A. EKOSISTEM
Ilmu yang mempelajari hubungan timbal balik antar mahluk hidup dengan lingkungannya disebut. Ekologi (oikos = rumah, logos = ilmu). Lingkup kajian ekologi adalah mahluk hidup, lingkungan dan hubungan timbal balik taua interksi antara keduanya. Ekologi berhubungan dengan ilmu-ilmu lain seperti; morfologi, genetika, fosiologi, evolusi biologi melekuler dan niologi perkembangan. Dengan ekologi diaharapkan interksi antar mahluk hidup dan lingkungnya dapat lebih dipahami. Pemahaman yang baik diharapkan bermanfaat untuk meningkatkan kesejahteraan manusia tanpa merusak lingkungan. Sumber energi utama untuk ekosistem adalah matahari.
Semua ekosistem di permukaan bumi berinteraksi membentuk ekosistem yang besar, yaitu ekosfer. Lapisan permukaan bumi dan atmosfer yang dihuni oleh seluruh makhluk hidup disebut biosfer. Berdasarkan proses terbentuknya, ada ekosistem alami dan ekosistem buatan.
1. Lingkungan Makhluk Hidup
Lingkungan dan mahluk hidup tidak dapat dipisahkan antara satu dengan yang lain, keduanya saling mempengaruhi. Setiap kelomok mahluk hidup hidup menetap ditempat tertentu (habitat). Lingkungan mahluk hidup dapat dibedakan menjadi; lingkungan biotik dan abiotik.
a. Lingkungan Biotik
Biotik adalah mahluk hidup. Lingkungan biotik suatu mahluk hidup adalah seluruh mahluk hidup, baik dari spesiesnya sendiri maupun dari spesies yang berbeda yang hidup ditempat yang sama. Komponen biotik terdiri dari berbagai jenis mikroorganisme, jamur, ganggang, lumut, paku, tumbuhan berbiji, invertebrata, avertebrata dan manusia.
b. Lingkungan Abiotik
Abiotik adalah bukan mahluk hidup atau komponen tak hidup. Komponen abiotik merupakan komponen fisik dan kimia yang membentuk lingkungan abiotik. Contoh komponen abiotik antara lain suhu, cahaya, air, kelembaban, udara, garam, mineral dan tanah.
Suhu, suhu sangat diperlukan oleh setiap mahluk hidup berkitan dengan reaksi kimia yang terjadi dalam tubuh mahluk hidup.
Cahaya, penyinaran matehari berperan dalam kehidupan organisme. Misalnya tumbuhan memerlukan cahaya natahari dengan panjang gelombang tertenu guna membantu proses fotosintesis.
Air,dalam kehidupan air sangat diperlukan oleh mahluk hidup, karena sebagian besar tubuhnya mengandung air.
Kelembaban, diperlukan oleh mahlukhidpu agar tubuhnya tidak cepat keringkarena penguapan.
Udara, Nitrogen diperlukan mahlu khidup utnuk membentuk protein. Oksigen digunakan mahluk hidup untuk bernafas. Karbondioksida diperlukan tumbuhan untuk fotosintesis.
Garam-garam mineral. Tumbuhan mengambil garam-garam mineral dan air dari tanah untuk proses fotosintesis.
Tanah. Tanah yang subur sangat diperlukan oleh organisme untuk memenuhi kebutuhan hidupnya. Tumbuhan akan tumbuh dengan baik pada tanah yang subur.
2. Interaksi Makhluk Hidup dengan Lingkungannya
a. Interaksi antar individu.
Setiap organisme hidup ditempat tertentu atau habitat tertentu. Pada tempat tersebut hidup organisme lain yang sejenis. Organisme sejenis yang hidup disuatu tempat dalam kurun waktu tertentu disebut populasi. Jumlah individu sejenis yang hidup disuatu tempat persatuan luas menunjukkankepadatan populasi. Lokasi ditemukan individu-individu sejenis pada suatu tempat menunjukkan penyebaran atau distribusi populasi. Bertambahnya anggota populasi berarti kbutuhan hidup akan ikut bertambah. Jika kebutuhan tersebut tidak terpenuhi ditempat hidupnya akan terjadi persaingan atau kompetensi. Interaksi kompetisi antar individu dalam populasi disebut kompetisi intraspesifik.
