Pengantar. Pengantar. Pengantar. Komponen Ekosistem. Pengantar. ONRIZAL Dept. Kehutanan FP USU

(1)

ONRIZAL

Dept.

Kehutanan

FP USU

Onrizal Ekosistem 2

Pengantar

• A.G. Tansley, seorang ekolog Inggeris pada tahun 1935

• Ekosistem?

– suatu sistem di alam yang mengandung komponen hayati (organisme atau biotik) dan komponen non-hayati (abiotik), dimana antara kedua komponen tersebut terjadi hubungan timbal balik untuk

mempertahankan kehidupan

Onrizal Ekosistem 3

Pengantar

• Ekositem Æ satuan dasar fungsional

dalam ekologi, karena ekosistem mencakup organisme (komunitas-komunitas) biotik dan lingkungan abiotik yang saling berinteraksi

Onrizal Ekosistem 4

Pengantar

• Fungsi utama ekosistem di dalam

pandangan ekologi adalah penekanan hubungan wajib, ketergantungan, dan hubungan sebab-akibat, yakni

perangkaian komponen-komponen untuk membentuk satuan-satuan fungsional

Onrizal Ekosistem 5

Pengantar

Padanan kata dalam berbagai pustaka: • Biocoenosis = komponen biotik • Geocoenosis = komponen abiotik • Biogeocoenosis/geobiocoenosis =

ekosistem

Onrizal Ekosistem 6

Komponen Ekosistem

Suatu ekosistem disusun oleh

berbagai komponen yang dapat

diklasifikasikan dari beberapa

segi, yaitu

:

A.

A. tingkat makantingkat makan--memakan (memakan (tropic leveltropic level))

B.

B. penyusun penyusun ((strukturstruktur))

C.

(2)

Onrizal Ekosistem 7

Komponen Ekosistem

A. Tingkat makan-memakan

(tropic level):

1. Komponen autotrofik,

2. Komponen heterotrofik

Onrizal Ekosistem 8

Komponen Ekosistem

A. Tingkat makan-memakan (tropic level): 1. Komponen autotrofik,

– organisme yang mampu mensistesis makanannya sendiri yang berupa bahan organik dari bahan-bahan anorganik sederhana dengan bantuan sinar matahari dan zat hijau daun (klorofil)

Onrizal Ekosistem 9

Komponen Ekosistem

A. Tingkat makan-memakan (tropic level): 2. Komponen heterotrofik

– organisme yang sumber makanannya diperoleh dari bahan-bahan organik yang dibentuk oleh komponen autotrofik,

menyusun kembali dan menguraikan bahan-bahan organik kompleks yang telah mati kedalam senyawa anorganik sederhana

Onrizal Ekosistem 10

Komponen Ekosistem

B. Penyusun (stuktur): 1. Komponen abiotik 2. Produsen 3. Konsumen 4. Pengurai

Komponen Ekosistem

B. Penyusun (stuktur):

1. Komponen abiotik yaitu komponen fisik dan kimia, seperti tanah, air, udara, sinar matahari, dan lain-lain yang merupakan medium untuk berlangsungnya kehidupan.

2. Produsen yaitu organisme autotrofik, umumnya adalah tumbuhan berklorofil yang mampu mensistesis makanannya sendiri dari bahan anorganik.

Komponen Ekosistem

B. Penyusun (stuktur):

3. Konsumen yaitu organisme heterotrofik 4. Pengurai yaitu organisme heterotrofik

yang menguraikan bahan organik yang berasal dari organisme mati, menyerap sebagian hasil penguraian tersebut dan melepas bahan-bahan yang sederhana yang dapat dipakai oleh produsen

(3)

Komponen Ekosistem

C. Tujuan deskriptif:

1. Bahan-bahan anorganik (C, N, CO2, H2O, dan lainnya)

2. Senyawa organik (protein, lemak, karbohidrat, dan lainnya)

3. Iklim (suhu, dan faktor fisik lainnya) 4. Produsen

Komponen Ekosistem

C. Tujuan deskriptif:

5. Konsumer makro (phagotroph yaitu organisme heterotrofik, umumnya hewan) yang memakan organisme lain atau bahan organik

6. Konsumer mikro (saprotroph, osmotroph) yaitu organisme heterotrofik, umumnya jamur dan bakteri, yang menghancurkan bahan organik mati, menyerap sebagian hasil perombakannya, dan membebaskan bahan-bahan anorganik sederhana yang berguna bagi produser

¾ Mana yang merupakan komponen biotik dan abiotik?

