Ekologi

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.   Latar Belakang

     Secara sederhana, ilmu ekologi diartikan sebagai ilmu yang mempelajari ekosistem. Kata ekologi bersal dari Oikos yang berati rumah atau tempat tinggal dan logos berarti ilmu. Pertama kali kata ekologi diperkenalkan oleh Ernst Haecckel (1866) dengan pengertian: Ekologi adalah disiplin ilmu yang mempelajari seluk beluk ekonomi alam, sesuatu kajian mengenai hubungan anorganik serta lingkungan organik di sekitarnya yang kemudian pengertian ini diperluas, menjadi kajian mengenai hubungan timbal balik antara makhluk hidup dengan lingkungannya. Secara rinci, ia juga bisa diartikan sebagai sebuah studi terhadap hubungan timbal balik di antara organisme dengan organisme lainnya serta benda-benda mati yang ada di sekitarnya. Ekologi sering disebut sebagai ilmu dasar lingkungan.   Berdasarkan pengertian tadi, sebenarnya Ekologi meliputi studi tentang populasi tanaman dan binatang, tanaman dan komunitas hewan dan ekosistem.

     Ekosistem menggambarkan web atau jaringan hubungan antara organisme pada skala yang berbeda organisasi. Pemenuhan kebutuhan manusia dapat terpenuhi karena adanya pemanfaatan lingkungan yang berbentuk pengelolaan lingkungan hidup. Melalui pengelolaan lingkungan hidup, terjadi hubungan timbal balik antara lingkungan biofisik dengan lingkungan sosial. Ini berarti sudah berkaitan dengan konsep ekologi, terutama tentang konsep hubungan timbal balik (inter-related) antara lingkungan biofisik dengan lingkungan sosial. Dengan demikian apabila membicarakan lingkungan hidup, maka konsep ekologi akan selalu terkait, sehingga permasalahan lingkungan hidup adalah permasalahan ekologi. Pada makalah ini, kita akan mebahas mengenai dasar-dasar ekologi yang mencakup pembagian ekologi, prinsip-prinsip ekologi, serta bagian-bagian dari ekosistem yang merupakan kajian utama dari ilmu ekologi.

1.2.  Rumusan  Masalah

            Dengan melihat latar belakang yang telah dikemukakan maka beberapa masalah yang dapat kami rumuskan dan akan dibahas dalam makalah ini adalah:

1.         Apa pengertian dari ekologi dan ruang lingkup ekologi?

2.         Bagaimana pendeskripsian tentang populasi, komunitas, dan ekosistem ?

3.         Apa saja komponen-komponen ekosistem ?

4.         Apakah yang dimaksud dengan rantai makanan?

5.         Bagaimana rantai makanan dan jaring makanan dalam hubungannya dengan aliran  energi dan transfer energi ?

6.         Bagaimanakah piramida ekologi dalam ekosistem?

7.         Bagaimana siklus biogeokimia dalam ekosistem?

8.         Apa pengertian suksesi ekologi dengan contohnya ?

1.3     Tujuan

1.3.1 Tujuan Umum

Dengan adanya makalah ini, penulis berharap agar pembaca dapat menambah pengetahuan mengenai dasar-dasar ekologi. Selain itu, penulis juga berharap makalah ini dapat bermanfaat bagi pembaca dalam kehidupan sehari-hari.

1.3.2 Tujuan Khusus

Tujuan khusus dari penyusunan makalah ini adalah:

1.      Untuk memenuhi tugas dari Dosen Pengampu mata kuliah Biologi Umum.

2.      Menjelaskan pengertian dan ruang lingkup ekologi.

3.      Menjelaskan arti pemahaman tentang populasi, komunitas, dan ekosistem (ciri, struktur, dinamika dan interaksi).

4.      Menerangkan komponen-komponen ekosistem.

5.      Menjelaskan dan memahami rantai makanan dan jaringan makanan dalam hubungan dengan aliran  energi dan transfer energi.

6.       Menjelaskan macam-macam piramida ekologi dalam ekosistem.

7.      Menjelaskan macam-macam siklus biogeokimia dalam ekologi.

8.      Menjelaskan perngertian suksesi ekologi dan contohnya.

1.4     Batasan Masalah

Penulis membatasi makalah ini dalam beberapa batasan yaitu :

Pengertian ekologi dan ruang lingkup ekologi, pemahaman tentang populasi, komunitas, dan ekosistem, serta komponen-komponen ekosistem, rantai makanan dan jaringan makanan dalam hubungan dengan aliran  energi dan transfer energi, macam-macam siklus biogeokimia, piramida dalam ekologi dan perngertian suksesi ekologi dan contohnya.

1.5     Manfaat Penulisan

     Untuk lebih mengetahui masalah yang berhubungan dengan ekologi beserta ruang lingkupnya,rantai makanan,aliran energi,piramida ekologi,daur materi,dan suksesi ekologi

1.6     Metode Penulisan

Metode penulisan yang penulis gunakan dalam menyusun makalah ini adalah melalui observasi dan studi kepustakaan (Library Research), .

1.6.1   Metode Observasi ( Teknik Pengamatan Langsung)

Metode yang digunakan penulis dengan cara mengamati dan membandingkan  secara langsung maupun tak langsung  beberapa makalah karya ilmiah.

1.6.2   Metode Kepustakaan

Metode yang digunakan penulis dengan cara mengambil data dari bahan pustaka yang relevan dengan pembahasan makalah ini yaitu penggalian bahan dengan cara membaca literature, baik berupa buku maupun literatur dari internet.