Adanya kompetensi mengakibatkan ada individu yang memperoleh kebutuhan yang lebih sedikit sehingga akan mengakibatkan migrasi (perpindahan ketempat lain) atau kematian.
Kematian, perpindahan, kelahiran dan kelangsungan hidup sebagai akibat ineraksi individu disebut efek ekologi. Efek ekologi yang terjadi dalam jangka waktu yang panjang akan mengakibatkan efek evolusi.
b. Interaksi antar populasi
Bentuk interaksi antar populasi dapat berupa predasi, kompetensi, simboisis.Predasi Merupakan jenis interaksi makan dan dimakan. Pada umumnya predasi suatu spesies memangsa spesies lain. Organisme yang memakan disebut predator, sedangka yang dimakan disebut mangsa. KompetisiKompetisi terjadi jika dua atau lebih populasi pada suatu wilayah memiliki kebutuhan hidup yang sama, sedangkan ketersediaan kebutuhan tersebut terbatas. Simbiosis, berarti hidup bersama antara dua spesies yang berbeda. Salah satu speseis berperan sebagai spesies yang di tumpangi dan yang satunya sebagai penumpang.
sombiosis dibedakan menjadi mutualisme, keomensalisme, parasitisme.
Mutualisme, terjadi jika dua spesies hidup bersama dan saling menguntungkan satu sama lain.
Komensalisme, terjadi jika dua spesies hidup bersama, satu spesies diuntungkan dan satu spesies tidak dirugikan.
Parasitisme, terjadi jika dua spesies hidup bersama, satu spesies diuntungkan dan satu spesies dirugikan.
c. Interaksi antar komponen biotik dan abiotik
Pada tingkat ekosistem individu atau populasi memiliki peran yang khas dalam kaitan interaksinya dengan lingkungan biotik dan abiotiknya. Ke khasan fungsi individu atau populasi dalam ekosistem disebut Niche (relung).
Berdasarkan ke khasannya suatu individu atau populasi dibedakan mejadi prosusen konsumen, dekomposer atau pengurai dan deterivot.
1). Produser
Produser adalah makhluk hidup yang mampu menghasilkan bahan organik dari bahan anorganik. Proses tersebut hanya dapat dilakukan oleh tumbuhan yang berklorofil dengan cara fotosintesis. Contohnya adalah ganggang, lumut, dan tumbuhan hijau.
2). Konsumer
Konsumer berarti pemakan. Semua hewan dan tumbuhan tak berklorofil (misalnya tali putri) termasuk konsumer. Konsumer memakan bahan organik yang dihasilkan oleh produser karena konsumer tidak mampu mengubah zat anorganik menjadi zat organik.
3). Dekomposer
Dekomposer adalah pengurai sampah atau bangkai, contohnya bakteri pembusuk dan jamur. Dekomposer menguraikan bahan organik menjadi bahan-bahan anorganik, air, dan gas. Selanjutnya hasil penguraian tersebut dimanfaatkan lagi oleh produser.
4). Detrivor
Detrivor adalah organisme yang memakan partikel-partikel organik atau detritus. Dtritus merupakan hancuran dari jaringan hewan atau tumbuhan.
Ekosistem Air (Aquatik)
Ekosistem air dapat berupa ekosistem air tawar atau laut. Ekosistem air tawar antara lain sungai, kolam, danau, rawa air tawar, dan rawa gambut. Eksosisetm laut antara lain hutan bakau, rawa payau, estuari, pantai, pantai berpasir, pantai berbatu, laut dangkan dan laut dalam.
Ekosistem Darat (Terestrial)
Ekosistem darat dalam skala yang luas memiliki tipe struktur vegetasi (tumbuhan) dominan disebut bioma. Vegetasi suatu jenis bioma memiliki penampakanyang saman dimanapun bioma tersebut ditemukan.
