PERILAKU ORGANISME

Semua organisme mempunyai kepekaan terhadap rangsangan (iritabilitas) sehingga mereka bereaksi terhadap rangsangan. Perilaku organisme yang yang akan dibahas di sini adalah tentang perilaku tumbuhan terhadap rangsangan / stimulus (eksternal maupun internal) yang dikenal sebagai tropisme, dan perilaku hewan terhadap stimulus yang disebut taksis. Yang juga penting dibahas di sini adalah perilaku hewan di alam yang disebut dengan etologi.

1.  Tropisme

Stimulus eksternal yang menyebabkan tumbuhan bereaksi gerak biasanya adalah cahaya matahari, beberapa stimulus yang lain seperti sentuhan yang menyebabkan gerak nasty, yaitu suatu respon tumbuhan yang arah gerak tumbuhannya tak tergantung (independent) terhadap arah datangnya (asal) stimulus, seperti tumbuhan putri malu (Mimosa pudica) jika tersentuh menghasilkan respon yang disebut tropisme. Jadi, tropisme disebut sebagai respon tumbuhan terhadap rangsangan yang menghasilkan gerak tumbuh dan gerak tumbuhan yang tergantung (dependent) kepada arah datangnya stimulus. Gerak tumbuhan terhadap rangsangan gaya tarik bumi (gravitasi) disebut geotropisme. Geotropisme positif ditunjukkan oleh akar sedangkan batang tumbuhan menunjukkan geotropisme negatif. Cahaya matahari juga menghasilkan respon tumbuhan yang non gerak seperti proses fotosintesis.

            Cahaya matahari bertindak sebagai katalisator di samping klorofil (zat hijau daun) yang berada dalam dalam butir-butir kloroplas untuk menghasilkan reaksi kimia dari bahan-bahan anorganik yang diperolehnya seperti gas asam arang (karbondioksida) dan air kemudian diubahnya menjadi bahan organik (karbohidrat) dan gas oksigen sebagai hasil sampingnya. Karena reaksi kimia ini tidak menghasilkan gerak visual, maka proses fotosintesis ini tidak dapat dikategorikan sebagai perilaku tumbuhan.

2. Hormon Tumbuhan

Hormon adalah bahan kimia dalam konsentrasi yang sangat kecil yang dihasilkan oleh suatu bagian badan dari sebuah organisme dan dikirimkan ke bagian lain dari organisme tersebut untuk menunjang berbagai kegiatan hidupnya.

Pada tumbuhan dikenal 5 kelompok hormon utama, yaitu auksin, giberalin, sitokinin, asam absisi (abscisic acid) dan etilen. Auksin dikenal karena peranannya dalam fototropisme, hormon pertumbuhan yang bereaksi langsung terhadap cahaya. Auksin juga berperan dalam perpanjangan koleoptil. Kelompok hormon tumbuhan lain adalah giberalin. Hormon ini diperoleh dari sejenis jamur, alga hijau, alga coklat, dan tumbuhan vaskuiar lain. Peranan utama giberalin ini di tumbuhan tingkat tinggi adalah merangsang pertumbuhan sel-sel batang. Efek lain dari hormone ini adalah memacu pertumbuhan daun dan terutama pada tumbuhan monokotil, menghalangi pembentukan akar, merangsang pertumbuhan sel-sel ujung batang, diferensiasi jaringan phloem, dan pertumbuhan bunga jantan.

Hormon sitokinin dikenal sebagai hormon pertumbuhan, yang juga berperan dalam pembentukan buah dan biji. Sitokinin juga dapat memperlambat proses penuaan. Kalau auksin, giberalin, dan sitokinin merupakan  hormon-hormon pemacu pertumbuhan, maka asam absisi justru sebagai penghambat pertumbuhan (growth inhibitor). Asam ini diproduksi di daun tua dan diedarkan ke seluruh badan tumbuhan. Jika konsentrasi asam absisi lebih tinggi daripada giberelin dan sitokinin, maka pada akhir musim tumbuh, asam ini akan menginduksi meristen pucuk untuk berhenti membelah diri, sehingga akan memicu dormansi dari tunas dan biji. Peranan yang penting dari asam absisi selama musim tumbuh adalah dapat dengan cepat menutup stomata begitu musim kering tiba.

Hormon tumbuhan yang lain, etilen berupa gas pada suhu dan tekanan normal. Produksi dan efek dari etilen kelihatannya berhubungan erat dengan keberadaan auksin, ia merangsang produksi dan pelepasan etilen sehingga etilen akan menghambat efek auksin. Jadi, produksi etilen oleh tunas lateral akan menghambat pertumbuhan pucuknya. Proses ini dipengaruhi oleh penurunan konsentrasi auksin dan didukung oleh hormone etilen yang memegang peranan penting dalam proses penuaan tubuh tumbuhan dan pematangan buah.

3.    Proses Pembungaan

Bunga adalah alat reproduksi seksual pada tumbuhan tingkat tinggi. Untuk berhasilnya proses reproduksi terhadap pembentukan bunga sangat tergantung pada kondisi lingkungan yang cocok. Beberapa tumbuhan membutuhkan suhu lingkungan yang cocok untuk melaksanakan reprodusi seksual.

Respon dari tumbuhan terhadap panjang hari disebut fotoperiodisme. Berdasarkan kepada pengaruh fotoperiodisme terhadap pembungaannya inilah maka dikenal 3 kelompok tumbuhan :

•              Tumbuhan hari pendek

•              Tumbuhan hari panjang

•              Tumbuhan netral (yang tak terpengaruh oleh panjang hari)

Walaupun tumbuhan tidak bersistem syaraf seperti halnya hewan, tetapi tumbuhan menunjukkan respon biologis terhadap rangsangan eksternal (cahaya) tersebut.

