EKOLOGI KESEHATAN 2Dr. Nur Endah Wahyuningsih, Dra, MS

Staf pengajar pada Bag. Kesehatan Lingkungan Fakultas Kesehatan Masyarakat dan Program Studi Kesehatan Lingkungan Prog. Pascasarjana, UNDIP

DUA KONSEP TENTANG EKOLOGI1. BIOEKOSISTEM ( Oleh Haeckel )EKOLOGI ADALAH ILMU YANG MEMPELAJARI HUBUNGAN TIMBAL BALIK ANTARA ORGANISMA HIDUP DAN LINGKUNGANNYA

Kedudukan manusia dan fungsinya di alam TIDAK BERBEDA dengan makhluk hidup lainnyaYang diperhatikan hanya faktor BIOFISIK 2 Komponen utamanya : Produsen dan KonsumenProses yang terjadi pada lingkungan yaitu lingkaran energi, materi dan informasi dipengaruhi oleh kekuatan produsen dan konsumen

2. GEOSOSIAL SISTEM (Konsep ekologi manusia)EKOLOGI ADALAH ilmu yang mempelajari hubungan timbalbalik antara organisma hidup dan lingkungannyaDefinisi lingkungan :Sbg komponen biofisik & hubungan sosial budaya manusia Adalah segala sesuatu yg ada di sekeliling manusia baik benda mati, jasad atau organisme termasuk manusiaKedudukan manusia:dianggap lebih tinggi dibanding mahluk hidup lainnyamanusia sbg subyek, lingk sbg objekmanusia memanfaatkan SDA & Lingk tidak hanya dgn naluri (hewan) tapi nalar (mns)kemampuan manusia dipengaruhi oleh faktor individu, kelomp, masy, ekonomis, politis, kebiasaan, adat & agama

EkosistemSuatu tatanan kesatuan secara utuh menyeluruh antara segenap unsur lingkungan yg saling mempengaruhi (UULH, 1982, 1999, 2009)

Ciri ekosistemTiap ekosistem tgt dan dapat dipengaruhi oleh faktor tempat & waktu

AlamiKomponennya lbh lengkapTdk perlu pemeliharaanTdk mudah terganggu, tercemar kec ada bencana alamSelalu dlm keseimbanganBuatanKomponennya kurang lengkapPerlu pemeliharaanPerlu subsidi energiMudah tganggu, mudah tcemarLebih rentan thd perub

EkosistemPerbandingan lingk alami & buatan

ALAMIBUATANMenangkap, mengubah & menyimpan energi dari matahariMengkonsumsi energi dr BB fosil & nuklirmemproduksi Oksigen mengkonsumsi CO2Mengkonsumsi O2 memproduksi CO2menyebabkan tanah suburmenghilangkan tanah suburmenyimpan, membersihkan & mhilangkan kotoran airmgunakan & mkontaminasi air, mhilangkan air dg cepatmlindungi kehidupan hewan liarmrusak kehidupan bbrp hewan liarmsaring & detoksifikasi pencemar dgn gratismhasilkan pencemar & limbah yg hrs dibersihkan dgn membayarseringnya bisa melakukan pkelolaan & pembaruan sendirimbutuhkan pengelolaan terus menerus & pbaruan perlu biaya tinggi

Beda ekosistem matang dan belum

MatangBelum matangStruktur ekosistemUkuran tanaman: besar KecilKeanekaragaman sp: tinggiRendahStruktur trofik: campuran P-K-DKebanyakan produsen sedikit dekomposerNiche ekologi: banyak, kebanyakan terspesialisasi Sedikit, kebanyakan umum

Jumlah interkoneksi (organisasi komunitas): tinggiRendah tinggi Rendah

Beda ekosistem matang dan belum

MatangBelum matangFungsi ekosistemJaring & rantai mkn komplex di dominasi oleh dekomposerSederhanaKebanyakan tan herbivor dgn sedikit decomposer Efisiensi dr recycle nutrien tinggi Rendah Efisiensi penggunaan energi tinggi Rendah

Tipe ekosistem 1. Ekosistem terrestrial (gurun, padang rumput, hutan)

