Komponen Ekosistem
Berbagai interaksi tersebut merupakan hubungan saling mempengaruhi yang
terjadi antara makhluk hidup dengan lingkungannya dan membentuk suatu sistem
yang disebut ekosistem.
Ekosistem disusun
oleh dua komponen, yaitu lingkungan fisik atau makhluk tidak hidup (komponen abiotik) dan berbagai jenis
makhluk hidup (komponen biotik).
1. Komponen Abiotik
Komponen abiotik merupakan komponen
penyusun ekosistem yang terdiri dari benda-benda tak hidup. Secara terperinci,
komponen abiotik merupakan keadaan fisik dan kimia di sekitar organisme yang
menjadi medium dan substrat untuk menunjang berlangsungnya kehidupan organisme
tersebut. Contoh komponen abiotik adalah air, udara, cahaya matahari, tanah,
topografi , dan iklim. Hampir semua makhluk hidup membutuhkan air. Karena itu, air merupakan
komponen yang sangat vital bagi kehidupan.,
Komponen abiotik lainnya adalah udara. Kita tidak bisa menyangkal bahwa
peranan udara sangat penting bagi kehidupan di bumi ini. Oksigen yang kita
gunakan untuk bernapas atau CO2 yang diperlukan tumbuhan untuk
berfotosintesis juga berasal dari udara. Bahkan bumi kita pun dilindungi oleh
atmosfer yang merupakan lapisan-lapisan udara. Keadaan udara di suatu tepat
dipengaruhi oleh cahaya matahari,
kelembaban, dan juga temperatur (suhu).
Cahaya matahari merupakan sumber energi
utama semua makhluk hidup, karena dengannya tumbuhan dapat berfotosintesis.
Sedangkan keberadaan uap air di udara akan mempengaruhi kecepatan penguapan air
dari permukaan tubuh organisme
Selain air, udara, dan cahaya matahari,
keberadaan suatu ekosistem juga dipengaruhi oleh kondisi tanah. Tanah merupakan tempat hidup bagi berbagai
jenis organisme, terutama tumbuhan Kualitas tanah bisa dilihat dari derajat keasaman (pH), tekstur (komposisi partikel
tanah), dan kandungan garam mineral atau unsur haranya. Komponen abiotik yang juga tidak kalah penting adalah topografi dan iklim. Topografi adalah
letak suatu tempat dipandang dari ketinggian di atas permukaan air laut (altitude) atau dipandang dari garis bujur dan garis lintang (latitude). Topografi yang berbeda
menyebabkan perbedaan penerimaan intensitas cahaya, kelembaban,
tekanan udara, dan suhu udara, sehingga topografi dapat
menggambarkan distribusi makhluk hidup. Sedangkan iklim merupakan keadaan cuaca rata-rata di suatu tempat yang luas dalam waktu yang lama (30
tahun), terbentuk oleh
interaksi berbagai komponen abiotik seperti kelembaban
udara, suhu, curah hujan, cahaya
matahari, dan lain sebagainya. Iklim mempunyai hubungan yang erat dengan komunitas tumbuhan
dan kesuburan tanah.
Contohnya adalah di daerah yang beriklim tropis, seperti Indonesia, memiliki hutan yang
lebat dan
kaya akan keanekaragaman hayati yang disebut hutan hujan tropis sedang kan di daerah subtropis
hutan seperti itu tidak dijumpai.
2. Komponen Biotik
Komponen biotik meliputi semua jenis makhluk hidup yang ada pada suatu ekosistem. Contoh
komponen biotik adalah manusia, hewan, tumbuhan, dan mikroorganisme. Menurut peranannya dalam ekosistem, komponen biotik dibedakan menjadi tiga
golongan, yaitu produsen, konsumen, dan pengurai. Organisme yang berperan sebagai
produsen adalah semua organisme
yang dapat membuat makanan sendiri. Organisme ini disebut organisme autotrof,
contohnya adalah tumbuhan hijau . Sedangkan organisme yang tidak mampu membuat makanan sendiri (heterotrof ) berperan sebagai konsumen. Tumbuhan merupakan organisme autotrof karena dapat membuat makanan
sendiri melalui fotosintesis. Selain
mampu mencukupi kebutuhannya akan energi, produsen juga berperan sebagai sumber energi bagi organisme lain.
