siklus biologi dalam ekosistem
advertisement
SIKLUS BIOGEOKIMIA DALAM EKOSISTEM A. Latar Belakang Ekologi biasanya didefinisikan sebagai Ilmu tentang interaksi antara organisme - organisme dan lingkungannya. Berbagai ekosistem dihubungkan satu sama lain oleh proses-proses biologi, kimia, fisika. Masukan dan buangan energi, gas, bahan kimia anorganik dan organik dapat melewati batasan ekosistem melalui perantara faktor meteorologi seperti angin dan presipitasi, faktor geologi seperti air mengalir dan daya tarik dan faktor biologi seperti gerakan hewan. Jadi, keseluruhan bumi itu sendiri adalah ekosistem, dimana tidak ada bagian yang terisolir dari yang lain. Ekosistem keseluruhannya biasanya disebut biosfer. Biosfer terdiri dari semua organisme hidup dan lingkungan biosfer membentuk “shell” (kulit), relatif tipis di sekeliling bumi, berjarak hanya beberapa mil di atas dan di bawah permukaan air laut. Kecuali energi, biosfir sudah bisa mencukupi dirinya sendiri, semua persyaratan hidup yang lain seperti air, O2 dan hara dipenuhi oleh pemakaian dan daur ulang bahan yang telah ada dalam sistem tersebut. Siklus biogeokimia pada akhirnya cenderung mempunyai mekanisme umpan-balik yang dapat mengatur sendiri (self regulating) yang menjaga siklus itu dalam keseimbangan. Siklus biogeokimia yang terpenting adalah siklus karbon dan oksigen, siklus nitrogen dan siklus fosfor, yang berperan terhadap lingkungan tanaman (Jumin, 2002). 1. 2. 3. 4. Untuk mengetahui sistem energi dalam ekosistem Untuk mengetahui siklus biogeokimia dalam kehidupan Untuk mengetahui hubungan aliran energi dengan siklus biogeokimia Untuk mengetahui macam-macam siklus biogeokimia C. Manfaat Penulisan 1. Dapat memahami sistem energi dalam ekosistem 2. Dapat memahami siklus biogeokimia dalam kehidupan 3. Dapat memahami hubungan aliran energi dengan siklus biogeokimia 4. Dapat memahami macam-macam siklus biogeokimia A. Aliran Energi 1. Pengertian Energi Energi merupakan faktor utama yang mengendalikan ekosistem. Pada hakikatnya hampir semua sistem di bumi dibatasi oleh jumlah energi matahari yang tersedia. Tetapi batas toleransi berbagai spesies terhadap faktor abiotik, misalnya suhu, cahaya, unsur hara, juga membatasi besarnya populasi dalam ekosistem. Tetapi peranan faktor toleransi terhadap faktor fisik lebih kecil peranannya dibandingkan dengan faktor energi (Jumin, 2002). Tiga sumber energi yang dikenal yaitu gravitasi, berbagai kekuatan dalam bumi, dan radiasi sinar surya. Sinar surya merupakann pendorong banyak peristiwa alam seperti sirkulasi atmosfer dan siklus air dalam ekosistem (Wirakusumah, 2003). 2. Arus Energi dalam Ekosistem Energi mengalir melalui ekosistem yang dipasok dari luar sebagai energi sinar surya yang akhirnya hilang kembali lepas sebagai panas dalam proses respirasi semua anggota komunitas (Wirakusumah, 2003). Energi terdiri dari dua macam hukum yaitu : 1. Hukum termodinamika pertama 2. Hukum termodinamika kedua 3. Sinar Surya Sebagai Energi Matahari merupakan reaktor agung termonuklir dalam proses reaksi fusi yang serupa saja dengan bom hidrogen, namun berskala maha besar. Pada dasarnya energi surya tidak dapat dihilangkan walaupun telah dibelokkan oleh atmosfer, dan berubah menjadi bentuk-bentuk