Komponen Ekosistem

Organisme heterotrofik dapat juga dibedakan menjadi:

zBiophage, yaitu organisme yang

mengkonsumsi organisme lainnya.

zSaprophage, yaitu organisme pengurai

bahan-bahan organik yang telah mati

Komponen Ekosistem

Dari segi fungsional, suatu ekosistem sebaiknya dianalisis menurut:

1. Aliran energi 2. Rantai pangan

3. Pola keanekaragaman dalam ruang dan waktu 4. Siklus hara

5. Pengembangan dan evolusi 6. Kontrol (sibernetik)

Komponen Ekosistem

Konsumer juga dapat dibedakan menjadi:

1. Konsumer I (konsumer primer) 2. Konsumer II (konsumer sekunder) 3. Konsumer III (konsumer tersier) 4. Parasit, scavenger, dan saproba

Komponen Ekosistem

z Konsumer I (konsumer primer)

hewan-hewan herbivora yang

makanannya bergantung pada produsen (tumbuhan hijau). Contoh: insekta, rodentia, kelinci, sapi, dan lainnya (pada ekosistem daratan), moluska, krustacea, dan lainnya (pada ekosistem akuatik)

(4)

Komponen Ekosistem

z Konsumer II (konsumer sekunder)

karnivora dan omnivora yang memakan herbivora. Contoh: burung gagak, rubah, kucing, ular, dan lainnya

Komponen Ekosistem

z Konsumer III (konsumer tersier)

karnivora dan omnivora, misal singa, harimau, dan lainnya yang disebut juga Top Konsumer.

z Parasit, scavenger, dan saproba

Komponen Ekosistem

Konsumer juga dapat dibedakan menjadi: z Konsumer I (konsumer primer)

hewan-hewan herbivora yang makanannya bergantung pada produsen (tumbuhan hijau). Contoh: insekta, rodentia, kelinci, sapi, dan lainnya (pada ekosistem daratan), moluska, krustacea, dan lainnya (pada ekosistem akuatik)

z Konsumer II (konsumer sekunder)

karnivora dan omnivora yang memakan herbivora. Contoh: burung gagak, rubah, kucing, ular, dan lainnya

z Konsumer III (konsumer tersier)

karnivora dan omnivora, misal singa, harimau, dan lainnya yang disebut juga Top Konsumer.

z Parasit, scavenger, dan saproba

Faktor Penyebab Perbedaan Ekosistem

z Perbedaan kondisi iklim (hutan hujan, hutan musim, hutan savana)

z Perbedaan letak dari permukaan laut, topografi, dan formasi geologik (zonasi pada pegunungan, lereng pegunungan yang curam, lembah sungai)

z Perbedaan kondisi tanah dan air tanah (pasir, lempung, basah, kering)

Macam dan Ukuran Ekosistem

Berdasarkan proses terjadinya, ekosistem

menjadi dua macam:

zEkosistem alam

laut, sungai, hutan alam, danau alam, dan lainnya

zEkosistem buatan

sawah, kebun, hutan tanaman, tambak, bendungan (misalnya waduk Jatiluhur), dan lainnya

(5)

Macam dan Ukuran Ekosistem

Ukuran ekosistem bervariasi:

zsebesar kultur dalam botol di laboratorium,

zseluas danau,

zsepanjang sungai,

zseluas lautan

zsampai seukuran biosfir ini

Tipe Ekosistem

z Ekosistem terestris (daratan)

z Ekosistem akuatik (perairan)

Tipe Ekosistem

z Ekosistem terestris (daratan)

{ Ekosistem hutan

{ Ekosistem padang rumput

{ Ekosistem gurun

{ Ekosistem anthropogen atau buatan (sawah,

kebun, dan lainnya)

Tipe Ekosistem

z Ekosistem akuatik (perairan)