Energi yang dihasilkan
produsen akan dimanfaatkan oleh rganisme lain melalui proses makan dan dimakan.
Hewan pemakan tumbuhan memperoleh energi dari tumbuhan yang
dimakannya. Sedangkan hewan pemakan tumbuhan tersebut juga
bisa dijadikan sumber energi bagi hewan lain yang memakannya.
Organisme yang memperoleh makanan dengan cara demikian disebut konsumen. Jadi,
organisme yang berperan sebagai konsumen adalah organisme yang tidak dapat
membuat makanan sendiri (organisme heterotrof ). Berdasarkan jenis makanan yang
dikonsumsinya, konsumen dibedakan menjadi
tiga macam yaitu herbivora, karnivora, dan omnivora. Herbivora adalah organisme pemakan tumbuhan. Contohnya adalah kerbau,
sapi, kambing, kelinci, dan zebra. Karnivora
adalah organisme pemakan hewan (daging). Misalnya singa, serigala, harimau,
kucing, dan elang . Sedangkan omnivora adalah
organisme pemakan segala jenis makanan, baik tumbuhan maupun hewan. Contoh
omnivora adalah ayam, itik, dan manusia.
Selain produsen dan konsumen, terdapat
pula organisme yang berperan sebagai pengurai. Pernahkah kalian berpikir
bagaimana tumbuhan dan hewan yang mati di suatu tempat dapat hilang setelah
beberapa waktu kemudian? Hilangnya tumbuhan dan hewan yang telah mati ini
disebabkan oleh aktivitas organisme
pengurai atau dekomposer.
Mereka berperan menguraikan (melakukan dekomposisi) sisasisa organisme yang
sudah mati (detritus). Karena memakan detritus, organisme ini disebut juga detritivora.
Organisme pengurai memperoleh makanan dengan
cara merombak sisa produk organisme dan organisme yang mati dengan enzim pencernaan
yang dimilikinya. Hasil perombakan ini kemudian diserap sebagai makanan. Contoh
organisme yang termasuk pengurai adalah cacing tanah, jamur, dan bakteri,
lipan, luing, kutu kayu, rayap, nematoda, dan larva serangga.
Lembar Kerja
Siswa
Satuan-Satuan Makhluk hidup
Individu berasal
dari bahasa Latinu in (tidak) dan dividus (dapat dibagi). Jadi, individu
diartikan sebagai satu organisme hidup yang berdiri sendiri dan secara fisiologis
bersifat bebas serta tidak mempunyai hubungan organik dengan sesamanya. Populasi juga berasal dari bahasa
Latin, yaitu populus (semua yang bertempat tinggal pada suatu tempat). Sehingga
pengertian populasi adalah sekelompok individu sejenis (satu spesies) yang
menempati suatu daerah pada waktu tertentu.
Makhluk
hidup dikatakan sejenis apabila mempunyai persamaan bentuk tubuh, dapat
melakukan perkawinan, dan mampu menghasilkan keturunan yang fertil. Besarnya
populasi dapat dinyatakan sebagai densitas
atau kerapatan, yaitu
jumlah individu anggota populasi di suatu luasan tertentu.
Perhatikan persamaan berikut. :
Densitas populasi pada suatu daerah
dapat berubah setiap
saat, tergantung beberapa faktor, seperti emigrasi, migrasi,
natalitas, dan mortalitas.
Kerjakan soal di
bawah ini !
Di alam, populasi makhluk hidup saling berinteraksi satu sama lain.
Kumpulan beberapa populasi tersebut adalah komunitas..Contohnya adalah komunitas padang rumput. Komunitas tersebut
disusun oleh berbagai populasi rumput, populasi kijang, dan populasi harimau.
Kata komunitas berasal dari Bahasa Latin commune (umum). Kesatuan
komunitas dengan lingkungan hidupnya yang saling
berinteraksi dengan faktor lingkungan
disebut ekosistem. Kumpulan dari berbagai komunitas
pada suatu zona habitat disebut bioma.
