Kelas X RUANG LINGKUP BIOLOGI 1 Kelas X Standar Kompetensi 1. Memahami Kompetensi Dasar hakikat Biologi sebagai ilmu 1.1 Mengidentifikasi ruang lingkup biologi 1.2 Mendeskripsikan objek dan permasalah biologi pada berbagai tingkat organisasi kehidupan (molekul, sel, jaringan, organ, individu, populasi, ekosistem dan bioma) Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari bab ini, siswa diharapkan dapat: • Mendeskripsikan objek-objek dan persoalan biologi pada tingkat molekul, sel, jaringan, organ, individu, populasi, ekosistem, dan bioma. • Mengidentifikasi cabang-cabang biologi menurut objek dan persoalan yang dikaji. • Menganalisis manfaat biologi bagi manusia dan lingkungannya. • Melakukan tahapan kerja ilmiah. 2 Kelas X Daftar Isi Cover.................................................................................................................. 1 Indikator pembelajaran ...................................................................................... 2 Daftar isi ............................................................................................................ 3 Peta konsep ........................................................................................................ 4 A. Karakteristik Ilmu Biologi 1. Ruang Lingkup Biologi......................................................................... 5 2. Ciri-ciri Biologi sebagai Ilmu Pengetahuan.......................................... 8 3. Pemecahan Masalah Biologi Dengan Metoda Ilmiah..................................... 9 B. Contoh Pemecahan Masalah Biologi secara Ilmiah 1. Sikap Ilmiah dalam Kerja Ilmiah..................................................................... 11 2. Objek Dan Permasalahan Biologi Pada Berbagai Tingkat Organisasi Kehidupan....................................................................................................... 13 C. Cabang-Cabang Biologi Dan Pemanfaatannya Bagi Manusia Serta Lingkungannya 1. Manfaat Biologi Damal Bidang Pertanian .................................................... 24 2. Manfaat Biologi Dalam Bidang Kedokteran ................................................ 24 3. Manfaat Biologi Dalam Bidang Industri........................................................ 26 Latihan ..........................................................................................................................27 3 Kelas X PETA KONSEP RUANG LINGKUP BIOLOGI Hakikat Biologi Sebagai Ilmu Memiliki Ciri-Ciri Ilmu Pengetahuan dikembangkan Metode Ilmiah memiliki Objek Kajian memiliki CabangCabang Ilmu Biologi 4 Kelas X 1. Karakteristik Ilmu Biologi A. Ruang lingkup biologi Biologi adalah ilmu tentang makhluk hidup. Biologi mempelajari makhluk hidup dan segala aspek yang menyertainya, mulai dari proses biokimia,di dalam sel sampai pada tingkatan ekosistem. Bahkan hingga ke perubahan iklim global. Biologi berasal dari dua kata bahasa Yunani, yaitu ‘bios’ dan ‘logos’ yang artinya ‘hidup’ dan ‘ilmu’. Jadi secara sederhana Biologi dapat diartikan sebagai ilmu tentang hidup. Pengertian ini kemudian berkembang dan disempurnakan sehingga mencakup seluruh objek atau kajiannya yang sangat luas. Definisi Biologi yang lebih lengkap tersebut adalah sebagai berikut; Biologi adalah ilmu tentang makhluk hidup dan gejala kehidupan. Pada awal perkembangannya, ahli biologi banyak mempelajari, tingkatan organisme. Tentu kalian masih ingat apa yamg dilakukan oleh Antony Van Leuwenhoek dan Carolus Linneus. Leuwenhoek banyak mempelajari organisme mikroskopis setelah ia menemukan mikroskop. Sejak itu manusia menyadari bahwa dilingkungan terdapat berbagai macamorganisme yang tak nampak oleh mata. Linneus mencetuskan Carolus sistem penamaan spesies dan penamaan berbagai macam tumbuhan. Gambar 1: Antony Van Leuwenhoek adalah seorang penemu mikroskop pertama kali. (sumber internet: http:// www. google.) Karakteristik ilmu biologi ditentukan oleh objek yang dipelajari dan permasalah yang dikaji. Objek yang dipelajari dalam ilmu biologi adalah makhluk hidup. Makhluk hidup memiliki karakteristik tersendiri jika dibandingkan dengan objek sains lainnya. Berikut ini adalah karakteristik dasar makhluk hidup. 