DASAR – DASAR EKOLOGI

A.    Standar Kompetensi

Memahami konsep-konsep ekologi sebagai dasar ilmu lingkungan, populasi,komunitas, dan, ekosistem, rantai, makanan dan aliran energi, serta suksesi ekologi.

B.     Kompetensi Dasar

Mahasiswa mampu :

1.    Menjelaskan pengertian dan ruang lingkup ekologi

2.    Mendeskripsikan tentang populasi, komunitas, dan ekosistem (ciri, struktur, dinamika dan interaksi)

3.    Menjelaskan macam-macam ekosistem

4.    Menggambarkan (dengan penjelasan) rantai makanan dan jaring makanan dalam hubungannya dengan aliran energi dan transfer energi

5.    Menggambarkan piramida ekologi dalam ekosistem

6.    Menjelaskan siklus biogeokimia dalam ekosistem

7.    Menjelaskan pengertian suksesi ekologi dengan contohnya

C.    Indikator Keberhasilan

Mahasiswa dapat :

1.    Menjelaskan pengertian ekologi

2.    Menjelaskan ruang lingkup ekologi

3.    Mendeskripsikan tentang populasi, komunitas, dan ekosistem berdasarkan ciri, struktur, dinamika dan interaksi

4.    Menggambarkan rantai makanan dan jaring makanan dalam hubungannya dengan aliran energi dan transfer energi

5.    Menggambarkan piramida ekologi dalam ekosistem

6.    Menjelaskan siklus biogeokimia dalam ekosistem

7.    Menuliskan pengertian suksesi ekologi dengan contohnya

8.    Menyebutkan contoh siklus biogeokimiawi

BAB II

PEMBAHASAN DASAR-DASAR EKOLOGI

2.1    PENGERTIAN EKOLOGI

            Istilah ekologi pertama kali diperkenalkan oleh Ernnst Haeckel, seorang ahli biologi bangsa Jerman , pada tahun 1869.Ekologi berasal dari bahasa Yunani Oikos yang berarti rumah atau tempat tinggal dan logos yang berarti ilmu / telaah. Oleh karena itu, ekologi berarti ilmu tentang rumah ( tempat tinggal) mahluk hidup.

            Secara lebih spesifik Haeckel mendefinisikan ekologi sebagai ilmu tentang hubungan timbale balik antara mahluk hidup dengan lingkungan biotic dan abiotiknya.  Meskipun demikian,  ahli ekologi menilai bahwa definisi ini masih sangat luas. Oleh karena ada ilmu biologi lain yang berkaitan erat dengan ekologi, yaitu genetika, fisiologi,perilaku, dan evolusi yang kaitannya dapat dilihat pada gambar 1.1 maka perlu batasan yang lebih spesifik dalam ekologi. (Krebs 2001) (Leksono : 1-2)

Genetika

Fisiologi

Ekologi

Perilaku

Evolusi

 

           

            Gambar 1.1 Hubungan  antara Ekologi dan Ilmu-ilmu lain (Leksono:1)

            Charles Elton (1927) dalam bukunya animal ecology memberikan batasan ekologi sebgai ilmu yang mempelajari sejarah alamiah (natural History) mahluk hidup. Meskipun definisi ini menekankan pada asal usul atau latar belakang berbagai persoalan ekologi, namun batasan Elton agak kabur.

            Definisi Ekologi klasik yang lain disampaikan oleh Oddum (1963). Oddum menyatakan bahwa ekologi adalah kajian mengenai strukutr dan fungsi alam.

Definisi Ekologi yang lebih khusus pertama kali disampaikan oleh Andrewarta (1961), menurutnya ekologi adalah kajian ilmiah mengenai ditribusi dan kelimpahan mahluk hidup. Definisi ini cendrung statis dan meninggalkan ide utama “ Hubungan timbal balik” sehingga definisi lain yang berkembang dari ide ini. Salah satunya disampaikan oleh Krebs bahwa ekologi adalah kajian  ilmiah mengenai hubungan timbal balik yang menentukan distribusi dan kelimpahan mahluk hidup (Krebs,2001) (Leksono : 1-2)

2.2 RUANG LINGKUP EKOLOGI

            Ruang lingkup ekologi meliputi beberapa unit dalam spektrum biologi. Unit-unit lingkup ekologi tersebut berturut-turut dari kecil ke besar adalah ekologi individu, ekologi populasi, ekologi komunitas, ekologi ekosistem, ekologi bentang alam, dan ekologi global( Reece : 327).

Mahluk hidup (Organisme) memiliki tingkat organisasi dari yang paling sederhana sampai ke tingkat yang paling kompleks ( gambar 1.2)

Biosfer

Wilayah Kajian Ekologi Modern

Ekosistem

Komunitas

Populasi

Organisme / Individu

Sistem Organ

Organ

Jaringan

                                                Sel                  

Protoplasma

Gambar 1.2 Posisi Ekologi dalam Organisasi Biologi (Leksono :3)

2.1.1        Ekologi Individu (Ekologi Organismal)

Individu adalah satuan makhluk hidup dari satu jenis (spesies) tertentu. Misalnya satu tumbuhan rumput, seekor belalang, seekor burung puyuh, atau seekor ular (Reece : 327).

2.1.2        Ekologi Populasi

Populasi adalah sekelompok individu dari satu spesies yang sama sejenis pada suatu tempat dan waktu tertentu. Misalnya populasi rumput, populasi belalang, populasi puyuh atau populasi ular (Reece : 327).