Bioma di bumi bisa dikelompokkan menjadi bioma darat (terestrial) dan bioma
perairan (akuatik). Bioma terestrial terjadi karena daratan memiliki variasi
geografis seperti ketinggian di atas permukaan laut dan garis lintang. Di
daratan terdapat 6 bioma yaitu bioma gurun, bioma padang rumput, bioma hutan
hujan tropis, bioma hutan 4 musim, bioma taiga, dan bioma tundra. Contoh bioma
yang ada di Indonesia adalah hutan hujan tropis. Kesemua bioma yang ada di bumi
atau semua zona kehidupan di bumi disebut biosfer (lapisan kehidupan). Biosfer meliputi semua lapisan
kehidupan, dari dasar laut yang dalam sampai lapisan udara di mana masih
terdapat kehidupan. Biosfer merupakan kumpulan semua komunitas
dan ekosistem yang ada di planet bumi, meliputi semua bagian
dari lapisan bumi
paling atas, yaitu air, kulit bumi, dan atmosfer.
B. Hubungan Antar-komponen Ekosistem
Di dalam ekosistem, komponen-komponen
biotik dan abiotik saling berinteraksi dan masing-masing memiliki fungsi atau
peran tertentu. Hubungan tersebut bisa berupa hubungan antar-komponen biotik
(makhluk hidup) maupun hubungan semua komponen antara komponen biotik dan
abiotik secara menyeluruh. Di dalam hubungan antarorganisme terdapat aliran energi, yaitu transfer energi
dari produsen ke konsumen melalui rantai makanan. Sedangkan hubungan komponen
biotik dan komponen abiotik adalah bagian dari siklus kimia, yaitu
siklus unsur-unsur kimia penyusun makhluk hidup dan
makhluk tak hidup. Kedua proses tersebut,
aliran energi dan siklus kimia, merupakan fenomena yang tidak dapat dijelaskan pada tingkatan organisasi
kehidupan di bawah ekosistem. Karenanya ekosistem
merupakan tingkatan yang paling inklusif dalam organisasi kehidupan.
1. Aliran Energi di Dalam
Ekosistem
Energi memasuki sebagian besar ekosistem dalam bentuk cahaya matahari
yang kemudian diubah oleh organisme autotrof menjadi energi kimia. Energi
tersebut kemudian diteruskan ke organisme heterotrof
dalam bentuk senyawa-senyawa organik. Proses ini terjadi melalui peristiwa makan dan dimakan yang terjadi di
dalam rantai makanan.
a. Pola-Pola Interaksi
Untuk memenuhi kebutuhannya akan makanan, setiap organisme melakukan
interaksi tertentu dengan organisme lain. Pola-pola interaksi yang terjadi
dapat berupa persaingan (kompetisi), pemangsaan (predasi), dan kerjasama
(simbiosis). Persaingan atau kompetisi terjadi di antara beberapa
organisme
yang membutuhkan bahan makanan yang sama. Kebutuhan untuk memperoleh sumber makanan atau nutrien sebanyak-banyaknya menyebabkan terjadinya
persaingan pada suatu komunitas. Kompetisi
merupakan satu pola interaksi yang
menyebabkan kerugian bagi salah satu pihak yang kalah
bersaing. Contoh kompetisi adalah persaingan antarprodusen
(berbagai jenis tumbuhan) untuk memperoleh air, sinar matahari, atau bahan
organik lainnya. Pada tingkat di atasnya yaitu konsumen primer (konsumen yang mengonsumsi produsen secara langsung), juga terjadi persaingan yaitu dalam mendapatkan tumbuhan.
Selain antarprodusen dan antarkonsumen
primer, antarkonsumen
Kompetisi memperoleh nutrisi sekunder
bahkan sampai pengurai atau detritivorpun juga melakukan
kompetisi. Kompetisi bisa terjadi antara
individu satu dengan individulainnya dalam satu populasi. Kompetisi seperti ini
disebut kompetisi interspesifi k.
Selain itu, kompetisi ini juga dapat terjadi antara satu jenis populasi dengan
jenis populasi lainnya dalam satu komunitas, disebut kompetisi
intraspesifik.
Selain melakukan persaingan, beberapa
organisme mendapatkan makanan dengan memangsa organisme lain. Contohnya adalah
singa yang memakan kijang atau rusa Pola interaksi semacam ini
disebut predasi.
