Pengertian dan Ruang Lingkup Ekologi

Pengertian dan Ruang lingkup Ekologi, Dalam menjalani kehidupan, manusia sebagai makhluk sosial tidak bisa berdiri sendiri.Kita hidup dalam suatu kelompok manusia, dimana masing-masing individu melakukan aktivitas untuk menunjang kebutuhan hidupnya.Di sekitar kita terdapat makhluk hidup.Makhluk hidup tersebut bisa berupa masyarakat sekitar, lingkungan alam, tumbuhan maupun hewan. Sebagian besar makhluk hidup melakukan aktivitas seperti makan, bergerak, dan berkembang biak untuk memenuhi kebutuhan hidupnya. Tumbuhan juga melakukan fotosintesis dan bernafas untuk mempertahankan hidupnya.

Pengertian dan Ruang Lingkup Ekologi

 

Semua makhluk hidup yang tinggal di suatu tempat saling berinteraksi dan saling mempengaruhi.Seperti manusia yang menanam tumbuhan untuk dimanfaatkan buah, daun, atau batangnya. Tumbuhan pun juga bergantung kepada manusia untuk pemeliharaannya agar ia tetap tumbuh dengan subur. Ada juga manusia yang memelihara ternak untuk dimanfaatkan daging atau telurnya, sebaliknya hewan ternak pun juga bergantung pada manusia dalam hal penyediaan makanannya.Sehingga manusia, tumbuhan mapun hewan ternak saling menguntungkan. Selain makhluk hidup, manusia juga memerlukan cahaya, air dan udara. Semua itu merupakan benda tak hidup, tetapi sangat memengaruhi bagi kehidupan makhluk hidup yang tinggal di suatu tempat.Air dan udara merupakan kebutuhan utama semua makhluk hidup.Berbagai makhluk hidup dan benda tak hidup yang ada di sekitar kita saling mempengaruhi sehingga terbentuklah suatu hubungan timbal balik.

A.   Definisi Ekologi dan Ruang Lingkupnya

           Ekologi berasal dari bahasa Yunani, yaitu dari kata oikos dan logos.Oikos berarti habitat atau tempat tinggal, sedangkan logos berarti pengetahuan atau ilmu.Istilah ekologi dipakai sebagai satu bagian dari ilmu pengetahuan.Istilah ini dipakai pertama kali oleh seorang ahli zoology bangsa Jerman bernama Ernst Haeckel pada tahun 1866.

       Secara umum ekologi dapat diartikan sebagai hubungan antara organisme dan habitatnya atau ilmu yang mempelajari hubungan antara makhluk hidup dengan lingkungannya.Yang termasuk dalam ruang lingkup ekologi antara lain organisme (individu), populasi, komunitas, ekosistem, dan biosfer (kumpulan dari beberapa komunitas yaitu komunitas hewan dan komunitas tumbuhan dalam suatu wilayah).

B.   Ciri-ciri, Struktur, Dinamika dan Interaksi tentang Populasi, Komunitas, dan Ekosistem.

1.  Populasi

              Populasi merupakan kumpulan beberapa individu yang menempati suatu wilayah tertentu pada waktu yang sama dan dapat melakukan perkawinan sesamanya. Misalnya komodo di pulau komodo  membentuk suatu populasi.

            Ciri dari suatu populasi yaitu, mempunyai potensi untuk berkembang biak silang, mempunyai ukuran seperti kerapatan atau kepadatan, mempunyai struktur umur, dan mampu mempertahankan diri.Populasi bersifat dinamis, dimana kedinamisan suatu populasi sesuai dengan waktu dan ruang. Pada tingkat populasi, interaksi dapat terjadi pada individu sejenis ataupun berbeda jenis.Tingkat populasi dari spesies bisa banyak berubah sepanjang waktu.Perubahan ini disebabkan oleh beberapa faktor seperti ketersediaan jumlah makanan yang rendah, pemangsa, persaingan dengan mahkluk hidup sesama spesies atau spesies lainnya, iklim (curah hujan) dan penyakit.

2.     Komunitas

                 Komunitas adalah kumpulan populasi tumbuhan dan tanaman yang hidup secara bersama di dalam suatu lingkungan tertentu dimana terjadi interaksi di dalamnya.Interaksi pada komunitas terjadi antara berbagai populasi dalam suatu ekosistem. 