energi lain seperti energi kimia, energi kinetik (kinetic energy) atau energi panas (Wirakusumah, 2003). Menurut Rumney dalam Climatology and the World’s Climates (1968), jumlah energi yang mencapai suatu titik di muka bumi merupakan fungsi letak titik itu di atas permukaan laut, dan jaraknya dari khatulistiwa serta lamanya sinar matahari itu mencapai bumi karena dihadang oleh berbagai gas dan benda-benda atmosfer. Berdasarkan berbagai penelitian di Hamburg, Jerman, gambaran disposisi rata-rata penyinaran sinar surya dilukiskan pada gambar. Radiasi udara (atmosfer) 11% Radiasi Sinar Surya (26%) B.SIKLUS BAHAN / BIOGEOKIMIA Hidrosfer Litosfer Atmosfer Hidrosfer memberi air, litosfer mensuplai berbagai jenis mineral, sedangkan atmosfer merupakan sumber oksigen, nitrogen, dan karbon. Kesemuanya itu merupakan material-material anorganis penyusun elemen - elemen kimiawi yang membentuk dan mempertahankan kehidupan makhluk (Heddy, dkk, 1989). 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 jugs melibatkan reaksireaksi kimia dalam lingkungan abiotik sehingga disebut siklus biogeokimia (Wikipedia.com) Jika aliran energi merupakan arus satu arah yang diperbarui terus dari pasokan Sinar Surya, aliran materi yang diperlukan dunia kehidupan pada dasarnya bersifat dua arah, karena bahan-bahan kimia terbatas persediannya hingga harus digunakan lagi melalui proses perputaran (siklus). Karena proses siklus materi tidak hanya terjadi dalam tubuh organisme (biota) tetapi berlangsung juga dalam lingkungan abiotik, proses ini disebut siklus biogeokimia (Wirakusumah, 2003). Organisme - organisme dan kemampuannya tergantung pada aliran energi dan zat-zat yang dapat dimanfaatkan sebagai alat bantu untuk memproduksi materi organik. Energi surya terutama dibutuhkan untuk menjalankan peredaran materi tersebut karena elemenelemen vital dan alat bantu yang dapat digunakan oleh organisme-organisme pada ekosistem alam tidak tersebar merata. Aliran ini disebut daur, siklus atau, peradaran (Frick dan Suskiyatno, 2007). Ahli - ahli ekologi membicarakan tingkat urutan makanan dalam rantai makanan dari suatu komunitas, yang disebut tingkat trofik. Hubungan antara organisme pada berbagai tingkatan trofik berpengaruh terhadap ukuran organisme. Karnivora Sekunder Karnivora Karnivora Primer Herbivora Akibatnya, beberapa komunitas mempunyai piramida jumlah, dimana individu herbivora lebih sedikit daripada individu tanaman dan individu karnivora lebih sedikit daripada individu herbivora (Heddy, dkk, 1989). BAB III SIKLUS BIOGEOKIMIA A. Siklus Biogeokimia 1. Pengertian Siklus Biogeokimia Siklus biogeokimia merupakan pergerakan memutar unsur apa pun melalui atmosfer, samudra, kerak bumi, dan makhluk hidup (Burnie, 1999). Menurut Hutchinson (1944 , 1950) siklus biogeokimia merupakan suatu pertukaran atau perubahan yang terus – menerus dari bahan-bahan antara komponen biotik dan abiotik. Berdasarkan sumber yang ada di alam, siklus biogeokimia dibagi dalam 2 golongan yaitu : 1. Tipe gas, sebagai sumbernya atmosfer dan lautan (hidosfer) misalnya siklus hidrogen. 