{ Ekosistem air tawar, misalnya kolam, danau,

sungai, dan lainnya

{ Ekosistem lautan

Tahap-tahap Dasar Operasional

pada Ekosistem

1. Penerimaan energi radiasi

2. Pembuatan bahan-bahan organik dari bahan anorganik oleh produser

3. Pemanfaatan produser oleh konsumer dan lebih jauh lagi pada bahan-bahan terkonsumsi 4. Perombakan bahan-bahan organik dari

organisme yang mati oleh dekomposer (pengurai) kedalam bentuk anorganik sederhana untuk penggunaan ulang oleh produser

Ekologi Niche (Relung)

z

zNicheNiche (relung) adalah peranan suatu makhluk hidup dalam suatu habitat.

z

zHHabitat adalah tempat hidup organisme. abitat

EEkologi nichekologi niche??

peran total dari suatu jenis (spesies) dalam komunitas.

z

zEkologi nicheEkologi niche mencakup jenis organisme, faktor lingkungan, areal tempat tumbuh, spesialisasi dari populasi jenis dalam suatu ekosistem

(6)

Onrizal Ekosistem 31 Onrizal Ekosistem 32

Beberapa hal penting tentang energi dalam ekosistem:

Energi adalah kemampuan untuk melakukan kerja

Bentuk energi yang berperan penting pada makhluk hidup adalah energi mekanik, kimia, radiasi dan panas Perilaku energi di alam mengikuti

Hukum Thermodinamika

Beberapa hal penting tentang energi dalam ekosistem:

Hukum Thermodinamika: Hukum Thermidinamika I

Energi dapat diubah dari suatu bentuk ke bentuk lainnya, tetapi energi tidak pernah dapat diciptakan atau dimusnahkan

Beberapa hal penting tentang energi dalam ekosistem: Hukum Thermodinamika:

Hukum termodinamika II

Setiap terjadi perubahan bentuk energi pasti terjadi degradasi energi dari bentuk energi yang terpusat menjadi bentuk energi yang terpencar atau karena berbagai energi selalu memencar menjadi panas, tidak ada transformasi secara spontan dari suatu bentuk energi menjadi energi potensial berlangsung dengan efisiensi 100%.

Beberapa hal penting tentang energi dalam ekosistem: Hukum Thermodinamika:

Hukum termodinamika II

Misal: 57% energi surya diserap atmosfir, dan 35% disebarkan untuk memanaskan air dan daratan. Dari sekitar 8% energi surya yang mengenani permukaan tumbuhan, 10 – 15% dipantulkan, 5% ditansmit, 80 – 85% diserap, dan ± 2% (0,5 – 3,5%) dari total energi cahaya digunakan dalam fotosistesis serta sisanya dirobah menjadi bentuk panas

Gambar

(7)

Ekosistem 37 Onrizal

Rantai Pangan

Rantai pangan: pengalihan energi dari

sumberdaya dalam tumbuhan melalui sederatan organisme yang makan dan dimakan.

Rantai Pangan

Semakin pendek rantai pangan semakin

besar energi yang dapat disimpan dalam bentuk tubuh organisme di ujung rantai pangan

Rantai Pangan: Tipe

Rantai pemangsa

Rantai parasit

Rantai saprofit/dedritus

Rantai Pangan: Tipe

Rantai pemangsa

dimulai dari hewan kecil sebagai mata rantai pertama ke hewan yang lebih besar dan berakhir pada hewan terbesar dimana landasan permulaan adalah tumbuhan sebagai produser.

Rantai Pangan: Tipe

Rantai parasit

berawal dari organisme besar ke organisme kecil.

Rantai saprofit/dedritus

bearawal dari organisme mati ke mikroorganisme.

Rantai Pangan: Tingkat Tropik

Dalam suatu ekosistem, rantai-rantai

pangan berkaitan satu sama lain membentuk suatu jaring-jaring pangan (food web).

(8)

Rantai Pangan: Tingkat Tropik

Komponen-komponen organisme dalam

suatu ekosistem biasanya dikelompokkan ke dalam tingkat tropik (tropic level) yang terdiri atas suatu kelompok organisme.

