2. EKOSISTEM

19 April 202319 April 2023 SHARIFUDDIN BIN ANDY OMARSHARIFUDDIN BIN ANDY OMAR 11

E K O S I S T E M

Sharifuddin Bin Andy Omar


Pengertian• EKOSISTEM atau SISTEM EKOLOGI merupakan

setiap unit di dalam alam (suatu biosistem) yang terdiri dari semua organisme yang berfungsi bersama-sama (komunitas biotik) di suatu tempat yang berinteraksi dengan lingkungan fisik (abiotik) yang memungkinkan terjadinya aliran energi yang membentuk suatu struktur biotik yang jelas dan siklus materi di antara komponen-komponen hidup dan tak hidup.

• Ekosistem merupakan unit dasar dalam ekologi karena terdiri dari organisme dan lingkungan abiotik, yang saling mempengaruhi sifat masing-masing. Kedua komponen ini diperlukan untuk memelihara kelangsungan hidup di bumi.


• 1877, istilah biocoenosis digunakan oleh Karl Mobius (Jerman) untuk menyatakan komunitas organisme-organisme dalam oyster reef.

• 1887, istilah microcosm digunakan oleh S.A. Forbes pada danau

• 1935, istilah ekosistem pertama kali diusulkan oleh A.G. Tansley (Inggris)

• 1944, Sukachaev melaporkan tentang penggunaan istilah geobiocoenosis, yang telah dirintis sebelumnya oleh V.V. Dokuchaev dan muridnya G.F. Morosov yang menggunakan istilah biogeocoenosis


Istilah lain yang digunakan untuk menyatakan ekosistem adalah:

- Holocoen (Friederichs, 1930)

- Biosystem (Thienemann, 1939)

- Bioenert body (Vernadsky, 1944)

- Holon (Koestler, 1969) Suatu ekosistem dapat berfungsi jika terdapat

interaksi dari tiga komponen dasar, yaitu:

- Komunitas

- Aliran energi

- Siklus energi

19 April 2023 SHARIFUDDIN BIN ANDY OMAR 5


• Aliran energi berjalan satu arah. Sebahagian dari energi matahari yang datang ditransformasikan dan ditingkatkan kualitasnya yaitu dikonversi oleh komunitas organisme menjadi bahan organik.

• Namun sebahagian besar dari energi yang masuk tersebut mengalami proses degradasi dan keluar dari sistem sebagai energi panas.

• Energi dapat disimpan lalu dikembalikan atau diekspor, tetapi tidak dapat digunakan secara berulang


• Sebaliknya, materi (unsur-unsur hara yang penting bagi kehidupan, misalnya: karbon, nitrogen, fosfor, dan sebagainya) dapat dipakai secara berulang.

• Efisiensi dari daur ulang serta jumlah pemasukan dan pengeluaran unsur-unsur hara dari suatu sistem sangat bervariasi, tergantung kepada tipe ekosistem.


• Semua ekosistem, termasuk biosfer, merupakan sistem-sistem yang terbuka, dimana terdapat aliran energi yang masuk dan keluar.

• Bagian yang sangat penting dari konsep ekosistem adalah adanya lingkungan masukan dan lingkungan keluaran yang saling berhubungan dan amat diperlukan bagi pemeliharaan dan berfungsinya ekosistem tersebut.


Besarnya lingkungan masukan dan keluaran sangat bervariasi, tergantung kepada:

1. Ukuran dari sistem (semakin besar, semakin sedikit ketergantungannya pada faktor-faktor luar).

2. Intensitas metabolik (semakin tinggi lajunya maka semakin besar masukan dan keluarannya).


3. Keseimbangan autotropik dan heterotropik (semakin besar ketidak-seimbangannya, semakin banyak faktor-faktor luar yang diperlukan untuk menyeimbangkan).