1201101009080HUTAN KONIFERHUTAN HUJANHT.HJ.TROPIKA7060504030TUNDRAPD. RUMPUT SEDANGSABANA2010PD.PSR. DINGINPD.PSR.SEDANGGURUN PASIR0DINGINSEDANGPANAS

Tipe ekosistem di bumi terutama disebabkan oleh dua faktor abiotik yang merupakan iklim utama pada daerah tsb.1. CURAH HUJAN2. SUHU2. EKOSISTEM AIRKolam, danau, rawa, Sungai, lautan, samudraMangrove, terumbu karang, estuaria,

1. FAKTOR BERKAITAN DG ENERGIa. Kemampuan penyerapan en. Matahari oleh airDitentukan oleh:- Turbulensi air- Kedalaman air- Sirkulasi air- Komposisi dan kemampuan biota airb. Komposisi & kondisi biota air dlm hal fotosintesac. Suhu, salinitas, ph, turbulensi air

2. NUTRIEN AIRO2, CO2, mineral, C,H,O,N,S,P

3. BAHAN ORGANIK & ANORGANIKDalam detritus food chainBenda-benda tersuspensi di dalam air mengganggu transmisi sinar matahari ke dalam airKomponen Penting:

Nilai ambang dalam suatu kedalaman air dimana penerimaan sinar matahari di daerah tsb mampu menyeimbangkan produksi energi dan en. Respirasi oleh autotrof di dalam airMakin keruh airMakin dangkal LCL LIGHT COMPENSATION LEVEL

GPP/R > 1

GPP/R = 1

GPP/R< 1

GPP/R >1Organisme autotrof dapat memproduksi makanan unt. Diri sendiri; organisme konsumen dapat menggantungkan kebutuhuan mknnya pd autotrof

GPP/R

Eutrofikasi = pencemaran badan airProses meningkatnya aktivitas ekosistem air akibat beban bahan buangan yang ditampungnya

BOD biochemical oksigen demandSejumlah oksigen yang dibutuhkan bakteri aerob untuk mendekomposisi bahan organik dalam ekosistem air melalui proses aerobik

DO disolved oksigenOksigen terlarut di dalam air Eutrofikasi & disolved oksigen

Parameter untuk menilai kemampuan proses decomposisi terhadap pencemar organik, tergantung - Temperatur aliran badan air- Kekeruhan- DO Kemampuan asimilasi dlm sistem air

Tingkat kualitas air Self purificationKemampuan badan air unt memurnikan diri sendiri setelah mendapat beban pencemaran

IdealBelum tercemarPengotoran alami Drh Air minum, AmanKemampuan sistem air unt. Melakukan self purificationBatas pencemaranDaerah BahayaDaerah TercemarDrh amanDrh terkontaminasi

BGMN EKOSISTEM BEKERJA ? STRUKTUR EKOSISTEMFUNGSI EKOSISTEMDAUR ULANG MATERI DLM EKOSISTEM (SIKLUS BIOGEOKIMIA)RESPONS SISTEM KEHIDUPAN THD TEKANAN LINGKUNGAN

STRUKTUR EKOSISTEM & FUNGSI EKOSISTEM

STRUKTUR EKOSISTEM FAKTOR ABIOTIK

1. Energi matahari

2. Faktor kimia di tanah, air dan udara

Elemen Fe, Na, Cl, Mg, CaPembentuk komponen organik: C, H, O, N, S, PPembentuk komponen anorganik: H2O, NH3, N2, CO2, SO2, NaCl

3. Faktor fisikmendukung produsen, konsumen & dekomposer:angin, cahaya,suhu, arus air, iklim, curah hujan

B. FAKTOR BIOTIK 1. Produsentumbuhan & bakteri autotrof

2. Konsumenheterotrofherbivorcarnivor, omnivordetritivores : 2a. detritus feeder: pemakan organisma / bahan mati, (contoh: cacing, kepiting, protozoa, tungau) b. decomposer: mengurai detritus (bhn organik) mjd bahan yg lebih sederhana digunakan sbg sumber makanannya (contoh: bakteri, fungi, yeast)

Bdasar sumber makanannya ada bbrp jenis bakteri :1. Autotrof : dapat menghasilkan energi dari bahan anorganik + mthr + o2 contoh:Nh3 + o2 no2+ energi mo bacillus