Berdasarkan posisi geografisnya bioma dapat dikelompokkan menjadi:
Hutan hujan, Savana, Padang tumput, Gurun, Hutan gugur, Taiga, Tundra.
B. RANTAI MAKANAN
Antara makhluk hidup dengan lingkungannya terdapat saling ketergantungan. Makhluk hidup tergantung pada lingkungannya untuk memenuhi kebutuhan hidup. Proses makan-dimakan akan membentuk rantai makanan, jaring-jaring makanan, dan aliran energi. Rantai makanan adalah peristiwa makan-dimakan yang digambarkan dalam bentuk linier. Peristiwa kompleks makan-dimakan digambarkan dalam bentuk jaring-jaring makanan. Dalam proses makan-dimakan terjadi perpindahan energi. Transfer energi dari matahari ke produser, konsumer dan pengurai dikenal sebagai aliran energi. Produser yang mampu memanfaatkan energi matahari secara langsung berada pada tingkat trofik I, konsumer I berada pada tingkat trofik II, dan seterusnya hingga ke konsumer puncak.
Rantai Makanan, di lingkungan dapat dijumpai adanya proses makan-dimakan. Sebagai contoh, rumput dimakan belalang, belalang dimakan burung kecil, burung kecil dimakan ular, dan ular dimakan burung elang.
Jaring-jaring Makanan
a. Aliran Energi
Aliran energi adalah perpindahan energi di dalam peristiwa makan dan dimakan. Bila tumbuhan dimakan oleh konsumen pertama maka energi yang berada di dalam tumbuhan akan berpindah ke konsumen pertama, selanjutnya jika konsumen pertama dimakan oleh konsumen kedua maka energi pada konsumen pertama akan berpindah ke konsumen kedua, dan begitu seterusnya. Energi yang diperoleh konsumen tidak seluruhnya tersimpan di dalam tubuhnya. Energi yang tersimpan hanya ±10% saja, sedangkan sisa energi ±90%nya digunakan untuk aktivitas biologi misalnya bergerak, bernafas dan berkembang biak serta ada yang tersebar ke lingkungan dalam bentuk panas.
b. Piramida Energi
Semakin jauh tingkat trofiknya maka semakin sedikit jumlah organismenya. Hal ini dapat digambarkan dalam bentuk piramida ekologi. Piramida ekologi dibedakan menjadi piramida jumlah, piramida biomassa dan piramida energi. Piramida jumlah menggambarkan jumlah organisme yang menempati setiap tingkat trofik. Piramida biomassa menggambarkan jumlah berat total organisme yang menempati setiap tingkat trofik. Piramida energimenggambarkan jumlah energi yang terkandung dalam setiap tingkat trofik.
C. DAUR BIOGEOKIMIA
Daur biogeokimia adalah daur unsur atau zat misalnya karbondioksida, oksigen, air, nitrogen, fosfor dan mineral yang lain. Jika daur biogeokimia itu terhenti, ekosistem akan mengalami kerusakan. Proses makan-dimakan di dalam ekosistem menimbulkan perputaran unsur yang dikenal sebagai daur unsur. Karena daur itu berjalan melalui tubuh makhluk hidup, tanah dan persenyawaan kimia, maka disebut sebagai daur biogeokimia. Unsur-unsur yang mengalami daur biogeokimia itu misalnya oksigen, karbon, nitrogen, fosfor, kalium dan unsur lainnya.
a. Daur Air
Air yang ada di lingkungan mengalami perpindahan dari satu tempat ke tempat yang lain. Air di sungai, danau, dan laut menguap menjadi awan. Awan akhirnya jatuh sebagai air hujan. Air hujan sebagian dimanfaatkan tumbuhan, hewan dan manusia, sebagian lagi meresap ke dalam tanah kemudian muncul sebagai mata air, dan sebagian lagi langsung mengalir melalui sungai menuju ke laut. Demikian seterusnya.