4. Tahap dan perkembangan (sistem yang masih muda berbeda dengan sistem yang sudah matang atau tua).


Struktur Ekosistem

Berdasarkan struktur tropik (jenjang makanan) suatu ekosistem tersusun atas:

a. Komponen autotropik atau “lapisan hijau”, terdiri dari tumbuhan atau bagian tumbuhan berhijau daun yang dapat mengikat energi matahari, menggunakan bahan-bahan anorganik yang sederhana dan membentuk zat-zat atau senyawa organik yang lebih kompleks.


b. Komponen heterotropik atau “lapisan coklat”, terdiri dari tanah atau sedimen, bahan organik yang dirombak, perakaran, dan sebagainya, dimana terjadi proses-proses pemakaian, penyusunan, dan perombakan zat-zat atau senyawa-senyawa yang kompleks.

c. Kelompok auksotropik, merupakan kelompok antara autotrof dan heterotrof. Beberapa jenis ganggang memerlukan satu senyawa organik yang merupakan zat tumbuh yang tidak dapat diproduksinya.


Berdasarkan aspek biologis, komponen-komponen ekosistem terdiri atas:

a. Senyawa-senyawa atau bahan-bahan anorganik yang menghubungkan bagian biotik dan abiotik dari ekosistem (C, N, H2O, CO2, dll)

b. Senyawa-senyawa organik yang menghubung-kan bagian biotik dan abiotik dari ekosistem (protein, karbohidrat, lipid, bahan humus, dll)

c. Iklim (udara, air, dan lingkungan substrat, termasuk keadaan iklim dan faktor-faktor fisik lainnya)


d. Produser, yaitu semua organisme autotrofik yang sebagian besar terdiri dari tumbuhan berhijau daun. Kelompok ini dapat membuat bahan-bahan makanan dari zat-zat anorganik yang sederhana.

e. Makrokonsumer (fagotrof), yaitu organisme heterotrofik yang sebagian besar adalah hewan yang memangsa organisme lain dan bahan-bahan organik yang hancur.

f. Mikrokonsumer (saprotrof, dekomposer, atau osmotrof), yaitu organisme heterotrofik yang sebagian besar berupa mikroorganisme (jazad renik).


Mikroorganisme (jamur, bakteri, dll) memperoleh makanan atau energi dengan merombak jaringan tubuh yang telah mati dan mengabsorbsi bahan organik terlarut yang dikeluarkan atau diserap dari organisme lain.

Proses dekomposisi oleh saprotrof menyebab-kan unsur-unsur hara dalam bahan organik akan terurai sehingga dapat dimanfaatkan kembali oleh produser.

Saprotrof juga dapat memberi makan pada makrokonsumer dan mengeluarkan zat-zat (hormon) yang dapat menghambat atau menstimulir komponen-komponen biotik lainnya di dalam ekosistem.


Wiegert dan Owen (1971) membedakan komponen heterotropik atas dua kelompok:

a. Kelompok biophage = organisme yang memangsa atau memperoleh makanannya dengan memakan organisme lainnya

b. Kelompok saprophage = organisme yang memperoleh makanannya dari bahan-bahan organik yang telah mati


Berdasarkan struktur kehidupan, ekosistem memiliki dua komponen, yaitu:

1. Komponen abiotik, yang meliputi:

a. senyawa organik

b. senyawa anorganik

c. lingkungan (fisika kimiawi)

2. Komponen biotik, yang meliputi:

a. produser

b. makrokonsumer (phagotroph)

c. mikrokonsumer (saprotroph)

19 April 2023 SHARIFUDDIN BIN ANDY OMAR 19Rabu 19 April 2023 Sharifuddin Bin Andy Omar 19


Ekosistem daratan

Ekosistem akuatik

Rumput dan hijauan (pohon) Autotroph Fitoplankton

Serangga dan mamalia Herbivora Zooplankton

Avertebrata tanah Detritivora Makrozooben-thos

Burung dan hewan lain Karnivora Ikan

Bakteri dan jamur pengurai Saprovora Bakteri, Flagellata


Antara satu ekosistem dan ekosistem lainnya dapat berbeda disebabkan oleh:

1. Jumlah jenis organisme produsen

2. Jumlah jenis organisme konsumen

3. Jumlah biodiversitas mikroorganisme

4. Jumlah dan macam komponen abiotik

5. Kompleksitas interaksi antar komponen

6. Berbagai proses yang berjalan di dalam ekosistem


Studi tentang Ekosistem

Ada dua macam pendekatan untuk mempelajari ekosistem, yaitu:

1. Secara hologis = masukan-masukan dan keluaran-keluaran dari suatu ekosistem diukur, dan bagian-bagian komponen diteliti sesuai dengan tujuan studi

2. Secara merologis = bagian-bagian utama dari ekosistem dipelajari terlebih dahulu, kemudian digabungkan ke dalam sistem secara keseluruhan


PENGENDALIAN BIOLOGIS: HIPOTESIS GAIA

Selain dapat beradaptasi dengan lingkungan fisiknya, setiap organisme juga melakukan aktivitas terhadap ekosistem sehingga dapat menyesuaikan lingkungan geokimia terhadap kebutuhan-kebutuhan biologisnya.