            Beberapa tumbuhan lain membutuhkan suhu tertentu untuk berbunga. Pembungaan yang terjadi karena suhu rendah dikenal sebagai vernalisasi. Contohnya tumbuhan wortel. Pada tahun pertama ia tumbuh secara vegetative dengan menyimpan kelebihan makanannya di akarnya. Pada musim dingin tahun kedua ia berbunga dan melaksanakan reproduksi. Jika ia tetap pada berada pada lingkungan yang hangat, ia akan meneruskan pertumbuhan vegetatifnya dan tidak melakukan reproduksi seksual.

 

4.    Taksis

             Dalam mempelajari perilaku hewan, kita menganggap bahwa hewan dapat melihat, merasa, dan mempunyai emosi seperti kita. Pergerakan dari hewan (menjauhi atau menuju stimulus) karena cahaya, bahan kimia, panas dan sebagainya disebut taksis.

Selain itu, ada hewan yang mengubah kecepatan gerakannya karena perubahan rangsangan lingkungannya, ini disebut dengan kinesis. Taksis mencakup perilaku hewan berupa respon terhadap tanda atau isyarat dari lingkungannya termasuk dari organisme lain. Contohnya : migrasi cacing tanah ke permukaan tanah setelah hujan.

                                                           

5. Etologi

             Hewan menyesuaikan diri terhadap kondisi lingkungan luarnya dengan mensingkronkan proses-proses metabolismenya dan perilakunya. Umumnya perilaku hewan tergantung kepada irama biologis ini. Ada hewan yang disebut sebagai hewan diurnal sebab ia sangat aktif pada siang hari seperti lebah madu, burung dara, dan sebagainya, dan sebaliknya ada yang disebut hewan nokturnal sebab sangat aktif pada malam hari seperti tikus, burung hantu, dan sebagainya.

             Pada hewan, kita mengenal perilaku bawaan (innate behavior) dan perilaku belajar (learned behavior). Perilaku bawaan biasa disebut perilaku tanpa belajar. Belajar (learning) adalah suatu proses di mana hewan mengambil manfaat dari pengalamannya. Jadi, perilakunya dapat disesuaikan dengan kondisi lingkungannya. Dua buah contoh dari perilaku belajar ini ialah habituasi (habituation), hewan menjadi terbiasa di lingkungan / keadaan yang baru, dan rekaman (imprinting) berupa proses rekaman pengalaman pertama.

             Pengetahuan “imprinting” pada hewan diperkenalkan pertama kali oleh seorang ahli biologi Austria, Dr. Konrad Lorenz, ketika ia  menetaskan telur itik. Lorenz menemukan cara balajar yang bergantung kepada satu pengalaman saja. Anak itik yang baru saja menetas ini akan mengikuti benda bergerak yang pertama kali dilihatnya, yang biasanya adalah induknya. Karena telurnya menetas di inkubator, maka anak itik ini merekam bahwa Dr. Lorenz adalah ‘induk’nya.

6.  Beberapa Pola Perilaku Hewan

               Banyak hal yang dilakukan hewan dalam rangka kelangsungan hidup dan berkembangbiak. Dua hal yang akan dipaparkan dalam makalah ini ialah perilaku migrasi dan perilaku teritorialitas.

Migrasi adalah perpindahan dari suatu areal tertentu ke areal lainnya baik satu kali perjalanan ataupun bolak-balik dari tempat asal ke tempat lain. Bila kondisi lingkungan cukup mengkhawatirkan dan sumber makanan hamper tidak ada lagi.

Ada dua cara yang dilakukan hewan untuk mengatasi kondisi tersebut :

•     Pertama, sebagian spesies mengadaptasi dirinya dengan cara menekan energi, yaitu dengan cara tidur dalam jangka waktu yang panjang (hibernasi).

•     Kedua, hewan meninggalkan lingkungan tempatnya menuju kondisi yang lebih sesuai yang biasa disebut migrasi.

            Perilaku Teritorialitas adalah perilaku sosial yang bernilai untuk mempertahankan hidup jenis hewan tersebut. Hal ini ditunjukkan oleh berbagai jenis hewan mulai dari hewan Avertebrata sampai hewan Vertebrata. Perilaku ini misalnya pada bangsa burung, dimulai dengan yang jantan berkicau pada suatu wilayah yang belum ada ‘pemiliknya’. Kicauan burung ini menunjukkan bahwa ia telah menguasai wilayah tersebut dan tidak ada burung jantan lain boleh memasukinya. Jika kemudian ada burung jantan lain yang datang maka akan terjadi pertarungan singkat, dengan hasil burung pendatang selalu kalah dan pergi meninggalkan tempat tadi.

              Perilaku teritorial ini dipengaruhi oleh hormon kelamin jantan yang menyebabkan masaknya sel-sel kelamin. Itulah sebabnya mengapa burung betina yang datang tidak diusir dan bahkan dijadikan pasangan untuk berkembangbiak. Kawasan yang dipertahankan oleh burung jantan tentulah kawasan yang sudah tersedia cukup makanan sehingga anak-anaknya kelak dapat memperoleh makanan yang cukup yang tersedia di teritorinya. Jadi, perilaku teritorial berkaitan erat dengan pola hidup hewan tersebut agar proses perkembangbiakannya berhasil.

              Ukuran teritorial cenderung fleksibel. Jika jumlah populasi rendah, ukuran teritori besar. Jika makanan melimpah, ukuran teritori cenderung menyempit sebab tidak ada gunanya mempertahankan teritori yang besar. Sebaliknya, jika populasi terlalu tinggi tidak perlu lagi mempertahankan teritori karena keadaan tidak memungkinkan.