Organisme yang memakan organisme lain disebut predator atau pemangsa, sedangkan
organisme yang dimakan disebut prey atau
mangsa.
Beberapa makhluk hidup dapat hidup
berdampingan tanpa melakukan kompetisi atau predasi. Pola
interaksi seperti ini disebut
simbiosis, dan organisme yang
melakukannya disebut simbion.
Simbiosis antara dua jenis makhluk hidup
dibedakan menjadi tiga macam, yaitu simbiosis mutualisme, komensalisme, dan
parasitisme.
Simbiosis
mutualisme adalah hubungan
simbiosis yang saling menguntungkan. Contohnya adalah pada
simbiosis antara red-billed oxpeckers (sejenis burung jalak) dan impala
(sejenis rusa).
Burung tersebut memperoleh
keuntungan dengan memakan kutu yang ada di tubuh impala. Sebaliknya, impala
juga memperoleh keuntungan karena kutu ditubuhnya menjadi
bersih.
Berbeda dengan simbiosis mutualisme, pada simbiosis
komensalisme tidak semua simbion memperoleh keuntungan. Simbiosis ini hanya
menguntungkan salah satu simbion, tetapi simbion yang lainnya tidak merasa
dirugikan. Contoh bentuk simbiosis ini adalah yang
terjadi antara ikan remora dengan ikan hiu. Dengan hidup bersama ikan hiu, ikan remora akan terlindungi
dari pemangsa dan juga mendapatkan makanan dari serpihan serpihan kulit hiu.
Sedangkan ikan hiu sendiri tidak merasa dirugikan dengan kehadiran ikan remora.
Sedangkan simbiosis yang terjadi antara benalu dan pohon yang ditumpanginya merupakan contoh simbiosis
parasitisme. Benalu mendapatkan
makanan dengan menyerap air dan garam mineral atau hasil fotosintesis pohon
yang ditumpanginya. Organisme yang hidup menempel dan mengambil makanan dari
organisme yang ditempelinya disebut parasit,
sedangkan organisme yang menjadi tempat
hidup parasit disebut inang atau
hospes.
b. Rantai
Makanan dan Piramida Ekologi
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 trofi k yang secara mendasar mendukung
tingkatan lainnya dalam
suatu ekosistem terdiri dari organisme
autotrof yang berperan sebagai
produsen primer. Produsen primer
meliputi tumbuhan, alga, dan banyak
spesies bakteri.
Produsen primer utama pada sebagian besar ekosistem terrestrial adalah
tumbuhan. Sedangkan di dalam zona
limnetik danau dan dalam lautan terbuka, fitoplankton (alga dan bakteri)
adalah autotrof yang paling penting, sementara alga multiseluler dan tumbuhan
akuatik kadang-kadang merupakan produsen primer yang lebih penting di zona litoral dalam ekosistem air tawar
maupun air laut. Akan tetapi di dalam zona
afotik di laut dalam, sebagian besar kehidupan bergantung pada produksi fotosintetik
di dalam zona fotik. Dalam hal
ini energi dan nutrien turun ke bawah dalam bentuk plankton yang mati dan detritus
lainnya. Tingkat trofi k di atas produsen primer adalah konsumen primer atau konsumen
tingkat I. Konsumen ini merupakan organisme herbivora. Konsumen primer ini akan dimakan oleh
tingkat trofik selanjutnya,yaitu konsumen
sekunder atau konsumen tingkat
II yang sebagian besar
berupa organisme karnivora. Konsumen sekunder ini akhirnya akan dimakan oleh konsumen tersier atau konsumen
tingkat III. Beberapa ekosistem bahkan memiliki tingkat trofi k yang
lebih tinggi lagi. Beberapa
konsumen, detritivora,
mendapatkan energinya dengan memakan detritus. Detritus adalah sisa-sisa
organisme yang mati, misalnya feses, daun yang gugur, dan bangkai dari semua
tingkat trofik.
Detritus ini akan mengembalikan
senyawa-senyawa organik kembali ke tanah
menjadi senyawa-senyawa anorganik sehingga
dapat dimanfaatkan kembali
oleh organisme autotrof. Proses
dekomposisi menjadi proses yang vital karena
membuat siklus energi dapat berlangsung
terus-menerus.