Ada dua autrotof, yaitu :Chemosintetic autrotofPhotosintetic autrotof

2. Heterotrof : menghasilkan energi dari bahan organikOrganik + o2 co2 + h2o + en mo e. Coli

A. Heterotrof parasit (konsumer) : bhn mkn diambil dari jasad hidup lain secara parasiterB. Heterotrof saprofit (dekomposer) : bhn mkn diambil dari jasad mati / sisa bahan hidup BAKTERICONTOH ORGANISME BIOTIK

BERDASARKAN CARA MENDAPATKAN KEBUTUHAN O2:1. Bakteri aerob : membutuhkan o2 bebas utk memecah senyawa organik agar mendapat energiOrganik + O2 CO2 + H2O + en m.o alcaligenes pseudomonas

2. Bakt. An aerob : tdk membutuhkan o2 utk memecah senyawa organikSenyawa organik + NO3 CO2 + n2 + energiFakultatif anaerob : dpt memecah senyawa organik dgn O2 dan tanpa O2Obligat anaerob : memecah senyawa organik tanpa O2

FUNGSI EKOSISTEM Bagaimana ekosistem bekerja1. ALIRAN ENERGI: RANTAI & JARING MKN2. SIKLUS MATERI: BIOGEOKIMIA

Rantai makanan :Arus pengaliran materi & energi dr organisme yg lain dlm satu ekosistem.

Jaring makanan :Jalur rantai pangan yg bbentuk suatu jaringan kompleks dlm ekosistem

Efisiensi energi :Derajad produksi biomas pd tk. Trofik bersangkutan dibagi oleh derajad produksi biomas pd tk. Di bawahnya

GPP : gross primary productivity of plant (produksi primer kotor): jml energi kimia melalui fotosintesa tumbuhan.

NPP : net primary productivity of plant (produksi primer bersih = biomas)

: GPP R: gpp dikurangi jml energi kimia yg digunakan oleh tumbuhan utk berespirasi aerobic. Aliran energi

Sumber: http://www.mansfield.ohio-state.edu/~sabedon/campbl54.htm

TRANSFORMASI ENERGI & MATERI Sumber: http://adelkudel30.wordpress.com/education/ilmu-pengetahuan-alam/daur-biogeokimia/

Sumber: http://www.globalchange.umich.edu/globalchange1/current/lectures/kling/ecosystem/ecosystem.html

ENERGI HUKUM TERMODINAMIKAI = HK KEKEKALAN ENERGIEnergi tdk dpt diciptakan dan dimusnahkan tetapi hanya berubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya.Jenis energi :kinetik, potensial : mekanis, kimia, listrik, nuklir.

II = HK EFISIENSI ENERGIPada setiap perubahan bentuk energi, tdk ada konversi energi yg efisien 100%.Selalu energi tsb hanya bisa digunakan 10% (alami), yg 90% energi berupa panas atau energi berkualitas rendah lainnya yg tdk dpt dimanfaatkan dan mengalir ke lingkungan

RESPIRASI >< FOTOSINTESA

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6H2O + EnergiSbg akibat dari hukum TD II, selalu ada energi berkualitas rendah yg terbuang ke lingkungan% efisiensi energi tiap tingkat trofik: 2%-30% tergantung pd tiap spesies dan ekosistemnya. Pada lingkungan alami rata-rata 10%.

Suatu lingkungan dapat mendukung kehidupan organisme, bila lingkungan dpt mencukupi kebutuhan minimal suatu mahluk hidup

Organismeharus mampu bertahan hidup di lingkungannya bila ingin tetap hidup, contoh:Seleksi alam & adaptasi individu.