Bentuk interaksinya  antara lain:

1.  Netral yaitu tidak saling mempengaruhi, misalnya pada nyamuk dan tikus.

2.  Simbiosis yaitu hubungan saling ketergantungan antara makhluk yang satudengan yang lain, simbiosis di bagi menjadi 5 yaitu, komensalisme (hubungan organisme dimana satu pihak untung namun pihak lain tidak mendapat untung atau tidak dirugikan), mutualisme (hubungan yang saling menguntungkan), predasi (predator), kompetisi (persaingan), dan parasitisme (hanya menguntungkan satu pihak saja).

           

            Peran suatu spesies di dalam komunitasnya disebut peran ekologi (niche).Perbedaan intensitas sinar matahari, perlindungan dari angin, dan perubahan tanah dapat merubah jenis-jenis organisme yang hidup di suatu wilayah.

3.     Ekosistem

Ekosistem adalah hubungan timbal balik antara unsur-unsur hayati dengan nonhayati yang membentuk sistem ekologi.Di dalam ekosistem, interaksi terjadi antara komponen biotik dan abiotik.

Hubungan antara organisme dan lingkungannya menyebabkan terjadinya aliran energi dalam sistem itu.Selain aliran energi, di dalam ekosistem terdapat juga struktur atau tingkat trofik (piramida ekologi), keanekaragaman biotik, serta siklus materi.Dengan adanya interaksi-interaksi tersebut, suatu ekosistem dapat mempertahankan keseimbangannya. Apabila keseimbangan ini tidak diperoleh maka akan mendorong terjadinya dinamika perubahan ekosistem untuk mencapai keseimbangan baru.

Ciri-ciri ekosistem antara lain memiliki sumber energi yang konstan, mampu menyimpan energi dalam bentuk materi organik, terdapat daur materi yang berkesinambungan antara populasi dan lingkungannya, dan terdapat aliran energi dari satu tingkat ke tingkat yang lainnya.

Komponen-komponen ekosistem terdiri dari :

1.  Komponen biotik

Komponen biotik suatu ekosistem merupakan komponen yang terdiri dari organisme yang dikelompokkan sebagai berikut.

Berdasarkan cara memperoleh makanan

a) Organisme autotrop, merupakan organisme yang dapat mengubah bahan anorganik menjadi organik (dapat membuat makanan sendiri). Organisme autotrop dibedakan menjadi dua tipe yaitu fotoautotrop (cahaya sebagai sumber energi), contohnya tumbuhan hijau dan kemoautotrop (memanfaatkan reaksi kimia), contohnya bakteri nitrit dan nitrat.

b) Organisme heterotrop, adalah organisme yang memeroleh bahan organik dari organisme lain. Contohnya hewan, jamur dan bakteri non autotrop.

Berdasarkan kedudukan fungsional dalam ekosistem (Niche) yaitu,

Produsen, konsumen, pengurai (dekomposer), detritivor (organisme yang memanfaatkan serpihan organik padat (detritus) sebagai sumber makanan).

2.     Komponen abiotik

Komponen abiotik suatu ekosistem merupakan keadaan fisik dan kimia yang menyertai kehidupan organisme sebagai medium dan substrat kehidupan, antara lain, tanah, air, udara, topografi, dan iklim.

c.    Macam-macam ekosistem

Berdasarkan proses terbentuknya, ekosistem dapat dibedakan  menjadi dua macam, yaitu:

§  Ekosistem Alami

Ekosistem alami adalah ekosistem yang proses pembentukan dan pengembangannya berjalan secara alami tanpa campur tangan dari pihak lain.

§  Ekosistem Buatan

Ekosistem buatan adalah ekosistem yang proses pembentukan dan pengembangannya ditujukan untuk memenuhi kebutuhan manusia, sehingga ada campur tangan manusia. Contoh: sawah, kebun, dan kolam ikan.

Berdasarkan lokasinya, ekosistem dapat dibagi menjadi dua, yaitu ekosistem darat dan ekosistem air.

1.    Ekosistem Darat

Ekosistem darat dapat dibagi menjadi beberapa bioma, yaitu, bioma gurun, Bioma padang rumput, Bioma hujan tropis, Bioma hutan gugur, Bioma taiga, Bioma tundra, dan Bioma sabana.

2.    Ekosistem air

Ekosistem air terdiri atas:

·         Ekosistem air tawar terdiri atas ekosistem air tenang (contohnya adalah danau dan rawa) dan ekosistem air mengalir (contonya adalah sungai).

·          Ekosistem air laut terdiri atas laut, pantai (ekosistem pantai terletak pada perbatasan antara ekosistem daratdan ekosistem laut), estuari (estuari (muara) merupakan tempat bersatunya sungai dengan laut), dan terumbu karang (pada daerah neritik laut tropis, terdapat suatu komunitas khusus yang terdiri dari karang batu dan organisme-organisme lainnya).