b. Daur Oksigen dan Karbon
Semua makhluk hidup memerlukan oksigen (O2) untuk pernafasannya. Sisa pernafasan adalah karbondioksida (CO2) dan air (H2O). Tumbuhan hijau membutuhkan CO2 dan air untuk fotosintesis. Hasil fotosintesis berupa gula dan oksigen. Oksigen yang dilepaskan ke udara diambil oleh makhluk hidup untuk pernafasan. Demikian seterusnya.
c. Daur Nitrogen
Unsur nitrogen sebagian besar di atmosfer dalam bentuk gas nitrogen (N2). Gas nitrogen mencakup 78% dari berbagai gas yang ada diatmosfer. Hanya sedikit organisme yang dapat menggunakan nitrogen dama bentuk N2. organisme yang dapat mengikat nirogen alah bakteri (Azotobakter sp). Nitrogen diserap oleh tumbuhan dalam bentuk amoniak. Amoniak kemudian dirombak oleh bakteri nitrit kemudian dengan bantuan bakteri juga nitrit dirubah menjadi nitrat dan beru diserap oleh tumbuhan untuk memenuhi kebutuhan nirogennya.
d. Daur Fosfor
Fosfor terdapat dialam dalam bentuk ion fosfat (PO34-). Ion fosfat terdapat dalam bebatuan. Tumbuhan mengambil fosfat yang terlarut dalam air tanah. Herbifora mendapat fosfat dari tumbuhan yang dimakannya dan karnifora mendapat fosfat dari herbifora yang dimakannya. Bakteri dan jamur menguraikan bahan organik ditanah lalu melepas fosfat yang kemudian diambil oleh tumbuhan.
e. Daur Sulfur
Tumbuah menyerap sulfur dalam bentuk sulfat (SO4). Perpindahan sulfat terjadi melalui proses rantai makanan, lalu semua mahluk hidup mati dan kemudian akan diuraikan leh komponen organiknya oleh bakteri. Beberapa bakteri terlibat dalam daur sulfur antara lain Desulfobrio dan Desolfomaculum yang akan mereduksi sulfat menjadi sulfida dalaa bentuk hidrogen sulfida (H2S). H2S digunakan bakteri fotoatotrof anaerob dan melepaskan sulfur dan oksigen.
D. SUKSESI
Suatu komunitas tidak berada dalam keadaan statis, namun mengalami perubahan. Suksesi merupakan proses perkembangan suatu komunitas melalui tahap-tahap yang dapat diprediksi. Terdapat dua macam suksesi yaitu suksesi primer dan suksesi sekunder.
a. Suksesi Primer
Suksesi primer adalah formasi suatu komunitas baru pada suatu daerah yang awalnya berasal dari daerah yang kosong atau gundul. Tahap awal melibatkan beberapa spesies. Organisme pertama yang mengkoloni daerah iut disebut spesies pionir. Spesies pionir biasanya toleran terhadap keadaan yang ekstrim.
b. Suksesi Sekunder
Suksesi sekunder merupakan pembentukan kembali suatu komunitas kebentukkondisi awal setelah daerah tersebut rusak. Suksesi sekunder disebabkan oleh kebakaran, banjir, gempa bumi dan aktivitas manusia. Jika daerah tersebut ditinggalkan atau didiamkan saja setelah digunakan, akan terjadi suksesi kembali. Awalnya akan ditumbuhi rerumputan, perdudan kemudian pohon-pohon.
c. Komunitas Klimaks
Komunitas kelimaks merupakan hasil akhir dari suksesi. Misalnya suksesi rawa menjadi daratan. Tipe komunitas klimaks yang berkembang dibedakan oleh faktor pembatas lingkungan. Di daerah dimana air merupakan faktor pembatas, komunitas klimaksnya adalah gurun. Pada daerah pegunungan komunitas klimaks terdiri dari lumut kerak dan lumut, serta jarang terdapat pohon karena faktor pembatasnya adalah suhu, air dan angin.
