Martopo dan Gunawan (1994) menyebutkan, komponen-kompoenen dasar atau peubah-peubah dasar ekologi yang saling berinteraksi satu dengan lainnya di dalam setiap proses ekologi tertentu, dapat dikelompokkan menjadi lima bagian, yaitu :
1. Bahan (Matter)
Termasuk bahan (matter) dapat disebutkan antara lain mineral, air, tanah, dan udara. Dalam mendiskusikan masalah bahan (matter) ini terutama ditekankan pada pengaruh atau peranannya terhadap makhluk hidup.
a. Mineral
Mineral dibutuhkan oleh setiap organisme makhluk hidup, namun di alam tidak selalu tersedia cukup untuk kebutuhan tumbuhan dan hewan tertentu. Lotka (1925 dalam Watt, 1973) mengatakan dalam bukunya yang berjudul “Element of Physical Biology” bahwa elemen-elemen kimia seperti silikon tersedia cukup berlebihan di permukaan bumi, namun tidak penting bagi kebutuhan tumbuhan maupun hewan. Berbeda dengan elemen kimia phospor mungkin jarang ditemukan tetapi sangat dibutuhkan oleh tumbuhan dan hewan.
b. Tanah (soil)
Terdapat lima faktor yang dapat menentukan ciri khas/ karakteristik tanah pada setiap lokasi, yaitu geologi/batuan sebagai pembentuk tanah, iklim terutama curah hujan, topografi, vegetasi dan umur tanah (waktu). Lima faktor itu penting dalam menentukan produktivitas tanah, karena menentukan karakteristik kimia tanah, karakteristik fisik dan horizon lapisan tanah. Untuk sebagian besar jenis tanah, interaksi antara iklim, vegetasi, umur cukup, dan topografi dapat untuk menentukan karakteristik fisik dan kimianya. Vegetasi dan tanah membentuk sistem kausal saling berinteraksi, masing-masing merupakan faktor yang saling menentukan. Vegetasi juga menentukan terbentuknya tanah, karena sersah membentuk humus menjadi partikel sangat halus bercampur dengan material anorganik dari batuan induk.
c. Air (Water)
Di samping air merupakan kebutuhan vital bagi makhluk hidup, namun terdapat dua kepentingan pokok terhadap arti ekologi, yaitu (1) air penting sebagai tenaga dalam energi transfer dan untuk pemanfaatannya, dan (2) air mengandung berbagai elemen kimia yang cukup besar sebagai garam terlarut. Bermacam-macam kejadian di alam, walaupun konsentrasi kimia kecil, namum kadangkala justru sangat penting artinya bagi kehidupan biologi dalam air dan di lain pihak pollutan seperti DDT walaupun kecil namun dapat mematikan kehidupan biologi dalam air. Begitu pula logam berat (mercury, timah, cadmium) walaupun dalam konsentrasi kecil namun sangat berbahaya. d. Udara (Air)
Udara tidak hanya penting untuk respirasi dan melindungi kita dari partikel yang berasal dari angkasa (space), udara juga menjadi media yang menentukan jumlah dan kualitas energi yang mencapai kita dari matahari, juga seperti air, maka udara dapat mengandung toksik (racun) yang berasal dari konsentrasi beberapa zat/partikel di udara. Udara dibagi ke dalam dua lapisan yang mempunyai arti biologi, yaitu TROPOSFER sebagai massa udara bagian bawah dan STRATOSFER sebagai massa udara bagian atas. Batas kedua lapisan tersebut kurang lebih pada ketinggian 10 atau 12 kilometer yang disebut dengan TROPOPAUSE. Perbedaan kedua lapisan tersebut, lapisan Troposfer merupakan suatu area dengan gerakan konstan dari
massa udara campuran ke arah vertikal (konveksi), sedang lapisan Stratosfer adalah Isothermal dari atas ke bawah. Lapisan Troposfer mempunyai suhu 200 Celcius di bagian bawah dan 55 - 600 Celcius pada Tropopouse, sedang pada Stratosfer mempunyai suhu 55 – 600 Celcius dari atas ke bawah.
Arti dari kedua lapisan udara ini bahwa pengaruh sinar matahari akan berbeda pada kedua lapisan udara teresebut terutama berpengaruh pada panjang waktu dan partikel yang akan mencapai target. Apabila partikel dari asap kebakaran hutan dan polusi udara tidak lebih tinggi dari batas tropopouse, maka partikel tersebut akan turun ke atmosfer hanya beberapa minggu saja dan pengaruhnya di udara tidak permanen, namun apabila partikel tersebut mencapai ketinggian lapisan stratosfer dan partikel tersebut halus dan ringan, maka untuk bergerak ke bawah mencapai beberapa tahun.
