BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar belakang
Energi didefinisikan sebagai kemampuan mengerjakan
pekerjaan. Di dalam ekologi, kita secara fundamental memperhatikan cara sinar
itu dihubungkan dengan sistem ekologi, dan dengan cara energi diubah di dalam
system. Jadi hubungan-hubungan antara tumbuh-tumbuhan produsen dan binatang
konsumen, antara pemangsa dan mangsa, dan banyak lagi yang tidak dapat
disebutkan jumlah dan jenis organisme-organismenya di dalam lingkungan
tertentu, semuanya dibatasi dan di kendalikan oleh hukum-hukum dasar yang sama
yang mengatur sistem-sistem tidak hidup, seperti motor-motor listrik atau
mobil-mobil.
Suatu factor yang berada di bawah satu perangkat
keadaan – keadaan lingkungan bertindak sebagai subsidi dalam arti bahwa hal itu
meningkatkan produktifitas.
Konsep dari bantuan energy ini dapat dikatakan meningkatkan produktivitas apabila dalam
keadaan lingkungan yang medukung bagi tumbuh – tumbuhan misalnya saja pada
tumbuhan satu dapat melakukan produktifitas dalam keadaan suasana kering sedang
apabila lingkungan terlalu basah atau terlalu lembab hal dapat mempengaruhi
produktitas dari tanaman yang asal mulanya dapat berproduksi hanya dengan
keadaan lingkungan yang kering. Factor lain bisa disebabkan karena cara
pengolahan tanah atau perlakuan yang diberikan pada tanaman.
Tanaman ada yang memiliki siklus hidup lama dan ada
pula yang yang memiliki siklus hidup pendek missal tanaman yang hanya berbuah
satu tahun sekali tanaman tersebut memiliki waktu produksi cukup lama.
Untuk memahami bagaimana ekosistem berfungsi maka
hal mendasar yang perlu dipahami adalah terdapatnya aliran energy kedalam
ecosystem dan terjadinya daur matari didalam ecosystem. Kedua hal tersebut
diamati pada proses produksi dan dekomposisi, rantai dan jaringan makanan, adanya
tingkatan tropic didalam ekosistem, serta terjadinya daur biogeokimia yang
berlangsung secara terus menerus dan berkesinambungan.
B.
Rumusan
masalah
1. Bagaimana
konsep-konsep dasar yang berhubungan dengan energi?
2. Bagaimana
keadaan lingkungan energi?
3. Bagaimana
konsep produktivitas energi dalam ekologi?
4. Bagaimana
hubungan rantai-rantai pangan, jaring-jaring pangan, dan tingkat-tingkat trofik
dengan energi?
5. Bagaimana
hubungan metabolisme dan ukuran individu dengan energi dalam ekologi?
6. Bagaimana
struktur trofik dan piramida ekologi?
C.
Tujuan
penulisan
1. Mengetahui
konsep-konsep dasar yang berhubungan dengan energi.
2. Mengetahui
keadaan lingkungan energi.
3. Mengetahui
konsep produktivitas energi dalam ekologi.
4. Mengetahui
hubungan rantai-rantai pangan, jaring-jaring pangan, dan tingkat-tingkat trofik
dengan energi.
5. Mengetahui
hubungan metabolisme dan ukuran individu dengan energi dalam ekologi.
6. Mengetahui
struktur trofik dan piramida ekologi.
BAB II
PEMBAHASAN
A.
TINJAUAN MENGENAI KONSEP-KONSEP DASAR YANG BERHUBUNGAN
DENGAN ENERGI
Energi didefinisikan sebagai kemampuan mengerjakan
pekerjaan. Perilaku energy dipertelakan oleh hokum-hukum berikut : Hukum
pertama: termodinamika menyatakan bahwa energy dapat diubah dari satu tipe ke
dalam tipe yang lain, tetapi tidak pernah dapat diciptakan atau dimusnahkan.
Sinar misalnya adalah suatu bentuk energi, karena dapat diubah menjadi kerja,
panas, atau energi potensial dari makanan, tergantung kepada keadaan tetapi
dari tidak ada satupun dari padanya yang dimusnahakan. Hukum kedua
termodinamika dapat dinyatakan dalam beberapa cara, termasuk berikut ini: Tidak
ada peristiwa atau proses yang melibatkan perubahan energi akan berlangsung
secara spontan kecuali dengan adanya penurunan energi dari bentuk yang di
mampatkan ke bentuk yang disebarkan. Contohnya panas didalam benda panas akan
secara spontan cenderung tersebar ke dalam lingkungan yang lebih penting. Hukum
termodinamika dapat juga dinyatakan sebagai berikut: Karena beberapa energy
panas yang tidak dapat digunakan, tidak ada perubahan secara spontan dari
energy (sinar) menjadi energy potensial (protoplasma) yang 100 persen efisien.
Organisme, ekosistem dan seluruh biosfir memiliki
sifat thermodinamika dasar untuk mampu menciptakan dan mempertahankan tata
tertib dalam tahapan tinggi, atau keadaan entropi rendah (ukuran untuk
kekacauan atau jumlah energi yang tidak tersedia di dalam sistem). Entropi
rendah dicapai oleh penghancuran energi yang terus – menerus dari penggunaan
tingi (sinar atau makanan) ke energy dari penggunaan rendah (panas). Di dalam
ekosistem, “tata tertib” di dalam suatu kompleks struktur biomas dipelihara
oleh respirasi komunitas seluruhnya yang secara terus-menerus “memompa ke luar
kekacauan”.
