Siklus hidrologi melibatkan pertukaran energi panas, yang

4. EKOSISTEM
Planet Bumi, khususnya dilapisan biosfer yang
merupakan tempat organisme hidup terdapat berbagai
bentuk ekosistem yang terbentuk dari hasil interaksi
faktor-faktor lingkungan dan makhluk hidup seperti iklim,
batuan induk, tanah serta flora dan fauna.
Kehidupan memang tergantung dari dunia fisik,
tetapi bersamaan dengan itu dunia fisik juga dipengaruhi
oleh organisme hidup. Tanpa proses fotosintesis,
atmosfer dunia sekarang tidak akan mengandung
oksigen, begitu juga di dalam tanah, danau dan lautan.
Struktur ekosistem menunjukkan keadaan dari
sistem ekologi pada waktu dan tempat tertentu termasuk
kepadatan, biomassa, penyebaran, potensi biotik, daur
materi, aliran energi, faktor fisika dan kimia lainnya yang
mancirikan keadaan sistem tersebut. Sedangkan fungsi
ekosistem menggambarkan hubungan sebab akibat yang
terjadi dalam sistem.
Dengan dituntutnya kesadaran lingkungan bagi
setiap orang, antara lain tentang penghematan sumber
daya, penghematan energi dan masalah pencemaran
sebagai akibat dari pembangunan yang mengabaikan
prinsip-prinsip ekologi untuk mendapatkan keuntungan
jangka pendek yang jumlahnya semakin hari semakin
meningkat, telah menyebabkan peranan pengetahuan
tentang ekosistem semakin menonjol, maka dari itu
sangat penting untuk mengkaji dan mempelajari
ekosisitem tersebut demi kemaslahatan orang banyak.
Ekosistem adalah suatu sistem ekologi yang
terbentuk oleh hubungan timbal balik tak terpisahkan
antara makhluk hidup dengan lingkungannya. Ekosistem
bisa dikatakan juga suatu tatanan kesatuan secara utuh
dan menyeluruh antara segenap unsur lingkungan hidup
yang saling memengaruhi.
Ekosistem merupakan penggabungan dari setiap
unit biosistem yang melibatkan interaksi timbal balik
antara organisme dan lingkungan fisik sehingga aliran
energi menuju kepada suatu struktur biotik tertentu dan
terjadi suatu siklus materi antara organisme dan
anorganisme. Matahari sebagai sumber dari semua
energi yang ada.
Dalam ekosistem, organisme dalam komunitas
berkembang bersama-sama dengan lingkungan fisik
sebagai suatu sistem. Organisme akan beradaptasi
dengan lingkungan fisik, sebaliknya organisme juga
memengaruhi lingkungan fisik untuk keperluan hidup..
Kehadiran, kelimpahan dan penyebaran suatu
spesies dalam ekosistem ditentukan oleh tingkat
ketersediaan sumber daya serta kondisi faktor kimiawi
dan fisis yang harus berada dalam kisaran yang dapat
ditoleransi oleh spesies tersebut, inilah yang disebut
dengan hukum toleransi. Misalnya: Panda memiliki
toleransi yang luas terhadap suhu, namun memiliki
toleransi yang sempit terhadap makanannya, yaitu
bambu. Dengan demikian, panda dapat hidup di
ekosistem dengan kondisi apapun asalkan dalam
ekosistem tersebut terdapat bambu sebagai sumber
makanannya. Berbeda dengan makhluk hidup yang lain,
manusia dapat memperlebar kisaran toleransinya karena
kemampuannya
untuk
berpikir,
mengembangkan
teknologi dan memanipulasi alam.
Komponen-komponen
pembentuk
ekosistem
adalah:
a. Abiotik
Abiotik atau komponen tak hidup adalah
komponen fisik dan kimia yang merupakan medium atau
substrat tempat berlangsungnya kehidupan, atau
lingkungan tempat hidup. Sebagian besar komponen
abiotik bervariasi dalam ruang dan waktunya. Komponen
abiotik dapat berupa bahan organik, senyawa anorganik,
dan faktor yang memengaruhi distribusi organisme, yaitu:
a. Suhu, proses biologi dipengaruhi suhu. Mamalia
dan
unggas
membutuhkan
energi
untuk
meregulasi temperatur dalam tubuhnya.
b. Air, ketersediaan air memengaruhi distribusi
organisme. Organisme di gurun beradaptasi
terhadap ketersediaan air di gurun.
c. Garam,
konsentrasi
garam
memengaruhi
kesetimbangan air dalam organisme melalui
osmosis.
Beberapa
organisme
terestrial
beradaptasi
dengan
lingkungan
dengan
kandungan garam tinggi.
d. Cahaya matahari, intensitas dan kualitas cahaya
memengaruhi proses fotosintesis. Air dapat
menyerap cahaya sehingga pada lingkungan air,
fotosintesis terjadi di sekitar permukaan yang
terjangkau cahaya matahari. Di gurun, intensitas
cahaya yang besar membuat peningkatan suhu
sehingga hewan dan tumbuhan tertekan.
e. Tanah dan batu, beberapa karakteristik tanah yang
meliputi struktur fisik, pH, dan komposisi mineral
membatasi penyebaran organisme berdasarkan
pada kandungan sumber makanannya di tanah.
f. Iklim, merupakan kondisi cuaca dalam jangka
waktu lama dalam suatu area. Iklim makro meliputi
iklim global, regional dan lokal. Iklim mikro meliputi
iklim dalam suatu daerah yang dihuni komunitas
tertentu.
b. Biotik
Biotik adalah istilah yang biasanya digunakan
untuk menyebut sesuatu yang hidup (organisme).