5 Kelas X a. Membutuhkan nutrisi Setiap makhluk hidup membutuhkan nutrisi. Bentuknya berbeda-beda tegantung pada jenis mkhluk hidup. Tumbuhan memerlukan nutrisi berupa zat organik, sedangkan jamur, protozoa, invertebrata, dan manusia memerlukan zat anorganik. Proses fotosintesis hanya terjadi pada tumbuhan. oleh karena itulah semua makhluk hidup yang tidak mampu berfotosintesis, misalnya jamur dan hewan, sangat tergantung pada tumbuhan untuk mendapatkan makanan (zat organik). Nutrien yang di konsumsi makhluk hidup digunakan antara lain untuk pertumbuhan, reproduksi, dan sumber energi. (Syamsuri, 2007:3) (a) (b) (c) (d) Gambar 2: Ciri:ciri makhluk hidup: (a) makhluk hidup dapat bergerak, berkeringat, melakukan metabolisme, disusun oleh sel. (b) makhluk hidup bereproduksi untuk melestarikan jenisnya, mengalami tumbuh dan berkembang. (c) makhluk hidup membutuhkan nutrisi untuk hidup. (d) makhluk hidup mampu beradaptasi dengan lingkungannya. (sumber internet: http//;gogle.com) 6 Kelas X a. Makhluk hidup disusun oleh sel Setiap makhluk hidup terdiri dari satu sel (uniseluler) atau banyak sel (multiseluler). Setiap sel itu dilindungi oleh membran yang memisahkannya dari lingkungan. b. Makhluk hidup mengalami pertumbuhan dan perkembangan Makhluk hidup mengalami pertumbuhan dan perkembangan yaitu perubahan ukuran sel menjadi semakin besar ataupun pertambahan jumlah sel pertambahn tinggi atau pertambahan berat suatu oerganisme merupakn tolak ukur pertumbuhan yang teramati oleh kita. Sejalan dengan pertumbuhan itu, sel-sel makhluk hidup akan mengalami perkembangan. Perkembangan itu meliputi perubahan sel menjadi bentuk yang berbeda dan menjalankan suatu fungsi tertentu. Contoh proses perkembangan adalah setiap manusia berasal dari sel telur yang dibuahi, yang kemudian berkembang menjadi berbagai sel yang memiliki bentuk dan fungsi tertentu. c. Makhluk hidup melakukan proses metabolisme Di dalam tubuh makhluk hidup terjadi berbagai reaksi penyusunan dan penguraian senyawa-senyawa, yang disebut metabolisme, metabolisme itu terjadi terus menerus, sehingga tubuh makhluk hidup dalam keadaan homoestatis, yaitu keadaan lingkungan internal yang seimbang dan konstan. d. Makhluk hidup memberikan respon terhadap rangsang Setiap makhluk hidup sensitif terhadap rangsang, baik yang bersal dari dalam maupun dari luar tubuh. Contoh rangsang yang diterima oleh makhluk hidup antara lain perubahna warna, arah dan intensitas cahaya, suhu, tekanan, kadar air, dan udara. e. Makhluk hidup melakukan reproduksi Makhluk hidup dapat mempertahankan jenisnya karena kemampuannya untuk melakukan reproduksi. Saat reproduksi, materi herediter dari induknya diwariskan kepada keturunannya. f. Makhluk hidup mampu beradaptasi dengan lingkungan 7 Kelas X Setiap makhluk hidup mampu beradaptasi sehingga dapat bertahan meskipun keadaan lingkungan senantiasa berubah. (Maryati, 2006:2) B. Ciri-ciri Biologi sebagai Ilmu Pengetahuan yaitu: 1. Memiliki objek kajian berupa benda-benda konkrit 2. Kajian ilmu biologi adalah mahluk hidup, semua mahluk hidup yang ada atau pernah ada di dunia. Misalnya benda padat, cair, dan gas. Benda konkrit adalah benda yang dapat ditangkap oleh indra kita. Objek kajian IPA dibedakan menjadi kajain fisika, kimia, dan biologi. 3. Memiliki langkah-langkah sitematis 4. Sistematis berarti berbagai keterangan ataupun data yang menyusun sebuah pengetahuan memiliki hubungan ketergantungan dan teratur. Langkah-langkah tersebut besrifat baku untuk setiap bidang kajian. 5. Bersifat Universal 6. Artinya bahwa kebenaran yang disampaikan atau dideskripsikan berlaku secara umum. 7. Bersifat Objektif 8. Suatu ilmu harus dinyatakan secara jujur, yaitu menggambarkan keadaan apa adanya atau mengandung pernyataan dan data yang sebenarnya sehingga bebas dari prasangka, kesukaan atau kepentingan pribadi. 9. Bersifat analitis 10. Kajian biologi akan terbagi-bagi ke dalam beberapa bagian yang lebih rinci untuk memahami berbagai hubungan, sifat dan peranan bagianbagian tersebut. Objek kajian fisika adalh benda-benda alam termasuk benda-benda angkasa. Objek kajian kimia adalah zat-zat kimia yang meliputi sifat dan reaksi-reaksinya. Sedangakan objek kajian biologi adalah makhluk hidup yang berkaitan dengan struktur dan fungsinya 11. Bersifat Verifikatif (Dapat Dikaji Ulang) 12. Kebenaran yang dihasilkan dari ilmu tidak mutlak. Bisa saja sesuatu yang dianggap benar pada suatu saat di saat yang lain ternyata menjadi keliru setelah ditemukannya fakta yang baru. Maka kebenaran hasil ilmu pengetahuan merupakan kebenaran ilmiah. Contoh Aristoteles 8 Kelas X mengemukakan bahwa mahluk hidup berasal dari benda mati yang terjadi secara spontan (Teori Abiogenesis atau Generatio spontanea). Teori ini berlaku cukup lama namun akhirnya teori ini dapat digugurkan