C. Rantai Makanan dan Jaring Makanan dalam Hubungannya dengan Aliran Energi dan Transfer Energi

Proses makan dan dimakan yang diikuti perpindahan energi dari satu organisme ke organisme lain dalam tingkatan tertentu disebut rantai makanan (food chain). Tingkatan dalam rantai makanan disebut juga trofik.Tingkat trofik yang secara mendasar mendukung tingkatan lainnya dalam suatu ekosistem terdiri dari organisme autotrof yang berperan sebagai produsen primer.

Berdasarkan komponen tingkat trofiknya, rantai makanan dibedakan menjadi dua, yaitu rantai makanan perumput merupakan yaitu rantai makanan yang diawali dari tumbuhan pada trofik awalnya.Contohnya tumbuhan dimakan belalang, belalang dimakan burung, burung dimakan ular, dan ular dimakan burung elang dan rantai makanan detritus tidak dimulai dari tumbuhan, tetapi dimulai dari detritus sebagai trofik awalnya dan seringkali menjadi penghubung utama antara produsen dan konsumen.Contoh rantai makanan detritus adalah seresah atau dedaunan dimakan cacing tanah, cacing tanah dimakan ikan, dan ikan dimakan manusia.

Dalam rantai makanan, konsumen pada tingkat trofik tertentu tidak hanya memakan satu jenis organisme yang ada di tingkat trofik bawahnya.Hubungan antar-rantai makanan tersebut membentuk susunan yang lebih kompleks, disebut jaring-jaring makanan (food web).Sehingga rantai makanan dari produsen → konsumen primer → konsumen sekunder → dan seterusnya.

Organisme yang menempati tingkat trofik di bagian bawah merupakan sumber makanan bagi organisme di tingkat trofik selanjutnya.

Jaring-jaring Makanan

Perubahan bentuk energi ke bentuk energi lain ini dinamakan transformasi energi. Sedangkan perpindahan energi dari satu tempat ke tempat lain disebut transfer energi atau aliran energi.

Dalam suatu ekosistem, energi matahari diubah oleh produsen menjadi makanan bagi konsumen primer.Oleh konsumen primer, makanan yang diperoleh diubah kembali menjadi energi. Konsumen sekunder juga melakukan hal yang sama setelah memakan konsumen primer. Namun, tidak semua makanan yang dikonsumsi diubah menjadi energi ada yang digunakan untuk pertumbuhan, respirasi seluler, dan ada pula yang dikeluarkan dalam bentuk feses.Selama proses transfer energi, selalu terjadi pengurangan jumlah energi setiap melewati suatu tingkat trofik. Pergerakan energi dan materi melalui ekosistem saling berhubungan karena keduanya berlangsung melalui transfer zat-zat di dalam rantai makanan.

Aliran energi dari satu organisme ke organisme lain (kkal/m²/tahun)

D. Piramida Ekologi dalam Ekosistem

Piramida ekologi merupakan gambaran yang menunjukkan hubungan struktur trofik dan fungsi trofik.Berdasarkan fungsinya, piramida ekologi dibedakan menjadi tiga macam, yaitu piramida jumlah, piramida biomassa, dan piramida energi.

1.     Piramida jumlah

Penentuan piramida jumlah didasarkan pada jumlah organisme yang terdapat pada satuan luas tertentu atau kepadatan populasi antar trofiknya dan mengelompokan sesuai dengan tingkat trofiknya. Perbandingan populasi antar trofik umumnya menunjukkan jumlah populasi produsen lebih besar dari populasi konsumen primer lebih besar dari populasi konsumen sekunder lebih besar dari populasi konsumen tersier.

Piramida Jumlah

2.   Piramida Biomassa

Piramida biomassa dibuat berdasarkan pada massa (berat) kering organisme dari tiap tingkat trofik persatuan luas areal tertentu. Secara umum perbandingan berat kering menunjukkan adanya penurunan biomassa pada tiap tingkat trofik. Perbandingan biomassa antar trofik belum dapat menggambarkan kondisi sebagaimana piramida ekologi.

Piramida Biomassa

3.   Piramida Energi

Semua energi yang ada di bumi sebenarnya berasal dari satu sumber yaitu matahari. Energi cahaya matahari diubah menjadi makanan oleh produsen melalui proses fotosintesis. Energi ini kemudian dimanfaatkan oleh konsumen primer dan berlanjut sampai konsumen tersier.

