EKOLOGI PERAIRAN
Kuliah Minggu 2&3
Ekosistem
Pengertian Ekosistem Struktur & Komponen Ekosistem
Pengendalian Biologis Produksi dan Dekomposisi
Sifat Sibernetik dan Stabilitas Ekosistem
1
Konsep Ekosistem
• Adalah suatu kawasan alam yang di dalamnya tercakup unsur-unsur hayati dan non hayati, keduanya berhubungan timbal balik.
• Menurut UUD LH:
Ekosistem adalah tatanan unsur lingkungan hidup yang merupakan kesatuan utuh
menyeluruh dan saling mempengaruhi dalam
Unsur ekosistem
1. Autotrofik, adalah suatu organisme yang
mampu menyediakan atau mensintesis makanannya sendiri, atau mampu menggunakan komponen anorganik
sederhana dan membentuk komponen yang lebih kompleks.
2. Heterotrofik, adalah organisme yang mampu
menggunakan dan mendekomposisi material kompleks yang dihasilkan oleh organisme autotrofik.
3
Komponen ekosistem
1. Bahan tak hidup (abiotik) adalah komponen fisik dan kimia yang terdiri atas, air, tanah, udara, sinar matahari, yang merupakan medium atau substrat untuk berlangsungnya kehidupan.
2. Produsen, organisme autotrofik yang umumnya tumbuhan berklorofil,
mensintesis makanan dari bahan
anorganik sederhana.
Komponen ekosistem (cont.)
3.Konsumen, adalah organisme heterotrofik, misalnya hewan, manusia, yang memakan organisme lain.
4.Pengurai atau perombak (decomposer) yaitu organisme heterotrofik yang menguraikan bahan organik yang berasal dari organisme mati,
menyerap sebagian hasil dekomposisi dan
melepas komponen sederhana untuk digunakan kembali oleh produsen. Contoh dekomposer:
jamur, bakteri, cacing, dll.
5
Jenis Ekosistem
Aquatik vs Terestrial
• Aquatik:
- Ekosistem danau
- Ekosistem kolam
- Ekosistem sungai
- Ekosistem kolam
Tipe Ekosistem
• Ekosistem Alam
• Ekosistem binaan manusia
• Ekosistem lengkap
• Ekosistem tidak lengkap
• Ekosistem tertutup
• Ekosistem terbuka
7
Contoh Ekosistem Kolam
Unit dasar ekosistem kolam
1. Komponen abiotik, berupa bahan organik dan anorganik seperti air, karbon dioksida, oksigen, kalsium, garam, nitrogen, fosfor, asam amino, humus, dll
2. Produsen:
- Tumbuhan yang terapung dan berakar di pinggir kolam.
- Fitoplankton,yang berupa tumbuhan mikroskopis, terapung di permukaan air dan menyebar sampai ke dalam air yang sinar matahari bisa menembus. Tumbuhan ini sangat penting dibanding tumbuhan lainnya yang berakar.
3. Konsumen primer (herbivora), hewan yang memakan tumbuhan dan sisa tumbuhan, seperti hewan kecil di dasar kolam (larva serangga, udang2an, ikan kecil, dll.) dan zooplankton.
9
Unit dasar ekosistem kolam (cont.)
4. Konsumen sekunder (karnivora),
hewan yang memakan konsumen primer.
5. Konsumen tersier (karnivora sekunder).
6. Pengurai adalah mikroorganisme yang terdiri dari bakteria, jamur, cacing, dll. yang tersebar di seluruh kolam.
Organisme ini jumlahnya sangat banyak, apalagi jika temperatur dan kekeruhan tinggi, perkembangbiakannya amat cepat.
Pengendalian Biologis dari Lingkungan Abiotik
Hipotesis Gaia (Lovelock, 1979):
“Organisme terutama mikroorganisme, telah berevolusi bersama dengan
lingkungan fisik untuk membentuk sistem pengendalian yang pelik, yang
mempertahankan keadaan bumi agar tetap sesuai untuk kehidupan”.
11
Pengendalian Biologis dari Lingkungan Abiotik
Secara umum diketahui bahwa lingkungan abiotik mengendalikan aktivitas organisme, akan tetapi dalam banyak hal organisme juga mempengaruhi dan
mengendalikan lingkungan abiotik sehingga
menghasilkan senyawa2 dan sumber energi baru bagi lingkungan dan organisme lain.
Contoh:
- kegiatan organisme laut yang sangat menentukan kadar zat-zat kimia dan lumpur di dasar laut.
- pembentukan terumbu karang oleh kegiatan hewan karang dan zooxanthella.
Pengendalian Biologis dari Lingkungan Abiotik
• Manusia sangat tergantung pada lingkungan alamnya karena berada pada ujung akhir rantai makanan.