Jelaslah sekarang bagaimana konsep-konsep dasar
tentang fisika yang digariskan di dalam paragraph di atas dihubungkan dengan
ekologi. Keragaman manifestasi hidup, semuanya disertai perubahan-perubahan
energi, Walaupun tidak ada energy yang di ciptakan atau dihancurkan. Energi
yang memasuki permukaan bumi sebagai sinar di imbangi oleh energi yang
meninggalkan permukaan bumi sebgai radiasi panas yang tidak tampak.
Di dalam ekologi, kita secara fundamental
memperhatikan cara sinar itu dihubungkan dengan sistem ekologi, dan dengan cara
energi diubah di dalam system. Jadi hubungan-hubungan antara tumbuh-tumbuhan
produsen dan binatang konsumen, antara pemangsa dan mangsa, dan banyak lagi
yang tidak dapat disebutkan jumlah dan jenis organisme-organismenya di dalam
lingkungan tertentu, semuanya dibatasi dan di kendalikan oleh hokum-hukum dasar
yang sama yang mengatur system-sistem tidak hidup.
Dari tahun ke tahun sinar dan radiasi-radiasi lain
yang berhubungan dengan itu meninggalkan matahari dan melintas ke dalam ruang
angkasa. Sebagian dari radiasi ini sampai ke bumi, menembus lapisan atmosfir,
dan melanda hutan, padang rumput, danau, lautan, lapangan yang ditanami, gurun,
rumah-rumah kaca, lapisan-lapisan es, dan banyak lagi tipe lain dari
system-sistem ekologi yang menyelimuti bumi dan membentuk biosfir.
Hukum kedua termodinamika membicarakan pemindahan
energy kea rah keadaan yang makin berkurang dan makin tersebar. Sejauh mengenai
system matahari, keadaan tersebar yang mengenai energy itu merupakan sau di
dalam mana semua energy berada dalam bentuk energy panas yang tersebar merata.
Yakni, apabila dibiarkan, semua energy kemana energy itu mengalami perubahan
bentuk akhirnya akan cenderung diubah ke dalam bentuk energy panas yang
disebarkan pada temperatur yang seragam.
H.T. Odum (1967), berdasarakan kepada konsep-konsep
dari A.J. Lotka (1925) dan E.Schrodinger (1945), menempatkan asas-asas
termodinamika di dalam hubungan ekologi dalam cara berikut.Pemeliharaan
antithermal merupakan prioritas pertama di dalam system komplek manapun dari
dunia yang sebenarnya. Seperti yang ditunjukkan Schrodinger, usaha yang terus
menerus dari pemompaan keluar “kekacauan” adalah perlu seandainya seseorang
menghendaki untuk mempertahankan “ketertiban” di dalam dengan adanya
getaran-getaran panas di dalam system manapun di atas temperatur nol mutlak.
Tabel
3-1 Satuan-satuan Energi, dan Beberapa perkiraan-perkiraan Ekologi yang
berfaedah
A.
SATUAN-SATUAN DASAR
Gram-kalori
(kkal atau kal) = banyaknya panas yang diperlukan untuk menaikkan 1 gram air (1
mililiter) 10C PADA 150C
Kilogram-kalori
(Kkal atau Kal) = 1000 gkal (banyaknya panas yang diperlukan untuk menaikkan 1
kilogram (atau liter) air 10C PADA 150C.
Satuan
panas inggris (B.t.u) = panas yang diperlukan untuk menaikkan 1 pound air 10F=
252 gr, kal = 0,252 K kal
Joule
(J) = 0,24 gram kalori = 10-7 erg = 0,74 pound-kaki = 0,1
kilogram-meter
Langley
(ly) 1 gram kalori/cm2
Watt
(W) 1 Joule/detik = 14,3 gkal/mm = 3,7 x 10-7
B.
NILAI-NILAI REFERENSI (rataan-rataan
atau perkiraan)
Makanan
yang di murnikan, Kkal/gm berat kering: karbohidrat 4; protein 5; lemak 9,2.
|
Biomas*)
|
Kkal/gm
Berat kering
|
Kkal/Gram
Berat kering bebas abu
|
|
Tumbuh-tumbuhan
darat (total)
|
4,5
|
4,6
|
|
Hanya
biji
|
5,2
|
5,3
|
|
Alga
|
4,9
|
5,1
|
|
Invertebrata(excl.
serangga)
|
3,0
|
5,5
|
|
Serangga-serangga
|
5,4
|
5,7
|
|
Vertebrata
|
5,6
|
6,3
|
Produksi
fitoplakton : 1 gm carbon = 2,0 + gram bahan kering = 10 Kkal
Kebutuhan
pangan sehari-hari (pada suhu yang tidak mencekam)
Pria
40 Kkal/kg berat badan hidup = 0,04 Kkal/gram (+ 3000 Kkal/hari untuk 70 kg
dewasa)
Burung
kecil atau mamalia : 1,0 Kkal/gr berat badan hidup
Serangga
: 0,5 Kkal/gram berat badan hidup
Pertukaran
gas koefisien-koefisien kalori dalam respirasi dan fotosintesis.
|
% karbohidrat dalam bahan kering yang direspirasi atau disintesis
|
Oksigen
Kkal/liter
|
Dioksida karbon
Kkal/liter
|
|
100
|
5,0
|
5,0
|
|
66
|
4,9
|
5,5
|
|
33
|
4,8
|
6,0
|
|
0 (hanya lemak)
|
4,7
|
6,7
|
*)
Karena kebanyakan organisme hidup terdiri dari2/3 atau lebih air dan mineral, 2
Kkal/gram berat hidup (basah) merupakan perkiran yang sangat kasar untuk (kasar
biomas pada umumnya). Nilai-nilai kalori untuk berat kering yang terdaftar
dalam tabel ini berdasarkan pada Golley, 1961; Odum, Marshall dan Marples,
1965; dan cummings, 1967.