Setiap organisme cenderung tumbuh dan mati sampai dikurangi karena pengaruh lingkungan

Faktor pembatasFaktor yang mula-mula menghentikan pertumbuhan dan penyebaran dari organisme Azas faktor pembatas

Setiap species punya range toleransi tertentu untuk bertahan hidup dan terus berfungsiOrganisme yang mempunyai kisaran toleransi luas, memiliki penyebaran paling luas

1. Hukum toleransi shelfordFaktor yang secara kuantitatif dan atau kualitatif terdapat pada batas minimum, maksimum dan optimum menurut batas toleransi organisme ybs

2. Hukum minimum leibzigFaktor yang jumlahnya mendekati minimum dan diperlukan untuk mempertahankan hidup suatu organisme

ContohDi daratSuhu, sinar matahari, air, iklim, dllDi airSuhu, sinar matahari, salinitas, konsentrasi makanan, dl Hukum toleransi & minimum

Spesies alamiSpesies yang sudah ada di ekosistem tersebut

Spesies imigranSpesies yg datang dan hidup di dalam ekosistem tsb

Spesies kunciSpesies yg berperan besar thd ekosistem. Hilangnya sp. Kunci akan menurunkan populasi scr drastis dan menyebabkan kepunahan sp. LainnyaContoh: buaya di tenggara as

Sifat: mampu menggali lubang dalam, terisi air bersih di musim kemarau dan kering air.Air unt. Sumber kehidupan sp. Lainnya. Matinya buaya mati /punahnya sp. Lain dlm ekosistem tsb INTERAKSI SPESIES DLM EKOSISTEM

Habitat (alamat mahluk hidup)Tempat hidup suatu organisme dlm ekosistemMis : tempat hidup burung pelatuk di hutan, kebun, Drh. Bertanaman kayu, dll.

Niche ekologi (pekerjaan mahluk hidup)Seluruh faktor fisik, kimia & biologi yg dibutuhkan oleh suatu spesies utk hidup, tumbuh & berkembang dlm ekosistem. Fakt. Istirahat, memakan (serangga, cacing, buah) & cara mdptkan makanan. peran organisme dlm ekosistem cara hidup/pekerjaan organisme mis: burung pelatuk pemakan kayu

2 jenis niche ekologi:Spesialisgeneralis

Niche ekologi:1. SpesialisPanda makan bambu cina2. Generalis makan segalanya, mudah adaptasi

Niche ekologi mencakup bgmn spesies berinteraksi dengan spesies lainnya dalam ekosistem

Bionomik:

BionomikBionomik menjelaskan distribusi, ekologi, fisiologi, perilaku (behavior), spesies parasitisme, predation (memakan), kebiasaan makan (feeding habits) dan inang yang disukai (host preferences) serta jarak terbang, (Horsfall, 1955 cit. Andrews, 1955).

Interaksi netralNeutralisme (00/00)Bila antara populasi tidak saling mempengaruhi

Interaksi negatifPersaingan antar populasi yang saling menghambat secara langsung (-/-)Persaingan dalam penggunaan sumber daya alamAkan saling menghambat cesara tidak langsung bila sumber terbatasAmensalisme( - /00)Suatu populasi dihalangi sedang yang lainnya tidak terpengaruh

INTERAKSI ANTAR SPESIES

Interaksi positif-negatifParasitisme(+/-)Satu populasi merugian yang lainnyaPredator(+/-)Satu populasi menyerang yg lainnya sec. Langsung

Interaksi positifKomensalisme(+/0)Satu populasi diuntungkan, yg lain tdk terpengaruhProtokooperasi(+/0)Kedua populasi memperoleh keuntungan ttp hubungan itu tidak merupakan keharusanMutualisme(+/+)Antara kedua populasi saling menguntungkan dan mereka saling membutuhkan Interaksi antar spesies lanjutan

KerapatanNatalitas Mortalitas Penyebaran umurAdaptasi Sifat-sifat populasi

A. kerapatan Besarnya populasi dalam hubungannya dengan satuan ruang, dinyatakan sbg jumlah individu atau biomas populasi per satuan areal/ volume

B. natalitas Kemampuan suatu populasi untuk bertambah dalam suatu lingkungan yang sesuaiDinyatakan dalam bentuk angka (b) = na/nt Didapat dari : Jumlah individu baru yang dihasilkan dibagi dg waktu atauJumlah individu baru per satuan waktu per satuan populasi