Tiga karakteristik fundamental suatu populasi adalah densitas, dispersi dan demografika (Reece : 354-356).

1.    Densitas                  : Jumlah individu per satuan luas atau volume misalya, jumlah bakteri  Escherecia coli  per milimeter.

2.    Dispersi                  : Pola penjarakan antara individu dalam perbatasan populasi.

3.    Demografika          : Bidang yang mempelajari statistika vital populasidan perubahan statistika tersebut seturut waktu.

Populasi bersifat dinamis, dimana kedinamisan suatu populasi sesuai dengan waktu dan ruang. Populasi bisa mengalami peningkatan atau malah mengalami penurunan tergantung oleh beberapa faktor, yaitu :

1.     Bergantung kepada kepadatan populasi itu sendiri.

2.    Tidak bergantung pada populasi itu sendiri.

Ø Dinamika Populasi

Karena terganggu oleh kondisi-kondisi lingkungan yang berubah secara berkala semua populasi akan dan sudah menunjukan fluktuasi ukuran. Banyak populasi yang mengalami siklus naik turun dengan drastis dipengaruhi oleh interaksi kompleks antara faktor-faktor biotik dan abiotik. Sebuah metapopulasi adalah sekelompok populasi yang ditautkan oleh imigrasi dan emigrasi, contohnya imigrasi dan emigrasi menautkan populasi bajing tanah belding dengan populasi-populasi lain dari spesies tersebut yang semuanya membentuk metapopulasi (Reece : 368).

 Seperti halnya suatu individu, suatu populasi pun mempunyai ciri- ciri biologi, antara lain :

a.    Mempunyai struktur dan organisasi tertentu, yang sifatnya ada yang konstan dan ada pula yang berfluktuasi dengan berjalannya waktu (umur).

b.    Ontogenetik, mempunyai sejarah kehidupan (lahir, tumbuh, berdiferensiasi, menjadi tua  = senessens, dan mati).

c.    Dapat dikenai dampak lingkungan dan memberikan respon terhadap perubahan  lingkungan.

d.   Mempunyai hereditas.

e.     Terintegrasi oleh faktor- faktor hereditas oleh faktor- fektor herediter (genetik) dan ekologi (termasuk dalam hal ini adalah kemampuan beradaptasi, ketegaran reproduktif dan persistensi) Persistensi dalam hal ini adalah adanya kemungkinan untuk meninggalkan keturunan untuk waktu yang lama.

Ciri- ciri statistik

Ciri- ciri statistik merupakan ciri- ciri kelompok yang tidak dapat di terapkan pada individu, melainkan merupakan hasil perjumpaan dari ciri- ciri individu itu sendiri, antara lain:

a.         Kerapatan (kepadatan) atau ukuran besar populasi berikut parameter- parameter utama yang mempengaruhi seperti natalitas, mortalitas, migrasi, imigrasi, emigrasi.

b.        Sebaran (agihan, struktur) umur.

c.         Komposisi genetik (“gene pool” = ganangan gen).

d.         Dispersi (sebaran individu intra populasi)

2.1.3        Ekologi Komunitas

Komunitas adalah sekelompok populasi dari sejumlah spesies yang saling berinteraksi dalam suatu wilayah, seperti:

1.                  Komunitas padang rumput meliputi populasi rumput, populasi belalang, populasi burung puyuh, populasi ular.

2.                  Komunitas kolam meliputi populasi ganggang, populasi siput, populasi ikan tertentu (Reece:379).

Ø    Interaksi Antara Ekologi Komunitas

Beberapa hubungan kunci dalam kehidupan suatu organisme adalah interaksinya dengan individu-individu dari berbagai spesies lain dalam komunitas. Interaksi antar spesies mencakup kompetisi, predasi, herbivori, dan simbiosis (termasuk parasitisme, mutualisme, dan komensalisme) (Reece:379-384).

a.        Netral

Yaitu tidak saling mempengaruhi, misalnya pada nyamuk dan tikus.

b.        Kompetisi

Adalah interaksi yang terjadi sewaktu individu-individu spesies berbeda bersaing memperebutkan sumber daya yang membatasi pertumbuhan. (Reece:380)       

1.      Ekslusi Kompetitif

Dua spesies yang berkompetisi memperebutkan sumber daya pembatas yang sama tidak dapat hidup ditempat yang sama karena tanpa keberadaan gangguan, satu spesies akan menggunakan sumber daya dengan lebih efisien sehingga bereproduksi secara lebih cepat daripada yang lain. Bahkan sedikit keunggulan reproduksi pun pada akhirnya akan menyebabkan kemusnahan lokal pesaing yang lebih lemah , hasil yang disebut eksklusi kompetitif (competitive exclusion). Contohnya : Pada tahun 1934, ahli ekologi Rusia, G.F.Gause menyelidiki dengan menumbuhkan P. aurelia dan P.caudatum bersama-sama dalam satu tempat akhirnya P.caudatum punah. Gause menyimpulkan bahwa  P.aurelia memiliki keunggulan kompetitif dalam memperoleh makanan. (Reece:380)

2.      Relung Ekologis

Adalah total penggunaan sumber daya abiotik dan biotik suatu spesies dalam lingkungannya.Misalnya, relung sejenis kadal pohon tropis terdiri atas antara lain kisaran suhu yang ditoleransinya ukuran cabang tempat kadal bertengger, dan ukuran macam-macam serangga yang dimakan (Reece:380).