Komunitas organisme dengan lingkungan berkembang bersama sebagai ekosistem.


James Lovelock (1979) mengemukakan hipotesis Gaia yang menyatakan bahwa: organisme, terutama mikroorganisme, telah berevolusi bersama dengan lingkungan fisik untuk membentuk sistem pengendalian yang pelik yang mempertahankan keadaan bumi agar tetap sesuai untuk kehidupan.

Atmosfer bumi yang dicirikan oleh O2 yang tinggi dan CO2 yang rendah, dengan suhu dan pH yang sedang pada permukaan bumi, tidak mungkin terjadi tanpa adanya kegiatan penyanggaan dari organisme dahulu kala dan kegiatan terus-menerus dari tumbuh-tumbuhan dan mikroba yang memperkecil fluktuasi faktor-faktor fisik yang mungkin terjadi jika tidak ada sistem kehidupan.


Mars VenusBumi (tanpa kehidupan)

Bumi

Atmosfer

CO2 95 98 98 0,03

N2 2,7 1,9 1,9 79

O2 (%) 0,13Sangat sedikit

Sangat sedikit

21

Suhu permukaan

(°C)-55 477 290 ± 50 13


Hipotesis Gaia menyarankan pentingnya menemukan dan mempertahankan suatu sistem pengendalian yang memungkinkan biosfer dapat menyesuaikan diri terhadap tingkat pencemaran (CO2, panas, belerang, oksida nitrogen) yang disebabkan oleh aktivitas manusia akibat kemajuan teknologi.

Penghutanan kembali dengan menggunakan pemupukan sebagian dapat berhasil. Keadaan ini memberikan gambaran bahwa kerusakan ekosistem dapat diperbaiki, tetapi dengan usaha dan biaya yang tinggi.


PRODUKSI DAN DEKOMPOSISI Persamaan umum reaksi oksidasi-reduksi

dalam fotosintesis:

CO2 + 2 H2A (CH2O) + H2O + 2 A

Reaksi oksidasinya adalah:

2 H2A 4 H + 2 AReaksi reduksinya adalah:

4 H + CO2 (CH2O) + H2O

Energi

Cahaya


Pada tumbuhan hijau (alga & tanaman): A adalah oksigen. H2O dioksidasi membebaskan gas oksigen dan CO2 direduksi menjadi karbohidrat dan membebaskan air.

Pada bakteri sulfur hijau (Chlorobacteriaceae) dan bakteri sulfur ungu (Thiorhodaceae), H2A berupa senyawa-senyawa anorganik belerang.

Sebaliknya, pada bakteri non-sulfur ungu dan bakteri nin-sulfur coklat (Athiorhodaceae), H2A dapat juga berupa senyawa organik.

Oleh karena itu, pada fotosintesis oleh kelompok bakteri tidak ada pembebasan oksigen.


Siklus pentosa fosfat (C3) Siklus asam dikarboksilat (C4)

Kloroplat berukuran besar, terdapat di sekeliling urat daun

Butuh 400 – 1000 g air untuk setiap 1 g bahan kering

Penggunaan air efisien, <400 g untuk memproduksi 1 g bahan kering

Terhambat oleh kadar pksigen yang tinggi

Tidak terhambat oleh kadar pksigen yang tinggi

Tahan terhadap serangan hama serangga

Tomat, gandum, padi, sayur-mayur

Berupa rumput-rumputan (Gramineae), jagung, gandum, tebu

Dominan di gurun, padang rumput daerah beriklim sedang


Proses dekomposisi yang dilakukan oleh kelompok organisme heterotrofik diperkirakan seimbang dengan proses metabolisme yang dilakukan oleh kelompok autotrofik.