EKOLOGI ORGANISME

Interaksi antar komponen ekologi dapat merupakan interaksi antar organisme, antar populasi, dan antar komunitas. 1.    Interaksi antar organisme Semua makhluk hidup selalu bergantung kepada makhluk hidup yang lain. Tiap individu akan selalu berhubungan dengan individu lain yang sejenis atau lain jenis, baik individu dalam satu populasinya atau individu-individu dari populasi lain. Interaksi demikian banyak kita lihat di sekitar kita. Interaksi antar organisme dalam komunitas ada yang sangat erat dan ada yang kurang erat. Interaksi antarorganisme dapat dikategorikan sebagai berikut. Netral Hubungan tidak saling mengganggu antarorganisme dalam habitat yang sama yang bersifat tidak menguntungkan dan tidak merugikan kedua belah pihak, disebut netral. Contohnya : antara capung dan sapi. Predasi Predasi adalah hubungan antara mangsa dan pemangsa (predator). Hubungan ini sangat erat sebab tanpa mangsa, predator tak dapat hidup. Sebaliknya, predator juga berfungsi sebagai pengontrol populasi mangsa. Contoh : Singa dengan mangsanya, yaitu kijang, rusa,dan burung hantu dengan tikus. Parasitisme Parasitisme adalah hubungan antarorganisme yang berbeda spesies, bilasalah satu organisme hidup pada organisme lain dan mengambil makanan dari hospes/inangnya sehingga bersifat merugikan inangnya. contoh : Plasmodium dengan manusia, Taeniasaginata dengan sapi, dan benalu dengan pohon inang. Komensalisme Komensalisme merupakan hubunganantara dua organisme yang berbeda spesies dalam bentuk kehidupan bersama untuk berbagi sumber makanan; salah satu spesies diuntungkan dan spesies lainnya tidak dirugikan. Contohnya anggrek dengan pohon yang ditumpanginya.  Mutualisme Mutualisme adalah hubungan antara dua organisme yang berbeda spesies yang saling menguntungkan kedua belah pihak. Contoh, bakteri Rhizobium yang hidup pada bintil akar kacang-kacangan. 2. Interaksi Antar Populasi Antara populasi yang satu dengan populasi lain selalu terjadi interaksi secara langsung atau tidak langsung dalam komunitasnya.Contoh interaksi antarpopulasi adalah sebagai berikut.  Alelopati merupakan interaksi antarpopulasi, bila populasi yang satu menghasilkan zat yang dapat menghalangi tumbuhnya populasi lain. Contohnya, di sekitar pohon walnut (juglans) jarang ditumbuhi tumbuhan lain karena tumbuhan ini menghasilkan zat yang bersifat toksik. Pada mikroorganisme istilah alelopati dikenal sebagai anabiosa. Contoh, jamur Penicillium sp. dapat menghasilkan antibiotika yang dapat menghambat pertumbuhan bakteri tertentu. Kompetisi merupakan interaksi antarpopulasi, bila antarpopulasi terdapat kepentingan yang sama sehingga terjadi persaingan untuk mendapatkan apa yang diperlukan. Contoh, persaingan antara populasi kambing dengan populasi sapi di padang rumput. 1.        Interaksi Antar Komunitas Komunitas adalah kumpulan populasi yang berbeda di suatu daerah yang sama dan saling berinteraksi. Contoh komunitas, misalnya komunitas sawah dan sungai. Komunitas sawah disusun oleh bermacam-macam organisme, misalnya padi, belalang, burung, ular, dan gulma. Komunitas sungai terdiri dari ikan, ganggang, zooplankton, fitoplankton, dan dekomposer. Antara komunitas sungai dan sawah terjadi interaksi dalam bentuk peredaran nutrien dari air sungai ke sawah dan peredaran organisme hidup dari kedua komunitas tersebut. Interaksi antarkomunitas cukup komplek karena tidak hanya melibatkan organisme, tapi juga aliran energi dan makanan. Interaksi antarkomunitas dapat kita amati, misalnya pada daur karbon. Daur karbon melibatkan ekosistem yang berbeda misalnya laut dan darat. 2.    Interaksi Antarkomponen Biotik dengan Abiotik Interaksi antara komponen biotik dengan abiotik membentuk ekosistem. Hubunganantara organisme dengan lingkungannya menyebabkan terjadinya aliran energi dalam sistem itu. Selain aliran energi, di dalam ekosistem terdapat juga struktur atau tingkat trofik, keanekaragaman biotik, serta siklus materi. Dengan adanya interaksi-interaksi tersebut, suatu ekosistem dapat mempertahankan keseimbangannya. Pengaturan untuk menjamin terjadinya keseimbangan ini merupakan ciri khas suatu ekosistem. Apabila keseimbangan ini tidak diperoleh maka akan mendorong terjadinya dinamika perubahan ekosistem untuk mencapai keseimbangan baru.

3.      Struktur Populasi

Populasi merupakan kumpulan individu-individu sejenis yang terdapat di suatu tempat pada suatu waktu. Karakteristik populasi antara  lain adalah kepadatan, natalitas (laju kelahiran), mortalitas (laju kematian), potensi biotic, penyebaran umur, dan bentuk pertumbuhan. Kepadatan populasi pada suatu wilayah berbeda dengan wilayah lain tergantung luas, waktu, habitat, cuaca, dan sebagainya. Jadi, kepadatan populasi adalah jumlah individu dari sebuah spesies dalam satuan luas dalam waktu tertentu.       

Manusia mampu memodifikasi komunitas alam dan mengubah daya dukung. Nilai daya dukung dapat ditingkatkan dengan menambah komponen lingkungan yang menjadi faktor pembatas. Faktor pembatas pertumbuhan populasi dapat bermacam-macam, antara lain : perilaku hewan, cahaya matahari untuk hewan sedangkan pada tumbuhan adalah kemampuan tumbuhan mengkonversi cahaya matahari menjadi makanan dan tersedianya unsur hara dalam tanah.