2. Tipe sedimen, sumbernya adalah batuan bumi seperti fosfor, kalsium dan kalium. Siklus biogeokimia pada akhirnya cenderung mempunyai mekanisme umpan-balik yang dapat mengatur sendiri (self regulating) menjaga siklus itu dalam keseimbangan. Siklus biogeokimia yang terpenting adalah siklus karbon, siklus nitrogen, dan siklus fosfor, yang berperanan terhadap lingkungan tanaman (Irwan,1992). 2. Ciri-ciri Siklus Biogeokimia Ada dua siklus abiotik ini, ialah fase atmosfer yang penting, bagi elemen seperti nitrogen, dan fase sedimen yang penting misalnya bagi fosfor yang relatif kurang sekali mengikuti fase atmosfer. Siklus biogeokimia yang terjadi dominan pada fase atmosfer disebut siklus waduk atmosfer dan siklus biogeokimia yang lebih banyak terjadi pada fase sedimen disebut siklus waduk sedimen (Wirakusumah, 2003). 2. Ciri-ciri Siklus Biogeokimia Ada dua siklus abiotik ini, ialah fase atmosfer yang penting, bagi elemen seperti nitrogen, dan fase sedimen yang penting misalnya bagi fosfor yang relatif kurang sekali mengikuti fase atmosfer. Siklus biogeokimia yang terjadi dominan pada fase atmosfer disebut siklus waduk atmosfer dan siklus biogeokimia yang lebih banyak terjadi pada fase sedimen disebut siklus waduk sedimen (Wirakusumah, 2003). B. Siklus Karbon 1. Karbon di Biosfer Siklus karbon sangat menyerupai arus energi dalam memasuki rantai pakan melalui proses fotosintesis. Siklus karbon yang disajikan pada gambar menunjukkan praktis semua karbon memasuki organisme melalui daun-daunan hijau dan kembali ke udara melalui respirasi hingga merupakan siklus yang lengkap. Akan tetapi sebagian ada yang difermentasikan dan atau membentuk jaringan lainnya menjadi karbon terikat. B. Siklus Karbon 1. Karbon di Biosfer Siklus karbon sangat menyerupai arus energi dalam memasuki rantai pakan melalui proses fotosintesis. Siklus karbon yang disajikan pada gambar menunjukkan praktis semua karbon memasuki organisme melalui daun-daunan hijau dan kembali ke udara melalui respirasi hingga merupakan siklus yang lengkap. Akan tetapi sebagian ada yang difermentasikan dan atau membentuk jaringan lainnya menjadi karbon terikat. Gambar Siklus Karbon di Biosfer 2. Karbon di Atmosfer Karbon diambil dari atmosfer dengan berbagai cara: 1.Ketika matahari bersinar, tumbuhan melakukan fotosintesa untuk mengubah karbon dioksida menjadi karbohidrat, dan melepaskan oksigen ke atmosfer. 2. Pada permukaan laut ke arah kutub, air laut menjadi lebih dingin dan CO2 akan lebih mudah larut. 3. Di laut bagian atas (upper ocean), pada daerah dengan produktivitas yang tinggi, organisme membentuk jaringan yang mengandung karbon, beberapa organisme juga membentuk cangkang karbonat dan bagian-bagian tubuh lainnya yang keras. 4. Pelapukan batuan silikat. Tidak seperti dua proses sebelumnya, proses ini tidak memindahkan karbon ke dalam reservoir yang siap untuk kembali ke atmosfer. Bagian terbesar dari karbon yang berada di atmosfer Bumi adalah gas karbon dioksida (CO2). Meskipun jumlah gas ini merupakan bagian yang sangat kecil dari seluruh gas yang ada di atmosfer (hanya sekitar 0,04% dalam basis molar, meskipun sedang mengalami kenaikan), namun ia memiliki peran yang penting dalam menyokong kehidupan. Gas-gas lain yang mengandung karbon di atmosfer adalah metan dan kloroflorokarbon atau CFC (CFC ini merupakan gas artifisial atau buatan). Gas-gas tersebut adalah gas rumah kaca yang konsentrasinya di atmosfer telah bertambah dalam dekade terakhir ini, dan berperan dalam pemanasan global. Siklus Karbon di Atmosfir Karbon dapat kembali ke atmosfer dengan berbagai cara pula, yaitu: 1. Melalui pernafasan (respirasi) oleh tumbuhan dan binatang. 