Rantai Pangan: Tingkat Tropik

Berbagai organisme yang memperoleh

sumber makanan melalui langkah yang sama dianggap termasuk pada tingkat tropik yang sama

Rantai Pangan: Tingkat Tropik

Berdasarkan tingkat tropik, organisme dalam ekosistem dikelompokkan menjadi:

Tumbuhan hijau : tingkat tropik I Herbivora : tingkat tropik II Karnivora : tingkat tropik III Karnivora sekunder : tingkat tropik IV

Struktur Tropik & Piramida Ekologi

Ukuran individu menentukan besarnya

metabolisme suatu organisme.

Semakin kecil ukuran organisme, semakin

besar metabolisme per gram biomassa.

Oleh karena itu, semakin kecil organisme semakin kecil biomassa yang dapat ditunjang pada suatu tingkat tropik dalam ekosistemnya

Struktur Tropik & Piramida Ekologi

Fenomenan interaksi antara rantai-rantai

makanan dan hubungan metabolisme dengan ukuran organisme menyebabkan berbagai komunitas mempunyai struktur

tropik tertentu

Struktur Tropik & Piramida Ekologi

Struktur tropik dapat diukur dan

dipertelakan, baik dengan biomassa per satuan luas maupun dengan banyaknya energi yang ditambat per satuan luas per satuan waktu pada tingkat tropik yang berurutan

(9)

Struktur Tropik & Piramida Ekologi

Piramida ekologi dapat Piramida ekologi

menggambarkan struktur dan fungsi tropik

Tipe-tipe piramida ekologi:

Piramida jumlah individu

Piramida biomassa

Piramida energi

Struktur Tropik & Piramida Ekologi

Tipe-tipe piramida ekologi: Piramida jumlah individu

menggambarkan jumlah individu dalam produser dan konsumer suatu ekosistem

Piramida biomassa

menggambarkan biomassa dalam setiap tingkat tropik

Piramida energi

menggambarkan besarnya energi pada setiap tingkat tropik. Semakin tinggi tingkat tropik, semakin efisien dalam penggunaan energi

Produktivitas

Produktivitas primerProduktivitas primer

kecepatan penyimpanan energi potensial oleh organisme produsen melalui proses fotosistesis dalam bentuk bahan-bahan organik yang dapat digunakan sebagai bahan pangan.

PProduktivitas sekunderroduktivitas sekunder

kecepatan penyimpanan energi potensial pada tingkat tropik konsumer dan pengurai

Produktivitas Primer

Produktivitas primer kotorProduktivitas primer kotor(gross primary production) kecepatan total fotosistesis, mencakup pula bahan organik yang dipakai untuk respirasi selama pengukuran. Istilah ini sama dengan asimilasi total

Produktivitas primer bersihProduktivitas primer bersih(net primary production) kecepatan penyimpanan bahan-bahan organik dalam jaringan tumbuhan sebagai kelebihan bahan yang dipakai untuk respirasi oleh tumbuh-tumbuhan selama pengukuran. Istilah ini sama dengan asimilasi bersih

Produktivitas

Dapat diukur berdasarkan:

kalori atau dikenal juga dengan ash free dry kalori

weight (berat kering bebas abu) yang

dinyatakan dalam satuan kalori per satuan luas per satuan waktu, misalnya kalori per hektar per tahun

biomassa (biasanya berupa berat kering) yang biomassa

dinyatakan dalam satuan biomassa per satuan luas per satuan waktu, misalnya ton per hektar per tahun

Jumlah bahan organik yang diproduksi oleh organisme per satuan unit area pada suatu saat Biomassa menunjukkan net production

Biomass production rate Ælaju akumulasi biomassa dalam kurun waktu tertentu Biomassa dinyatakan dalam

(a) berat kering (dry weight)

(b) berat kering bebas abu (ash free dry weight)

(10)

Energi

cahaya Primer KotorProduksi

Respirasi Produksi Primer Bersih 9Dalam setiap transfer energi dari tanaman ke tingkat

tropik yang berbeda, 90 % hilang sebagai panas 9Efisiensi energi Æ rasio antara aliran energi di setiap

titik/tahap yang berbeda sepanjang rantai makanan (%)