oleh Louis Pasteur melalui percobaannya. Pasteur berhasil membuktikan bahwa mahluk hidup bukan berasal dari benda mati tetapi berasal dari mahuk hidup (omne vivum ex vivo) atau dikenal dengan Teori Biogenesis. C. Pemecahan Masalah Biologi Dengan Metoda Ilmiah Metoda ilmiah adalah cara yang sitematis untuk memecahkan masalah secara rasional dan faktual. Tahapan langkah metoda ilmiah dalam bidang biologi dapat disusun sebagai berikut : 1. Penentuan dan perumusan masalah Masalah penelitian dapat diperoleh dari berbagai sumber. Selanjutnya kita buat rumusan masalahnya. Rumusan masalah yang disusun harus dalam bentuk kalimat tanya, mengisyaratkan peubah (Variabel) yang akan diteliti, dinyatakan secara eksplisit (gamblang), singkat dan jelas. Variabel (peubah) adalah suatu kondisi yang dikenakan dan dikontrol atau diamati perubahannya pada sekelompok objek penelitian. Variabel dibedakan menjadi variabel bebas, variabel terikat dan variabel antara. Variabel bebas/faktor penyebab adalah suatu kondisi yang dikenakan atau dikontrol sehingga menimbulkan efek (pengaruh) pada sekelompok objek penelitian. Variabel terikat atau variabel tergayur adalah kondisi yang muncul sebagai respon objek penelitian terhadap kondisi yang dikenakan atau dikontrol peneliti. Variabel ini disebut juga variabel akibat atau variabel respon. Sedangkan variabel antara adalah atau variabel kendali adalah variabel lain yang ikut berpengaruh terhadap hasil penelitian, tetapi dianggap tidak memiliki pengaruh utama. Contoh: Judul Penelitian : Pengaruh pemberian dosis pupuk NPK terhadap kecepatan pertumbuhan kedelai. Rumusan masalah : Apakah pemberian dosis pupuk NPK dapat mempengaruhi kecepatan pertumbuhan kedelai? Variabel bebas : Dosis pupuk NPK. 9 Kelas X Variabel terikat : Kecepatan pertumbuhan kedelai. Variabel antara : Kelembaban, Cahaya, Suhu. a. Pengumpulan data melalui observasi Keterampilan dasar yang harus dimiliki oleh seorang ilmuwan adalah melakukan observasi. Mengobservasi adalah mencari gambaran atau informasi tentang objek penelitian melalui indra. Observasi bertujuan untuk mengumpulkan data. Data hasil observasi dapat digunakan untuk menyusun hipotesis dan rencana eksperimen. Observasi dapat dilakukan melalui pengamatan (misalnya terhadap bentuk, warna, gerak), pendengaran (misalnya terhadap suara dan bunyi), pengecapan (misalnya terhadap rasa), perabaan (misalnya terhadap permukaan objek), dan penciuman (misalnya terhadap bau). b. Menyusun hipotesis Hipotesis adalah dugaan atau ”jawaban” sementara mengenai suatu permasalahan yang akan dibuktikan kebenarannya melalui data-data atau fakta-fakta penelitian. 1. Hipotesis Nol (H0) : adalah hipotesis yang menyatakan tidak ada pengaruh antara satu variabel dengan variabel yang lain. 2. Hipotesis Alternatif (H1) : adalah hipotesis yang menyatakan adanya pengaruh antara satu variabel dengan variabel yang lain. Contoh : Judul Penelitian : Pengaruh pemberian dosis pupuk NPK terhadap kecepatan pertumbuhan kedelai. Hipotesis nol (H0) : Tidak ada pengaruh pemberian dosis pupuk NPK terhadap kecepatan pertumbuhan kedelai. Hipotesis alternatif (H1) : Ada pengaruh pemberian dosis pupuk NPK terhadap kecepatan pertumbuhan kedelai. c. Menguji hipotesis melalui eksperimen Suatu prediksi dapat di uji dengan eksperimen. Eksperimen berfungsi untuk mendapatkan data yang digunakan untuk membuktikan apakah hipotesis diterima atau ditolak. Data hasil eksperimen dapat disajikan secara kualitatif (bukan berbentuk angka) atau secara 10 Kelas X kuantitatif (data dalam bentuk angka). Selanjutnya, akan diperoleh sekumpulan data hasil eksperimen yang kemudian diolah dan diinterpretasikan sehingga membentuk suatu kesimpulan. d. Menarik kesimpulan dari hasil eksperimen Kesimpulan dibuat berdasarkan data-data hasil eksperimen dengan mengacu kepada hipotesis. Jika berdasarkan hasil eksperimen ternyata hipotesis ditolak maka kita harus melakukan observasi ulang untuk membuat hipotesis yang baru. e. Perumusan teori Jika setelah dilakukan eksperimen berulang-ulang dan ternyata hipotesis diterima, maka hasil eksperimen tersebut dapat disusun menjadi suatu teori. f. Publikasi yaitu penyebaran informasi atau teori kepada umum. 2. Contoh Pemecahan Masalah Biologi secara Ilmiah Menangani masalah penyakit malaria yang dilakukan oleh Charles Laveren dan Ronald Ross: Langkah 1. Masalah Charles Laveren Penyebab penyakit malaria Ronald Ross Cara penularan/penyebaran penyakit malaria 2. Observasi Pengumpulan data tentang Penderita malaria banyak keadaan darah penderita terdapat di daerah yang malaria dan orang sehat. banyak nyamuk. Pengamatan mikroskopis Pengamatan terhadap terhadap darah penderita nyamuk Anopheles & malaria sehingga diketaui Culex, ternyata nyamuk bahwa pada sel darah Anopheles lebih banyak penderita malaria terdapat jumlahnya. 