KOMUNITAS TUMBUHAN:

Struktut Trofik, Aliran Energi,

Produktivitas

ALANINDRA SAPUTRA

PRODI PENDIDIKAN BIOLOGI

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA

alanindra@staff.uns.ac.id

EKOLOGI TUMBUHAN

STRUKTUR TROFIK merupakan salah satu faktor kunci DINAMIKA

KOMUNITAS

Struktur trofik suatu komunitas ditentukan

oleh hubungan makan dimakan diantara

organisme di dalam komunitas

Transfer energi makanan dari sumber

utamanya (organisme fotosintetik)

melalui herbivora dan karnivora

dinamakan RANTAI MAKANAN

Tingkatan yang mewakili

organisme dalam rantai

makanan tempat terjadi

transfer makanan

(energi) disebut tigkat

trofik. Tingkatan trofik

dalam suatu rantai

makana adalah sebagai

berikut:

Tumbuhan atau produsen merupakan tingkat trofik pertama

Herbivor atau konsumen primer merupakan tingkat trofik kedua

Karnivor atau konsumen sekunder merupakan tingkat ketiga

Karnivo puncak atau konsumen tersier memakan konsumen primer dan

sekunder, merupakan tingkat trofik keempat

TINGKAT TROFIK

Tingkat Trofik Pertama

Semua organisme produsen.

Semua jenis tumbuhan hijau

membentuk tingkat trofik

pertama.

Pada tingkat trofik pertama,

produsen primer (tumbuhan,

alga, dan beberapa bakteri)

menggunakan energi matahari

untuk menghasilkan bahan

tanaman organik melalui

fotosintesis.

Tingkat Trofik Kedua

Semua organisme yang

berstatus sebagai

herbivora. Semua herbivora

(konsumen primer)

membentuk tingkat trofik

kedua.

Hewan Herbivora yang

makan hanya pada

tanaman membuat tingkat

trofik kedua.

Tingkat Trofik Ketiga

Semua organisme yang

berstatus sebagai karnivora

kecil (konsumen sekunder).

Predator yang memakan

herbivora terdiri dari tingkat

trofik ketiga, jika predator

yang lebih besar hadir,

mereka mewakili tingkat

trofik lebih tinggi lagi.

Tingkat Trofik Keempat

Semua organisme yang

berstatus sebagai

karnivora besar

(Karnivora tingkat tinggi).

Organisme yang

makanannya pada

beberapa tingkat trofik

(misalnya, beruang

grizzly yang memakan

buah dan salmon)

diklasifikasikan pada

tingkat trofik tertinggi di

mana mereka makan.

Tingkat Trofik Kelima

Semua organisme yang

berstatus sebagai

perombak (dekomposer

dan transformer) atau

semua mikroorganisme.

Dekomposer, yang meliputi

bakteri, jamur, jamur,

cacing, dan serangga,

memecah limbah dan

organisme mati dan

mengembalikan nutrisi ke

dalam tanah.

RANTAI MAKANAN

Rantai Makanan??

Tingkat trofik ????

RANTAI MAKANAN

Merupakan suatu bagan

yang digunakan untuk

mengilustrasikan aliran

energi dari satu tingkat

trofik ke tingkat trofik

yang lain

Tingkat trofik: sekelompok

organisme yang

memperoleh energi dari

sumber yang sama dan

dengan cara yang sama

RANTAI MAKANAN

Jumlah tingkatan trofik pada rantai makanan ???? hipotesis:

mengapa rantai makanan

pendek??

Tingkat trofik paling tinggi ??

Produktifitas sekunder???

RANTAI MAKANAN

Jumlah tingkatan trofik pada rantai

makanan tergantung pada karakter

lingkungan (locality) dan jumlah spesies

Hipotesis mengapa rantai makanan relatif pendek

1. Hipotesis Energetik

panjang rantai makanan dibatasi oleh

inefisiensi transfer energi sepanjang rantai

2. hipotesis stabilitas dinamis

panjang rantai makanan tidak stabil,

disebabkan top predator akan punah

RANTAI MAKANAN

Tingkat trofik paling tinggi

ditempati oleh hewan yang tidak

memiliki predator di komunitas

tersebut

Produktifitas sekunder: jumlah total

biomassa yang dihasilkan oleh

seluruh tingkat trofik yang lebih

tinggi

JARING-JARING MAKANAN

JARING-JARING MAKANAN

Dimana peran komunitas tumbuhan

dalam rantai makanan dan jaring-

jarring makanan?

Vegetasi sangat berperan dalam rantaimakanan. Vegetasi menjadi produsen. Vegetasi dengan diversitas yang tinggijuga dapat mempengaruhi rantaimakanan.