Pada Tabel 3-1 satuan-satuan dasar
energy dirumuskan serta faktor-faktor pengubah yang berguna dan daftar
butir-butir petunjuk dicantumkan.
B.
LINGKUNGAN
ENERGI
Organisme-organisme di atau dekat
permukaan bumi terendam di dalam lingkungan radiasi sinar matahari dan radiasi
panas yang permukaan di dekatnya. Keduanya menyumbang lingkungan iklim
(temperature, penguapan air, gerakan udara dan air), tetapi hanya sebagian
kecil dari pada radiasi sinar matahari dapat diubah oleh fotosintesis untuk
menyediakan energi bagi komponen-komponen biotic system. Sinar matahari dari
luar daratan mencapai biosfir sebasar 2 gkal per cm2 per menit,
tetapi diperlemah secara eksponensial selama dia menembus atmosfir, paling
besar : 67 persen (1,34 gkal per cm2 per menit), yang dapat mencapai
permukaan bumi pada tengah hari dalam musim panas dan hari depan (Gates, 1965).
Masukkan harian sinar matahari
kepada lapisan autotrofik dari suatu ekosistem bervariasi kebanyakannya antara
100 dan 800, dengan rataannya sekitar 300-400 gkal per cm2 (3000 hingga 4000 kkal per m2),
untuk daerah di dalam zona beriklim sedang seperti misalnya Amerika Serikat
(Reifsnyder dan Lull, 1965).Perubahan terus-menerus energi panas selama 24 jam
di dalam ekosistem (yang diterima oleh organisme-organisme yang terbuka) dapat
beberapa kali lebih besar atau jauh sekali kurang dari pada radiasi sinar
matahari yang datang.
Pada
Gambar 3-1 penyebaran spectral dari radiasi sinar matahari dari luar daratan,
masuk dengan laju tetap dari 2 gkal per cm2 per menit (+ 3,5
persen), dibandingkan dengan 1. Radiasi sinar matahari yang sebenarnya mencapai
permukaan laut pada hari yang cerah, 2. Sinar matahari yang menembus awan, dan
3. Sinar yang di teruskan lewat vegetasi. Tiap kurva menunjukkan peristiwa
energi pada permukaan mendatar. Untuk gambar pengaruh musim (sudut matahari)
dan lereng-lereng topografi, lihat gambar 5-19. Di dalam daerah berbukit atau
bergunung, lereng-lereng yang menghadap ke utara menerima kurang radiasi sinar
matahari dari pada permukaan mendatar, hal ini mengakibatkan
perbedaan-perbedaan iklim setempat (iklim-iklim mikro) dan vegetasi.
Radiasi yang menembus atmosfir di
perlemah secara eksponensial oleh gas-gas atmosfir dan debu tetapi dalam
derajat yang bervariasi tergantung kepada frekuensi atau panjang gelombang.
Radiasi ultraviolet yang bergelombang pendek di bawah 0,3 secara mendadak
diakhiri oleh lapisan ozon di dalam atmosfir terluar (sekitar ketinggian 18 mil
atau 25 km), yang menguntungkan karena radiasi semacam itu sangat mematikan
bagi protoplasma yang terkena.
Tabel 3-2 Radiasi Sinar Matahari
yang di terima Secara Regional Meliputi Amerika Serikat Pada satuan Permukaan
Mendatar
|
RATAAN LENGKAP (GKAL/CM2) PER HARI
|
|||||
|
|
Timur Laut
|
Tenggara
|
Barat Tengah (Midwest)
|
Barat Laut
|
Barat Daya
|
|
Januari
|
125
|
200
|
200
|
150
|
275
|
|
Februari
|
225
|
275
|
275
|
225
|
375
|
|
Maret
|
300
|
350
|
375
|
350
|
500
|
|
April
|
350
|
475
|
450
|
475
|
600
|
|
Mei
|
450
|
550
|
525
|
550
|
675
|
|
Juni
|
525
|
550
|
575
|
600
|
700
|
|
Juli
|
525
|
550
|
600
|
650
|
700
|
|
Agustus
|
450
|
500
|
525
|
550
|
600
|
|
September
|
350
|
425
|
425
|
450
|
550
|
|
Oktober
|
250
|
325
|
325
|
275
|
400
|
|
November
|
125
|
250
|
225
|
175
|
300
|
|
Desember
|
125
|
200
|
175
|
125
|
250
|
|
Rata-rata gkal/cm2/hari
|
317
|
388
|
390
|
381
|
494
|
|
Rata-rata Kkal/m2/hari
(angka-angka bulat)
|
3200
|
3900
|
3900
|
3800
|
4900
|
|
Taksiran Kkal/m2/tahun
(angka-angka bulat)
|
1,17 X 106
|
1,42 X 106
|
1,42X106
|
1,39 X 106
|
1,79 X 106
|
Radiasi
matahari harian rata-rata yang diterima tiap bulan di lima daerah di Amerika
Serikat disajikan pada tabel 3-2. Selain tinggi tempat dan musim, penutupan
awan adalah factor utama seperti ditunjukkan dalam perbandingan antara daerah
Tenggara yang lembap dan Daerah Barat Daya yang kering. Perkisaran antara 100
dan 800 gkal per cm2 per hari mungkin akan meliputi bagian besar
dunia hamper sepanjang waktu, kecuali di daerah-daerah kutub atau di daerah
tropic kering di dalam keadaan mana tak demikian ekstrem sehingga mungkin di
dapat hasil biologi yang kecil. Karena itu, untuk bagian besar dari biosfir
masukan energy pancaran adalah sekitar 3000-4000 kkal per m2 per
hari dan 1,1 hingga 1,5 juta kilokalori per m2 per tahun.