4.    Kepunahan Spesies

Kepunahan spesies dapat terjadi baik secara alami maupun oleh campur tangan manusia. Kepunahan spesies secara alami telah disinggung di muka pada pokok bahasan suksesi. Aktivitas manusia yang dapat menyebabkan terjadinya perubahan lingkungan dapat mempengaruhi terjadinya kepunahan spesies, antara lain: polusi, hujan asam, melebarnya lubang ozon, dan efek rumah kaca.

            Kata “punah” dapat mempunyai banyak arti tergantung pada situasinya. Suatu spesies dianggap punah jika tidak ada satupun anggota yang masih hidup di dunia. Harimau bali dan jalak bali dianggap telah punah di alam meskipun ada yang masih hidup di penangkaran dan dikategorikan sebagai hewan langka. Pada keadaan ini spesies tersebut dianggap telah punah dalam skala global. Berbeda dengan spesies yang telah punah dalam skala lokal jika tidak ada lagi individu di tempat asalnya, tetapi masih ditemukan dan berada di daerah lain di alam.

Spesies yang rentan terhadap kepunahan umumnya mempunyai salah satu karakter di bawah ini :

a.    Spesies dengan sebaran geografis yang sempit.

b.    Spesies yang terdiri dari satu atau beberapa populasi.

c.    Spesies dengan ukuran populasi yang kecil.

d.   Spesies dengan ukuran populasi menurun.

e.    Spesies dengan densitas rendah.

f.     Spesies dengan wilayah jelajah luas.

g.    Spesies dengan ukuran tubuh besar.

h.    Spesies yang tidak memiliki kemampuan menyebar dengan baik.

i.      Spesies yang berimigrasi musiman.

j.      Spesies dengan keanekaragaman genetik yang rendah.

k.    Spesies dengan relung (niche) tertentu.

l.      Spesies yang hanya dijumpai pada lingkungan yang stabil.

m.  Spesies yang membentuk kelompok secara tetap atau sementara.

n.    Spesies yang diburu atau dipanen oleh manusia.

Dengan mengenali karakter dari spesies yang mudah punah, ahli biologi konservasi dapat mengantisipasi untuk dapat mengatur populasi spesies yang rentan.

Piramida Ekologi

Posted on 12 Februari 2010 by poni

Struktur trofik pada ekosistem dapat di sajikan dalam bentuk piramida ekologi.Ada 3 jenis piramida ekologi,yaitu piramida jumlah,piramida biomassa,dan piramida energi.
a. Piramida Jumlah
Organisme dengan tingkat trofik masing-masing dapat di sajikan dalam piramida jumlah. Organisme di tingkat trofik pertama biasanya paling melimpah,sedangkan organisme di tingkat trofik kedua,ketiga,dan selanjutnya makin berkurang. Dapat dikatakan bahwa pada kebanyakan komunitas normal,jumlah tumbuhan selalu lebih banyak daripada organisme herbivora. Demikian pula jumlah herbivora selalu lebih banyak daripada jumlah karnivora tingkat 1.Karnivora tingkat 1 juga selalu lebih banyak daripada karnivora tingkat 2. Piramida jumlah ini di dasarkan atas jumlah organisme di tiap tingkat trofik.
b. Piramida Biomassa
Seringkali piramida jumlah yang sederhana kurang membantu dalam memperagakan aliran energi dalam ekosistem. Penggambaran yang lebih realistic dapat disajikan dengan piramida biomassa. Biomassa adalah ukuran berat materi hidup di waktu tertentu. Untuk mengukur biomassa di tiap tingkat trofik maka rata-rata berat organisme di tiap tingkat harus diukur kemudian barulah jumlah organisme di tiap tingkat diperkirakan.
Piramida biomassa berfungsi menggambarkan perpaduan massa seluruh organisme di habitat tertentu,dan di ukur dalam gram. Untuk menghindari kerusakan habitat maka biasanya hanya diambil sedikit sample dan di ukur,kemudian total seluruh biomassa dihitung. Dengan pengukuran seperti ini akan di dapat informasi yang lebih akurat tentang apa yang terjadi pada ekosistem.
c. Piramida Energi
Seringkali piramida biomassa tidak selalu memberi informasi yang kita butuhkan tentang ekosistem tertentu. Lain dengan piramida energi yang di buat berdasarkan observasi yang dilakukan dalam waktu yang lama. Piramida energi mampu memberikan gambaran paling akurat tentang aliran energi dalam ekosistem.
Pada piramida energi terjadi penurunan sejumlah energi berturut-turut yang tersedia di tiap tingkat trofik. Berkurang-nya energi yang terjadi di setiap trofik terjadi karena hal-hal berikut :
-          Hanya sejumlah makanan tertentu yang ditangkap dan dimakan oleh tingkat trofik selanjutnya.
-          Beberapa makanan yang dimakan tidak bias dicernakan dan dikeluarkan sebagai sampah.
-          Hanya sebagian makanan yang di cerna menjadi bagian tubuh organisme,sedangkan sisanya digunakan sebagai sumber energi.

Ekologi

1.  Arti Ekologi

Istilah ekologi pertama kali digunakan oleh Ernest Haeckel, seorang ahli biologi Jerman pada tahun 1869. Istilah ini berasal dari bahasa Yunani “Oikos” (rumah tangga) dan “logos” (ilmu), karena itu  secara harfiah ekologi berarti ilmu tentang rumah tangga makhluk hidup. Ekologi dan ekonomi mempunyai banyak persamaan. Hanya saja dalam ekologi mata uang yang dipakai dalam transaksi bukanlah uang rupiah atau dollar, melainkan materi, energi, dan informasi. Arus materi, energi, dan informasi dalam suatu komunitas atau antara beberapa komunitas mendapat perhatian utama dalam ekologi, seperti halnya arus uang dalam ekonomi. Oleh karena itu ekologi dapat juga dikatakan ekonomi alam, yang melakukan transaksi dalam bentuk materi, energi, dan informasi.