KEYSTONE SPECIES

Spesies yang terdapat di suatu

komunitas yang memiliki

pengaruh signifikan terhadap

struktur komunitas tersebut

Menentukan kemelimpahan

spesies

Company Logo

Keystone species sangat penting dalam

suatu komunitas

Secara umum, keystone species

berperan dalam menjaga

keanekaragaman spesies

Kepunahan keystone species dapat

menghilangkan relung ekologi banyak

spesies lain

Seringkali, keystone species memodifikasi

lingkungan dimana organisme lain dapat

hidup, atau keystone species dapat

menjadi predator yang menjaga

diversitas pada level trofik tertentu

Kelp Forests

Keystone Species

Struktur trofik dapat disusun

secara urut sesuai hubungan

makan dan dimakan antar

trofik yang secara umum

memperlihatkan bentuk

kerucut atau piramid.

Piramida ekologi ini berfungsi

untuk menunjukkan

gambaran perbandingan

antar trofik pada suatu

ekosistem. Pada tingkat

pertama ditempati produsen

sebagai dasar dari piramida

ekologi, selanjutnya

konsumen primer, sekunder,

tersier sampai konsumen

puncak.

Piramida Ekologi

1.Piramida energi

2.Piramida biomassa

3.Piramida jumlah

Macam-macam Piramida Ekologi

PIRAMIDA ENERGI

Piramida energi adalah

piramida yang

menggambarkan

hilangnya energi pada

saat perpindahan energi

makanan di setiap tingkat

trofik dalam suatu

ekosistem.

Pada piramida energi

terjadi penurunan

sejumlah energi berturut-

turut yang tersedia di tiap

tingkat trofik

PIRAMIDA BIOMASSA

Piramida biomassa yaitu suatu

piramida yang menggambarkan

berkurangnya transfer energi pada

setiap tingkat trofik dalam suatu

ekosistem.

Pada piramida biomassa setiap

tingkat trofik menunjukkan berat

kering dari seluruh organisme di

tingkat trofik yang dinyatakan

dalam gram/m2. Umumnya bentuk

piramida biomassa akan mengecil

ke arah puncak, karena

perpindahan energi antara tingkat

trofik tidak efisien. Tetapi piramida

biomassa dapat berbentuk terbalik.

PIRAMIDA JUMLAH

Yaitu suatu piramida yang

menggambarkan jumlah individu pada

setiap tingkat trofik dalam suatu

ekosistem.

Piramida jumlah umumnya berbentuk

menyempit ke atas. Organisme piramida

jumlah mulai tingkat trofik terendah

sampai puncak adalah sama seperti

piramida yang lain yaitu produsen,

konsumen primer dan konsumen

sekunder, dan konsumen tertier. Artinya

jumlah tumbuhan dalam taraf trofik

pertama lebih banyak dari pada hewan

(konsumen primer) di taraf trofik kedua

1. Produktivitas primer

2. Transfer energi melalui tingkat trofik

Energetika ekosistem

KONSEP ENERGI

• Hukum Thermodinamika 1 : Energi dapat

diubah bentuknya ke bentuk lain, tetapi

tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.

• Hukum Thermodinamika 2 : Tidak ada proses

yang terlibat dalam perubahan bentuk

energi berjalan spontan, melainkan terjadi

degradasi energi dari bentuk terkonsentrasi

ke bentuk tersebar (Tidak ada perubah an

energi yang berjalan secara efisien).

Gambar 1.: Pembagian energi sinar Matahari di tingkat makro

ENERGY CONCEPT IN ECOSYSTEM

Energy flow diagram through a simple straight

food chain

Organisme dikelompokkan menurut cara makan (trofik)

Autotrophik --- Produsen

Heterotrophik --- Konsumen (primer --- herbivora

sekunder --- karnivora )

Biomasa/standing crop: energi yang tersimpan pada

tingkat trophik sesaat tertentu.

Produktivitas: laju total energi yang tersimpan dalam

suatu komunitas atau ekosistem per unit waktu.

•Produktivitas primer (PP) --- GPP, NPP •Produktivitas sekunder

ENERGI DAN PRODUKTIVITAS

Transformasi energi dalam ekosistem

A. Produsen (sumber energi primer)

Tumbuhan produsen

1. Energi (sinar UV) dari matahari ke tumbuhan

2. Tumbuhan melalui fotosintesis, menghasilkan

makanan (energi) dalam bentuk glukosa.

B. Konsumen

Organisme yang makan tumbuhan atau

organisme lain untuk mendapatkan energi.

Transformasi energi dalam ekosistem

Aliran energi dalam

ekosistem

Perbedaan aliran energi dan aliran materi

Aliran energi :

1. Energi yang mengalir dalamekosistem berasaldari matahari

2. Dapat mengalamireduksi di sepanjanglintasan yang dilaluinya artinyalintasan aliran energitidak membentukdaur

Aliran Materi

1. Materi tidak berasaldari matahari tetapidiperoleh darilingkungan abiotik

2. Lintasan aliran materiberjalan membentuksuatu daur materisehingga dalamkeseimbanganekosistem materi tidakpernah hilang. Ex: daur karbon

Aliran energi merupakan rangkaian urutan

pemindahan bentuk energi satu ke

bentuk energi yang lain.