2. Melalui pembusukan binatang dan tumbuhan. 3. Melalui pembakaran material organik yang mengoksidasi karbon yang terkandung menghasilkan karbon dioksida juga yang lainnya seperti asap (Wikipedia.com). C. SIKLUS FOSFOR Fosfor terdapat pada setiap tanaman, berfungsi sebagai penyusun protoplasma sel dan sangat dibutuhkan dalam proses fotosintesa, yaitu dalam pembentukan ATP pada fotofosforilasi dan fosforilasi oksidatif. Unsur fosfor diabsorbsi tanaman dalam bentuk ion H2PO4- dan HPO4-2. Forfor juga diserap tanaman dalam bentuk piro fosfat dan metafosfat, serta dalam bentuk fosfor organik. Cadangan utama fosfor adalah batuan fosfat diantaranya apatid. Selain itu, forfor juga terdapat pada air dan guanu. Batuan fosfat yang terlarut dalam air tanah, sebagian hilang ke badan air dan sebagian lagi diabsorbsi tanaman (Wikipedia.com). Siklus Fosfor di Alam D. Siklus Nitrogen Cadangan nitrogen anorganik adalah gas N2, yang membangun ± 78 % udara. Tetapi N2 mempunyai aktivitas biologis yang kecil. Gas ini memasuki semua tubuh organisme tetapi umumnya keluar lagi tanpa berperan penting dalam proses hidupnya. Daur ulang nitrogen terjadi melalui rantai pakan detritus oleh organisme detritus (nitrosomans) menjadi senyawa amino (-NH2) lalu terbebas jadi amoniak (NH3). Proses ini disebut deaminisasi. Oleh bakteri Nitrosomans lalu dioksidasi jadi nitrit melalui reaksi. 2N3 + 3O2 → 2NO2- + 2H2O + 2H+ Kemudian oleh bakteri nitrobaktum dijadikan nitrit yang tersedia bagi tanaman. 2NO2- + O2 → 2NO3- Proses pembentukan nitrat diatas disebut nitrifikasi, dan selanjutnya nitrat memasuki rantai pakan. Pada tahap-tahap selanjutnya saat organisme mulai mati membusuk, nitrat kembali dibebaskan. Proses ini disebut denitrifikasi (Wirakusumah, 2003). Siklus Nitrogen A. Kesimpulan 1. Berdasarkan pembahasan yang telah dibahas di atas, maka dapat disimpulan bahwa: 1. Aliran energi dan zat-zat dapat dimanfaatkan sebagai alat bantu untuk memproduksi materi organik. 2. Aliran energi dengan siklus biogeokimia di dalam ekosistem sangat mempengaruhi organisme-organisme dan kemampuannya. 3. Siklus biogeokimia dalam ekosistem yang terpenting adalah siklus karbon, siklus nitrogen, dan siklus fosfor. 4. Siklus karbon, siklus nitrogen, dan siklus fosfor menghasilkan unsur yang dapat membentuk persenyawaan kimia sehingga cenderung bersirkulasi antara lingkungan dan organisme dalam biosfer. B. Saran Disarankan kepada para pembaca sebagai berikut : 1. Aliran energi dan zat-zat harus dimanfaatkan sebaikbaiknya atau seoptimal mungkin sehingga ekosistem akan tetap terjaga. 2. Siklus Biogeokimia membutuhkan energi-energi, komponen zat pendukung, serta organisme di dalamnya sehingga perlu dijaga keseimbangannya. 3. Manusia harus melakukan tindakan yang efektif dan berwawasan lingkungan dalam memanfaatkan Sumber Daya Alam yang mendukung terjadinya siklus karbon, siklus nitrogen maupun siklus fosfor dimana sangat berpengaruh terhadap kelangsungan hidup organisme di dalamnya. SEKIAN DAN TERIMAKASIH