C. Mortalitas Kematian individu di dalam populasi dalam kurun waktu tertentu

D. Penyebaran umur populasiGerakan individu-individu ke dalam/ keluar dari daerah populasi. Ada 3 bentuk sebaran:1. Emigrasi:Gerakan keluar dari batas tempat populasi sehingga populasi berkurang2. Imigrasi:Gerakan kedalam batas tempat populasi sehingga populasinya bertambah3. Migrasi:Berangkat (pergi) dan datang (kembali) secara periodikpenyebaran populasi berpengaruh terhadap pertumbuhan dan kepadatan populasi

E. adaptasiKemampuan individu untuk menyesuaikan diri dg lingkungan1. Adaptasi morfologi2. Adaptasi fisiologi

Sistem kehidupan:Individu, populasi, komunitas, ekosistem

Tipe perubahan akibat tekanan lingk.Perubahan thd ekosistem:- P. Alami (tiba-tiba & bertahap)- P. Krn keg. Manusia (tiba-tiba & bertahap)

Respon sistem kehidupan thd. Tekanan lingkunganRespon thd tekanan lingkungan:- Tingkat organisme, - Tingkat populasi, - Tingkat komunitas ekosistem Respon sistem kehidupan thd tekanan lingkungan

1. A. Perubahan alami - cepatTIPE PERUBAHAN EKOSISTEM Kekeringan Kebanjiran Kebakaran Gunung berapi (letusan) Gempa bumi Angin topan Penyakit B. Perubahan alami - lambatPerubahan iklim Imigrasi & emigrasi spesies Adaptasi & evolusi spesies Suksesi ekologi dari tanaman & hewan

2. A. Keg. Manusia - cepat Tipe perubahan LanjutanPenggundulan hutan Pengambilan berlebih padang rumput Erosi tanah Penggunan pestisida Pembakaran yg berlebhan Pembuangan bhn toksik ke udara, air, tanah Urbanisasi Penambangan B. Keg. Manusia - lambat Salinasi karena irigasi Perendaman tanah krn irigasi Pemadatan tanah krn alat pertanian Pencemaran air permukaan (temasuk laut) Kehabisan / pencemaran air tanah Pencemaran udara (bisa cepat) Hilangnya /penurunan habitat organisme liar Matinya predator & serangga yg tdk diingink Masuknya spesies asing Pbuangan bhn beracun ke udara, air, tanah Perburuan berlebihan Penangkapan ikan berlebihan Pariwisata berlebihan

RESPON INDIVIDU THD TEKANAN LINGKUNGAN Perubahan fisiologis & biokimia Kecacatan fisiologis Perubahan tingkah laku Sedikit / tidak punya keturunan Efek mutagenik (kerusakan genetik pd keturunan) Efek teratogen (kerusakan kelahiran) Efek carcinogen (cancer) Kematian

Daya dukung lingkunganKemampuan suatu lingkungan untuk mendukung kehidupan di atasnyaJumlah individu yg dpt didukung oleh habitat dlm keadaan sehat & kuat

Jika sda tak terbatas populasi tumbuh spt. Kurva j, jika sda terbatas, populasi tumbuh mengikuti kurva s pada batas garis ddlnyaSda: makanan, air, ruang dan perlindungan dari musuh-musuhnya Pembatas pertumbuhan populasi:Persaingan antar dan inter spesiesKeterbatasan makananPenyakitIklim yg tdk mendukungHilangnya habitat yg sesuai RESPON POPULASI THD TEKANAN LINGK.

Kurva j & s Sumber: http://zoology.muohio.edu/oris/zoo121/notes/envs2003_07.htm

Perubahan ukuran, struktur & distribusiPeningkatan / penurunan populasi Perubahan struktur (tua, muda, lemah mati) Hilang keanekaan genetik dan adaptasinya Kelangsungan hidup strain yg resisten thd tekanan Punah Respon komunitas & ekosistem thd tekanan lingkungan Respon populasi

Ekosistem mempunyai kemampuan unt. Memelihara dan mengatur diri serta mengadaan keseimbangan kembali sistemnya

Faktor homeostasis1. Mekanisme penyimpanan bahan-bahan2. Pelepasan hara makanan3. Pertumbuhan organisme & produksi4. Dekomposisi bahn organik

Homeostasis terjadi bila penyesuaian komponen struktur dan fungsi ekosistem berjalan baik Homeostasis