Berdasarkan komponen tingkat trofi knya,
rantai makanan dibedakan
menjadi dua, yaitu rantai makanan perumput
dan rantai makanan detritus.
Rantai makanan
perumput merupakan rantai makanan
yang diawali
dari tumbuhan pada trofik awalnya. Contohnya tumbuhan dimakan
belalang, belalang dimakan burung, burung
dimakan ular, dan ular dimakan burung elang. Sedangkan rantai makanan detritus tidak dimulai
dari tumbuhan, tetapi dimulai dari detritus sebagai trofik awalnya. Contoh
rantai makanan detritus adalah seresah atau dedaunan dimakan cacing tanah,
cacing tanah dimakan ikan, dan ikan dimakan manusia.
Detritivora seringkali mejadi penghubung
utama antara produsen dan konsumen dalam suatu ekosistem. Di ekosistem sungai,
misalnya, banya bahan organik yang dibutuhkan oleh konsumen disediakan oleh tumbuhan
terestrial. Bahan organik tersebut masuk ke dalam ekosistem sungai sebagai
guguran dedauan dan serpihan-serpihan lain yang jatuh ke dalam air atau tercuci
oleh aliran permukaan. Seekor siput air (Lymnaea sp.) mungkin bisa
memakan detritus tersebut di dasar sungai
dan kemudian
siput tersebut dimakan ikan. 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, sebenarnya hanyalah penyederhanaan
dari beberapa permutasi yang dapat dimiliki oleh interaksi makan dan dimakan.
Interaksi di dalam ekosistem yang sehat
menunjukkan adanya keseimbangan dinamis.
Lalu bagaimana keseimbangan tersebut terjadi, mengapa interaksi makan dan dimakan
di dalam jaring-jaring makanan tersebut bias seimbang? Hal ini terjadi karena
adanya proporsi yang sesuai pada setiap tingkatan trofik di dalam rantai
makanan.
Kalian telah memahami bahwa pada rantai makanan terdapat tingkat trofik
tertentu. Organisme yang menempati tingkat trofik di bagian bawah merupakan
sumber makanan bagi organisme di tingkat trofik selanjutnya. Untuk menjaga kesimbangan
antara bahan makanan dan pemangsa, organisme di tingkat trofik atas mempunyai
jumlah yang lebih sedikit dari organisme di tingkat trofi k bawahnya. Sebagai contoh,
pada rantai makanan rumput, jumlah rumput pada suatu ekosistem lebih banyak
dari jumlah hewan herbivora. Begitu pula, jumlah hewan herbivora lebih banyak
daripada hewan karnivora. Keadaan ini dapat digambarkan dalam piramida makanan.
Piramida tersebut merupakan salah satu
jenis piramida ekologi.
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.
Piramida
jumlah didasarkan pada
jumlah individu pada
Setiap tingkatan trofik. Organisme yang
menempati tingkat
dasar adalah produsen selalu memiliki jumlah jauh lebih
banyak daripada konsumen primer (tingkat
trofik di atasnya).
Sementara jumlah konsumen primer lebih
banyak dari jumlah
konsumen sekunder. Konsumen sekunder ini
jumlahnya pun
lebih banyak dari konsumen tersier.
Organisme yang berada
di puncak piramida mempunyai jumlah paling sedikit
dibandingkan organisme di tingkat
bawahnya.
Jika piramida jumlah didasarkan pada jumlah individu
pada setiap tingkatan trofik, piramida biomassa didasarkan
pada pada pengukuran massa individu per m2 pada setiap
tingkatan trofik. Biomassa merupakan ukuran massa
organisme hidup pada waktu tertentu. Biomassa pada setiap
tingkat trofik dicari sebagai rata-rata massa organisme pada suatu daerah
dengan luas tertentu. Pada
piramida biomassa, massa
rata-rata produsen lebih besar
dari massa rata-rata
konsumen di atasnya. Piramida biomassa umumnya
menyempit secara tajam dari produsen di
bagian dasar ke
karnivora tingkat teratas. Pada beberapa
ekosistem akuatik
terjadi piramida biomassa terbalik karena
konsumen primer
melebihi produsen. Jenis piramida ekologi
yang ketiga adalah
piramida energi. Kalian telah memahami
bahwa proses makan
dan dimakan yang terjadi pada sebuah
ekosistem juga diikuti
oleh perpindahan energi. Kalian masih ingat
Hukum
Kekekalan Energi bukan? Menurut Hukum Kekekalan
Energi, energi tidak dapat diciptakan dan tidak
dapat
dimusnahkan, tetapi dapat berubah dari
satu bentuk ke
bentuk yang lain. 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. Satu hal yang perlu diingat adalah
tidak semua konsumen Memanfaatkan energi dari makanan yang
didapatnya. 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.