11 Kelas X benda berbentuk cincin. Mungkin benda berbentuk 3. Hipotesis cincin yang terdapat di dalam sel darah merah penderita adalah penyebab penyakit malaria. Mungkin nyamuk Anopheles adalah penyebar penyakit malaria. Membiarkan nyamuk Orang sehat disuntik dengan darah yang mengandung 4. Ekspe rimen benda berbentuk cincin dari penderita malaria. Setelah beberapa lama orang sehat tersebut menderita malaria. Anopheles betina yang telah menggigit penderita malaria menggigit orang lain yang sehat. Setelah beberapa lama orang sehat yang digigit nyamuk Anopheles tersebut terjangkit malaria. 5. Kesi mpulan Benda berbentuk cicncin adalah penyebab penyakit malaria Penyebar penyakit malaria dari penderita malaria ke orang sehat adalah nyamuk Anopheles betina. Sekarang kita tahu bahwa 6. Teori benda berbentuk cincin (sekarang dikenal dengan Plasmodium) adalah penyebab penyakit malaria. Nyamuk Anopheles betina merupakan penyebab penyakit malaria. 12 Kelas X a. Sikap Ilmiah dalam Kerja Ilmiah Dalam kerja ilmiah diperlukan sikap ilmiah. Yang merupakan sikap ilmiah diantaranya sikap jujur, tekun dan tidak mudah putus asa, teliti, disiplin, mau bekerja sama, serta terbuka. b. Objek Dan Permasalahan Biologi Pada Berbagai Tingkat Organisasi Kehidupan Objek atau kajian dalam biologi yang sangat luas atau beragam itu kini telah dikelompokkan atau diklasifikasikan oleh para ahli Biologi menjadi 5 Kingdom yaitu Animalia, Plantae, Fungi, Protista, dan Monera. Kelima kingdom diklasifikasikan berdasarkan karakteristik yang khas dari masingmasing organisme-organisme yang menyusunnya. Pengelompokkan ini sesuai dengan sistem klasifikasi yang dikemukakan oleh Robert H. B. Whittaker pada tahun 1969 maupun yang multiseluler, baik yang hidup di darat, di laut, di udara, maupun di dalam tanah. Singkatnya segala sesuatu yang memiliki “hidup” menjadi bahan kajian biologi. Selain kelima kingdom tersebut ada satu objek lain yang juga dikaji dalam Biologi, yaitu Virus. Virus dipisahkan dari kelima kingdom karena tubuh virus tidak tersusun oleh sel melainkan oleh asam nukleat yang diselubungi protein dan belum merupakan sel. Sedangkan kelima kingdom tubuhnya sudah berupa sel (bagi organisme uniseluler) ataupun tersusun atas banyak sel (bagi organisme multiseluler). Bahkan dalam perkembangan terakhir, dunia makhluk hidup diklasifikasikan menjadi 6 kingdom (kerajaan) yaitu: Plantae, Animalium, Fungi, Protista, Archaebacteria, dan Eubacteria. Objek-objek kajian tersebut selanjutnya semakin berkembang seiring dengan kemajuan IPTEK, sehingga kajian masing-masing objek semakin kompleks atau rumit. Adapun kajian tersebut meliputi berbagai tema persoalan biologi antara lain menurut Biological Science Curriculum Study (B.S.C.S.), 1996 adalah sebagai berikut: a) Evolusi: bentuk-bentuk dan hasil-hasil perubahan. b) Interaksi dan saling ketergantungan. 13 Kelas X c) Genetika berkelanjutan. d) Pemeliharaan dari suatu keseimbangan yang dinamis. e) Pertumbuhan, perkembangan dan diferensiasi. f) Energi, materi dan organisasi. g) Ilmu Pengetahuan Alam, Teknologi dan Masyarakat. Untuk memudahkan mempelajari tema tersebut, objek-objek tersebut dipilah-pilah menurut tingkatan-tingkatan yaitu mulai dari tingkatan molekuler, sel, jaringan, organ, individu, populasi, komunitas, ekosistem, hingga tingkatan bioma, dimana antar tingkatan tersebut saling berhubungan. Coba perhatikan gambar 1 berikut ini. Biosfer komunitas Ekosistem populasi individu Sistem organ organ Jaringan Sel Molekul Gambar 3. Ruang Lingkup Biologi 14 Kelas X 1. Organisasi Kehidupan Tingkat Molekul Molekul adalah struktur kimia yang terdiri dari dua atau lebih unit kimia kecil yang disebut atom. Sebagai contoh makhluk hidup yang hanya terdiri dari molekul adalah virus karena tubuh virus terdiri atas protein (senyawa organik) dan molekul DNA (Deoxyribonucleic Acid) atau RNA (Ribonucleic Acid) saja. Gambar 4: Struktur tubuh bakteriofag. (Sumber internet: ;http: //www. google. Com) 2. Organisasi Tingkat Sel Sel adalah unit fundamental bagi struktur dan fungsi kehidupan. Beberapa jenis organisme, misalnya amoeba dan sebagian besar bakteri merupakan sel tunggal. Organisme lain, termasuk tumbuhan dan hewan, bersifat multiseluler. Berbeda dari organisme tunggal yang melaksanakan senua fungsi kehidupan, organisme multiseluler memiliki pembagian tugas diantara sel-sel yang terspesialisasi. Tubuh manusia terdiri dari triliunan sel mikroskopik dari berbagai jenis, misalnya sel otot dan sel saraf, yang terorganisasi menjadi berbagai jaringan terspesialisasi. Misalnya, jaringan otot terdiri dari berkas-berkas sel otot. (Campbell. 