Keadaan ini mengisyaratkan adanya pengurangan energi pada setiap tingkatan trofik pada suatu piramida.Piramida semacam ini disebut sebagai piramida energi.Piramida energi mampu memberikan gambaran akurat tentang kecepatan aliran energi dalam suatu ekosistem atau produktivitas pada tingkat trofik.

Piramida Energi

D. Siklus Biogeokimia dalam Ekosistem

Siklus biogeokimia adalah siklus unsur atau senyawa kimia yang mengalir dari komponen abiotik ke biotik dan kembali lagi ke komponen abiotik.Siklus unsur-unsur tersebut tidak hanya melalui organisme, tetapi juga melibatkan reaksi reaksi kimia dalam lingkungan abiotik.

Macam-macam siklus biogeokimia, seperti siklus karbon, siklus oksigen, siklus nitrogen, siklus air, siklus fosfor, dan siklus sulfur.

    1.   Siklus Karbon dan Oksigen

Siklus Karbon dan Oksigen

Karbon dan oksigen merupakan unsur penyusun senyawa organik. Sumber karbon di alam berupa CO₂ yang terdapat di udara atau terlarut di dalam air serta terdapat pada kerak bumi sebagai batu bara, batu kapur, dan gas alam.

CO₂ masuk dalam sistem kehidupan pertama kali secara difusi melalui stomata daun ke jaringan palisade daun. Di jaringan ini CO₂ dipergunakan untuk fotosintesis. Hasil fotosintesis berupa bahan organik yang mengandung CO₂ dan akan mengalir ke dalam ekosistem bersamaan dengan aliran energi. Fotosintesis juga menghasilkan hasil samping berupa oksigen, Oksigen selanjutnya akan dipergunakan pada saat respirasi.Pada proses respirasi, karbohidrat akan diubah kembali menjadi energi, CO₂ dan H₂O. Jalur siklus CO₂ dan O₂ yang panjang terjadi pada organisme mati akan diuraikan oleh pengurai (bakteri pembusuk dan jamur saprofit).

    2.    Siklus Nitrogen

Organisme memerlukan nitrogen untuk pembentukan protein dan molekul-molekul organik esensial.Nitrogen (N₂) di udara sekitar 79%, Organisme tidak dapat menggunakan secara langsung dalam bentuk N₂.Tumbuhan menggunakan nitrogen dalam bentuk ion nitrat (NO₃^-) atau ion ammonium (NH₄⁺). Nitrogen di udara dengan bantuan halilintar dapat difiksasi oleh bakteri dan alga biru sehingga akan berikatan dengan oksigen dan uap air di udara. Bakteri yang mampu memfiksasi nitrogen ada yang hidup bebas dalam tanah, yaitu Azotobacter chroococcum, Clostridium pasteurianum, Rhodospirillium rubrum, dan Rhizobium leguminosorum (bakteri pemfiksasi nitrogen pada kacang).Peristiwa perubahan nitrogen yang difiksasi menjadi NH₃ (ammonia) disebut amonifikasi.

Setelah terjadi fiksasi dan amonifikasi, proses berikutnya adalah nitritasi, yaitu perubahan (oksidasi) ammonia menjadi nitrit (NO^2-) dengan bantuan bakteri Nitrosomonas sp dan Nitrosococcus sp. Dalam bentuk senyawa nitrit (NO^2-) belum mampu diserap oleh akar tanaman.

Siklus Nitrogen

Kemudian nitrit diubah (dioksidasi) menjadi nitrat dalam peristiwa nitratasi oleh bakteri Nitrobacter sp dan Bactoderma sp. Nitrat (NO^3-) yang terbentuk kemudian dimanfaatkan oleh tumbuhan dengan penyerapan melalui akar.Rangkaian peristiwa nitritasi dan nitrasi sering disebut nitrifikasi.Peristiwa pemecahan nitrat menjadi gas nitrogen yang dilepaskan ke udara disebut denitrifiksasi.Selain denitrifikasi, deamonifikasi terjadi ketika organisme yang telah mati diuraikan oleh dekomposer sehingga terbentuk ammonia.

    3.    Siklus Air

Siklus air atau siklus hidrologi adalah sirkulasi air yang tidak pernah berhenti. Air mengalami siklus melalui atmosfer, lautan, daratan, dan organisme. Air dapat mengalami evaporasi, transpirasi, dan respirasi menjadi awan dan melalui kondensasi akan turun menjadi hujan. Air hujan meresap dalam tanah, masuk ke sungai, dan kembali ke laut. Air dalam tanah, sungai/danau dimanfaatkan oleh organisme dan akan dikeluarkan lagi ke lingkungan melalui berbagai proses penguapan, transpirasi, dan respirasi.