2. Energi (Energy)
Gambaran energi dalam sistem kehidupan (living system) dapat terjadi dalam beberapa cara, misalnya tanaman harus mendapatkan energi matahari yang cukup sebagai tenaga fotosintesis untuk membentuk mineral bagi keperluan hidupnya. Manusia dan hewan perlu energi dalam makanannya untuk mendukung proses metabolisme, aktivitas, petumbuhan, dan reproduksi. Jadi tanaman dan hewan apalagi manusia perlu energi karena energi menentukan laju dari semua proses yang akan terjadi.
Pemanasan meningkatkan laju reaksi dari setiap sistem atau proses sampai mencapai temperatur maksimum, selanjutnya meningkatnya pemanasan akan menurunkan laju reaksi. Oleh karena itu hewan dan tanaman perlu adaptasi untuk melindungi diri dari pemborosan energi pada udara dingin. Berbagai mekanisme yang dialami tanaman dan hewan untuk melindungi/mencegah adanya panas yang meningkat untuk menghindari kehilangan energi. Bentuk pengumpulan energi bagi hewan adalah makan, sedang untuk tanaman adalah fotosintesis.
Setiap spesies mempunyai strategi yang berbeda dalam mengatur strategi energi yang digunakan. Strategi yang dipertimbangkan ditentukan oleh proporsi makanan yang dimakan itu dibuang (wasted) atau diasimilasi (assimilated). Faktor-faktor yang dipertimbangkan dalam strategi energi dapat diikuti penjelasan sebagai berikut :
- Paloheimo dan Dickie (1966) mencoba menilai pertumbuhan dari metabolisme ikan menurut EFISIENSI PERTUMBUHAN (Growth Efficiency/GE : pertumbuhan per unit waktu per unit makanan yang dimakan). Efisiensi pertumbuhan (GE) lebih rendah apabila tersedia makanan berlebihan atau apabila ikan itu lebih besar.
Penemuan itu harus hati-hati dalam interpretasi, karena perhitungan GE tidak termasuk energi yang dipakai. Ikan besar mempunyai GE rendah, karena sebagian besar dari makannya untuk energi bukan untuk dibuang (wasted).
- Faktor temperatur, pada hewan-hewan kecil untuk pembakaran perlu energi per unit massa per hari lebih besar dari pada hewan-hewan besar. Hubungan antara metabolisme dan berat badan dapat dirumuskan sebagai berikut :
M=a. W0.667
Keterangan :
M = standar metabolisme (kilokalori/hari) W = berat badan (kg)
- Faktor lain, strategi energi juga ditentukan oleh masing-masing spesies di bawah pengaruh seleksi alam serta nilai dan fluktuasi komponen-komponen lingkungan.
- Faktor makanan, strategi energi organisme juga ditentukan oleh faktor makanan, jenis makanan yang berbeda mempunyai energi yang berbeda per unit massa.
3. Ruang (Space)
Ruang mempunyai banyak jenis implikasi yang berbeda terhadap organisme pada setiap sumberdaya dalam ruang. Implikasi itu dapat dipertimbangkan menjadi tiga kategori, yaitu jumlah ruang per individu, struktur ruang yang tersedia, dan selang-seling (inter-spersion) dari spesies yang berbeda.
a. Jumlah ruang per individu
Ruang sebagai sumberdaya penting bagi organisme, Ishida (1952) melakukan percobaan populasi kumbang betina pada
beberapa site dan kontainer dengan perlakuan yang berbeda antara percobaan satu dengan lainnya. Ia dapat menunjukkan bahwa meningkatnya kerapatan kumbang betina pada sertiap site dan kontainer menekan laju kesuburan populasi kumbang tersebut. Kesimpulan yang dapat diambil bahwa distribusi organisme dalam ruang menentukan efisiensi energi yang dimanfaatkan oleh individu dan populasinya. Jarak rata-rata dalam ruang menentukan biaya/energi untuk travel atau migrasi dalam ruang tersebut.
b. Struktur ruang yang tersedia
Struktur ruang, seperti halnya jumlah ruang per individu adalah penting bagi organisme. Jenis oreganisme tertentu tidak dapat hidup dalam habitat kalau tidak ada bagian ruang di dalam habitat tersebut mempunyai jenis struktur tertentu. Sebagai contoh, banyak hewan-hewan air muda sangat tergantung pada kondisi teluk yang dangkal sehingga mereka tidak dapat dikejar predator-predator air dalam.
Faktor ruang lain yang mempunyai banyak implikasi penting terhadap dinamika populasi tanaman ataupun hewan adalah derajad heterogenitas sebagai lawan dari homogenitas dari habitat. Kondisi heterogenitas secara spasial mempunyai pengaruh baik dan jelek terhadap spesies yang bersangkutan. Apabila kita hanya mempertimbangkan spesies x, maka keuntungan spesies x dapat hidup pada lingkungan yang
homogen, namun kurang menguntungkan pada lingkungan yang heterogen.