Tingkatan trofik pada piramida energi didasarkan pada energi
yang dikeluarkan individu dan dinyatakan dalam kilokalori/m2/waktu.
Energi dapat berada dalam berbagai bentuk. Misalnya Energi kimia, energi potensial, energi kinetik, energi panas,
energi listrik, dan lain-lain. Namun, semua bentuk energi tersebut berasal dari
satu sumber yaitu matahari. 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. Selama proses transfer energi, selalu terjadi
pengurangan jumlah energi setiap melewati suatu tingkat trofik. Selama terjadi aliran energi dalam suatu
rantai makanan, terjadi pula aliran materi. Materi berupa unsur- unsur dalam
bentuk senyawa kimia yang merupakan materi dasar makhluk hidup dan tak hidup. Pergerakan energi dan materi melalui
ekosistem saling berhubungan karena keduanya berlangsung melalui transfer
zat-zat di dalam rantai makanan. Dari 200 J energi yang dikonsumsi oleh ulat, misal nya, hanya sekitar 33 J
(seperenam) yang digunakan untuk pertumbuhannya, sedangkan sisanya dibuang
sebagai feses atau digunakan untuk respirasi seluler. Tentunya, energi yang
yang terkandung dalam feses tersebut tidak hilang dari ekosistem karena masih
dapat dikonsumsi oleh detritivora. Akan tetapi, energi yang digunakan untuk
respirasi hilang dari ekosistem. Dengan demikian, jika radiasi cahaya matahari
merupakan sumber utama energi untuk sebagian ekosistem, maka kehilangan panas
pada respirasi adalah tempat pembuangan energi. Hal inilah yang menyebabkan
energi dikatakan mengalir melalui
ekosistem dan bukan didaur di
dalam ekosistem. Hanya energi kimia yang di simpan untuk pertumbuhan
(atau produksi keturunan) oleh herbivora yang tersedia sebagai makanan bagi konsumen
sekunder. Energi berbeda
dengan materi karena energi tidak dapat didaur ulang (disiklus ulang). Sehingga
suatu ekosistem harus terus-menerus diberi tenaga dari sumber eksternal
(matahari).
2. Siklus Biogeokimia
Aliran energi pada suatu ekosistem
berjalan dalam satu arah. Energi
ekosistem berasal dari energi matahari yang digunakan produsen untuk
berfotosintesis. Sehingga, energi tersebut diubah menjadi energi kimia dan
kemudian diteruskan ke konsumen dalam bentuk senyawa-senyawa
organik dalam makanannya, dan dibuang
dalam bentuk panas. Unsur-unsur kimia, seperti karbon dan nitrogen, bersiklus
di antara komponen-komponen abiotik dan biotik ekosistem. Organisme fotosintetik
mendapatkan unsur-unsur ini dalam bentuk anorganik dari udara,
tanah, dan air, dan mengasimilasi unsur-unsur tersebut menjadi molekul organik,
yang sebagian kemudian dikonsumsi oleh hewan. Unsur itu dikembalikan dalam
bentuk anorganik ke udara, tanah, dan air melalui metabolisme tumbuhan dan
hewan, serta melalui organisme lain, seperti bakteri dan fungi, yang
menguraikan buangan organik dan organisme yang mati. Karena pergerakan
unsur-unsur yang merupakan nutrien di dalam ekosistem terjadi secara berulang
melalui komponen biotik dan abiotik (geologis), maka proses tersebut juga disebut
siklus biogeokimia (biogeochemical
cycle). Pada siklus tersebut, unsur atau senyawa kimia mengalir dari
komponen abiotik ke komponen biotik, lalu kembali lagi ke komponen abiotik.