Dalam pengelolaan lingkungan pandangan kita bersifat antroposentris, yaitu melihat permasalahannya dari sudut kepentingan manusia. Walaupun tumbuhan, hewan dan unsur tak hidup diperhatikan, namun perhatian itu secara eksplisit atau implisit dihubungkan dengan kepentingan manusia. Kelangsungan hidup suatu jenis tumbuhan atau hewan, misalnya dikaitkan dengan peranan tumbuhan atau hewan itu dalam memenuhi kebutuhan hidup kita, baik materiil, misalnya sebagai bahan makanan, maupun non-materiil, misalnya nilai tambah dan estetisnya. Dapat juga tumbuhan dan hewan itu dianggap sebagai sumber daya gen yang merupakan bank simpanan gen untuk keperluan hari depan kita dan anak cucu kita. Oleh karena itu dalam pengelolaan lingkungan, ekologi yang kita butuhkan addalah ekologi manusia. Ia merupakan cabang khusus ekologi, di samping ekologi tumbuhan, ekologi hewan dan ekologi jasad renik. Ekologi manusia adalah ilmu yang mempelajari hubungan timbal balik antara manusia dengan lingkungan hidupnya.

Manusia di dalam kehidupannya tidaklah cukup memperhatikan materi, energi dan informasi. Dalam kehidupannya yang modern arus uanglah yang lebih penting. Oleh karena itu, walaupun ekologi penting, ia bukanlah satu-satunya masukan untuk mengambil keputusan dalam permasalahan lingkungan hidup, melainkan hanyalah salah satu masukan saja. Masukan lainnya ialah ekonomi dadn juga teknologi, politik dan sosial-budaya. Ekologi adalah salah satu komponen dalam sistem pengelolaan lingkungan hidup yang harus ditinjau bersama dengan komponen lain untuk mendapatkan keputusan yang seimbang.

2.  Ekologi Sebagai Sumber Ilmu

Sesungguhnya ekologi dalam arti proses alam telah dikenal sejak lama, sesuai dengan sejarah manusia. Umpamanya, tumbuhan memerlukan sinar matahari, tanah dan air. Tumbuhan menjadi makanan hewan. Ada pula hewan menjadi makanan hewan lain. Demikian pula proses kelahiran, kehidupan, pergantian generasi dan kematian; semuanya telah menjadi pengetahuan manusia. Proses itu berlangsung terus berkesinambungan mengikuti apa yang kita namakan “Hukum Alam”. Ekologi dalam pemahaman kuantitatif relatif masih baru. Umpamanya berapa jumlah sinar matahari, jumlah air dan luasnya tanah untuk satu pohon kelapa? Berapa luas tanah dan padang rumput untuk tiap kambing? Ekologi yang baru, bukan hanya mencari pola kehidupan secara kualitatif, tapi juga berusaha mencari jawaban atas masalah kuantitatif seperti masalah tersebut di atas.

3.  Pembagian Ekologi

Ekologi pada masa kini menjadi luas cakupannya, namun dapat digolongkan menurut bidang kajiannya :

1. Auteknologi adalah ekologi yang mempelajari suatu jenis (spesies) organisme yang berinteraksi dengan lingkungannya. Biaasanya ditekankan pada aspek siklus hidup, adptasi terhadap lingkungan, sifat parasitis atau non parasitis, dan lain-lain. Misalnya seorang ahli ekologi hanya mengkaji seluk beluk ekologi orang (Pongo pygmeaus) di alam asli, dan sebagainya. 
2. Sinekologi adalah ekologi yang mengkaji berbagai kelompok organisme sebagai suatu kesatuan yang saling berinteraksi dalam suatu daerah tertentu. Sering pula kita dengar dengan istilah lain seperti : ekologi jenis, ekologi populasi, ekologi komunitas, dan ekologi ekosistem. 
3. Pembagian menurut habitat.

Ada di antara para pengamat lingkungan yang membuat kajian ekologi menurut habitat atau tempat suatu jenis atau kelompok jenis tertentu. Oleh karena itu ada istilah :

-          Ekologi bahari atau kelautan

-          Ekologi perairan tawar

-          Ekologi darat atau terestrial

-          Ekologi estuaria (muara sungai ke laut)

-          Ekologi padang rumput

d.      Pembagian menurut taksonomi, yaitu sesuai dengan sistematika makhluk hidup, misalnya :

-          Ekologi tumbuhan

-          Ekologi hewan, seperti ekologi serangga dan ekologi burung.

-          Ekologi mikroba, jasad renik dan sebagainya.

4.  Hubungan Ekologi Dengan Ilmu Lainnya

Di atas telah disebutkan bahwa ekologi adalah bagian dari biologi, namun ekologi tidak dapat dipisahkan dari ilmu-ilmu lainnya.

1.    Hubungan Ekologi dengan Ilmu Alam Lainnya

a.    Ilmu Fisika berperan karena dalam ekologi faktor fisik seperti sinar matahari, perubahan suhu, daya serap tanah, hujan.

b.    Ilmu Kimia berperan karena dalam ekologi proses kimia seperti dalam unsur-unsur C, N, CO₂  yang  merupakan bagian penting dalam beberapa reaksi kimia.

c.    Ilmu Bumi dan Antariksa juga berperan karena ekologi berkaitan dengan berbagai proses yang dipengaruhi peristiwa-peristiwa siang dan malam, musim kemarau dan musim hujan, gravitasi, endapan aluvial, vulkanik, erosi dan lain-lain.