Manusia senantiasa mengubah lingkungan abiotik untuk memenuhi kebutuhan hidupnya yang mendesak, tanpa memperhitungkan keseimbangan alam, yang pada akhirnya merusak komponen2 biotik dalam ekosistem dan perimbangan ekosistem dunia.
• Contoh:
- terjadinya pemanasan global (global warming) - pemusnahan komponen biotik di Copperhill
oleh kegiatan peleburan tembaga
13
The Copper Basin at Copperhill
Jenis-Jenis Produksi dan Organisme Produser
• Bahan organik kebanyakan diproduksi melalui proses fotosintesis.
• Fotosintesis dilakukan oleh tumbuhan hijau (ganggang dan tanaman tingkat tinggi).
15
Proses fotosintesis
Karbondioksida (CO2)
Air (H2O)
Proses (sinar matahari, sistem enzim dan
khlorofil)
Gula/karbohidrat (C6H12O6)
Oksigen (O2)
Jenis-Jenis Produksi dan Organisme Produser
• Produksi bahan organik yang dilakukan oleh bakteri, proses ini tidak menggunakan air tetapi senyawa2 anorganik belerang seperti H2S, sehingga proses ini tidak melepaskan O2.
• Produksi bahan organik dengan cara ini relatif kecil, hanya terjadi pada kondisi dimana tanaman hijau tidak dapat berfotosintesis, dalam siklus mineral tertentu di dalam sedimen, misalnya dalam siklus belerang, atau pada perairan yang mengalami pencemaran atau eutrofikasi.
17
Jenis-Jenis Produksi dan Organisme Produser
• Bakteri kemosintetik memperoleh energi melalui oksidasi kimia senyawa2 anorganik sederhana, misalnya
amoniak menjadi nitrit, nitrit menjadi nitrat, sulfida menjadi sulfur, dan besi ferro menjadi ferri.
• Bakteri kemolitotrof ini dapat berfungsi di tempat2 gelap (di dalam tanah dan di dasar laut) sehingga selain berperanan dalam pengembalian unsur2 hara, juga untuk penyelamatan energi bagi organisme di daerah
Dekomposisi
• Dekomposisi secara sederhana adalah proses yang dilakukan oleh mikroorganisme (bakteri dan jamur) untuk mendapatkan makanannya.
• Bilamana proses ini tidak terjadi maka semua unsur-unsur hara akan tetap terikat pada organisme yang mati
sehingga tidak akan ada kehidupan baru yang muncul.
• Di dalam sel-sel bakteri dan miselia jamur terdapat enzim2 yang dapat melangsungkan reaksi kimia yang spesifik, yang dimasukkan ke dalam tubuh yang mati sehingga terjadi dekomposisi.
• Hasil dekomposisi sebagian diserap oleh mikroba sebagai makanan dan sebagian lagi tertinggal di lingkungan.
19
Dekomposisi
• Fagotrof (binatang2 kecil seperti protozoa, cacing, tungau tanah, keong, dsb.) juga berperanan penting dalam proses dekomposisi yaitu:
- menghancurkan detritus menjadi bagian2 kecil yang berarti meningkatkan luas permukaan yang tersedia bagi kegiatan mikroba,
- menambah protein atau zat2 tumbuh (umumnya terdapat dalam kotoran binatang) yang menstimulasi pertumbuhan mikroba,
- menstimulasi pertumbuhan dan aktivitas metabolisme mikroba untuk kemudian memangsa mikroba tersebut.
Tahap Dekomposisi
• Pembentukan butiran-butiran detritus oleh proses fisik dan biologis, yang diikuti dengan pembebasan bahan organik yang terlarut.
• Produksi yang relatif cepat untuk menghasilkan humus dan pembebasan bahan2 organik
tambahan yang terlarut oleh saprotrof.
• Mineralisasi humus yang berlangsung lambat.
21
Dekomposisi
• Tidak ada satu jenis mikroba yang dapat melakukan dekomposisi secara lengkap dari tubuh yang mati melainkan dilakukan secara bertahap oleh jenis yang berbeda dari komunitas dekomposer.
• Bagian tubuh hewan atau tumbuhan yang mati juga tidak mengalami proses penghancuran pada saat yang sama, misalnya lemak, gula, dan protein dapat didekomposisi dengan cepat, tetapi selulosa, lignin, chitin, rambut, dan tulang sangat lambat hancur.
23
Tipe Dekomposisi
• Respirasi aerobik, merupakan proses kebalikan dari fotosintesis oleh tumbuhan hijau, dimana bahan organik dioksidasi kembali menjadi CO2dan H2O dengan
pembebasan energi. Dilakukan oleh semua hewan dan tumbuhan tingkat tinggi, dan sebagian besar Monera dan Protista memperoleh energi untuk pemeliharaan dan pembentukan bahan2 sel dengan cara ini.