Siklus unsur-unsur tersebut tidak hanya melalui makhluk hidup, tetapi melibatkan
juga reaksi-reaksi kimia dalam lingkungan abiotik.
Proses-proses biologis dan geologis
menggerakkan nutrien di antara komponen-komponen organik dan anorganik.
Lintasan spesifik suatu bahan kimia melalui suatu siklus biogeokimia bervariasi
menurut unsur yang dimaksud pada struktur trofik suatu ekosistem.
a. Siklus Karbon
Karbon merupakan bahan dasar penyusun senyawa organik. Di dalam organisme
hidup terdapat 18% karbon. Kemampuan saling mengikat pada atom-atom karbon (C)
merupakan dasar bagi keragaman molekul dan ukuran molekul yang sangat
diperlukan dalam kehidupan. Selain terdapat dalam bahan organik, karbon juga
ditemukan dalam senyawa anorganik,
yaitu gas karbondioksida (CO2) dan batuan karbonat (batu kapur dan
koral) dalam bentuk calsium karbonat (CaCO3). Organisme autotrof
(tumbuhan) menangkap karbon dioksida dan mengubahnya menjadi karbohidrat,
protein, lipid, dan
senyawa organik lainnya. Bahan organik yang dihasilkan tumbuhan ini merupakan
sumber karbon bagi hewan dan konsumen lainnya.
Pada setiap tingkatan trofik rantai makanan, karbon kembali ke
atmosfer atau air sebagai hasil pernapasan
(respirasi). Produsen, herbivora, dan karnivora selalu
bernapas dan menghasilkan gas karbondioksida. Setiap tahun, tumbuhan
mengeluarkan sekitar sepertujuh dari keseluruhan CO2 yang terdapat
di atmosfer. Meskipun konsentarasi CO2 di atmosfer hanya sekitar
0,03%, namun karbon mengalami siklus yang cepat, sebab tumbuhan mempunyai
kebutuhan yang tinggi akan gas CO2. Walaupun begitu, sejumlah karbon
dipindahkan dari siklus itu dalam waktu yang lebih lama. Hal ini mungkin
terjadi karena karbon terkumpul di dalam kayu dan bahan organik lain yang tahan
lama, termasuk batu bara dan minyak bumi. Perombakan oleh detritivor akhirnya mendaur ulang karbon ke
atmosfer sebagai CO2. Selain itu pembakaran kayu dan bahan bakar
fosil juga ikut berperan, karena
api dapat
mengoksidasi bahan organik atau kayu menjadi CO2 dengan lebih cepat.
b. Siklus Fosfor
Keberadaan fosfor
pada organisme hidup sangat kecil, tetapi peranannya sangat diperlukan. Atom
fosfor hanya ditemukan dalam bentuk senyawa fosfat (PO4-3).
Fosfat diserap oleh tumbuhan dan digunakan untuk sintesis organik. Fosfor
banyak dikandung oleh asam nukleat, yaitu bahan yang menyimpan
dan mentranslasikan sandi genetik. Atom fosfor juga merupakan dasar bagi ATP (Adenosine
Tri Phospat) berenergi tinggi yang digunakan untuk respirasi seluler
dan fotosintesis. Selain itu
merupakan salah satu mineral penyusun tulang dan gigi. Fosfor merupakan komponen yang sangat langka dalam organisme tak hidup.
Produktivitas ekosistem darat dapat ditingkatkan jika fosfor dalam tanah
ditingkatkan. Peristiwa pelapukan batuan oleh fosfat akan menambah kandungan
fosfat di dalam tanah. Contohnya adalah akibat hujan asam Setelah produsen
menggabungkan fosfor ke dalam bentuk biologis, fosfor dipindahkan ke konsumen dalam
bentuk organik. Setelah itu, fosfor ditambahkan kembali ke tanah melalui
ekskresi fosfat oleh hewan dan bekteri penguarai detritus. Humus dan partikel
tanah mengikat fosfat sedemikian rupa, sehingga siklus fosfor terlokalisir
dalam ekosistem. Namun, fosfor dapat dengan mudah terbawa aliran air yang pada
akhirnya terkumpul di laut. Erosi yang terjadi akan mempercepat pengurasan
fosfat di samping pelapukan batuan yang sejalan dengan hilangnya fosfat. Fosfat
yang berada di lautan secara perlahan terkumpul dalam endapan yang kemudian
tergabung dalam batuan. Ketika permukaan air laut mengalami penurunan atau
dasar laut mengalami kenaikan, batuan yang mengandung fosfor ini menjadi bagian
dari ekosistem darat. Dengan demikian, fosfat mengalami siklus di antara tanah,
tumbuh an, dan konsumen dalam waktu tertentu.
