waktu dekat akan means any species which is likely to become an endangered species within the foreseeable future throughout all or a significant portion of its range
Mengapa Harus Menyelamatkan Spesies Genting? Apa yang sebenarnya harus diselamatkan? 1. Satwa/tumbuhan liar di alam bebas? 2. Makhluk liar dalam habitat konservasi? 3. Suatu populasi dalam kebun binatang? 4. Materi genetik?
Apapun tujuannya, ada nilai-nilai berikut (value) yang harus dipertimbangkan: 1. Pertimbangan ekologi (Ecological justification) 2. Pertimbangan estetika dan spiritual (Aesthetic and spiritual justification) 3. Pertimbangan rekreasi (Recreational justification) 4. Pertimbangan manfaat (Utilitarian justification) 5. Pertimbangan moral (Moral justification) 6. Pertimbangan budaya (Cultural justification)
Pertimbangan moral memiliki akar budaya, keagamaan, dan sosial-budaya dalam masyarakat Obat-obatan adalah satu contoh asas manfaat (utilitarian value) dari diversitas spesies Banyak jenis yang bermanfaat untuk mengontrol polusi Wisata juga merupakan asas manfaat dari keragaman hayati, terutama di negara-negara berkembang
Bagaimana Suatu Spesies Menjadi Terancam dan Punah Kepunahan adalah sesuatu yang alami Kepunahan local (Local extinction) adalah kejadian ketika suatu spesies menghilang (tidak lagi ditemukan) di habitatnya di kawasan tertentu Kepunahan global (Global extinction) adalah kejadian ketika suatu spesies tidak lagi ditemukan dimana pun di muka bumi ini Laju kecepatan kepunahan berbeda-beda selama masa hidup bumi (over geologic time)
Harimau Bali (Panthera tigris balica) telah punah di alam Jalak Bali (Leocopstar rotschildi) masih ditemui di daerah penangkaran Harimau Sumatera telah punah secara ekologi Orang utan di Sumatera dan Kalimantan telah kehilangan 63% habitatnya
Data fosil menunjukkan bahwa seumur hidup bumi ada beberapa kepunahan masal (mass extinction) dan juga kemunculan spesiesspesies baru
Penyebab Kepunahan Masal Enam peristiwa kepunahan masal telah terjadi di masa lalu dalam jangka waktu 550 juta tahun Kepunahan dinosaurus sekitar 65 juta tahun lalu apakah diakibatkan oleh meteor? Kepunahan masal tumbuhan sekitar 20.000-10.000 tahuh lalu pada akhir periode es Laju kepunahan meningkat tajam sejak Revolusi Hanya Industri untuk digunakan di
Bagaimana Pengaruh Manusia terhadap Kepunahan dan Diversitas Biologi? Ada beberapa hal yang menyebabkan kepunahan: 1. Perburuan hewan atau pengambilan tumbuhan secara besar-besaran 2. Gangguan atau penghilangan habitat 3. Spesies introduksi (introducing exotic species) 4. Polusi
Orang-orang jaman dulu mungkin menyebabkan kepunahan melalui kegiatan berburu Ketika orang mulai mengenal api, mereka mengubah suatu habitat secara masal Sewaktu orang menjelajahi daerah-daerah baru, mereka mengintroduksi spesies yang bukan merupakan spesies indigenos (introduction of exotic species) Penggunaan beribu-ribu bahan kimia di lingkungan telah menyebabkan polusi Manusia telah menjadi penyebab kepunahan 75% burung dan mamalia sejak tahun 1600
Kabar baik: Keberadaan Beberapa Spesies telah Pulih Kembali Kisah-kisah keberhasilan tersebut meliputi: Gajah laut (Elephant seals) Anjing laut (Sea otters) Kembalinya populasi burung setelah pelarangan DDT Paus biru dan abu-abu (Blue and gray whales)
Dapatkah Suatu Spesies Menjadi Berlimpah Ruah? Bila demikian, Apa yang Seharusnya Kita Lakukan? Populasi singa laut (Sea lions) telah berlimpah sehingga menjadi masalah Singa gunung (Mountain lions) telah mengalami ledakan populasi
Teori Kirtland s Warbler dan Perubahan Lingkungan Perubahan lingkungan diperlukan oleh beberapa spesies Burung Kirtland (Kirtland s warblers) diketahui hanya bersarang di pohon pinus muda (jack-pine woodlands). Kebakaran diperlukan untuk mendapatkan populasi pohon muda seperti ini. Informasi lain: burung Kirtland (Kirtland s warblers) memerlukan perubahan yang cukup panjang, yaitu kebakaran satu kali setiap 20-30 tahun Pencegahan kebakaran hutan mengurangi habitat bersarang bagi burung Kirtland Para pengelola satwa kini harus menyediakan pembakaran terkontrol untuk untuk digunakan menyediakan di habitat Hanya tersebut
Pulau Ekologi dan Spesies Genting Hampir seluruh taman (kota) menjadi pulau ekologi bagi beberapa spesies Seberapa luas suatu pulau ekologi dapat menjamin daya tahan hidup (survival) suatu spesies? Jawaban berbeda-beda tergantung dari macam spesies
Kesimpulan Teori evolusi menjelaskan bahwa perubahan karakter pada suatu populasi diwariskan dari generasi ke generasi Perubahan karakter tersebut dapat memunculkan jenis baru (new species) Empat proses yang memicu terjadinya evolusi: mutasi, seleksi alam, migrasi dan aliran genetik Kompleksitas habitat dan topografi cenderung menaikkan tingkat biodiversitas
Daftar Acuan Keller, E.A. & D.B. Botkin. 2008. Essential Environmental Science. John Wiley & Sons: xxvi+454 Supriatna, J. 2008. Melestarikan Alam Indonesia. Yayasan Obor, Indonesia: xx+482