2008:5) (a) (b) Gambar 5: (a) sel tumbuhan, (b) sel hewan (sumber: PPT Biologi sel) 15 Kelas X 3. Organisasi Kehidupan Tingkat Jaringan dan Organ Organisasi kehidupan tingkat ini tidak dimiliki oleh organisme uniseluler, tetapi hanya dimiliki oleh organisme multiseluler. Mengapa? Ya, karena seluruh aktivitas hidup pada organisme uniseluler dilaksanakan oleh sel itu sendiri. Sedangkan pada organisme multiseluler aktivitas hidup dilaksanakan oleh banyak sel yang terorganisasi atau teratur dan saling berhubungan dengan baik hingga menjadi satu kesatuan fungsi membentuk satu tubuh individu. Organisasi kehidupan setelah tingkat molekul dan sel adalah tingkat jaringan dan organ. Apakah yang dimaksud dengan jaringan dan organ? Jaringan adalah kumpulan sel-sel yang mempunyai bentuk dan fungsi yang sama. Sedangkan Organ adalah kumpulan beberapa jaringan yang mampu melaksanakan satu fungsi tertentu. Pada dunia hewan tingkat tinggi dan manusia terdapat 5 macam jaringan dasar penyusun tubuhnya. Kelima jaringan tersebut adalah jaringan: epitelium, otot, ikat/penghubung, tulang dan saraf. Sedangkan pada dunia tumbuhan terdapat 7 macam jaringan dasar penyusun tubuh. Ketujuh jaringan dasar tersebut adalah jaringan: epidermis, parenkima, kolenkima, sklerenkima, endodermis, xilem dan floem. Contoh organ pada hewan dan manusia adalah usus, jantung, paru-paru, hati, lambung, mata, dan sebagainya. Sedangkan contoh organ pada tumbuhan adalah akar, batang dan daun. 4. Organisasi Kehidupan Tingkat Sistem Organ Telah dijelaskan bahwa setiap organ yang tersusun atas beberapa jaringan, mempunyai fungsi-fungsi spesifik. Misalnya jantung untuk memompa darah, paru- paru untuk respirasi, lambung untuk mencernakan makanan, usus halus untuk menyerap sari-sari makanan, otak untuk berpikir serta mengatur seluruh aktivitas organ, dan sebagainya. Walaupun masing-masing organ menjalankan fungsinya sendirisendiri, namun antara organ yang satu dengan organ yang lain saling 16 Kelas X berhubungan dan saling mempengaruhi membentuk suatu sistem yang disebut dengan sistem organ. Sistem Organ adalah kumpulan beberapa organ dengan sistem tertentu untuk melaksanakan fungsi hidup tertentu. (Maryati, 2006:19) 5. Organisasi Kehidupan Tingkat individu dan Populasi Manusia merupakan contoh organisasi kehidupan tingkat individu, karena manusia tersusun oleh sistem organ-sistem organ. Sedangkan populasi terdiri dari semua individu dari suatu spesies yang baru dalam batas-batas daerah tertentu. (Campbell, 2008: 4) Gambar 6: Populasi komodo di Nusa Tenggara Timur (Sumber internet: http://www.antarafoto.com/peristiwa/v1267934705/populasi-komodo) 6. Organisasi Kehidupan Tingkat Komunitas Kumpulan populasi yang tinggal bersama pada suatu areal tertentu, dimana terjadi suatu bentuk hubungan atau interaksi disebut Komunitas. Misalnya contoh komunitas adalah Sepetak sawah, sebuah kolam ikan, sebidang kebun, halaman sekolah. Adapun bentuk hubungan bersama atau simbiosis antara populasi yang satu dengan populasi lainnya dalam suatu komunitas ada 6 macam, yaitu netral, kompetisi, parasitisme, komensalisme, predasi, dan mutualisme. 7. Organisasi Kehidupan Tingkat Ekosistem dan Bioma Lingkungan biotik adalah bagian lingkungan yang berupa makhlukmakhluk hidup (fungi, tumbuhan, hewan, dan monera). Dan lingkungan abiotik adalah bagian lingkungan yang berupa benda tak hidup (contohnya air, tanah, udara, cahaya, pH, suhu dan iklim), kedua komponen tersebut saling mempengaruhi. 