Konsep relung ekologis dapat digunakan untuk menyatakan asas eksklusi kompetitif : Dua spesies tidak dapat hidup bersama-sama secara permanen dalam komunitas jika relung keduanya identik, kecuali ada satu atau lebih perbedaan signifikan dalam hal relung. Diferensiasi relung yang memungkinkan spesies serupa untuk hidup bersama-sama dalam satu komunitas disebut partisi sumber daya (Reece:380).

3.      Penggantian Karakter

Kecendrungan karakteristik untuk berdivergensi lebih banyak pada populasi simpatrik (tumpang tindih secara geografis) dua spesies daripada populasi alopatrik (terpisah secara geografis) dua spesies itu disebut penggantian karakter.

Dalam beberapa kasus contoh penggantian karakter adalah variasi ukuran paruh pada berbagai populasi finch Galapagos, merupakan bukti tak langsung kompetisi masa lalu.Populasi alopatrik Geospiza fuliginosa dan Geospiza fortis di Pulau Los Hermanos dan Daphene memiliki memiliki paruh yang mirip kemungkinan memakan biji yang berukuran sama (Reece:381).

c.         Predasi

Adalah istilah untuk interaksi antara spesies yang salah satu spesiesnya, predator, membunuh dan memangsa spesies yang satu lagi, si mangsa (Reece:381).

d.        Hebivori

Ahli ekologi menggunakan istilah hebivori untuk mengacu pada interaksi di mana organisme memakan bagian tumbuhan atau alga (Reece:382-383).

e.         Simbiosis

Sewaktu individu dari dua atau lebih spesies hidup dalam kontak langsung dan akrab dengan satu sama lain, hubunngan mereka disebut simbiosis. Sebagian ahli biologi mendfinisikan simbiosis secara sempit, sebagai sinonim untuk mutualisme yaitu interaksi yang menguntungkan kedua spesies. (Reece: 383)

a.       Parasitisme

           Adalah Interaksi simbiotik yang merugikan (+/-) dengan satu organisme parasit memperoleh nutriendari organisme lain sang inang yang dirugikan dalam proses tersebut (Reece:384).

           Parasit yang hidup dalam tubuh inang, misalnya cacing pita, disebut endoparasit, parasit yang makan di permukaan luar inang misalnya tungau dan kutu, disebut ektoparasit (Reece:384).

b.      Mutualisme

           Adalah interaksi antarspesies yang menguntungkan kedua spesies (+/+). Interaksi antara rayap dan mikroorganisme dalam system pencernaan serangga merupakan contoh mutualisme obligat. Dalam mutualisme fakultatif seperti pada contoh akasia dan semut, kedua spesies dapat sintas tanpa partnernya dalam simbiosis itu (Reece: 384).

Gambar Simbiosis Mutualisme (Essensials Of Biology)

c.       Komensalisme

           Adalah interaksi antara spesies yang menguntungkan yang satu namun tidak merugikan atau membantu spesies yang satu lagi (+/0) (Reece:384-385).

2.1.4        Ekosistem

`           Ekosistem adalah suatu kondisi hubungan interaksi (timbal balik) atau interdepensi (saling ketergantungan) baik di dalam lingkungan biotik (komunitas) maupun antara komunitas dan lingkungan abiotiknya (fisik dan kimiawi) pada suatu tempat dan waktu tertentu. Misalnya ekosistem kolam, ekosistem pantai, ekosistem hutan rawa gambut (Reece: 406)

            Dilihat dari susunan dan fungsinya,  suatu ekosistem tersusun atas komponen biotik dan abiotik. Komponen biotik terdiri atas komponen autotrof dan heterotrof  yang dibedakan dari cara memperoleh materi dan energinya. Autotrof  (auto= sendiri dan trophicos = menyediakan makan ) adalah organisme yang mampu menyediakan makanan sendiri berupa bahan organik dari bahan anorganik dengan bantun energi, seperti matahari dan kimia (Leksono :163-164).

            Organisme yang menggunakan energi cahaya untuk mengubah zat anorganik menjadi organik disebut  fotoautotrof. Organisme yang menggunakan energi yang didapat dari reaksi kimia disebut  kemoautotrof. Komponen autotrof  berfungsi sebgai produsen, contohnya tumbuh-tumbuhan dan alga. Heterotrof ( Heteros= berbeda , trophikos= makanan) merupakan organisme yang memanfaatkan bahan organik sebagai bahan makanannya dan bahan tersebut disediakan oleh organisme lain, yang tergolong heterotrof  adalah konsumen , misalnya manusia hewan dan pengurai (dekomposer).

            Pengurai adalah organisme heterotrof yang menguraikan bahan organik yang berasal dari organisme mati (bahan organik kompleks). Organisme pengurai menyerap sebagian hasil penguraian tersebut dan melepaskan bahan-bahan yang sederhana dan dapat di gunakan kembali oleh produsen. Yang termasuk pengurai adalah bakteri dan jamur. Sementara itu, komponen abiotik meliputi faktor lingkungan dan sumber daya yang dibutuhkan organisme. Tempat ekosistem di lapisan bumi disebut biosfer (Laksono 163-164).

  gambar dekomposer (sumber : esssensials of biology)

2.1.4  Ekologi Bentang Alam

  Bentang alam (landsape atau seascape) adalah mosaik ekosistem-ekosistem yang saling terkait ( Reece : 327).

2.1.5        Ekologi Global

            Biosfer yaitu ekosistem global-total dari semua ekosistem dan bentang alam di planet ini. Menurut para ahlibiosfer adalah sistem ekologi global yang menyatukan seluruh mahluk hidup dan termasuk interaksinya dengan unsur litosfer (batuan), hidrosfer(air), dan atmosfer (udara) ( Reece : 327).