C.
KONSEP
PRODUKTIFITAS
Produktifitas
primer atau dasar dari sesuatu ekosistem, komunitas, atau bagian mana saja dari
padanya, di definisikan sebagai laju pada masa energi pancaran disimpan oleh
kegiatan fotosintesis atau khemosintesis organisme-organisme produsen (terutama
tumbuh-tumbuhan hijau) dalam bentuk senyawa-senyawa organik yang dapat
digunakan sebagai bahan-bahan pangan.Perlulag dibedakan antara keempat langkah
yang berurutan di dalam peristiwa pembentukan sebagai berikut: Produktifitas
primer kotor yaitu laju total dari fotosintesis, termasuk bahan organik yang
habis digunakan di dalam respirasi selama waktu pengukuran.Produktifitas primer
bersih adalah laju penyimpanan bahan organic di dalam jaringan-jaringan
tumbuh-tumbuhan kelebihannya dari penggunaan respirasi oleh tumbuh-tumbuhan
selama jangka waktu pengukuran.
Produktifitas
komunitas bersih adalah laju penyimpanan bahan organic yang tidak digunakan
oleh heterotrof selama jangka waktu yang bersangkutan, biasanya musim
pertumbuhan atau setahun, biasanya musim pertumbuhan atau setahun. Akhirnya,
laju penyimpanan energy pada tingkat konsumen disebut sebagai produktifitas
sekunder.Karena konsumen-konsumen hanya menggunakan bahan-bahan pangan yang
sudah dibuat, dengan kehilangan-kehilangan di dalam respirasi yang secukupnya
itu, dan mengubahnya ke dalam jaringan-jaringan yang berlainan oleh satu proses
keseluruhan, produktifitas sekunder tidaklah dibagi lagi menjadi jumlah-jumlah
”kotor” dan “bersih”. Bahkan istilah produksi digunakan untuk mengatakan jumlah
bahan organic yang di kumpulkan eleemn waktu selalu sudah diperkiran atau
dipahami, seperti setahun apabila kita berbicara mengenai produksi tanaman
pertanian. Untuk menghindari kebingungan interval waktu harus selalu
dinyatakan. Di dalam hubungannya dengan hokum kedua termodinamika.
Tabel 3-3 Hubungan-hubungan Antara
Radiasi Matahari dan Produksi Kotor dan Bersih pada Dasar Harian dalam Tanaman
di Bawah Penanaman intensif Selama Keadaan-keadaan Musim Pertumbuhan yang Baik
|
|
Kkal/M2/Hari
|
|||||
|
Radiasi Matahari
|
Produksi Kotor
|
Produksi bersih
|
%Kalori
sinar Matahari
|
%Bersih Sinar Matahari
|
%Bersih Kotor
|
|
|
Tebu,
Hawai
|
4000
|
306
|
190
|
7,6
|
4,8
|
62
|
|
Jagung diairi, Israel
|
600
|
405
|
190
|
6,8
|
3,2
|
47
|
|
Bit gula,
Inggris
|
2650
|
202
|
144
|
7,7
|
5,4
|
72
|
Dari Montieth, 1965
Tabel 3-4 Produksi dan Respirasi
Tahunan dalam Kkal/m2/Tahun dalam Ekosistem-Ekosistem Tipe
Pertumbuhan dan Mantap
|
|
Ladang Alfalfa
(UAS)
|
Perkebunan PINUS MUDA(Inggris)
|
Hutan Pasang Pinus Berumur Sedang (New York)
|
Mata Air Besar yang Mengalir (Silver Spring Florida)
|
Hutan
Hujan Masak (Puerto Rico)
|
Pantai Sound (Long Island, N.Y)
|
|
Produksi Primer Kotor
|
24.400
|
12.200
|
11.500
|
20.800
|
45.000
|
5.700
|
|
Respirasi
Autotrof
|
9.200
|
4.700
|
6.400
|
12.000
|
32.000
|
3.200
|
|
Produksi Primer Bersih(NPP)
|
15.200
|
7.500
|
5.000
|
8.800
|
13.000
|
2.500
|
|
Respirasi
Heterotrof
|
800
|
4.600
|
3.000
|
6.800
|
13.000
|
2.500
|
|
Produksi
Komunitas Bersih (NCP)
|
14.400
|
2.900
|
2.000
|
2.000
|
Sangat
kecil/tidak ada
|
Sangat
kecil/tidak ada
|
|
Nisbah
NPP/GPP(%)
|
62,3
|
61,5
|
43,5
|
42,3
|
28,9
|
43,8
|
|
Nisbah
NCP/GPP(%)
|
59,0
|
23,8
|
17,4
|
9,6
|
0
|
0
|
Didalam menilai produktivitas
ekosistem adalah sangat penting untuk memperhatikan sifat dan besarnya bukan
hanya mengenai pengaturan energy yang berasal dari iklim,panen, pencemaran, dan
tekanan-tekanan lainnya yang mengalihkan energy itu menjauhi ekosistem,
melainkan juga bantuan-bantuan energy yang meningkatkan produktifitas dengan
mengurangi kehilangan panas respirasi yang di perlukan untuk memelihara
struktur biologi.