c. Siklus
Nitrogen
Atmosfer mengandung lebih kurang 80% atom
nitrogen dalam bentuk gas nitrogen (N2). Di dalam organisme,
nitrogen ditemukan dalam semua asam
amino yang merupakan penyusun protein. Bagi tumbuhan, nitrogen tersedia
dalam bentuk amonium (NH4+) dan nitrat (NO3-) yang masuk
ke dalam tanah melalui air hujan dan pengendapan debu-debu halus atau butiran
lainnya. Beberapa tumbuhan,
seperti seperti Bromeliaceae epifit yang ditemukan di hutan
hujan tropis, memiliki akar udara yang dapat mengambil NH4+ dan NO3-
secara langsung dari atmosfer. Jalur lain penambahan nitrogen dalam ekosistem
adalah melalui fiksasi nitrogen (nitrogen fixation). Fiksasi nitrogen merupakan proses perubahan
gas nitrogen (N2) menjadi mineral yang digunakan untuk mensintesis
senyawa organik seperti asam amino. Nitrogen difi ksasi oleh bakteri Rhizobium,
Azotobacter, dan Clostridium yang hidup bebas dalam tanah. Selain
dari sumber alami, sekarang ini fiksasi nitrogen dibuat secara industri yang
digunakan sebagai pupuk. Pupuk bernitrogen ini memberikan sumbangan utama dalam
siklus nitrogen di suatu ekosistem akibat kegiatan pertanian. Meskipun tumbuhan
dapat menggunakan amonium secara langsung, tetapi sebagian besar amonium dalam
tanah digunakan oleh bakteri
aerob tertentu
sebagai sumber energi. Aktivitas ini mengubah ammonium menjadi nitrat (NO3 kemudian
menjadi nitrit (NO2-). Proses ini disebut nitrifi kasi. Nitrat yang dibebaskan bakteri ini kemudian diubah
oleh tumbuhan menjadi bentuk organik, seperti asam aminodan protein. Beberapa
hewan akan mengasimilasi nitrogen organic dengan cara memakan tumbuhan atau
hewan lain. Pada kondisi tanpa oksigen (anaerob), beberapa bakteri dapat
memperoleh oksigen untuk metabolisme dari senyawa nitrat. Proses ini disebut denitrifi kasi. Akibat proses ini,
beberapa nitrat diubah menjadi N2 yang kembali ke atmosfer. Perombakan dan
penguraian nitrogen organik kembali menjadi amonium yang disebut amonifi kasi dilakukan oleh bakteri
dan jamur pengurai. Proses-proses tersebut akan mendaur ulang sejumlah besar
nitrogen di dalam tanah.
d. Siklus Air
Air merupakan komponen penting bagi
kehidupan. Selain itu, aliran air dalam ekosistem berperan mentransfer zat-zat dalam siklus biogeokimia.
Siklus air digerakkan oleh
energi matahari melalui penguapan (evaporasi) dan terjadinya hujan (presipitasi). Di lautan, jumlah air yang menguap lebih besar dari curah hujan. Kelebihan uap air
ini dipindahkan oleh angin ke
daratan. Di atas daratan,
persipitasi melebihi evaporasi.
Aliran air permukaan dan air
tanah dari darat menyeimbangkan aliran uap air dari lautan ke darat. Siklus air memiliki sifat khas
dibandingkan siklus biogeokimia yang
lain. Sebagian besar siklus ini terjadi melalui proses fisik, bukan kimia. Dalam proses-proses tersebut
air berbentuk H 2O, sedangkan di dalam fotosintesis terjadi perubahan air secara kimiawi.
No comments:
Post a Comment