Heterogenitas distribusi populasi tanaman dapat mempengaruhi pengaruh herbivor pada tanaman, heterogenitas pola distribusi herbivor dapat mempengaruhi pengaruh predator atau parasit pada herbivor. Variasi struktur lingkungan dapat meciptakan tempat berlindung (niches) bagi mangsa (sasaran) dari predator, berarti mencegah kepunahan mangsa dan selanjutnya juga predator.
c. Selang-seling (interpersion) spasial spesies yang berbeda Tingkat interspersion tanaman tergantung pada kondisi perbedaan gradien lingkungan dan meluasnya spesies tanaman menggunakan efluen kimia untuk menekan pertumbuhan biji/ benih spesies yang berdekatan.
Kompleksitas yang dihadapi dalam konteks spasial terlihat berbanding searah dengan jarak dan cakupan spasial (luasan) yang dijadikan perhatian manusia. Kemampuan manusia dalam memahami fenomena kehidupan akan semakin terbatas seiring dengan bertambahnya luas, jarak dan lingkup spasial fenomena yang diamati.
4. Waktu (Time)
Waktu yang dapat disediakan untuk hidup berkelanjutan, baik untuk spesies tanaman maupun hewan tergantung pada dua faktor
dengan respek terhadap waktu, yaitu karakteristik suatu ruang dan karakteristik spesies.
- Karakteristik ruang (space)
Setiap tempat di bumi ini dapat dicirikan oleh lama waktu dalam satu hari, satu tahun atau seri tahun yang diperlukan dalam proses biologi. Lama waktu dalam kondisi tersebut merupakan zone toleransi sehingga pertumbuhan dapat berjalan terus menentukan jumlah biomas dalam setiap spesies sampai batas waktu yang sesuai, lama waktu yang tersedia tersebut juga menentukan jumlah maksimum biomas yang dapat diakumulasi.
- Karakteristik spesies menentukan bagaimana mereka dipengaruhi oleh waktu
Kekurangan atau kependekan waktu adalah salah satu dari keterbatasan sumberdaya untuk semua kehidupan organisme. Waktu digunakan untuk mencari/menemukan sesuatu, jika perlu dengan cara mengejar/kompetisi untuk menemukan makanan, jodoh, memilih tempat atau sembunyi dari musuh. Waktu dibutuhkan juga untuk pertumbuhan dan reproduksi. Terdapat korelasi kritis antara lama waktu yang tersedia untuk mencari/menemukan makanan dengan fluktuasi dalam kerapatan makanan.
Bagaimana spesies itu dipengaruhi waktu, misalnya kecepatan suatu organisme dapat bergerak menentukan jarak yang dapat
ditempuh per satuan waktu, kapan suatu hewan dapat cukup cepat mendapatkan sumberdayanya guna meneruskan keberadaannya membutuhkan waktu dalam sehari atau musim. Hal ini juga berarti menentukan dapat bertahan atau tidaknya individu atau populasi.
5. Diversitas (Diversity)
Diversitas dari suatu barang dapat diukur dengan banyaknya kemungkinan barang tersebut dapat dikombinasikan. Karakteristik genetik dari populasi adalah merupakan ukuran dari kandungan informasinya (diveresitas). Pielou (1959) mengemukan tentang mengukur organisasi komunitas sebagai suatu pola distribusi spasialnya, arti dari semua ukuran tersebut menjelaskan hubungan antara struktur dan dinamika komunitas.
(1) Sumber asal dari kandungan informasi tinggi (diversitas) Prinsip : diversitas suatu spresies dalam suatu lingkungan tergantung pada area, pemisah geografi, kekayaan lingkungan dan diversitas ekologi. Diversitas ekologi tergantung pada stabilitas iklim dalam suatu habitat. Kekayaan lingkungan diukur dari jumlah curah hujan, meningkatnya curah hujan menyebabkan meningkatnya kekayaan lingkungan, meningkatnya kekayaan lingkungan meningkatkan diversitas spesies. Pengaruh gradien lingkungan pada spesies tergantung pada faktor-faktor lingkungan di mana sebagian besar menentukan kelompok organisme yang bersangkutan.
(2) Pengaruh diversitas tropis (Trophic Diversity)
Beberapa penulis telah mempertimbangkan hubungan antara struktur piramid tropis dan stabilitas populasi spesies dalam ekosistem. Southwood dan Way (1970) mengemukakan tujuh pola struktur jaringan tropis yang berbeda satu dengan yang lain dalam bentuk diagram (Watt, 1973, hal. 85). Empat faktor yang harus dipertimbangkan dalam menentukan pengaruh struktur jaringan tropis pada stabilitas populasi spesies, yaitu (1) berapa banyak diversitas spesies pada setiap level dalam jaringan, (2) bagaimana diversitas spesies ini dikaitkan dengan aliran energi, (3) berapa banyak garis silang yang ada antara bagian-bagian piramid, dan (4) apakah sebenarnya arti hubungan-hubungan tropis : bagaimana ketepatannya, kecepatan respon dan elastik adalah respon dari suatu spesies terhadap perubahan-perubahan dalam ketersediaan yang lain.