Tiga tanaman yang terdaftar pada
tabel 3-3 membuat perbandingan menjadi menarik di antara mereka sendiri.
Tingginya masukan sinar matahari dari daerah gurun pasir yang diairi
menyebabkan produksi kotor yang tinggi tetapi tidak lebih besar dari pada
produksi bersih yang di capai dengan sinar yang lebih sedikit di daerah yang
terletak lebih ke utara. Pada umumnya, temperature-temperatur yang tinggi
mengharuskan tumbuh-tumbuhan menggunakan lebih banyak dari energy produksi
kotornya di dalam respirasi.
Komunitas alam yang mendapatkan
keuntungan dari bantuan-bantuan energy alam adalah mereka dengan produktifitas
kotor yang tinggi. Interaksi yang komplek dari angin, hujan dan penguapan di
dalam hutan tropic merupakan contoh lain tentang tunjangan energy alam yang
memungkinkan daun-daun untuk menggunakan secara optimum masukan sinar matahari
yang tinggi secara harian di daerah tropic.Seperti diperlihatkan pada tabel
3-4, produktifitas primer kotor hutan hujan tropic dapat sama atau melebihi
produktifitas usaha-usaha pertanian manusia yang terbaik.Dapat dikatakan
sebagai asas umum bahwa produktifitas kotor dari ekosistem budidaya tidak
melampaui produktifitas dengan menambah air dan bahan makanan di dalam
daerah-daerah di mana factor-faktor itu membatasi(gurun, padang rumput, dan
pasir).
Tabel 3-5 Penyaluran Energi dari Produksi
Kotor di dalam Ekosistem Tanaman Kedelai (Glycine max) Budget tahunan secara
Hipotesis
|
No
|
ARUS ENERGI
|
PERSEN PRODUKSI KOTOR YANG DIPAKAI
|
PERSEN PRODUKSI KOTOR YANG DITINGGALKAN
|
|
1
|
Respirasi tanaman
|
25
|
-
|
|
|
Produksi primer bersih secara teori
|
-
|
75
|
|
2
|
Mikroorganisme
simbiotik ( bakteri 5 pengikat nitrogen dan cendawan mikorrhiza)
|
|
-
|
|
|
Produksi
primer bersih yang tersedia untuk keperluan simbion yang menguntungkan
|
-
|
70
|
|
3
|
Nematoda akar,
serangga-serangga, fitofagagous, dan pathogen-patogen
|
51
|
-
|
|
|
Produksi
komunitas bersih tersedi untuk konsumsi primer minimum oleh hama-hama
|
-
|
65
|
|
4
|
Kacang yang
dipanen oleh manusia (dikirim ke luar) batang-batang, daun-daun, dan
akar-akar yang tinggal di lapang
|
-
|
33
|
|
5
|
Badan organic
yang dibusukkan dalam tanah dan seresah
|
33
|
-
|
|
|
Tiap tahun
|
-
|
0
|
Disadur dari Gorden,
1969
Beberapa
metode yang digunakan untuk mengukur produktivitas secara singkat dapat
dijelaskan sebagai berikut:
1. Metode
panen
Pengukuran
produktivitas metode panen dapat digunakan pada tumbuh-tumbuhan yang sudah
mencapai tingkat maksimum dan siap untuk dipanen. Dengan cara memanen seluruh
tumbuhan kemudian dihitung produktivitas yang dihasilkan.
2. Pengukuran
oksigen
Karena terdapat suatu
kepadatan yang pasti antara oksigen dan pangan yang dihasilkan, produksi
oksigen dapat dapat menjadi dasar unruk pengukuran produktivitas. Walaupun
demikian, kebanyakan binatang-binatang dan bakteri cepat sekali menghabiskan
oksigen, dan sering kali terdapat pertukaran gas dengan lingkungan lainnya.
3. Metode
karbon dioksida
Pengukuran karbondioksida
lebih praktis dari pada pengukuran oksigen. Pada saat tumbuhan mengalami
fotosintesis produksi komunitas bersih diukur selama siang hari dan respirasi
komunitas diukur sekama malam hari.
4. Metode
pH
Didalam ekosistem
perairan pH air merupakan fungsi CO2 yang larut, yang pergilirannya CO2 ini
dikurangi oleh fotosintesis dan dinaikan oleh respirasi. Meskipun demikian
penggunaan pH sebagai indeks produktivitas peneliti harus pertama-tama
mempersiapkan kurva kalibrasi untuk air dalam sistem tertentu. Bayers pada
tahun 1963 menyatakan bahwa metode pH telah banyak berfaedah terutama dalam
mengkaji mikroekosistem labolatorium, sebab dengan elektroda dan pencatatan pH
seseorang dapat memperoleh catatan terus-menerus mengenai fotosintesis pada siang hari dan respirasi pada malam
hari.