• Respirasi anaerobikadalah respirasi yang berlangsung tanpa O2, umumnya dilakukan oleh kelompok saprofag (bakteri, jamur, protozoa, dsb.). Contoh bakteri metan yang mereduksi senyawa organik (hijauan makanan ternak) menghasilkan gas methan (CH4)di dalam lambung (rumen) sapi.
Dekomposisi
• Meskipun jenis saprofag anaerob merupakan kelompok minoritas dalam komunitas dekomposer, akan tetapi berperanan penting dalam ekosistem karena hanya kelompok ini yang dapat melakukan respirasi pada lapisan tanah dan sedimen yang tanpa O2, sehingga kelompok ini dapat menyelamatkan materi dan energi yang berdifusi dari bagian yang dalam dan tersedia kembali bagi kelompok aerobik.
• Contoh:bakteri Desulfovibrio yang dapat mereduksi sulfat (SO4) menjadi sulfida (H2S) pada sedimen yang dalam dan perairan yang tanpa O2. Gas H2S yang kemudian naik ke permukaan perairan digunakan oleh bakteri fotosintesis.
25
Fungsi Dekomposisi
• Mineralisasi bahan organik yang selanjutnya menyediakan unsur hara bagi tumbuhan.
• Membentuk celat, yaitu pembentukan senyawa organik kompleks dengan ion2 logam yang menyebabkan unsur-unsur metal tetap dalam larutan dan tidak beracun.
• Menyediakan energi (makanan) untuk organisme lain pada rantai makanan detritus.
• Senyawa2 organik yang dibebaskan ke lingkungan selama dekomposisi dapat berpengaruh besar pada pertumbuhan organisme lainnya di dalam ekosistem. Zat ini disebut “metabolit sekunder” yang dapat berupa inhibitor seperti penicilin (antibiotik yang dihasilkan oleh cendawan) atau stimulator seperti vitamin dan
Keseimbangan Produksi dan Dekomposisi
• Fungsi ekologis adalah produksi, konsumsi dan dekomposisi.
• Laju dekomposisi terkadang lebih pesat dibanding pemanfaatannya.
• Penundaan pemanfaatan hasil-hasil
dekomposisi oleh heterotrof adalah satu hal yang penting dalam biosfer. Hasil penundaan ini adalah tersedianya fosil yang menghasilkan minyak bumi, serta tersedianya oksigen di atmosfir.
27
Sifat Sibernetik
• Sibernetik adalah sifat ekosistem yang dapat mengendalikan dirinya dengan adanya aliran energi, siklus materi, serta arus komunikasi fisis dan kimia yang menghubungkan komponen ekosistem, serta mengendalikan dan mengatur sistem sebagai satu kesatuan.
• Contoh: mekanisme pengendalian pada
subsistem mikroba yang mengatur penyimpanan dan pembebasan unsur-unsur hara, mekanisme pengendalian kepadatan populasi dengan
pemangsaan (predator-prey subsistem).
Stabilitas Ekosistem
• Pengendalian ekosistem tersebut akan
menentukan derajat stabilitas yang dicapai oleh suatu ekosistem:
-
stabilitas resistensi (kemampuan untukbertahan menghadapi tekanan/kerusakan dan tetap menjaga struktur dan fungsinya secara utuh),
-
stabilitas resiliensi (kemampuan untuk pulihapabila sistem mengalami suatu gangguan)
29
Stabilitas Ekosistem
• Stabilitas resistensi dan resiliensi sulit dikembangkan pada waktu yang
bersamaan.
• Pada umumnya, ekosistem yang berada pada lingkungan fisik yang lebih baik
dapat diharapkan lebih memiliki kestabilan resistensi daripada resiliensi, dan
sebaliknya pada kondisi fisik yang tidak menentu.
31
Konsep Homeostasis
• Dari dua kata (homeo - same; stasis – standing/tetap) ... artinya tetap sama.
• Kemampuan suatu sistem mempertahankan kondisi internal relatif konstan/seimbang
terhadap perubahan lingkungan eksternal untuk mencapai stabilitas.
• Kegagalan sel/organisme dalam homeostasis à
sakit/kematian.
Konsep Habitat dan Relung Ekologi
• Habitat suatu organisme adalah tempat hidup atau tempat dimana kita dapat menemukan organisme tersebut.
• Relung ekologi (niche)adalah istilah yang lebih luas bukan hanya sebatas pada habitat (ruang fisik yang diduduki oleh suatu organisme) tetapi juga posisi trofiknya dan posisinya dalam gradien lingkungan yang ada (spt. suhu, kelembaban, pH, dan kondisi yang lain).
33