Aliran energi

Gross Ecological Effisiency (GEE) ¾rasio kalori mangsa yang dikonsumsi

pemangsa terhadap kalori makanan yang dikonsumsi mangsa

Produktivitas: Contoh NPP

Produksi bersih per unit area (gram kering per m2_{per tahun)} Ekosistem ₍₁₀Luas, 6_km2₎

Kisaran Nilai Tengah

Danau dan sungai 2 100-1500 500 Rawa dan payau 2 800-4000 2000 Hutan tropis 20 1000-5000 2000 Hutan temperate 18 600-2500 1300 Hutan boreal 12 400-2000 800 Woodland & shrubland 7 200-1200 600

Savana 15 200-2000 700

Padang rumput temperate 9 150-1500 500 Tundra dan alpine 8 10-400 140 Semak gurun pasir 18 10-250 70 Gu run pasir ekstrim, batu dan es 24 0-10 3 Lahan pertanian 14 100-4000 650

Total lahan 149 ... 730

Lautan terbuka 332 2-400 125 Dasar benua 27 200-600 350 Alga dan pesisir 2 500-4000 2000

Total lautan 361 ... 155 Total bumi 510 ... 320 Whittaker, 1970 Whittaker, 1970 Ekosistem 58 Onrizal

Siklus Biogeokimia & Hara

Telah diketahui ada sekitar 100 unsur kimia di dunia hanya 30 – 40% unsur yang sangat diperlukan oleh makhluk

hidup.

Unsur-unsur kimia, termasuk unsur utama dari

protoplasma, cenderung untuk bersirkulasi dalam biosfir dengan pola tertentu dari lingkungannya ke organisme dan kembali lagi ke lingkungan Æsiklus biogeokimiasiklus biogeokimia

Pergerakan unsur-unsur dan senyawa-senyawa

anorganik yang penting untuk menunjang kehidupan Æ

siklus hara

Siklus Biogeokimia & Hara

Kedua siklus tersebut masing-masing

terdiri atas dua kompartemen atau dua

pool:

Reservoir pool dengan karakter besar,

lambat bergerak, umumnya bukan komponen ekologi.

Exchange atau cycling pool dengan karakter

kecil, tapi lebih aktif bertukar dengan cepat antara organisme dengan lingkungannya

Siklus Biogeokimia & Hara

Dari sudut biosfir secara keseluruhan,

siklus biogeokimia terdiri atas:

Tipe gasTipe gas, dimana reservoir adalah di atmosfir atau hidrosfir (lautan), misalnya siklus karbon (CO2) dan siklus nutrien (N).

Tipe sedimenTipe sedimen, dimana reservoir adalah di kerak bumi, misalnya siklus posfor (P).

(11)

Contoh Jaring Pangan, Aliran Energi & Produktivitas pada Suatu Ekosistem

Langkah pertama dalam membuat model grafis dari aliran energi dalam ekosistem adalah dengan menentukan anggota primer dari jaring pangan dan interaksi jaring pangan

Produser Herbivora Carnivora

Spartina Prochelisia Orchelimum

Serangga herbivore lainnya Laba-laba

Passarines

Capung

Alga

Uca dan Sesarma Modiolus Littorina Oligochaete Streblospio Capitella Manayunkia Eurytium Clapper rail Raccoon Bakteri Bakteri

Jaring pangan di rawa asin Georgia (Sumber : Teal, 1962)

Input berupa cahaya 600.000 kkal m2_{per tahun}

Hilang dalam fotosintesis 563.620 kkal m2_{per tahun; 93,9%}

Produksi kotor 36.380 ; 6,1o% cahaya yang terjadi Respirasi produser 28.173 ; 77% produksi kotor Produksi bersih 8.205 kkal m2_{per tahun}

Respirasi bakteri 3.890 kkal m2_{per tahun; 47% produksi bersih}

Respirasi konsumen lainnya 644 kkal m2_{per tahun}

Energi total yang hilang oleh konsumen 4.534 kkal m2_{per tahun; 55% produksi bersih}

Ekspor 3.671 kkal m2_{per tahun; 45% produksi bersih} Jaring pangan di rawa asin Georgia (Sumber : Teal, 1962)

Ja ring p angan d i r aw a a si n Geo rg ia (S um ber : T e al , 1 962 )