EKOSISTEM Pertanyaan Besar: Apa yang diperlukan untuk keberlanjutan kehidupan di bumi? Hanya untuk digunakan di lingkungan UI Studi Kasus The Acorn Connections Hanya untuk digunakan di lingkungan UI The acorn connection (http://www.ecostudies.org/people_sci_jones_acorns.asp) • acorns initiate a complex series of ecological chain reactions • These interactions can ultimately determine whether or not Gypsy Moth outbreaks will occur, and can determine Lyme disease risk to people. • Acorns are a key food for white-footed mice. The mice are key predators on Gypsy Moth pupae. When there are many acorns the mouse population increases, which keeps the moth population low. However if there are no acorns, the mouse population collapses allowing the moth population to increase. • Acorns also attract white-tailed deer into oak forests to feed on acorns. The deer carry adult ticks that drop off and spend the winter in the oak forests. The next year the female ticks lay eggs that hatch into larval ticks. The larval ticks are not infected with the bacteria that cause Lyme disease, but become infected when they feed on the mice that have increased because of acorns. This means that the risk of Lyme disease can be higher in oak forests two years after a large acorn crop. Hanya untuk digunakan di lingkungan UI Bagaimana Populasi Berubah Sering Waktu dan Berinteraksi Satu Sama Lain • Bagaimana dan mengapa kelimpahan suatu jenis selalu dinamis berubah walaupun tanpa peran manusia • Interaksi termasuk di dalamnya kompetisi, simbiosis, dan parasitisme/predasi • Akankah keseimbangan alam akan terjadi bila kita (manusia) tidak ikut berperan? • Contoh Studi Jangka Panjang pada Serigala dan Moose Long di Isle Royale National Park, Michigan Hanya untuk digunakan di lingkungan UI Grafik yang menunjukkan populasi serigala dan moose berubah seiring dengan waktu, walaupun tanpa campur tangan manusia Hanya untuk digunakan di lingkungan UI • Apakah predator mengendalikan populasi jenis yang mereka mangsa? • Pada awalnya para ahli ekologi percaya terhadap teori tersebut • Namun, Apakah berkurangnya predasi terhadap rusa mule membuat lonjakan populasi diikuti dengan penurunan drastis jenis itu di dataran tinggi Kaibab? • Studi lebih lanjut menyatakan bahwa berkurangnya kejadian kompetisi di dalam populasi ternak dan berubahnya kondisi vegetasi pakan merupakan faktor penyebab yang signifikan Hanya untuk digunakan di lingkungan UI • Jawaban jelas terlihat pada kasus parasit • Organisme yang menyebabkan penyakit akan memberikan efek besar pada inang, contoh pada : – Black death (http://en.wikipedia.org/wiki/Black_Death) – Chestnut blight (http://en.wikipedia.org/wiki/Chestnut_blight) • Perbedaan antara parasit dengan predator adalah pada panjang masa hidup mereka Hanya untuk digunakan di lingkungan UI Peran dan Tempat: Relung Ekologi / Niche dan Habitat • Apa itu habitat, dan apa itu niche? • Dimana suatu spesies hidup disitulah habitat mereka • Apa yang mereka lakukan dalam kehidupan (peran) itu adalah relung ekologi • Akankah perubahan tataguna lahan berefek pada relung ekologi suatu spesies? • Habitat suatu individu dapat hancur disebabkan oleh relung ekologi yang diperlukan spesies tersebut tidak memungkinkan lagi Hanya untuk digunakan di lingkungan UI Mengukur Relung Ekologi http://www.physicalgeography.net/fundamentals/9g.html • Dapatkah individu saling berbagi relung ekologi? • Dua individu cacing pipih: satu spesies memiliki toleransi utama, namun bila keduanya bergabung akan berbagi sesuai dengan kemampuan masingmasing. • Temperatur adalah faktor pembatas Hanya untuk digunakan di lingkungan UI • Kompetisi antara dua spesies terjadi bilama mana masing-masing spesies saling berusaha mempertahankan. • Selang temperatur yang dimiliki spesies A di saat tidak ada kompetisi dari spesies B disebut fundamental temperatur niche/relung ekologi temperatur dasar. • Selang temperatur di saat spesies A harus berbagi dengan spesies B disebut realized temperature niche/relung ekologi temperatur terjadi Hanya untuk digunakan di lingkungan UI • Kiat Praktis: Bila kita ingin mengkonservasi suatu spesies