2.    Hubungan Ekologi dengan Ilmu Sosial-Budaya dan Ekonomi

Ilmu sosial-budaya sangat penting bila komponen manusia dimasukkan dalam cakupan ekosistem, atau bila kita mempelajari peran ekosistem dalam kehidupan manusia. Lingkungan sosial-budaya dan ekonomi sangatlah penting bagi kesinambungan pembangunan berkelanjutan. Sebab pembangunan dilakukan oleh dan untuk manusia yang hidup di dalam kondisi sosial-budaya dan ekonomi tertentu. Dalam pembangunan faktor ekonomi mendapat perhatian yang seperlunya, karena semua orang sadar bahwa pembangunan tak akan dapat berkelanjutan, apabila ekonomi tidak mendukungnya. Akan tetapi faktor sosial-budaya sering diabaikan. Namun sejarah menunjukkan, faktor sosial-budaya telah menyebabkan tak berkelanjutannya pembangunan dibanyak negara. Misalnya, pembangunan oleh Shah Iran tidak berkelanjutan, karena faktor sosial-budaya tidak dapat mendukungnya. Dan ambruklah kemaharajaan itu.

Demikian pula pembangunan di Srilanka, yang semula dianggap sebagai contoh pembangunan yang baik, kini terancam oleh keambrukan, karena tidak didukung oleh faktor sosial-budaya, yaitu ketidakserasian antara suku Tamil dan suku Singalese. Mengingat hal tersebut faktor sosial-budaya tidak kalah pentingya dari faktor ekonomi dalam menentukan berkelanjutannya pembangunan dan karena itu harus benar-benar diperhatikan dalam pembangunan. Beberapa hal yang dianggap penting diuraikan di bawah ini.

 Gambar 1: Pembangunan Berkelanjutan segitiga - elemen kunci dan interkoneksi (sudut, sisi, tengah). (Sumber: diadaptasi dari Munasinghe 1992a, 1994a).

Pembangunan mempengaruhi dan dipengaruhi oleh lingkungan hidup. Interaksi antara pembangunan dan lingkungan hidup membentuk sistem ekologi yang disebut ekosistem. Ilmu yang mempelajari interaksi antara pembangunan dan lingkungan hidup disebut ekologi pembangunan. Manusia, baik sebagai subyek maupun obyek pembangunan merupakan bagian ekosistem. Pandangan holistis inilah yang dipakai dalam ekologi pembangunan.

Pembangunan bertujuan untuk menaikkan tingkat hidup dan kesejahteraan rakyat. Pembangunan tidak saja mengahasilkan manfaat, melainkan juga membawa resiko. Kita dapat melihatnya disekitar kita. Contohnya sungai kita bendung, dengan bendungan itu kita dapatkan manfaat listrik, bertambahnya air pengairan dan terkendalinya banjir. Resikonya ialah tergenangnya kampung, sawah, tergusurnya penduduk dan kepunahan jenis tumbuhan dan hewan. Faktor lingkungan yang diperlukan untuk mendukung pembangunan yang berkelanjutan ialah terpeliharanya proses ekologi yang esensial, tersedianya sumber daya yang cukup, dan lingkungan sosial-budaya dan ekonomi yang sesuai. Ketiga faktor itu tidak saja mengalami dampak dari pembangunan, melainkan juga mempunyai dampak terhadap pembangunan.

5.  Ekologi, Ekosistem dan Ekosfer

Dengan pengertian yang lebih luas, ekologi adalah ilmu yang mempelajari biosfer dan komponen-komponennya. Biosfer adalah lapisan semu yang membalut bumi yang mencakup bagian bumi yang disebut hidrosfer (perairan), litosfer (daratan), dan atmosfer (udara). Seperti diketahui, lingkungan fisik biasa disebut lingkungan abiotik dan organisme lain yang berhubungan langsung maupun tak langsung disebut lingkungan biotik. Jadi, lingkungan abiotik mencakup segala sesuatu yang tak hidup dalam lingkungan organisme, seperti tanah, air, cahaya matahari, cuaca dan sebagainya; sedangkan lingkungan biotic adalah segala makhluk hidup di sekitar dan di dalam tubuh organisme. Istilah lain adalah populasi. Populasi adalah kumpulan atau sekelompok individu-individu sejenis (yang spesiesnya sama) dengan habitat yang sama. 

Kepadatan populasi dapat berubah oleh adanya kematian individu (angka kematian = mortalitas), kelahiran individu (angka kelahiran = natalitas), kedatangan individu baru dari luar (imigrasi), dan kepergian individu keluar kelompoknya (emigrasi). Keempat bentuk perubahan populasi tersebut disebut penentu kepadatan populasi.

Kumpulan dari populasi akan menjadi sebuah komunitas. Jadi, sebuah komunitas terdiri dari populasi-populasi semua spesies organisme yang hidup dan berinteraksi dalam suatu wilayah, sehingga menjadi suatu unit fungsional yang mempunyai struktur yang pasti.

Organisme, baik tumbuhan maupun hewan dari berbagai spesies yang hidup secara alami di suatu tempat membentuk suatu kumpulan sehingga individu yang terdapat di dalamnya menemukan lingkungan yang dapat memenuhi kebutuhan hidupnya. Dalam kumpulan ini terdapat kerukunan, toleransi dan hubungan timbal balik yang menguntungkan sehingga dalam kumpulan ini terdapat suatu keterpaduan. Kumpulan inilah yang disebut komunitas.

Komunitas juga berinteraksi dengan lingkungan fisiknya sehingga terbentuk sebuah sistem yang khas, dan inilah yang disebut dengan ekosistem. Jadi, sebuah ekosistem bukan hanya mempelajari interaksi organisme dengan lingkungan biotiknya dalam sebuah komunitas, tetapi juga hubungan timbal balik dengan lingkungan abiotiknya seperti suhu, cahaya, dan faktor-faktor tanah yang berpengaruh terhadap keberadaan organisme. Istilah lain adalah ekosfer. Istilah ini meliputi biosfer dan interaksinya dengan atmosfer, hidrosfer dan litosfer.