                        Gambar 2.2.3 Biosfer

2.3              PENGERTIAN RANTAI  MAKANAN
Rantai makanan adalah perpindahan energi dari sumbernya dalam tumbuhan ke organisme tingkat trofik di atasnya melalui peristiwa memakan dan dimakan.Semua rantai makanan dimulai dari organisme autotrof . Organisme dalam kelompok ekologis yang terlibat dalam rantai makanan digolongkan dalam tingkat-tingkat trofik. Tingkat trofik tersusun dari seluruh organisme pada rantai makanan yang bernomor sama dalam tingkat memakan (Leksono:173).

Rantai makana berinteraksi membentuk jaring-jaring makanan. Beberapa spesiesmemakan mangsa pada berbagai tingkatan trofik sehingga akan terbentuk jalur aliran nergi berganda (Leksono :174).

Hubungan Aliran Energi dengan rantai dan jaring-jaring makanan             Aliran energi merupakan rangkaian urutan pemindahan bentuk energi lain dimulai dari sinar matahari lalu ke produsen, konsumen primer, konsumen tingkat tinggi, sampai ke saproba di dalam tanah. Siklus ini berlangsung dalam ekosistem (Leksono :164-165). Energi dapat diartikan sebagai kemampuan untuk melakukan kerja. Energi diperoleh organisme dari makanan yang dikonsumsinya dan dipergunakan untuk aktivitas hidupnya. Cahaya matahari merupakan sumber enrgi utama kehidupan. Tumbuhan berklorofil memanfaatkan cahaya matahari untuk berfotosintesis.Hasil dari fotosintesis adalah oksigen dan karbohidrat yang terimpan sebagai cadangan makanan. Energi yang tersimpan dalam makanan itulah yng digunakan oleh konsumen untuk aktivitas hidupnya. Pembebasan energi yang tersimpan dalam makanan dilakukan dengan cara oksidasi (respirasi) (Leksono :165).

Aliran energi merupakan rangkaian urutan pemindahan bentuk energi satu ke bentuk energi yang lain. Aliran energi bersifat searah (tidak siklis). Energi dapat keluar dari ekosistem dalam bentuk panas. Masukan energi yang berasal dari matahari tetap menjaga ketersediaan energi di ekosistem, saprofit di dalam tanah (Leksono 165-166).

2.4 SIKLUS BIOGEOKIMIA

            Materi yang menyusun tubuh organisme berasal dari bumi. Materi yang berupa unsur- unsur terdapat dalam senyawa kimia yang merupakan materi dasar makhluk hidup dan tak hidup.

            Siklus biogeokimia atau siklus organik anorganik adalah siklus unsur atau senyawa kimia yang mengalir dari komponen abiotik ke biotik dan kembali lagi ke komponen abiotik. Siklus unsur-unsur tersebut tidak hanya melalui organisme, tetapi juga melibatkan reaksi-reaksi kimia dalam lingkungan abiotik sehingga disebut siklus biogeokimia.

            Siklus-siklus tersebut antara lain: siklus air, siklus oksigen, siklus karbon, siklus nitrogen, dan siklus sulfur. Di sini hanya akan dibahas 3 macam siklus, yaitu siklus nitrogen, siklus fosfor, dan siklus karbon.

1. Siklus nitrogen (N₂)

            Nitrogen adalah salah satu unsur kimia utama lain dalam ekosistem. Nitrogen ditemukan pada semua asam amino, yang merupakan penyusun protein organisme-organisme. Nitrogen tersedia bagi tumbuhan hanya dalam bentuk dua mineral: NH₄⁺ (amonium) dan NO₃⁻ (nitrat). Meskipun atmosfer bumi hampir 80 %-nya terdiri atas nitrogen, unsur ini sebagian besar terdapat dalam bentuk gas nitrogen (N₂), yang tidak tersedia bagi tumbuhan.                                                    Nitrogen memasuki ekosistem melalui dua jalur alamiah, yang keutamaan relatifnya sangat bervariasi dari satu ekosistem ke ekosistem yang lain. Yang pertama, deposit pada atmosfer, merupakan sekitar 5% sampai 10% dari nitrogen yang dapat digunakan, yang memasuki sebagian besar ekosistem. Dalam proses ini, NH₄⁺ dan NO₃⁻, kedua bentuk nitrogen yang tersedia bagi tumbuhan, ditambahkan ke tanah melalui kelarutannya dalam air hujan atau melalui pengendapan debu-debu halus atau butiran-butiran lainnya. Beberapa tumbuhan, seperti bromeliad epifit yang ditemukan pada kanopi hutan hujan tropis, memiliki akar udara yang dapat mengambil NH₄⁺ dan NO₃⁻, secara langsung dari atmosfer.                                                                          Jalur lain untuk masuknya nitrogen ke ekosistem adalah melalui fiksasi nitrogen. Hanya prokariota tertentu yang dapat memfiksasi nitrogen  yaitu, mengubah N₂ menjadi mineral yang dapat digunakan untuk mensintesis senyawa organik bernitrogen seperti asam amino. Sesunggunya prokariota merupakan mata rantai yang penting pada beberapa titik dalam siklus nitrogen. Nitrogen difiksasi dalam ekosistem terestrial oleh bakteri tanah yang hidup bebas (nonsimbiotik) dan juga oleh bakteri simbiotik (Rhizobium) dalam nodul akar legum dan tumbuhan tertentu lainnya. Beberapa sianobakteri memfiksasi nitrogen dalam ekosistem akuatik. Organisme yang memfiksasi nitrogen, tentunya, sedang memenuhi kebutuhan metaboliknya sendiri, tetapi kelebihan amonia yang disebabkan oleh organisme tersebut menjadi tersedia bagi organisme lain. Selain dari sumber alami nitrogen yang dapat digunakan ini, fiksasi nitrogen secara industri dapat digunakan untuk pembuatan pupuk, yang sekarang ini memberikan sumbangan utama dalam pool mineral bernitrogen dalam ekosistem terestrial dan akuatik (Mitchell : 398-399).

