6 KEBERLANJUTAN KEANEKARAGAMAN HAYATI: EVOLUSI & INTERAKSI SPESIES BI2001 Pengetahuan Lingkungan
Topik bahasan kuliah 6: KEBERLANJUTAN KEANEKARAGAMAN HAYATI: EVOLUSI & INTERAKSI SPESIES Pengertian keanekaragaman hayati (KH) pada tingkat genetik, spesies, ekosistem & fungsional KH sebagai modal alam Evolusi KH Pertumbuhan populasi Interaksi spesies solarsystem.nasa.gov/planets/profile.cfm?object=earth
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
4 Miller & Spoolman (2012)
Jenis Keanekaragaman 5 Keanekaragaman genetik: jumlah total karakteristik genetik dari spesies tertentu, subspesies, atau kelompok spesies. Keanekaragaman spesies: merupakan bukti yang paling jelas 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 yang paling melimpah Keanekaragaman ekosistem: gurun, padang rumput, hutan, gunung, lautan, danau, sungai, dan lahan basah merupakan komponen utama dari keanekaragaman k hayati. Masing-masing i ekosistem ini i merupakan sumber 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, dan bagi kesejahteraan manusia Keanekaragaman hayati menyediakan berbagai barang dan jasa yang penting bagi manusia embassyofindonesia.it medindra.wordpress.com
Keanekaragaman ekosistem 7
KH SEBAGAI MODAL ALAM (ingat kuliah terdahulu) 8 Biodiversity of ecosystems
Biodiversity ygoods & services Goods Food Building Materials Fuel Paper Products Fiber (clothing, textiles) Industrial products (waxes, rubber, oils) Medicine Services Regulating global processes, such as atmosphere and climate Soil and water conservation Nutrient cycling Pollination and seed dispersal Control of agricultural pests Genetic library Inspiration and information Scientific and educational Tourism and recreation Cultural, spiritual, and aesthetic Community Resilience Strategic (Laverty & Sterling, 2003)
Beberapa Contoh: Sumber makanan Makanan pokok: beras, kentang, gandum, jagung, 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), Lumbricus sp. (antityphus)
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 telah mengidentifikasi sekitar 1,9 juta 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 karakteristik kt tik genetik populasi
The Four Key Processes of Biological 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. Slki Seleksi Alam: Ketika ada variasi i dalam suatu spesies, beberapa b individu id mungkin akan lebih 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 geografis g satu sama lain untuk waktu lama. Selama waktu itu, kedua populasi p dapat 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 tetapi t cukup berbeda b untuk mencegah reproduksi. Migrasi i telah menjadi proses evolusi penting selama waktu geologi (waktu yang cukup lama untuk terjadi perubahan geologi). Pergeseran genetik (Genetic drift) mengacu pada perubahan frekuensi gen dalam suatu populasi p disebabkan bukan oleh mutasi, seleksi, atau migrasi, tetapi hanya 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 memiliki tingkat t variasi i genetik lebih kecil dibanding spesies aslinya. Pergeseran genetik 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
The Theory of Biological Evolution 14 Karena spesies telah berevolusi dan berkembang, beberapa spesies menjadi punah; keanekaragaman hayati selalu 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 dan populasi pp yang terisolasi secara geografi g dari waktu ke waktu, dan selanjutnya mengalami Founder effect dan Genetic drift Spesies selalu berkembang dan beradaptasi dengan perubahan lingkungan. Mereka akan terancam punah jika mereka tidak berkembang cukup cepat untuk menyesuaikan dengan lingkungan.
Contoh Seleksi Alam Kromosom dengan gen resistansi terhadap insektisida Insecticide application Aplikasi tambahan dari insektisida yang sama akan menjadi kurang efektif, dan frekuensi serangga yg tahan dalam populasi akan meningkat Survivor
Seleksi Buatan Darwin : ketika manusia memilih organisme dengan karakteristik tertentu sebagai hasil pemuliaan, mereka melakukan peran lingkungan seleksi buatan. Banyak variasi yang sudah ada, tetapi tidak dapat bertahan hidup dalam kondisi normal. Variasi tak terduga dapat dipertahankan jika niche ih tersedia atau disediakan Variasi baru dapat diadopsi dari organisme lain (melalui l transformasi genetik) Contoh: seleksi buatan dalam buah- buahan, 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
18 Seiring waktu, jumlah individu dalam suatu populasi dapat meningkat, menurun, atau tetap sama dalam menanggapi kondisi perubahan lingkungan. Empat variabel yang mengatur perubahan ukuran populasi: Kelahiran Kematian Imigrasi Emigrasi Suatu populasi meningkat karena kelahiran dan imigrasii i (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)
19 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, tingkat gas oksigen dalam air (kandungan oksigen terlarut). Faktor lain adalah salinitas-jumlah berbagai mineral anorganik atau garam terlarutkan
20 Faktor pembatas pertumbuhan populasi: cahaya air temperatur ruang nutrisi predator atau penyakit menular Resistensi lingkungan ngan adalah kombinasi i dari semua faktor yang membatasi pertumbuhan populasi. Ini sangat menentukan daya dukung suatu daerah yaitu populasi maksimum dari suatu spesies pada habitat untuk mempertahankan khid kehidupannya secara berkelanjutan. Tingkat pertumbuhan populasi menurun ketika ukurannya mendekati daya dukung lingkungannya karena sumber daya seperti makanan, air, dan ruang mulai berkurang.
Resistensi lingkungan 21
INTERAKSI SPECIES 22 Bagaimana spesies berinteraksi? Lima tipe interaksispecies: kompetisi, predasi, parasitisme, mutualisme, dan komensalisme memengaruhi penggunaan sumber daya dan ukuran populasi suatu spesies dalam ekosistem
23 Kompetisi Interspesifik (Interspecific competition) terjadi ketika anggota dari dua atau lebih spesies berinteraksi untuk mendapatkan akses ke sumber daya yang sama dan terbatas: mis. makanan, air, cahaya, dan ruang.
. Predasi terjadi ketika anggota dari satu spesies (predator/pemangsa) langsung memakan semua atau sebagian tubuh dari anggota spesies lain (mangsa). Parasitisme terjadi ketika salah satu organisme (parasit) makan pada organisme lain (inang), biasanya dengan hidup pada atau di dalam inang 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, tetapi t memiliki sedikit atau tidak berpengaruh pada spesies yang lain.
Kuliah berikutnya: Ancaman terhadap Keanekaragaman Hayati