17 Kelas X Ekosistem dapat diartikan sebagai hubungan timbal balik atau interaksi antara organisme dengan lingkungan abiotiknya. Definisi yang lebih tepat mengenai Ekosistem adalah tingkatan organisasi kehidupan yang mencakup organisme dan lingkungan tak hidup, dimana kedua komponen tersebut saling mempengaruhi dan berinteraksi. Kamu telah ketahui bahwa antara faktor abiotik dengan faktor biotik dalam ekosistem dapat saling mempengaruhi. Namun ada faktor abiotik yang tidak dapat dipengaruhi oleh faktor biotik. Faktor abiotik ini berada pada lingkup yang lebih luas, bahkan sangat menentukan jenis biotik baik tumbuhan ataupun hewan yang mampu hidup di dalamnya. Faktor abiotik tersebut adalah iklim regional atau iklim suatu tempat di permukaan bumi, yang dapat menentukan jenis Bioma. Istilah Bioma berhubungan dengan kumpulan spesies (terutama tumbuhan) yang dapat hidup di tempat tertentu di muka bumi, tergantung pada iklim regionalnya. Jadi Bioma adalah kumpulan species (terutama tumbuhan) yang mendiami tempat tertentu di bumi yang dicirikan oleh vegetasi tertentu yang dominan dan langsung terlihat jelas di tempat tersebut. Oleh karena itu biasanya Bioma diberi nama berdasarkan tumbuhan yang dominan di daerah tersebut. Di permukaan bumi ini terdapat 6 macam bioma, yaitu: gurun (padang pasir), Padang rumput, hutan hujan tropis, taiga (hutan jarum), hutan decidous (hutan gugur) dan tundra (padang lumut). Karakteristik dari tiap-tiap jenis bioma tersebut yaitu: a. Tundra, terdapat di daerah kutub, tumbuhan dominannya adalah lumut kerak (Lichenes), lumut Sphagnum, rumput dan tumbuhan pendek lainnya yang biasanya hanya berumur 4 bulan. Hewan yang hidup di bioma ini adalah rusa, serigala dan beruang kutub. Gambar 7: Bioma tundra: (a). tundra artik (b). tundra alpen. (sumber internet: http://sdmuhcc.net) 18 Kelas X b. Taiga, terletak di selatan tundra, yaitu di antara daerah beriklim sedang dengan kutub.Bioma ini disebut pula bioma dengan hutan berawa atau hutan boreal. Tumbuhan dominannya adalah konifer atau tumbuhan berdaun jarum (pinus). Hewan yang hidup di sini adalah ajax, beruang hitam, dan serigala. Gambar 8: Taiga : (a). tumbuhan spuce (yang diberi tkamu panah) yang mendominasi hutan boreal. (b). hutan konifer Montana di Sierra Nevada California. (sumber internet: http://sdmuhcc.net) c. Padang pasir atau Gurun, banyak terdapat di daerah kering dengan curah hujan sedikit. Tumbuh-tumbuhan yang tumbuh adalah tumbuhan yang teradaptasi dengan keadaan kering, misalnya tubuhnya ditutupi oleh kutikula yang tebal dan akar yang panjang. Juga tumbuhan sukulen atau kaktus, yang menyimpan banyak air pada batangnya dan daunnya menyempit menjadi duri. Hewan yang hidup pada bioma ini adalah unta, tikus,ular, kadal, kalajengking, dan semut. Gambar 9: Gurun panas di Tuscon Arizona. (sumber internet: http://sdmuhcc.net) Padang rumput, pada bioma ini terdapat cukup curah hujan, tetapi tidak cukup untuk menumbuhkan hutan. Tumbuhan dominannya adalah rumput, sedangkan pohon dan semak terdapat di sepanjang sungai di daerah tersebut. Macam padang rumput adalah prairi rumput pendek, 19 Kelas X prairi rumput tinggi dan padang rumput tropis. Prairi adalah padang rumput yang luas tanpa pohon. Gambar 10: Padang rumput di Nebraska (sumber internet: http://sdmuhcc.net) g. Savana, adalah padang rumput yang diselingi dengan sebaran pohon yang tumbuh jarang. Hewan yang hidup pada bioma padang rumput dan savana adalah bison, gajah, jerapah, zebra, domba, biri-biri, harimau, cheetah, serigala dan ular. Gambar 11: Savana. (sumber internet: http://sdmuhcc.net) h. Hutan hujan tropis (hutan basah), terdapat di daerah tropis yang banyak turun hujan. Vegetasinya tumbuh sangat rapat. Jenis tumbuhan pada bioma ini sangat beraneka ragam/heterogen, mulai dari tumbuhan pendek yang hidup di dasar hutan hingga tumbuhan yang berukuran tinggi. Juga ada tumbuhan epifit (tumbuhan yang tumbuh pada pohon yang mempunyai naungan/kanopi, seperti anggrek) dan liana (tumbuhan yang memanjat pada tumbuhan lain, seperti rotan). Hewanhewan yang hidup pada hutan ini antara lain monyet, macan kumbang, harimau, tapir, gajah, dan bermacam-macam burung. 20 Kelas X Gambar 12: Hutan hujan tropis dengan tumbuhan epifit (tkamu panah) yang tumbuh pada suatu pohon. (sumber internet: http://sdmuhcc.net) i. Hutan decidous (Hutan Gugur), terdapat di daerah yang memilki 4 musim (musim semi, panas, gugur dan dingin). Tumbuhan yang dominan adalah tumbuhan berdaun lebar, seperti pohon oak, elm, maple dan beech. Pohon-pohon di hutan ini menghijau pada musim panas, dan menggugurkan daunnya pada musim gugur, dan pada musim dingin daunnya ‘habis’. Memasuki musim semi pohon-pohon tersebut mulai menum`buhkan daunnya. (a) (c) (b) (d) Gambar 13. Kondisi hutan decidous : (a).musim semi, (b). musim panas, (c). Musim gugur, dan (d).musim dingin. (sumber internet: http://sdmuhcc.net) Selanjutnya interaksi antar bioma di permukaan bumi membentuk lapisan makhluk hidup di bumi yang disebut Biosfer. Seluruh bioma di