Tabel Proses Reaksi Kimia yang penting dalam Siklus Nitrogen (Leksono:179)

Proses	Bakteri/Organisme
Fiksasi nitrogen N2 + 3H2           2NH3	Marsiella crenata Azotobacter sp. Clostridium sp. Nostoc sp. dan Anabaena sp.
Nitrifikasi NH3 +1,5 O2        HNO2 + H2O KNO2 + 1,5 O2         KNO3	Nitrosomonas spp. & Nitrosococcus spp.
Denitrifikasi C6H12O6 + 24 KNO3           6CO2+3H2O + 6 KOH+ 3 N2O 5 C6H12O6 +24KNO3        30 CO2+18 H2O+24 KOH +12N2	Pseudomonas denitrificants
Amonifikasi C2H5NO2 +1,5 O2           2CO2 + H2O +NH3	Beberapa jenis tumbuhan dan hewan

Gambar Siklus Nitogen (Essensials Of Biology)

2. Siklus fosfor (P)

            Organisme memerlukan fosfor sebagai bahan penyusun utama asam nukleat, fosfolipid, ATP dan pembawa energi lainnya, serta sebagai salah satu mineral penyusun tulang dan gigi.  Dalam beberapa hal, siklus fosfor lebih sederhana dibandingkan dengan siklus karbon atau siklus nitrogen. Siklus fosfor tidak meliputi pergerakan melalui atmosfer, karena tidak ada gas yang mengandung fosfor secara signifikan. Selain itu, fosfor hanya ditemukan dalam satu bentuk anorganik penting, fosfat (PO₄⁴⁻), yang diserap oleh tumbuhan dan digunakan untuk sintesis organik. Pelapukan bebatuan secara perlahan-lahan menambah fosfat kedalam tanah. Setelah produsen menggabungkan fosfor ke dalam molekul biologis, fosfor dipindahkan ke konsumen dalam bentuk organik, dan ditambahkan kembali ke tanah melalui ekskresi fosfat tersebut oleh hewan dan oleh kerja pengurai bakteri dan fungsi pengurai pada detritus. Humus dan partikel tanah mengikat fosfat, sedemikian rupa sehingga siklus fosfor cenderung menjadi cukup terlokalisir dalam ekosistem. Akan tetapi, fosfor benar-benar tergelontor ke dalam badan air, yang secara perlahan-lahan mengalir dari ekosistem terestrial ke laut. Erosi hebat dapat mempercepat pengurasan fosfat. Tetapi, pelapukan bebatuan umumnya sejalan dengan hilangnya fosfat. Fosfat yang mencapai lautan secara perlahan-lahan terkumpul dalam endapan, kemudian tergabung dalam batuan, yang kemudian yang dapat menjadi bagian dari ekosistem teresterial sebagai akibat proses geologis yang meningkatkan dasar laut atau menurunkan permukaan laut pada suatu lokasi tertentu. Dengan demikian, sebagian besar fosfat bersiklus ulang secara local di antara tanah, tumbuhan, dan konsumen atas dasar skala waktu ekologis, sementara suatu siklus sedimentasi secara bersamaan mengeluarkan dan memulihkan fosfor terestrial selama waktu geologis. Pola umum yang sama berlaku juga bagi nutrien lain yang tidak memiliki bentuk yang terdapat di atmosfer (Mitchell : 399-400)

Gambar Siklus Fosfor (Essensials Of Biology)

3        Siklus Karbon

            Karbon adalah bahan penyusun dasar semua senyawa organik. Pergerakannya melalui suatu ekosistem berbarengan dengan pergerakan energi, melebihi zat kimia lain; karbohidrat dihasilkan selama fotosintesis, dan CO₂ dibebaskan bersama energi selama respirasi. Dalm siklus karbon, proses timbal balik fotosintesis dan respirasi seluler menyediakan suatu hubungan antara lingkungan atmosfer dan lingkungan terestrial. Tumbuhan mendapatkan karbon, dalam bentuk CO₂, dari atmosfer melalui stomata daunnya dan menggabungknnya ke dalam bahan organik tersebut kemudian menjadi sumber karbon bagi konsumen. Respirasi dari semua organisme mengembalikan CO₂ ke atmosfer.