Siklus Air

   4.    Siklus Fosfor

            Fosfor di alam terdapat dalam bentuk ion fosfat (PO^3-).Ion fosfat di alam terdapat dalam bebatuan. Ion fosfat dalam bebatuan ini akan terbawa menuju perairan melalui proses pelapukan bebatuan dan erosi. Adapun di darat, ion fosfat diserap oleh tumbuhan dari dalam tanah.

            Pada hewan, fosfat dikeluarkan melalui urine dan feses. Oleh dekomposer, ion fosfat yang merupakan senyawa anorganik ini akan diuraikan dan menjadi fosfor (P) di dalam tanah. Fosfor di dalam tanah ini kemudian di ambil kembali oleh tumbuhan. Proses tersebut akan terus berlangsung membentuk suatu siklus, yang dinamakan siklus fosfor.

Siklus Fosfor.

5.  Siklus Sulfur

Ada empat aliran utama belerang ke atmosfer, yaitu lepasan/produk bakteri, pembakaran bahan bakar fosil, pengembusan garam-garam laut, dan pelepasan gas gunung berapi. Sulfur diserap oleh tanaman hampir seluruhnya dalam bentuk ion sulfat (SO₄^2-) dan hanya sedikit sebagai gas belerang (SO^2-).

Siklus Sulfur.

E. Pengertian Suksesi dengan Contohnya

Suksesi ekologi adalah suatu proses perkembangan (perubahan), meliputi struktur spesies dan komunitasnya, yang terarah sehingga dapat diduga arah perkembangannya. Suksesi mempelajari perubahan vegetasi pada suatu habitat, dalam perjalanan waktu, hingga tercapai stabilisasi dalam bentuk vegetasi klimaks-stabil.

Berdasarkan kondisi habitat pada awal suksesi, dapat dibedakan dua macam suksesi, yaitu suksesi primer dan suksesi sekunder.

1.    Suksesi Primer

Suksesi primer terjadi jika suatu komunitas mendapat gangguan yang mengakibatkan komunitas awal hilang secara total sehingga terbentuk habitat baru. Salah satu contoh suksesi primer yaitu peristiwa meletusnya gunung Krakatau.Setelah letusan itu, bagian pulau yang tersisa tertutup oleh batu apung dan abu sampai kedalaman rata – rata 30 m.

2.    Suksesi Sekunder

Suksesi sekunder terjadi jika suatu gangguan terhadap suatu komunitas tidak bersifat merusak total tempat komunitas tersebut sehingga masih terdapat kehidupan / substrat seperti sebelumnya. Gangguan alami misalnya angina topan, erosi, banjir, kebakaran, pohon besar yang tumbang, aktivitas vulkanik, dan kekeringan hutan.Gangguan yang disebabkan oleh kegiatan manusia contohnya adalah pembukaan areal hutan.

DAFTAR PUSTAKA

Abdurrahman, Deden. 2008. Buku Pelajaran Biologi Kelompok Pertanian dan Kesehatan untuk Kelas XI SMK. Bandung: Grafindo Media Pratama.

Anshori, Djoko Martono. 2009. BIOLOGI untuk Sekolah Menengah Atas (SMA)-

              Madrasah Aliah (MA) Kelas X. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen

              Pendidikan Nasional.

Dwisang, Evi Luvina. 2008. Inti Sari Biologi untuk SMA. Tangerang: Scientific Press.

Firmansyah, Rikky, Agus MAwardi H., M. Umar Riandi. 2009. Mudah dan Aktif Belajar Biologi untuk Kelas X Sekolah Menengah Atas/MA. Jakarta: PT Setia Purna Inves.

Fried, George H., George J. Hademenos. 1999. Schaum’s Outlines Biologi Edisi Kedua. Jakarta: Erlangga.

Hanum, Chairil. 2009. Ekologi Tanaman. Medan: USU Press.

Kusnadi, Soni Muhsinin, Yayan Sanjaya. 2009. Buku Saku Biologi SMA. Jakarta: Kawan Pustaka.

Susilowarno, Gunawan, dkk. 2008. Biologi SMA/MA Kls X. Jakarta: Grasindo.

Wardhana, Wisnu Arya. 1994. Teknik Analisis Radioaktivitas Lingkungan. Yogyakarta: Andi Offset.