Sifat suatu sistem (ekosistem) untuk memungkinkan kembali pada stabilitas semula

Perubahan fisik & kimia dari bahan tidak aktif di alam dipengaruhi oleh organisme yg mengembalikan senyawa baru & sumber energi

Peran vegetasi di alam1. Sbg. Perubah terbesar (fs. Perlindungan thd. Radiasi mthr & suhu)2. Sbg. Pengikat energi3. Sbg. Sumber garam mineral Resilience (kelentingan)

1. Gangguan aliran energi- Penurunan / peningkatan masukan energi matahari- Perubahan output panas- Perubahan struktur trofik pd jaring & rantai makanan

2. Gangguan siklus kimia- Habis/ tipisnya nutrien esensial- Kelebiahn nutrien / bahan aditif

3. Penyederhanaan- Pengurangan keanekaragaman spesies- Kurangnya niche ekologi & habitat- Menurunya kompleksitas rantai makanan- Kemungkinan menurunnya keseimbangan- Kemungkinan terjadinya kegagalan ekosistemBENTUK TEKANAN LINGKUNGAN

Suksesi:Perubahan dalam komunitas, berlangsung lambat menuju satu arah secara teratur, pasti dan dapat diramalkan

Komposisi spesies berubah dg cepat pada awal suksesi dan lb lambat saat suksesi berlangsungSUKSESI PRIMER & SEKUNDER

Waktu berlangsungnya suksesiSuksesi terestrial: dimulai dg terbentuk endapan abu vulkanik baru sampai terbentuk hutan belantara dalam kurun dekade sampai abad

Suksesi musiman: penggantian suatu spesies bersifat planktonik oleh spesies lainnya sbg kemajuan siklus tahunan

Suksesi primerGangguan sangat berat, komunitas awal rusak total tak bersisaContoh: letusan gunung krakatau 1883

Suksesi sekunderGangguan tidak terlalu berat, komunitas awal masih ada sisaContoh: banjir, kebakaran krn keg. Mns SUKSESI PRIMER & SEKUNDER

TUGAS KELOMPOK, MASING2 TIDAK SAMASebutkan apa saja faktor abiotik yang terdapat pada ekosistem tercemar dan tidak tercemar dan dimana bedanyaSebutkan apa saja faktor biotik yang terdapat pada ekosistem tercemar dan tidak tercemar dan dimana bedanyaApa saja yang dapat dilakukan oleh ekosistem tak tercemar untuk kepentingan manusiaApa saja kerugian ekosistem tercemar bagi manusiaApa saja variabel yang memungkinkan keberhasilan kitakyushu dalam mengubah lingkungan tercemar menjadi kota ekologi dunia , bagaimana dg Semarang? Jakarta, Padang, Bandung, Riau

Berapa jumlah C pada fosil?Carilah lokasi di Indonesia yang mengandung minyak, lalu apakah terjadi kerusakan genetic di daerah tersebut? Jika ada, kerusakan genetic apa bentuknya?Sifat organisme tingkat rendah antara lain adalah mudah beradaptasi dan survive (bertahan hidup). Apakah pemberantasan dengan pestisida tepat atau tidak? Jelaskan alasannya, Jika tidak tepat, bagaimana cara yang tepat mengendalikan vektor dengan memperhatikan sifat dasar organisme tersebut?TUGAS KELOMPOK,

Bagaimana keadaan (suhu, kelembaban, kecepatan arus air) minimum, maximum dan optimum agar nyamuk di bawah ini dapat bertahan hidup:AedesAnophelesCulexApa saja mineral yang dibutuhkan oleh tubuh? Lalu apa dampaknya jika kekurangan mineral?Berapa kadar kebutuhan Pb (Timbal) dalam tubuh? Dan bagaimana dampaknya jika kekurangan ataupun kelebihan Timbal tersebut?

TUGAS KELOMPOK,

KETENTUANDibuat dalam bentuk word dan ppt. Softcopy dikirim ke email: PJMK maksimal Minggu, 7 April 2014 jam 12.00 WIBUntuk word : kertas A4 margin 4333 TNR 12. Dikumpul hardcopy juga tanpa dijilid dikumpul hari Selasa, 8 April 2014Jangan lupa diberi sitasi dan daftar pustakaKelompok seperti kemarin

*