5. Hilangnya
bahan-bahan mentah
Seperti telah
dinyatakan oleh persamaan yang telah dikemukakan, produktivitas dapat
diukurtidak hanya dengan laju pembentukan bahan-bahan (makanan, protoplasma,
mineral-mineral) dan dengan mengukur pertukaran gas tetapi juga dengan laju
hilangnya mineral-mineral bahan mentah. Namun dalam keseimbangan mantap, jumlah
yang dipergunakan mungkin diimbangi oleh jumlah yang dilepaskan atau yang
memasuki sistem, maka tal akan da cara lain didalam hal ini untuk menentukan
laju yang sebenarnya dari penggunaan oleh organisme. Di mana unsur-unsur pokok
seperti nitrogen atau fosfor tidak dibantu secara tetap, melainkan barangkali
sekali dalam setahun, laju pada konsentrasi itu berkurang merupakan ukuran yang
sangat baik mengenai produktivitas selama jangka waktu yang bersangkutan.
Metode ini telah dipergunakan dalam keadaan-keadaan laut tertentu dalam mana
fosfor dan nitrogen menumpuk didalam air selama musim dingin dan laju
penggunaannya dapat diukur selama jangka waktu pertumbuhan musim semi dari
fitoplankton. Metode ini harus digunakan dengan hati-hati karena tenaga-tenaga
tak hidup dapat juga menyebabkan hilangnya bahan-bahan. Metode ini mengulur
produktivitas bersih seluruh komunitas.
6. Penentuan-penentuan
produktivitas dengan bahan-bahan radioaktiv.
Seperti juga dengan
banyak bidang ilmu lain, penggunaan pelacak-pelacak radioaktiv di dalam ekologi
membuka kemungkinan baru untuk menentukan produktivitas. Dengan menggunakan
sejumlah bahan yang telah ditandai yang dapat dikenal oleh radiasinya, laju
pemindahan dapat diikuti sekalipun didalam sistem amantap seperti dikemukakan
di atas, dengan keuntungan tambahan mengenai kurang mengganggunya terhadap
sistemnya itu.
Salah satu metode yang
paling peka dan banyak digunakan untuk mengukur produksi tumbuh-tumbuhan air
dilakukan didalam botol dengan karbon radioaktiv yang ditambahkan sebagai
karbonat. Setelah beberapa waktutumbuh-tumbuhan lain disaring dari air,
dikeringkan, dan ditaruh dalam alat penghitung. Dengan perhitungan yang baik
dan pembentulan untuk pengambilan waktu gelap (penyerapan karbon radioaktiv di
dalam botol gelap) banyaknya CO2 yang diikat dalam fotosintesis dapat
ditentukan dari penghitungan radioaktiv yang dibuat.
7. Metode
klorofil
Kemungkinan –kenungkinan
penggunaan kadar klorofil sebagai ukuran produktivitas telah giat diselidiki,
bahwa klorofil merupakan ukuran yang lebih baik dari dari satanding crop dari
tumbuh-tumbuhan dari pada produktivitas, tetapi dengan kalibrasi yang tepat,
kadar klorofil yang berdasarkan areal dari seluruh komunitas dapat memberikan
indeks terhadap produktivitas.
D.
RANTAI-RANTAI
PANGAN, JARING-JARING PANGAN, DAN TINGKAT-TINGKAT TROFIK
Energi pangan
sumber daya didalam tumbuh-tumbuhan melalui satu seri organisme dengan
diulang-ulang dimakan dan memakan dinamakan rantai
pangan. Rantai pangan terdiri dari dua tipe yaitu rantai pangan perumputan rantai pangan ini dimulai dari
tumbuh-tumbuhan hijau ke herbivora (organisme yang makan tumbuhan hijau), yang
kedua adalah rantai pangan sisa rantai
pangan ini dimulai dari bahan-bahan mati ke mikroorganisme kemudian ke
organisme yang makan sisa detrivora dan pemangsa. Makin pendek rantai pangan
(makin dekat organisme itu pada permulaan rantai) maka makin besar energi yang
tersedia. Rantai pangan tertera dalam hukum termodinamikadan dapat
dijelaskandengan bagan arus seperti pada gambar 3-6. Pada diagram-diagram itu
kotak-kotak menggambarkan tingkat-tingkat trofik, dan pipa-pipa melukiskan arus
energi masuk dan keluar dari tiap tingkat. Arus masuk energi dimbangi oleh arus
keluar seperti pada hukum pertama termodinamika, dan tiap pemindahan energi
disertai dengan dispersi (yakni respirasi).
Rantai pangan
merupakan urutan-urutan yang tidak terpisah melainkan bersambungan satu sama
lain. Pola yang saling berkaitan itu sering kali dikatakan sebagai jaring-jaring pangan.
Didalam
komunitas-komunitas alam yang kompleks, organisme yang makanannya diperoleh
dari tumbuh-tumbuhan dengan jumlah yang sama dapat dikatakan kedalam tingkat trofik yang sama. Jadi tumbuh-tumbuhan (tingkat
produsenaaa) hijau menduduki tingkat
trofik pertama, pemakan-pemakan tumbuhan merupakan tingkat trofik ke dua
(tingkat konsumen primer pertama), karnivora yang makan herbivora merupakan
tingkat trofik ke tiga (tingkat konsumen sekunder), dan karnivora sekunder
tingkat keempat (tingkat konsumen tertier). Perlu ditegaskan bahwa klasifikasi
trofik ini merupakan salah satu fungsi dan bukan dari jenis.