Tipe-tipe dekomposisi:a. Respirasi aerobik, merupakan proses kebalikan

dari fotosintesis oleh tumbuhan. Bahan organik dirombak kembali menjadi CO2 dan H2O dengan pembebasan energi.

b. Respirasi anaerobik, adalah respirasi dalam kondisi tanpa O2, umumnya dilakukan oleh kelompok saprofag (bakteri, Protozoa, dll.)

c. Fermentasi, juga bersifat anaerobik, misalnya oleh ragi


Proses dekomposisi yang terbesar adalah yang melibatkan mikroorganisme heterotrofik dan saprofag yang menyerang tubuh tumbuhan atau binatang yang telah mati.

Dekomposisi terdiri atas 3 tahap:

a. Pembentukan butiran-butiran detritus oleh proses fisik dan biologis yang diikuti dengan pembebas-an bahan organik yang terlarut.

b. Produksi yang relatif cepat oleh saprofag untuk menghasilkan humus dan pembebasan bahan-bahan organik tambahan yang terlarut

c. Mineralisasi humus yang berlangsung lambat.


Degradasi bahan organik merupakan proses yang panjang dan kompleks tetapi berperan penting dalam ekosistem, karena:

a. Memungkinkan siklus unsur-unsur hara melalui mineralisasi bahan-bahan organik yang telah mati

b. Membentuk senyawa-senyawa organik kompleks yang dapat mengikat unsur hara dan menyedia-kannya kembali untuk diambil oleh tanaman

c. Dengan bantuan mikroba, dapat mengembalikan unsur hara.

d. Menghasilkan energi (makanan) untuk organisme lain e. Menghasilkan zat-zat metabolit sekunder yang dapat

menghambat, menstimulasi, dan mengaturf. Mengubah zat-zat inert bumi untuk menghasilkan tanahg. Memelihara keadaan udara agar sesuai untuk kebutuhan

organisme aerobik yang biomasnya besar (manusia).


Sifat Sibernetik dan Stabilitas Ekosistem

Selain adanya aliran energi dan siklus materi, ekosistem juga kaya akan arus komunikasi fisis dan kimia yang menghubungkan semua bagian-bagian serta mengendalikan dan mengatur sistem sebagai satu kesatuan.

Ekosistem memiliki sifat sibernetik (pengemudi atau penguasa) tetapi fungsi pengendalian ini bersifat internal dan menyebar, bukan bersifat eksternal dan spesifik seperti pada peralatan sibernetik buatan manusia.


Di alam terdapat beberapa spesies atau komponen yang dapat melaksanakan suatu fungsi tertentu sehingga memungkinkan terjadinya stabilitas.

Derajat stabilitas yang dapat dicapai sangat bervariasi, tergantung pada kerasnya tantangan lingkungan dan efisiensi dari pengendalian di dalam.

Stabilitas dibedakan atas: a) stabilitas resistensi = kemampuan ekosistem

untuk bertahan terhadap kerusakan dan menjaga struktur dan fungsinya secara utuh.

b) stabilitas resiliensi = kemampuan ekosistem untuk cepat pulih apabila mengalami gangguan.


Bentuk-bentuk EkosistemPengelompokan berdasarkan kegiatan iptek:a. Ekosistem alami = komponen-komponennya

lengkap, dapat memelihara dan memenuhi kebutuhannya sendiri, selalu dalam keseimbangan, lebih mantap, tidak mudah terganggu, tidak mudah tercemar.

b. Ekosistem buatan = komponen-komponennya kurang lengkap, memerlukan subsidi dari luar, memerlukan pemeliharaan dan perawatan, mudah terganggu, mudah tercemar, tidak mantap, dan lebih rentan terhadap perubahan.


Berdasarkan habitat, ekosistem dapat dibedakan atas:

a. Ekosistem mangrove

b. Ekosistem pantai

c. Ekosistem sungai (daerah aliran sungai)

d. Ekosistem danau

e. Ekosistem terumbu karang

f. Ekosistem rawa gambut

g. Hutan dataran rendah

h. Gunung

i. Gua

2. EKOSISTEM

Documents

Transcript of 2. EKOSISTEM