permukaan bumi ini pada hakikatnya terdiri atas produsen, konsumen dan dekomposer, dimana di dalamnya terjadi aliran materi dan energi yang selalu dimulai dari tumbuhan hijau. Manusia sebagai makhluk ciptaan Tuhan yang tertinggi derajatnya, dapat mengubah-ubah ekosistem sesuai dengan kehendak dan tujuannya, misalnya dengan menciptakan ekosistem buatan yang sesuai dengan kebutuhannya. Namun akibat aktivitas manusia ini tak sedikit yang dapat mencemari lingkungan atau merusak ekosistem 21 Kelas X alami. Contoh nyata yang sering terjadi adalah ‘membuka’ hutan sebagai ekosistem alami menjadi lahan pertanian, menjadi perumahan, menjadi perkotaan, bahkan menjadi kawasan industri (pabrik-pabrik). (Anonim, 2012) 3. Cabang-Cabang Biologi Dan Pemanfaatannya Bagi Manusia Serta Lingkungannya Biologi dipilah-pilah menjadi cabang-cabang ilmu. Tiap cabang ilmu mengkhususkan bahasannya pada satu objek tertentu saja. Misalnya cabang Zoologi dan Mikrobiologi. Kemudian dari tiap objek itu, misalnya Zoologi terbagi lagi menjadi Vertebrata dan Invertebrata. Dan Vertebrata yang terbagi lagi menjadi 5 Filum (Pisces, Amphibia, Reptilia, Aves dan Mamalia) memunculkan cabang- cabang ilmu seperti Ichtyologi, Ornitologi dan Mamalogi. Dari tiap cabang ilmu ini muncul lagi cabang-cabang ilmu yang semakin spesifik. Misalnya, dari Mamalogi kemudian muncul cabang-cabang ilmu yang mengkaji lebih jauh mengenai hewan mamalia dan manusia tersebut, seperti Sitologi, Anatomi, Fisiologi, Morfologi, Taksonomi, Genetika, Embriologi. Mikrobiologi terbagi menjadi cabang yang lebih spesifik lagi, misal bakteriologi dan virologi. Dari uraian di atas cabang-cabang Biologi dapat kita kelompokkan berdasarkan pada: a) Persoalannya/tema pokoknya antara lain Ekologi, Toksikologi, Taksonomi, Biologi, Reproduksi, dan Teratologi, Etologi. b) Struktur dan Fungsi/tingkat organisasi kehidupan antara lain Sitologi, Histologi, Organologi, Biologi Populasi, Biologi Molekuler, dan Genetika Populasi. c) Objek kajiannya, antara lain Botani. Zoologi, Mikrobiologi, Mikologi, Malakologi, Mamologi, Bakteriologi, Virologi, Parasitologi, dan lain-lain. Pada cabang Biologi Terapan yang bertujuan untuk meningkatkan kesejahteraan manusia pun kini terbagi menjadi Kedokteran, Gizi dan Kesehatan/Higiene, Pertanian, Peternakan, Perikanan, serta Bioteknologi. Kemudian dari ilmu Kedokteran sendiri muncul ilmu-ilmu spesifik antara lain 22 Kelas X spesialisasi saraf, mata, kandungan, gigi, THT, internis, dan anak. Demikian pula dengan cabang biologi terapan lainnya. Ada banyak sekali manfaat biologi di berbagai bidang kehidupan. Hal ini ditandai dengan banyaknya cabang–cabang dari ilmu biologi, yaitu sebagai berikut ini : No 1 2 3 Cabang Biologi Ekologi Bidang Kajian Hubungan timbal balik antara makhuk hidup dengan lingkungannya (ekosistem) Evolusi Sejarah perkembangan makhluk hidup dari tingkat rendah ke tingkat tinggi. Palaeontologi Fosil dan hubungannya dengan sejarah bumi atau Kepurbakalaan. 4 Zoologi Dunia hewan 5 Botani Dunia tumbuhan 6 Mikologi 7 Mikrobiologi 8 Virologi Virus dan seluk beluknya 9 Sitologi Struktur dan fungsi sel tubuh mahluk hidup 10 Histologi Struktur dan fungsi jarigan tubuh makhluk hidup 11 Morfologi Struktur luar tubuh makhluk hidup 12 Anatomi 13 Fisiologi 14 Taksonomi Pengelompokan/klasifikasi makhluk hidup Embriologi Perkembangan embrio dari zigot sampai janin 15 Jamur dan seluk beluknya Mikroorganisme/jasad renik dan seluk beluknya Letak dan struktur organ-organ tubuh makhluk hidup Faal/fisiologi kerja organ-organ tubuh makhluk hidup beserta Faktor-faktor yang mempengaruhinya 16 Genetika Mekanisme dan hukum-hukum pewarisan sifat 17 Ornitologi Burung atau bangsa unggas dan seluk beluknya 18 Entomologi Serangga dan seluk beluknya 19 Patologi Penyakit-penyakit yang menyerang makhluk 23 Kelas X hidup 20 a. Etologi Perilaku dan cara hidup hewan Manfaat Biologi Damal Bidang Pertanian Manfaat ilmu biologi dalam bidang pertanian, sebagai contoh Ilmu Biologi merupakan dasar dari Ilmu Pertanian terutama dalam penemuan jenis tanaman unggul, rekayasa genetika tumbuhandan hewan. Misalnya: Pengetahuan mengenai Sifat suatu tanaman berdasarkan analisa sel (ilmu biologi) membuat manusia mampu menerapkan cara pembudidayaan yang tepat dan pengolahan hasilnya lebih lanjut (pertanian). Pengetahuan mengenai sifat dan karakter serangga yang berhubungan dengan iklim atau musim (ilmu biologi) membuat manusia dapat menetapkan waktu bercocok tanam yang tepat atau metode