A.  Suksesi

Suksesi merupakan proses perubahan dalam komunitas yang berlangsung menuju ke satu arah secara teratur. Suksesi terjadi sebagai akibat dari modifikasi lingkungan fisik dalam komunitas atau ekosistem. Dalam suksesi, terdapat suksesi primer dan suksesi sekunder. Perbedaan antara kedua suksesi ini terletak pada kondisi habitat awal proses suksesi terjadi.

1.    Suksesi Primer

Suksesi primer terjadi bila komunitas asal terganggu. Gangguan ini mengakibatkan hilangnya komunitas asal tersebut secara total sehingga di tempat komunitas asal tersebut terbentuk habitat baru. Pada habitat baru ini tidak terdapat lagi organisme yang membentuk komunitas asal yang tertinggal. Gangguan yang terjadi dapat secara alami (tanah longsor, letusan gunung berapi, atau endapan pasir di pantai), dapat pula berupa buatan manusia (penambangan batu bara, tepi jalan yang ditebas bersih, dan sebagainya). Pada habitat baru akan berkembang suatu komunitas yang baru pula. Organisme yang mampu menghuni habitat pertama kali hanyalah spesies-spesies yang tergolong dalam spesies pelopor yang mempunyai toleransi besar terhadap berbagai faktor lingkungan.

Perubahan yang terjadi selama proses suksesi ini dapat diringkas sebagai berikut :

a.                   Perkembangan sifat-sifat substrat dan atau tanah yang progresif.

b.                  Pertambahan kepadatan, tinggi tumbuhan, dan semakin kompleksnya struktur komunitas.

c.                  Peningkatan produktivitas sejalan dengan perkembangan komunitas dan perkembangan tanah.

d.                  Peningkatan keanekaragaman jenis.

e.                  Peningkatan pemanfaatan sumber daya lingkungan sesuai dengan peningkatan jumlah jenis.

f.                   Perubahan iklim mikro sesuai dengan perubahan komposisi bentuk hidup tumbuhan dan struktur komunitas.

g.                  Komunitas berkembang menjadi lebih kompeks.

Kecepatan proses suksesi dipengaruhi oleh beberapa factor, antara lain :

a.                   Luasnya komunitas asal yang rusak karena gangguan.

b.                  Spesies tumbuhan yang terdapat di sekitar komunitas yang terganggu.

c.                   Kehadiran pemencar benih.

d.                  Iklim, terutama arah dan kecepatan angin.

e.                   Macam substrat baru yang terbentuk.

f.                   Sifat-sifat spesies tumbuhan yang ada di sekitar tempat terjadinya suksesi.

2.    Suksesi Sekunder

Merupakan suksesi yang terjadi akibat gangguan baik alami maupun buatan yang tidak merusak secara total tempat tumbuh organisme. Dalam komunitas tersebut masih terdapat habitat lama dengan masih terdapatnya kehidupan. Contoh suksesi ini adalah banjir, angin kencang dan gelombang laut untuk gangguan secara alami, dan pembakaran padang rumput secara sengaja yang merupakan gangguan secara buatan.

            Proses dan faktor yang berperan dalam suksesi sekunder sama dengan yang berlaku pada suksesi primer. Perbedaannya hanya terdapat pada kondisi habitat awal. Pada suksesi primer, habitat awal tumbuh pada tahap awal yang berasal dari luar, sedangkan pada suksesi sekunder, benih yang tumbuh berasal dari dalam.

B.  Struktur Ekosistem

Berbagai hewan dan tumbuhan yang hidup dalam suatu ekosistem dipengaruhi dan dibentuk melalui proses evolusi, sesuai dengan kondisi yang terdapat di sana. Contohnya beruang kutub hanya ditemukan di Kutub Utara dan bukan di daerah hutan hujan tropik. Tipe hewan dan tumbuhan yang hidup pada suatu ekosistem tergantung pada parameter fisik alam yang terdapat pada habitatnya, selain tanah, dan juga iklim. Struktur ekosistem dipengaruhi antara lain oleh curah hujan, ketinggian terhadap permukaan laut, kelembaban udara, dan sebagainya. Strukturnya ekosistem dibagi atas : ekosistem terrestrial dan ekosistem akuatik.

C.  Aliran Energi pada Ekosistem

Setiap pergerakan dalam ekosistem membutuhkan energi. Dibandingkan dengan berbagai faktor yang mempengaruhi berbagai tipe organisme yang hidup dalam suatu ekosistem dan berapa banyaknya aliran energi dalam ekosistem adalah faktor yang paling penting.

Ahli ekologi menggolongkan setiap organisme dalam suatu ekosistem pada tingkat trofiknya tergantung pada sumber energinya. Suatu tingkat trofik terdiri dari organisme-organisme dalam ekosistem yang sumber energinya sama tingkatannya bila dilihat dari pemanfaatan sumber energi cahaya mataharinya.

D.  Siklus Biogeokimia

Tidak seperti energi yang mengalir memasuki ekosistem dalam satu arah, yaitu dari matahari menuju produsen dan konsumen, komponen fisik ekosistem bergerak dalam suatu siklus atau daur. Siklus biogeokimia adalah daur ulang / berputar dari materi yang secara tetap melalui lingkungan abiotik dan lingkungan biotik.

Macam-macam Daur Biogeokimia

• Daur Nitrogen
• Daur Karbon dan Oksigen
• Daur Air
• Daur Belerang
• Daur Fosfor

Daur Air

 

Air di atmosfer berada dalam bentuk uap air. Uap air berasal dari air di daratan dan laut yang menguap karena panas cahaya matahari. Sebagian besar uap air di atmosfer berasal dari laut karena laut mencapai tigaperempat luas permukaan bumi. Uap air di atmosfer terkondensasi menjadi awan yang turun ke daratan dan laut dalam bentuk hujan. Air hujan di daratan masuk ke dalam tanah membentuk air permukaan tanah dan air tanah.