E.
METABOLISME
DAN UKURAN INDIVIDU
Biomas
standing corp (dinyatakan sebagai seluruh berat kering atau seluru isi kalori
organisme yang terdapat pada suatu waktu tertentu) yang dapat ditopang oleh
arus tetap dari energi di dalam rantai pangan tergantung pada ukuran
organisme-organisme sendiri. makin kecil organismenya makin besar metabolisme
per gram atau perkalori biomasnya. Metabolisme per gram tumbuh-tumbuhan dan
binatang kecil seperti algae, bakteria, dan protozoa lebih besar dari pada laju
metabolik organisme-organisme besar seperti pohon dan vertebrata. hal tersebut
berlaku untuk foto sintesis dan respirasi. Oleh karena itu, algae yang kecil
(fitoplankton), dapat memiliki metabolisme yang besar dan sama besar dengan isi
hutan di dalam suatu hutan atau jerami di padang rumput. begitu juga dengan
ketam-ketaman (zooplankton), yang memakan algae dapat memiliki respirasi total
sama dengan apa yang dimiliki oleh berpon-pon sapi di padang penggembalaan.
Akibatnya,
makin kecil biomas yang dapat ditopangnya pada suatu tingkat trofik tertentu di
dalam ekosistem. sebaliknya, makin besar organismenya, makin besar pula biomas
standing corpnya. jadi, jumlah bakteri yang terdapat pada suatu saat akan jauh
lebih kecil dari “corp” dari ikan atau mamalia sekalipun penggunaan energi
untuk kedua golongan itu sama.
F.
STRUKTUR
TROFIK DAN PIRAMIDA EKOLOGI
Interaksi
dari fenomena rantai pangan (kehilangan energi pada setiap pemindahan) dan
hubungan metabolisme-ukuran menyebabkan komunitas memiliki struktur trofik
tertentu, yang sering kali khas untuk tipe ekosistem tertentu (danau, hutan,
beting karang, lapang penggembalaan dan seterusnya). Stuktur trofik dapat
diukur dan dilukiskakan baik dalam segi standing corp per satuan areal atau
dalam bentuk energi yang diikat per satuan areal per satuan waktu pada tingkat-tingkat trofik
yang berurutan. Struktur trofik dapat diperlihatkan secara grafik dengan
menggunakan piramida ekologi dalam mana tingkat pertama atau tingkat produsen
merupakan dasar dari tingkat-tingkat berikutnya yang membentuk puncaknya.
Piramida-piramida ekologi dapat berbentuk 3 tipe umum:
1. Piramida
Jumlah
Piramida jumlah
melukiskan jumlah individu organisme, piramida jumlah sebenarnya hasil
dari kejadian yang bekerja serentak, satu dari kejadian itu merupakan fakta
geometri yakni bahwa banyak satuan kecil yang diperlukan untk memperoleh masa
yang sama dari satuan yang besar, tanpa menghiraukan apakah satuan-satuan itu
organisme atau blok-blok bangunan. Jadi, seandainya berat organisme-organisme
yang besar sama dengan berat organisme yang kecil, jumlah organisme yang kecil
akan jauh lebih besar dibanding dengan organisme besar. Disebabkan oleh
geometrinya tadi, karena adanya piramida jumlah yang berlaku dalam kelompok
alami dari organisme-organisme tidak perlu berarti bahwa organisme yang besar
lebih sedikit jumlahnya didasarkan pada beratnya.
kejadian yang kedua ikut membantu pola dari banyka
organisme kecil dan sedikit organisme besar adalah rantai pangan, energi yang
berguna selalu hilang dalam pemindahan melaui tiap langkah dalam rantai pangan,
akibatnya kecuali dimana dimana terdapat pemasukan bahan organik , maka akan
terdapat lebih sedikit energi tersedia bagi tingkat-tingkat trofik yang lebih
tinggi. Faktor ketiga yang terlibat dalam piramida jumlah adalah pola laju
ukuran metabolisme yang terbalik. Bentuk piramida jumlah akan sangat bervariasi
denagn komunitas yang berbeda-beda tergantung pada apakah individu-individu yang
menghasilkan kecil atau besar.
2. Piramida
Biomas
Piramida Biomas didasarkan pada seluruh berat
kering, nilai kalori atau ukuran lain dari seluruh jumlah bahan hidup, piramida
ini menghilnagkan faktor geometris dan hubungan kuantitatif dari standing corp
punjelas diperlihatkan. Piramida ini memberikan gambaran kasar dari keseluruhan
pengaruh hubungan-hubungan rantai pangan untuk kelompok ekologi sebagai
keseluruhan. Jika seluruh berat dari individu-individu pada tingkat trofik yang
berturut-turut diplotkan. Maka, suatu piramida yang berangsur-angsur melandai
dapat diharapkan selama besarnya organisme tidak terlalu besar bedanya.
Walaupun begitu seandainya organisme0organisme dari tingkat yang lebih bawah
rata-rata jauh lebih kecil dari pada yang terdapat pada tingkat yang lebih
tinggi.