            Meskipun CO₂ terdapat di atmosfer dengan konsentrasi yang relatif rendah (sekitar 0,03 %), karbon bersiklus ulang dengan laju yang relatif cepat, karena tumbuhan mempunyai kebutuhan yang tinggi akan gas ini. Setiap tahun, tumbuhan mengeluarkan sekitar sepertujuh dari keseluruhan CO₂ yang terdapat di atmosfer; jumlah ini kira-kira  diseimbangkan melalui respirasi. Sejumlah karbon bisa dipindahkan dari siklus tersebut dalam waktu yang lebih lama. Hal ini terjadi, misalnya, ketika karbon terakumulasi di dalam kayu dan bahan organik yang tahan lama lainnya. Perombakan metabolik oleh detritivor akhinya mendaur ulang karbon ke atmosfer sebagai CO₂, meskipun api dapat mengoksidasi bahan bahan organik seperti itu menjadi CO₂ jauh lebih cepat. Akan tetapi beberapa proses dapat mengeluarkan karbon dari siklus jangka pendeknya selama jutaan tahun; dalam beberapa lingkungan, detritus terakumulasi jauh lebih cepat dibandingkan dengan kecepatan detrivora merombak detritus. Dalam kondisi tertentu, deposit tersebut membentuk batu bara dan minyak bumi yang menjadi terkunci sebagai nutrien organik yang tidak tersedia (Mitchell : 397).

Gambar Siklus Karbon (Essensials Of Biology)

4        Siklus air

Meskipun hanya sebagian kecil air di bumi yang terdapat pada materi hidup, air sangat penting bagi organisme hidup. Selain kontribusi air secara langsung bagi kelestarian hidup lingkungan. Pergerakannya di dalam dan antar ekosistem juga mentransfer zat-zat lain dalam beberapa siklus biogeokimia. Siklus air digerakkan oleh energi matahari, dan sebagian besar terjadi di antara lautan dan atmosfer melalui penguapan (evaporasi) dan curah hujan (presipitasi). Jumlah air yang menguap dari lautan melebihi presipitasi di atas lautan, dan kelebihan uap air dipindahkan oleh angin ke daratan. Di atas permukaan daratan, presipitasi melebihi evaporasi dan transpirasi yaitu hilangnya air melalui evaporasi pada tumbuhan. Aliran permukaan dan air tanah dari darat akan menyeimbangkan aliran bersih uap air dari lautan ke daratan. Siklus air berbeda dari siklus lainnya karena sebagian besar  aliran air melalui ekosistem terjadi melalui proses fisik, bukan proses kimia; selam evaporasi, transpirasi dan presipitasi, air mempertahankan bentuknya sebagai H₂O. suatu pengecualian yang penting secara ekologis (meskipun tidak secara kuantittif) adalah perubahan air secara kimia selama proses fotosintesis (Mitchell : 396-397).

2.5     Piramida Ekologi

            Stuktur trofik pada ekosistem dapat disajikan dalam bentuk piramida ekologi. Ada tiga jenis piramida ekologi, yaitu piramida jumlah, piramida biomassa, dan piramida energi (Elton, 1972) (Leksono: 175).

1.      Piramida Jumlah

Organisme dengan tingkat trofik masing-masing dapat disajikan dalam piramida jumlah spesies. Pada ekosistem hutan hujan  tropis, organisme ditingkat trofik pertama ( produsen) biasanya lebih sedikit daripada herbivora (konsumen tingkat I). Pada ekosistem padang rumput organisme di tingkat trofik pertama (produsen) paling melimpah, sedangkan organisme di tingkat trofik kedua, ketiga, dan selanjutnya semakin berkurang (Leksono: 175).

2.      Piramida Biomassa

            Sering kali piramida jumlah yang sedrhana kurang membantu dalam memperagakan aliran energi dalam ekosistem. Penggambaran yang lebih realistis dapat disajikan dengan piramida biomassa. Biomassa adalah ukuran berat materi hidup diwaktu tertentu. Untuk mengukur biomassa pada setiap tingkat trofik maka rata-rata bert organisme di setiap tingkat harus diukur kemudian baru jumlah organisme ditiaptingkat diperkirakan.

            Piramida biomassa berfungsi menggambarkan pepaduan massa seluruh organisme di habitat,biasanya hanya diambil sedikit sampel dan diukur kemudian total seluruh biomassa dihitung. Dengan pengukuran seperti ini akan diperoleh informasi yanglebih akurat tentang apa yang terjadi pada ekosistem (Leksono: 176).

3.      Piramida Energi

            Sering kali piramida biomassa tidak selalu member informasi yang kita butuhkan tentang ekosistem tertentu. Lai dengan piramida energy yang dibuat berdasarkan observasi yang dilakukan dalam waktu yang lama. Piramida energy mampu memberikan gambaran paling akurat tentang aliran energy dalam ekosistem.

            Pada piramida energy terjadi penurunan sejumlah energy berturut-turut yang tersedia ditiap tingkat trofik. Berkurangnya energy yang terjadi disetiap trofik terjadi karena hal-hal berikut :

1.      Hanya sejumlah makanan tertentu yang ditangkap dan dimakan oleh tingkat  trfik selanjutnya.

2.      Beberapa makanan yang dimakan tidak dapat dicerna dan dikeluarkan sebagai sampah.

3.      Hanya sebagian makanan yang dicerna menjadi bagian dari tubuh organisme, sedangka sisanya digunakan sebagai sumber energy (Leksono: 176).

Gambar 2.5.1 Piramida Ekologi

Hilangnya energi secara multiplikatif dari suatu unsur rantai makanan dapat digambarkan sebagai diagram piramida produktivitas (pyramid of productivity), dimana tingkat trofik ditumpuk dalam balok-balok, dengan produsen primer sebagai dasar piramida itu. Ukuran setiap balok itu sebanding dengan produktivitas masing-masing tingkat trofik (per satuan waktu). Piramida produktivitas berbentuk khusus yaitu sangat berat dibagian dasar karena efisiensi ekologis yang rendah.