Tumbuhan darat menyerap air yang ada di dalam tanah. Dalam tubuh tumbuhan air mengalir melalui suatu pembuluh. Kemudian melalui tranpirasi uap air dilepaskan oleh tumbuhan ke atmosfer. Transpirasi oleh tumbuhan mencakup 90% penguapan pada ekosistem darat.

Hewan memperoleh air langsung dari air permukaan serta dari tumbuhan dan hewan yang dimakan, sedangkan manusia menggunakan sekitar seperempat air tanah. Sebagian air keluar dari tubuh hewan dan manusia sebagai urin dan keringat.

Air tanah dan air permukaan sebagian mengalir ke sungai, kemudian ke danau dan ke laut. Siklus ini di sebut Siklus Panjang. Sedangkan siklus yang dimulai dengan proses Transpirasi dan Evapotranspirasi dari air yang terdapat di permukaan bumi, lalu diikuti oleh Presipitasi atau turunnya air ke permukaan bumi disebut Siklus Pendek.

Daur Karbon dan Oksigen

 

Proses timbal balik fotosintesis dan respirasi seluler bertanggung jawab atas perubahan dan pergerakan utama karbon. Naik turunnya CO2 dan O2 atsmosfer secara musiman disebabkan oleh penurunan aktivitas Fotosintetik. Dalam skala global kembalinya CO2 dan O2 ke atmosfer melalui respirasi hampir menyeimbangkan pengeluarannya melalui fotosintesis.

Akan tetapi pembakaran kayu dan bahan bakar fosil menambahkan lebih banyak lagi CO2 ke atmosfir. Sebagai akibatnya jumlah CO2 di atmosfer meningkat. CO2 dan O2 atmosfer juga berpindah masuk ke dalam dan ke luar sistem akuatik, dimana CO2 dan O2 terlibat dalam suatu keseimbangan dinamis dengan bentuk bahan anorganik lainnya.

Daur Nitrogen 

 

Di alam, Nitrogen terdapat dalam bentuk senyawa organik seperti urea, protein, dan asam nukleat atau sebagai senyawa anorganik seperti ammonia, nitrit, dan nitrat.

a.        Tahap pertama

Daur nitrogen adalah transfer nitrogen dari atmosfir ke dalam tanah. Selain air hujan yang membawa sejumlah nitrogen, penambahan nitrogen ke dalam tanah terjadi melalui proses fiksasi nitrogen. Fiksasi nitrogen secara biologis dapat dilakukan oleh bakteri Rhizobium yang bersimbiosis dengan polong-polongan, bakteri Azotobacter dan Clostridium. Selain itu ganggang hijau biru dalam air juga memiliki kemampuan memfiksasi nitrogen.

b.        Tahap kedua

Nitrat yang di hasilkan oleh fiksasi biologis digunakan oleh produsen (tumbuhan) diubah menjadi molekul protein. Selanjutnya jika tumbuhan atau hewan mati, mahluk pengurai merombaknya menjadi gas amoniak (NH3) dan garam ammonium yang larut dalam air (NH4+). Proses ini disebut dengan amonifikasi. Bakteri Nitrosomonas mengubah amoniak dan senyawa ammonium menjadi nitrat oleh Nitrobacter. Apabila oksigen dalam tanah terbatas, nitrat dengan cepat ditransformasikan menjadi gas nitrogen atau oksida nitrogen oleh proses yang disebut denitrifikasi.

Daur Belerang (Sulfur)

 

Sulfur terdapat dalam bentuk sulfat anorganik. Sulfur direduksi oleh bakteri menjadi sulfida dan kadang-kadang terdapat dalam bentuk sulfur dioksida atau hidrogen sulfida. Hidrogen sulfida ini seringkali mematikan mahluk hidup di perairan dan pada umumnya dihasilkan dari penguraian bahan organik yang mati.
Tumbuhan menyerap sulfur dalam bentuk sulfat (SO4).

Perpindahan sulfat terjadi melalui proses rantai makanan, lalu semua mahluk hidup mati dan akan diuraikan komponen organiknya oleh bakteri. Beberapa jenis bakteri terlibat dalam daur sulfur, antara lain Desulfomaculum dan Desulfibrio yang akan mereduksi sulfat menjadi sulfida dalam bentuk hidrogen sulfida (H2S). Kemudian H2S digunakan bakteri fotoautotrof anaerob seperti Chromatium dan melepaskan sulfur dan oksigen. Sulfur di oksidasi menjadi sulfat oleh bakteri kemolitotrof seperti Thiobacillus.

Daur Fosfor

 

Fosfor merupakan elemen penting dalam kehidupan karena semua makhluk hidup membutuhkan fosfor dalam bentuk ATP (Adenosin Tri Fosfat), sebagai sumber energi untuk metabolisme sel.

Fosfor terdapat di alam dalam bentuk ion fosfat (PO43-). Ion Fosfat terdapat dalam bebatuan. Adanya peristiwa erosi dan pelapukan menyebabkan fosfat terbawa menuju sungai hingga laut membentuk sedimen. Adanya pergerakan dasar bumi menyebabkan sedimen yang mengandung fosfat muncul ke permukaan. Di darat tumbuhan mengambil fosfat yang terlarut dalam air tanah

Herbivora mendapatkan fosfat dari tumbuhan yang dimakannya dan karnivora mendapatkan fosfat dari herbivora yang dimakannya. Seluruh hewan mengeluarkan fosfat melalui urin dan feses.

Bakteri dan jamur mengurai bahan-bahan anorganik di dalam tanah lalu melepaskan fospor kemudian diambil oleh tumbuhan.