3. Piramida
Energi
Piramida energi memperlihatkan laju arus energi
dan/atau produktivitas pada tingkat-tingkat trofik berikutnya. Piramida energi
memberkan gambaran keseluruhan mengenai sifat fungsional komunitas-komunitas
karena jumlah dan berat organisme yang dapat didukung pada tingkat manapun dan
dalam keadaan apapun tidak bergantung pada banyaknya energi yang diikat dan ada
pada satu saat tertentu dalam tingkat dibawahnya tetapi lebih terganung pada
laju pada mana pangan itu dihasilkan.
Piramida energi merupakan laju lalu lintas makanan
melalui rantai makanan. Bentuknya tidak dipengaruhi oleh keanekaragaman dalam
ukuran dan laju metabolik individu-individu.
Piramida-piramida
jumlah dan biomas dapat terbalik (atau sebagian demikian), yakni bagian, dasar
lebih kecil dari pada konsumen. Di lain pihak, piramida energi harus selalu
memiliki bentuk yang benar, asalkan semua sumber energi pangan di dalam sistem
diperhatikan.
G.
EKOSISTEM
ENERGETIK
Diagram-diagram
menghubungkan zonasi vertikal (A), pendauran bahan-bahan (B), dan arus energi
searah (C) dalam kuala. diagram diatas adalah suatu tipe ekosistem antara di
antara ekstrim-ekstrim besar dari alam, laut terbuka dan hutan. diagram
memperkenalkan bahasa sirkuit energi yang dirancang oleh H.T Odum, dalam
simbol-simbol khususmenunjukan struktur-struktur biologi dan fungsi-fungsi
khas. modul berbentuk peluru mewakili produsen dengan metabolisme gandanya,
yakni P(Produsen), R(Respirasi). heksagon adalah populasi dari konsumen yang
memiliki simpanan, pemeliharaan diri, dan reproduksi diri. lumbung-lumbung
penyimpanan mewakili dari pul-pul hara dimana nitrogen, fosfor dan
senyawa-senyawa vital lainya bergerak kedalam dan keluar dalam diagram B dan C,
garis mewakili kawat-kawat tidak tampak yang menghubungkan komponen-komponen
kedalam jaringan-jaringan funsional. Dalam diagram C simbol dasar atau anak
panah kedalam bak panas. menandakan dimana energi itu bercerai berai dan tidak
lagi tersedia kepada rantai pangan. lingkarn-lingkaran menunjukan 3 tipe sumber
energi yng berfungsi sebagai masukan-masukan ke dalam ekosistem. simbol gerbang
kerja menunjukan dimana arus energi kerja melaui satu jalan membantu arus kedua
melalui penghalang-penghalang energi. Beberapa garis dari arus energi potensial
memutar kembali dari sumber-sumber eneri hilir ke arus masuk hulu dan disana
menyelenggarakan pelbagai peranan termasuk fungsi-fungsi pengendali. Diagaram
menunjukan bagaiman dari batuan energi dari pasang membantu dalam:
1. mendaur
ulang unsur hara dari konsumen ke produsen
2. mempercepat
gerakan dari pangan kepada konsumen.
Mengurangi
arus pasang dengan membendung kuala dapat mengurangi produktivitas serupa
dengan memotong beberapa sinar. Tekanan akibat dari pencemaran dan pemanenan
dapat di tunjukan dalam diagram dengan menambah lingkaran lingkarang yang
membungkus tanda negatif yang dihubungkan dengan bak-bak panas yang tepat untuk
menunjukan dimana energi itu dibelokan dari ekosistem. seperti yang telah
ditujukan bantuan-bantuan(+) dan tekanan-tekanan (-) dapat dikuantitasikan
dalam segi kalori yang ditambahkan dan dibelokan per satuan ruang dan waktu.
Tanpa
perkecualian, ekosistem yang mandiri ukuran berapa pun akan mengandung asatu
baris organisme yang besarnya bekisar dari mikroba-mikroba yang renik hingga
tumbuh-tumbuhan dan binatang binatang besar atau keduanya. Data dari komunitas
suatu kolam, organisme kecil yakni bakteri, algae dan protozoa bertanggung
jawab atas kebanyakan respirasi komunitas, sedangkan binatang-binatang
avertebrata yang lebih besar merupakan biomas.
BAB III
PENUTUP
A.
Kesimpulan
Energi
didefinisikan sebagai kemampuan mengerjakan pekerjaan. energy dapat diubah dari
satu tipe ke dalam tipe yang lain, tetapi tidak pernah dapat diciptakan atau
dimusnahkan. Energi dalam sistem ekologi meliputi lingkungan energi, konsep
produktivitas, rantai-rantai pangan, jaring-jaring pangan, tingkat-tingkat
trofik, metabolisme dan ukuran individu, struktur trofik dan piramida ekologi,
dan ekosistem energetik.
B.
Saran
Dari
uraian di atas, ekologi yang berhubungan dengan energi di alam sangat beraneka
ragam, oleh karena itu dengan membaca makalah ini kita akan lebih mengetahui
energi-energi yang ada disekitar kita yang berhubungan langsung dengan kita.
DAFTAR
PUSTAKA
Odum, E.P., 1998. Dasar-dasar
Ekologi. Edisi Ketiga. Penerjemah Tjahyono Samingun dan B. Srigandono:
yogyakarta. Gadjah Mada University Press.
No comments:
Post a Comment