2.6 Suksesi Ekologi

Suksesi ekologi adalah proses perubahan komunitas yang disebabkan tumbuh dan berkembannya spesies baru seiring waktu.Proses yang terjadi berupa urutan-urutan yang lambat, dan pada umunya perubahan dapat diramalkan, yakni dalam hal kekayaan dan komposisi spesies yang ada di suatu tempat.Perubahan-perubahan ini dapat juga mengubah populasi yang mebentuk komunitas (Leksono :143).

Para ahli ekologi membedakan dua tipe suksesi, yakni primer dan sekunder (Leksono :143).

1.        Suksesi Primer

Didalam suksesi primer organisme mulai menempati wilayah baru yang belum ada kehidupan sama sekaliseperti sebuah pulau baru yang terbentuk karena letusan gunung berapi. Contohnya di daerah bekas letusan gunung krakatau mula-mula muncul tumbuhan pioner berupa lumut kerak serta tumbuhan lumut yang tahan terhadap penyinaran matahari dan kekeringan. Tumbuhan perintis itu mulai mengadakan pelapukanpada daerah permukaan lahan sehingga terbentuk tanah seerhana. Bila tumbuhan perintis mati akan mengundang datangnya pengurai. Zat yang terbentuk karena aktivitas penguraian bercampur dengan hasil pelapukanlahan membentuk tanah yang lebih kompleks susunannya. Dengan adanya tanah ini biji yang datang dari luar daerah dapat tumbuh subur, kemudian rumput yang tahan kekeringan akan tumbuh. Bersamaan dengan itu tumbuhan herba pun tumbuh menggantikan tumbuhan pioner dengan menaunginya. Kondisi seperti itu tidak menyebabkan pioner tumbuh subur justru sebaliknya.Sementara itu rumput belukar dan akarnya yang kuat terus mengadakan pelapukan lahan. Bagian tumbuhan yang mati diuraikan oleh jamur sehingga keadaan tanah menjadi lebih tebal.Kemudian semak tumbuh dan menaungi rumput dan belukar hingga terjadilah kompetisi.Lama-kelamaan semak menjadi dominan kemudian pohon mendesak tumbuhan belukar sehingga terbentuklah hutan.Saat itulah ekosistem disebut mencapai keseimbangan atau dikatan komunitas mencapai klimaks, yakni perubahan yang terjadi sangat kecil sehingga tidak banyak mengubah komunitas itu (Leksono : 143-144).

2.    Suksesi Sekunder

Suksesi sekunder terjadi setelah komunitas yang ada mengalami gangguan yang besar, contohnyasebuah komunitas klimaks (stabil) hancur karena terjadinya kebakaran hutan, banjir, gelombang tsunami, angin kencang, dan gangguan buatan seperti penebangan hutan dan pembakaran padang rumput dengan sengaja namun gangguan tersebut tidak merusak total organisme sehingga substrat lama dan benih-benih tumbuhan lama masih ada. Komunitas padang rumput dan bunga liar aakan tumbuh pertama kali. Selanjutnya diikuti oleh tumbuhan semak-semak. Terakhir pohom-pohonan baru muncul kembali dan wilayah tersebut akan kembali menjadi hutan hingga gangguan muncul kembali ( Leksono :144).

BAB III

PENUTUP

3.1    Kesimpulan

Berdasarkan uraian dan pembahasan di atas kami penulis dapat  menarik kesimpulan sebagai berikut :

·         Ekologi adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari tentang hubungan antara organisme dan lingkungan.

·         Ruang lingkup ekologi dimulai dari populasi, komunitas, ekosistem, dan biosfer.

·         Ekosistem adalah suatu kondisi hubungan interaksi (timbal balik) atau interdepensi (saling ketergantungan) baik di dalam lingkungan biotik (komunitas) maupun antara komunitas dan lingkungan abiotiknya (fisik dan kimiawi) pada suatu tempat dan waktu tertentu. Secara umum, komponen ekosistem terbagi atas dua kelompok yakni biotik dan juga abiotik.

·         Aliran Energi adalah transfer energi dari produsen ke konsumen melalui rantai makan. Daur materi/ siklus biokimia terdiri atas: Siklus Nitrogen (N₂), Siklus Fosfor, dan Siklus Karbon dan Oksigen.Piramida ekologi terbagi atas: Piramida jumlah individu, Piramida biomassa, dan Piramida energi.

·         Suksesi yaitu proses perubahan dalam komunitas yang berlangsung ke satu arah secara teratur. Dilihat dari perbedaan kondisi habitat dan pada awal proses suksesi itu terjadi, maka suksesi dibagi menjadi: Suksesi primer dan Suksesi sekunder.

3.2  Saran

                    Kita sebagai makluk yang berakal , individu berilmu wajib memelihara keseimbangan ekosistem karena sebagian besar kerusakan lingkungan berasal dari manusia. Dengan melestarikan ekosistem-ekosistem di lingkungan sangat berguna untuk masa depan kita .Sebaiknya dari sekarang anak-anak mulai diajarkan tentang likungan agar mereka bisa menjaga dan mencintai lingkungannya sejak dini.

                                                DAFTAR PUSTAKA

Reece, Campbell. dkk. 2002. Biologi Edisi kedelapan jilid 3. Jakarta: Erlangga

Mitchell, Campbell. dkk. 2002. Biologi Edisi kelima jilid 3. Jakarta: Erlangga

Leksono Amin Setyo, M.Si.,Ph.D.2007.Ekologi.Malang: Bayumedia Publishing

Essensials of  Biology