ARUS ENERGI DALAM EKOSISTEM
Transformasi Energi dan Materi dalam Ekosistem KONSEP ENERGI Energi : kemampuan untuk melakukan usaha Hukum Thermodinamika 1 : Energi dapat diubah bentuknya ke bentuk lain, tetapi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan. Hukum Thermodinamika 2 : Tidak ada proses yang terlibat dalam perubahan bentuk energi berjalan spontan, melainkan terjadi degradasi energi dari bentuk terkonsentrasi ke bentuk tersebar (Tidak ada perubahan energi yang berjalan secara efisien).
Di dalam ekosistem terjadi proses yang disebut siklus materi dan aliran energi. Energi yang dimiliki oleh setiap organisme adalah energi kimia yang diperoleh dari makanannya dalam bentuk protein, karbohidrat, lemak dan sebagainya. Energi diciptakan pertama kali pada tingkatan produsen dengan mengubah energi matahari ke dalam bentuk energi potensial. Perlu diketahui bahwa energi di dalam ekosistem ini tunduk pada hukum termodinamika, yaitu hukum termodinamika I dan hukum termodinamika II.
Keberadaan makhluk hidup di dunia ini tergantung pada aliran energi dan siklus materi melalui ekosistem. Kedua proses tadi mempengaruhi jumlah dari organisme-organisme, kecepatan proses metabolisme, dan kompleksitas dari komunitas. Energi dari materi mengalir melalui ekosistem bersama-sama sebagai materi organik, satu sama lainnya tidak bisa dipisah-pisahkan. Organisme memerlukan energi untuk mendukung kelangsungan hidupnya, antara lain untuk proses pertumbuhan dan perkembangan, reproduksi, bergerak, dan metabolisme yang ada dalam tubuh.
Matahari merupakan sumber energi bagi seluruh makhluk hidup yang ada di bumi ini. Tumbuhan hijau, tanpa bantuan sinar matahari tidak akan mampu berfotosintesis untuk menyusun bahan organik yang akan dimanfaatkan oleh semua organisme. Energi kimia yang disimpan oleh tumbuhan hijau sebagai produsen akan berpindah ke konsumen I, lalu ke konsumen II, ke konsumen III, ke konsumen ke n sampai ke pengurai di dalam tanah.
Semua organisme mendapat energi dari energi surya melalui rantai makanan di mana setiap langkah transfer energi ada sebagian energi yang hilang
PRODUKTIVITAS PRIMER Setiap ekosistem, atau komunitas, atau bagianbagiannya memiliki produktivitas dasar atau disebut Produktivitas Primer. Batasan Produktivitas Primer adalah kecepatan penyimpanan energi potensial oleh organisme produsen, melalui proses fotosintesis dan kemosintesis dalam bentuk bahan-bahan organik yang dapat digunakan sebagai bahan pangan.
O Produksi dalam ekosistem merupakan proses pemasukan dan penyimpanan energi dalam ekosistem. O Pemasukan energi dalam ekosistem yang dimaksud adalah pemindahan energi cahaya menjadi energi kimia oleh produsen. O Sedangkan penyimpanan energi yang dimaksudkan adalah penggunaan energi oleh konsumen dan mikroorganisme. O Laju produksi makhluk hidup dalam ekosistem disebut sebagai produktivitas.
Produktivitas primer kotor (PPK) (gross primary productivity, GPP) adalah Jumlah seluruh bahan organik yang terbentuk dalam proses produktivitas. Tidak semua hasil produktivitas kotor disimpan sebagai bahan organik pada tubuh organisme produsen atau pada tumbuhan yang sedang tumbuh, karena organisme tersebut menggunakan sebagian molekul tersebut sebagai bahan bakar organic dalam respirasinya. Lebih kurang 20% dari PPK digunakan oleh organisme fotoautotrof untuk respirasi, tumbuh dan berkembang.
Produktivitas primer bersih (PPB)(net primary productivity, NPP) sama dengan produktivitas primer kotor dikurangi energi yang digunakan oleh produsen untuk respirasi (Rs): [ NPP = GPP Rs ] Produksi primer kotor maupun bersih pada umumnya dinyatakan dalam jumlah gram karbon (C) yang terikat per satuan luas atau volume air laut per interval waktu.
PRODUKTIVITAS PADA EKOSISTEM DIPENGARUHI OLEH BEBERAPA FAKTOR ANTARA LAIN: Suhu : Berdasarkan gradasi suhu rata-rata tahunan, maka produktivitas akan meningkat dari wilayah kutub ke ekuator. Secara langsung suhu berperan dalam mengontrol reaksi enzimatik dalam proses fotosintetis, sehingga tingginya suhu dapat meningkatkan laju maksimum fotosintesis. Cahaya : merupakan sumber energi primer bagi ekosistem. Cahaya memiliki peran yang sangat vital dalam produktivitas primer, oleh karena hanya dengan energi cahaya tumbuhan dan fitoplankton dapat menggerakkan mesin fotosintesis dalam tubuhnya. Hal ini berarti bahwa wilayah yang menerima lebih banyak dan lebih lama penyinaran cahaya matahari tahunan akan memiliki kesempatan berfotosintesis yang lebih panjang sehingga mendukung peningkatan produktivitas primer.
Air, curah hujan dan kelembaban : Produktivitas pada ekosistem terrestrial berkorelasi dengan ketersediaan air. Air merupakan bahan dasar dalam proses fotosintesis, sehingga ketersediaan air merupakan faktor pembatas terhadap aktivitas fotosintetik. Secara kimiwi air berperan sebagai pelarut universal, keberadaan air memungkinkan membawa serta nutrient yang dibutuhkan oleh tumbuhan.
Nutrien : Tumbuhan membutuhkan berbagai ragam nutrient anorganik, beberapa dalam jumlah yang relatif besar dan yang lainnya dalam jumlah sedikit, akan tetapi semuanya penting. Pada beberapa ekosistem terrestrial, nutrient organic merupakan faktor pembatas yang penting bagi produktivitas. Produktivitas dapat menurun bahkan berhenti jika suatu nutrient spesifik atau nutrient tunggal tidak lagi terdapat dalam jumlah yang mencukupi. Nutrient spesifik yang demikian disebut nutrient pembatas (limiting nutrient). Tanah : H2O pada tanah
PRODUKTIVITAS SEKUNDER Produktivitas sekunder merupakan kecepatan penyimpanan energi pada tingkat konsumen. Karena konsumen hanya mengambil makannan yang telah dihasilkan oleh produsen (setelah dipakai respirasi) dan kemudian mengubahnya menjadi jaringan maka produktivitas sekunder tidak dibagi menjadi gross dan net.
Pengukuran Produktivitas Primer Cara ideal untuk mengukur produktaivitas primer adalaj dengan mengukur arus energi yang melalui sistem, tetapi cara ini sulit dilakukan. Pengukuran produktivitas dapat dilakukan dengan cara pengukuran yang didasarkan pada kuantitas tak langsung, antara lain dengan mengukur : 1. Jumlah senyawa yg dihasilkan 2. Bahan mentah yg diperlukan 3. Hasil samping yg dihasilkan
Beberapa metode pengukuran produktivitas : Metode panen Pengukuran oksigen Metode karbondioksida Metode ph Metode pengukuran produktivitas dengan lenyapnya bahan mentah Penentuan produktivitas dengan bahan radioaktif Metode klorofil