penanggulangan hama serangga tersebut (ilmu pertanian). b. Manfaat Biologi Dalam Bidang Kedokteran Sebagai ilmu yang mempelajari tentang seluk beluk kehidupan, manfaat Biologi dalam meningkatkan kesejahteraan manusia tidak perlu diragukan lagi. Berdasarkan ilmu murni Biologi, telah dikembangkan berbagai ilmu terapan (bioteknologi) yang telah memajukan dunia kedokteran, industri, pertanian, dan peternakan, serta perikanan. Seberapa besarkah pemanfaatan biologi untuk kesejahteraan manusia telah dilaksanakan? Untuk mengetahui hal tersebut marilah kita pelajari uraian selanjutnya berikut ini. Dahulu banyak masalah penyakit yang tidak dipahami penyebab maupun cara pengobatannya, sehingga cara yang ditempuh untuk mencegah maupun dalam menyembuhkannya tidak tepat.Tetapi berkat perkembangan Biologi, khususnya dalam cabang ilmu: anatomi dan fisiologi manusia, mikrobiologi, virologi danpatologi, telah banyak membantu para dokter dalam memahami penyebab gangguan tersebut. Dengan demikian para dokter berhasil mencegah dan menyembuhkan berbagai penyakit yang sampai saat ini sering menjadi masalah yang menakutkan manusia. Berikut ini adalah contoh-contoh sumbangan 24 Kelas X pengetahuan yang telah diberikan oleh Biologi beserta cabang-cabang ilmunya dalam dunia kesehatan dan atau kedokteran. Para penderita penyakit yang mengalami kerusakan pada salah satu organ tubuhnya, kini telah mendapatkan jalan keluarnya yaitu melalui teknik transplantasi (pencangkokan) organ. Transplantasi organ yang sudah berhasil dilakukan oleh para dokter adalah pencangkokan ginjal, jantung, sumsum tulang belakang maupun hati. Teknik fertilasi invitro telah dapat diaplikasikan tidak hanya pada hewan ternak, tetapi telah dapat dilakukan pada manusia. Teknik ini dapat membantu pasangan suami istri yang sulit mendapatkan keturunan karena suatu kelainan. Fertilasi ini tentunya berasal dari gamet pasangan yang bersangkutan. Teknik karakterisasi dan pemisahan gamet sperma yang membawa kromosom X dan Y (penentu jenis kelamin keturunan) juga telah berhasil dilakukan. Teknik ini memungkinkan para pasangan suami isteri mendapatkan keturunannya dengan jenis kelamin tertentu. Mikrobiologi kedokteran telah berhasil mengidentifikasi beberapa jenis mikroba yang menyebabkan penyakit pada manusia maupun hewan. Dengan demikian, antibiotik untuk mikroba-mikroba tersebut dapat dibuat. Virologi pun telah memberikan sumbangannya pada dunia kedokteran, dengan mendasari pengetahuan dalam usaha menciptakan vaksin-vaksin. Misalnya pada kasus yang baru saja terjadi yaitu mengenai Virus Flu Burung. Sebuah surat kabar memberitakan bahwa Virus Flu Burung atau disebut jugaVirus Avian Influenza, yang hanya dapat diteruskan kepada manusia melalui kontak yang sangat dekat, telah dapat ditemukan vaksinnya oleh para pakar Imunologi dan Bioteknologi di Badan Kesehatan Dunia (WHO). Caranya adalah dengan menggabungkan gen Avian dengan gen flu pada manusia agar menjadi ‘aman’. Mereka mengambil satu gen virus flu burung kemudian menggantikan gennya tadi dengan gen flu manusia. Hasil dari kombinasi virus buatan ini kemudian dipersiapkan sebagai basis untuk pembuatan vaksinnya. 25 Kelas X c. Manfaat Biologi Dalam Bidang Industri Berikut ini adalah contoh-contoh pemanfaatan Biologi pada bidang industri: 1. Ditemukannya kandungan gula yang cukup tinggi pada batang tebu, menyebabkan berkembangnya pabrik pengolahan tebu menjadi gula. 2. Diketahuinya bahwa serabut biji kapas dan bulu domba dapat diolah menjadi benang, dan kepompong ulat sutera dapat diolah menjadi benang sutera, maka berkembanglah industri tekstil/kain, kain wol dan kain sutera. 3. Dengan berkembangnya mikrobiologi, telah diketahui berbagai struktur dan sifat-sifat dari berbagai jenis mikroba/jasad renik, baik yang menguntungkan penyakit), maupun maka yang bersifat berkembanglah patogen (menyebabkan industri obat-obatan, makanan/minuman yang berkhasiat obat. Contoh dalam industri makanan adalah sebagai berikut; Setelah diketemukannya jenis bakteri Lactobacillus yang sifat-sifatnya dapat bermanfaat bagi manusia dan dapat dibuat menjadi yoghurt, maka berkembanglah industri pembuatan yoghurt. Dalam industri obat-obatan, telah diketahui sifat-sifat bakteri Escherichia coli yang ternyata dapat dibuat/disintesis menjadi insulin; insulin ini sangat berguna bagi penderita penyakit Diabetes Melitus pada manusia. (Anonim, 2011) 26 Kelas X File ini diambil dari : https://www.academia.edu/7312592/MODUL_RUANG_LINGKUP_BIOLOGI 27