Sinar

Matahari ProdusenKonsumen

Primer

(Herbivora)

Konsumen

Tingkat

Tinggi

(Karnivora)

Saproba

Pengertian Aliran Energi dalam Ekosistem

Proses berpindahnya energi dari suatu tingkat

trofik ke tingkat trofik berikutnya yang dapat

digambarkan dengan rantai makanan atau

dengan piramida biomasa.

Ekosistem mempertahankan diri dengan siklus

energi dan nutrisi yang diperoleh dari sumber

eksternal.

Proses Aliran Energi

Dekomposer

Tropik 4 (Karnivore 2)

Tropik 3(Karnivore 1)

Tropik 2(Herbivore)

Tropik 1(Produsen)

ALIRAN ENERGI DARI MATAHARI KE PRODUSER,

KONSUMER DAN LINGKUNGAN DALAM EKOSISTEMDaur materi terjadi antara produser dan konsumer di

dalam daur global di antara ekosistem

ke daur global ke daur global pana

s

mata

hari

Autotrof

(produser)Heterotrof

(konsumer)

pana

s

Produktivitas primer

Daur materi

Daur materi

Bahan

organik

masuk

Bahan

organik

masuk

respirasirespirasi

90% of E is lost to heatfor each trophic level we go up

Energy Loss between Trophic Levels

Penurunan energi pada setiap tingkat trofik

Efisiensi ekologis:

Persentase energi yang ditransfer

dari suatu tingkat triofik ke tingkat

trofik berikutnya

Perbandingan produktivitas bersih antara

trofik dengan trofik-trofik di atasnya

dinamakan efisiensi ekologi.

Diperkirakan hanya sekitar 10% energi

yang dapat ditransfer sebagai biomassa

dari trofik sebelumnya ke trofik berikutnya

Tiga kategori efisiensi transfer

1) Efisiensi konsumsi

2) Efisiensi asimilasi

3) Efisiensi produksi

1) Efisiensi konsumsi (consumption efficiency (CE))

Persentase produktivitas total pada suatu tingkat trofik

yang dikonsumsi oleh tingkat trofik berikutnya

2) Efisiensi asimilasi (assimilation efficiency (AE))

Persentase energi makanan yang diasimilasi, dan dapat

digunakan untuk pertumbuhan dan reproduksi

3) Efisiensi produksi (production efficiency (PE))

% of assimilated energy that is incorporated into new

biomass (growth, reproduction)

Produktivitas primer

Jumlah karbon yang diproduksi

oleh organisme, terutama

melalui fotosintesis.

Produser primer

Common NameBlue-green algae (cyanobacteria)

Red algae

Brown algae

Green algae

Coccolithophorids

Dinoflagellates

Diatoms

Seagrass

Produktivitas primer

Produktivitas primer kotor (Gross Primary

Productivity (GPP))

Laju produksi materi organik dari materi anorganik

oleh organisme autotrof.

Respirasi (R)

Laju konsumsi materi organik (konversi ke materi

anorganik) oleh organisme.

Produktivitas primer

Produksi primer bersih (Net Primary Productivity (NPP))

NPP = GPP - R

Produktivitas fotosintetik

Light & Dark Experiments

Fotosintesis:

light + 6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2

Respirasi:

C6H12O6 + 6O2

zooplankton

phytoplankton

dekomposisi

6CO2 + 6H2O

dark bottle light bottle

fotosintesis + respirasirespirasi

weight

Perhitungan produktivitas primer

(Light - Initial) = (10 - 8) = 2 mg/L/hr = (GPP - R) = NPP

(Initial - Dark) = (8 - 5) = 3 mg/L/hr = Respirasi

(Light - Dark) = (10 - 5) = 5 mg/L/hr = (NPP + R) = GPP

Asumsi, inkubasi selama 1 jam.

Kandungan oksigen terlarut:

Initial bottle = 8 mg O2 /L

Light bottle = 10 mg O2 /L

Dark bottle = 5 mg O2 /L

Table 1. Average net primary production and biomass of

aquatic habitats. Data from R.H. Whittaker and G.E. Likens,

Human Ecol. 1: 357-369 (1973).

Habitat Net primary

Production

(g C/m2/yr)

Coral Reefs 2000

Kelp Bed 1900

Estuaries 1800

Seagrass Beds 1000

Mangrove Swamp 500

Lakes & streams 500

Continental Shelf 360

Upwelling 250

Open ocean 50

Produktivitas regional

• Produktivitas regional bervariasi, dipengaruhi oleh:

– Intensitas cahaya

– Ketersediaan nutrien

• Pengukuran produktivitas pada:

1. Polar oceans (>60° latitude)

2. Tropical oceans (<30° latitude)

3. Temperate oceans (30-60° latitude)

Produktivitas di tropical, temperate, and polar oceans

Zooplankton

Productivitas polar oceans

Produktivitas ekosistem

(Annual net productivity)

Faktor lingkungan

yang mempengaruhi

produktivitas primer

(eutrophication)

Secondary productivity

The rate production of new biomass by

heterotrophic organisms.

Primary productivity limits secondary

production.