di dalam habitat yang asli, kita harus mempersiapkan semua relung ekologi spesies itu terpenuhi. Hanya untuk digunakan di lingkungan UI Prinsip Competitive Exclusion • Kompetitor sejati tidak dapat hidup bersama (coexist) • Dua spesies yang memperebutkan sumber alam yang sama persis tidak dapat coexist dalam satu habitat – atau konsekuensinya salah satu akan punah • Saat ini sudah lebih dari 1,5 juta spesies yang telah diberi nama. Bagaimana mereka dapat coexist? Hanya untuk digunakan di lingkungan UI Bagaimana Spesies Coexist • Eksperimen dengan 4 kumbang • Dalam lingkungan yang seragam, satu spesies akan menang Hanya untuk digunakan di lingkungan UI • Di dalam lingkungan yang berbeda/campuran keduanya akan coexist dengan cara berbagi habitat. Hanya untuk digunakan di lingkungan UI Simbiosis • Simbiosis adalah hubungan antara dua organisme saling menguntungkan dan diperlukan untuk keberlangsungan hidup organisme tersebut. • Simbiosis tersebar dan terjadi di mana-mana termasuk pada manusia. – Contoh: Mikroorganisme simbiotik di dalam saluran pencernaan manusia Hanya untuk digunakan di lingkungan UI • Beberapa simbion sangat bergantung satu sama lain • Misalnya: Hewan Ruminansia dan bakteri lambung Hanya untuk digunakan di lingkungan UI • Obligate symbionts / simbion mutlak Saling memberikan apa yang dibutuhkan dan tidak pernah dapat hidup tanpa kehadiran simbion lainnya • Facultative symbionts / simbion semu Spesies yang saling memberikan keuntungan tetapi tidak menciptakan hubungan saling ketergantungan Hanya untuk digunakan di lingkungan UI Efek Komunitas • Spesies dapat juga mempengaruhi/bergantung kepada spesies lainnya secara tidak langsung melewati mekanisme efek tingkat-komunitas (community-level effect) • Anjing laut bergantung kepada lamun secara tidak langsung, namun melalui bulu babi (sea urchin) Hanya untuk digunakan di lingkungan UI • Anjing laut adalah contoh keystone species (spesies kunci) http://www.eoearth.org/article/Keystone_species • Ketika anjing laut melimpah, bulu babi berjumlah sedang dan padang lamun melimpah Hanya untuk digunakan di lingkungan UI • Karena padang lamun merupakan habitat untuk banyak spesies, anjing laut secara tidak langsung meningkatkan keragaman spesies. • Sampai berapa banyak anjing laut diperlukan? – Konflik dengan nelayan Hanya untuk digunakan di lingkungan UI Ekosistem: Kesinambungan kehidupan di Bumi • Fosil tertua yang ditemukan berumur lebih dari 3.5 milyar tahun • Ekosistem adalah penting untuk kesinambungan kehidupan • Suatu ekosistem terdiri dari individu dari beberapa spesies dan semua faktor abiotik di dalam lingkungan. Hanya untuk digunakan di lingkungan UI Karakteristik Dasar Ekosistem: Struktur, Proses dan Perubahan • Struktur: biotik dan abiotik • Bagian dari faktor biotik adalah komunitas ekologi – Beberapa spesies berinteraksi di dalam ekosistem • Interaksi individu meliputi predasi/parasitisme, kompetisi, and simbiosis. Hanya untuk digunakan di lingkungan UI • Jejaring makanan memperlihatkan proses saling memakan dalam satu tingkatan yang disebut trophic level/tingkatan makanan Hanya untuk digunakan di lingkungan UI • Trophic level http://www.uwsp.edu/geo/faculty/ritter/geog101/textbook/biogeography/trophic_lev els_and_food_chains.html • Proses: termasuk di dalamnya siklus elemen kimia dan siklus energi • Perubahan: Ekosistem berubah dan meningkat menuju proses suksesi Hanya untuk digunakan di lingkungan UI Jejaring Makanan • Beberapa jaring makanan sederhana dan sangat rapi terjadi di alam Hanya untuk digunakan di lingkungan UI • Di dalam realita, beberapa jejaring makanan terlihat kompleks sebab terjadi interaksi antara jaring makanan makanan terbentuk di beberapa trophic levels/tingkatan makanan Hanya untuk digunakan di lingkungan UI Aliran Energi Ekosistem • Energi diperlukan untuk beraktivitas dan sifatnya berpindah di dalam ekosistem • http://www.uwsp.edu/geo/faculty/ri tter/geog101/textbook/biogeograph y/biogeography_eco_energy.html Hanya untuk digunakan di lingkungan UI Kehidupan dan Hukum Themodinamika • Hukum kekekalan energi: energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan namun dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain. • Mengapa energi yang sama tidak dapat dilanjutkan dalam satu siklus ekosistem? Hanya untuk digunakan di lingkungan UI • Hukum entropi: energi selalu berubah dari yang tinggi efisiensinya dan dari bentuk yang kompleks menjadi bentuk yang berkurang efisiensinya dan yang lebih sederhana • Ketika efisiensi terjadi, panas dikeluarkan ke lingkungan dan energi tidak pernah akan kembali di daur ulang kembali • Pola aliran energi yang ada dalam ekosistem adalah tipe aliran energi satu arah Hanya untuk digunakan di lingkungan UI Produksi Energi • Produsen Primer / Primary production: Beberapa organisme yang membuat bahan organik dari energi dan materi anorganik • Autotrof: Tanaman berhijau daun, alga, dan beberapa bakteri http://www.globalchange.umich.edu/globalchange1/current/lectures/kling/energyflo w/energyflow.html Hanya untuk digunakan di lingkungan UI • Produsen Sekunder: Beberapa organisme tidak dapat membuat komponen organik dari materi anorganik dan harus mengambil/memakan dari kehidupan lainnya. • Heterotrof: semua hewan, jamur, dan hampir semua bakteri. Hanya untuk digunakan di lingkungan UI • Kehidupan menggunakan energi dari material organik melalui proses respirasi • Komponen organik direaksikan dengan oksigen menghasilkan energi, karbondioksida dan air • Terdapat proses kimia organik penting yang membantu jalannya reaksi yaitu enzym Hanya untuk digunakan di lingkungan UI Produksi Kotor dan Bersih • Produksi autotrof meliputi: 1. Produksi materi organik di dalam tubuh - gross production/produksi kotor 2. Menggunakan beberapa materi organik sebagai bahan bakar respirasi 3. Menyimpan beberapa materi organik baru untuk digunakan pada proses selanjutnya - net production/produksi bersih • Hampir seluruh Proses Produksi Primer terjadi pada saat fotosintesis Hanya untuk digunakan di lingkungan UI Net Primary Productivity • The rate at which an ecosystem accumulates energy or biomass, excluding the energy it uses for the process of respiration. This typically corresponds to the rate of photosynthesis, minus respiration by the photosynthesizers. • http://en.wikipedia.org/wiki/Primary_production Hanya untuk digunakan di lingkungan UI Pokok Pikiran I: Dominasi Manusia dalam Ekosistem • Dominasi manusia saat ini masih belum merupakan bencana global, walaupun degradasi lingkungan yang serius sudah terjadi. • Sumber daya biologi dan ekologi di muka bumi akan meningkat dengan baik melalui modifikasi yang dilakukan manusia menggunakan sumber dari lingkungan sekitar • Perusakan serius muka bumi yang dilakukan oleh manusia adalah kegiatan modifikasi lahan • (http://www.biology-online.org/articles/biodiversity-development-challengesafrica/habitat-degradation-loss.html) Hanya untuk digunakan di lingkungan UI • Apakah ada yang bisa kita lakukan untuk mengurangi kerusakan itu? Hanya untuk digunakan di lingkungan UI Pokok Pikiran II: Manajemen Ekosistem • Ekosistem dapat berupa ekosistem buatan atau alami atau kombinasi dari keduanya • Konsep ekosistem adalah pusat untuk mengelola sumber daya alam • Kita harus selalu fokus pada ekosistem dan memastikan bahwa fungsi ekosistem tersebut berkelanjutan • http://darwin.bio.uci.edu/~sustain/bio65/lec24/b65lec24.htm • http://www.fsd.nl/naturevaluation/72219 Hanya untuk digunakan di lingkungan UI Daftar Acuan • Keller, E.A. & D.B. Botkin. 2007. Essential Environmental Science. John Wiley., Boston: 26+ 454 hlm. • Supriatna,J. 2008. Melestarikan Alam Indonesia. Yayasan Obor Indonesia, Jakarta: xx + 482 hlm. • http://darwin.bio.uci.edu/~sustain/bio65/lec24/b65lec24.htm • (http://www.biology-online.org/articles/biodiversity-developmentchallenges-africa/habitat-degradation-loss.html) • http://en.wikipedia.org/wiki/Primary_production • (http://www.ecostudies.org/people_sci_jones_acorns.asp) • (http://en.wikipedia.org/wiki/Black_Death) • (http://en.wikipedia.org/wiki/Chestnut_blight) • Materi pengayaan: • 1. http://nature.ca/ukaliq/030act/media/017_fwb_e.swf • 2. http://www.bbc.co.uk/nature/blueplanet/webs/flash/weboflife.swf Hanya untuk digunakan di lingkungan UI