Komponen biotik adalah suatu komponen yang menyusun
suatu ekosistem selain komponen abiotik (tidak
bernyawa). Berdasarkan peran dan fungsinya, makhluk
hidup dibedakan menjadi tiga macam, yaitu:
 Heterotrof / Konsumen
Komponen heterotrof terdiri dari organisme yang
memanfaatkan bahan-bahan organik yang disediakan
oleh organisme lain sebagai makanannya. Komponen
heterotrof disebut juga konsumen makro (fagotrof) karena
makanan yang dimakan berukuran lebih kecil. Yang
tergolong heterotrof adalah manusia, hewan, jamur, dan
mikroba.
 Pengurai / dekomposer
Pengurai atau dekomposer adalah organisme yang
menguraikan bahan organik yang berasal dari organisme
mati. Pengurai disebut juga konsumen makro (sapotrof)
karena makanan yang dimakan berukuran lebih besar.
Organisme pengurai menyerap sebagian hasil penguraian
tersebut dan melepaskan bahan-bahan yang sederhana
yang dapat digunakan kembali oleh produsen. Yang
tergolong pengurai adalah bakteri dan jamur. Ada pula
pengurai yang disebut detritivor, yaitu hewan pengurai
yang memakan sisa-sisa bahan organik, contohnya
adalah kutu kayu. Tipe dekomposisi ada tiga, yaitu:
a. aerobik : oksigen adalah penerima elektron / oksidan
b. anaerobik : oksigen tidak terlibat. Bahan organik
sebagai penerima elektron/oksidan
c. fermentasi : anaerobik namun bahan organik yang
teroksidasi juga sebagai penerima elektron. komponen
tersebut berada pada suatu tempat dan berinteraksi
membentuk suatu kesatuan ekosistem yang teratur.
Misalnya, pada suatu ekosistem akuarium, ekosistem
ini terdiri dari ikan sebagai komponen heterotrof,
tumbuhan air sebagai komponen autotrof, plankton
yang terapung di air sebagai komponen pengurai,
sedangkan yang termasuk komponen abiotik adalah
air, pasir, batu, mineral dan oksigen yang terlarut
dalam air.
Ketergantungan
Gambar 1.1 Rantai makanan
Ketergantungan pada ekosistem dapat terjadi
antar komponen biotik atau antara komponen biotik dan
abiotik.
 Antar komponen biotik
Ketergantungan antar komponen biotik dapat terjadi
melalui:
1. Rantai makanan, yaitu perpindahan materi dan
energi melalui proses makan dan dimakan dengan
urutan tertentu. Tiap tingkat dari rantai makanan
disebut tingkat trofi atau taraf trofi. Karena
organisme pertama yang mampu menghasilkan
zat makanan adalah tumbuhan maka tingkat trofi
pertama selalu diduduki tumbuhan hijau sebagai
produsen. Tingkat selanjutnya adalah tingkat trofi
kedua, terdiri atas hewan pemakan tumbuhan
yang biasa disebut konsumen primer. Hewan
pemakan konsumen primer merupakan tingkat trofi
ketiga, terdiri atas hewan-hewan karnivora. Setiap
pertukaran energi dari satu tingkat trofi ke tingkat
trofi lainnya, sebagian energi akan hilang.
2. Jaring-jaring makanan, yaitu rantai-rantai makanan
yang saling berhubungan satu sama lain
sedemikian rupa sehingga membentuk seperi
jaring-jaring. Jaring-jaring makanan terjadi karena
setiap jenis makhluk hidup tidak hanya memakan
satu jenis makhluk hidup lainnya.
 Antara Komponen Biotik dan Abiotik
Saling kebergantungan di antara komponen yang
ada dalam ekosistem, baik antara komponen biotik dan
abiotik contohnya dapat dilihat pada siklus karbon. Siklus
karbon tidak akan berjalan dengan baik apabila tidak ada
tumbuhan, hewan, pengurai, air dan tanah.
3. Siklus Penting dalam Ekosistem
Secara umum proses perpindahan dan perubahan
materi di alam dari satu bentuk ke bentuk lain yang terjadi
secara bersiklus, dan melibatkan unsur abiotik dan biotik
yang disebut Siklus Materi atau Siklus Biogeokimia
(melibatkan proses biologi, geologi, dan kimia). Mata
rantai makhluk hidup dalam siklus biogeokimia
merupakan jarring-jaring kehidupan, yang tak terpisahkan
dari unsure anorganik dalam lingkungan. Aliran ini terjadi
diantara tingkat trofik serta komponen biotik dan abiotik
yang menggabungkan ekosistem dalam suatu unit
fungsional. Unsur-unsur kimia, termasuk unsur-unsur
utama protoplasma cenderung untuk bersirkilasi dalam
biosfir dengan pola tertentu, dari lingkungan ke organism
dan kembali lagi ke lingkungan. Apabila pola tersebut
digambarkan maka kurang lebih akan membentuk
lingkaran, sehingga dikenal sebagai daur atau siklus
ketika energi dilepaskan melalui proses respirasi, maka
senyawa-senyawa yang terlibat akan mengalami
degradasi, kemudian dilepaskan ke habitat, untuk
digunakan kembali. Pergerakan unsure dan senyawa
anorganik yang penting bagi kehidupan dikenal sebagai
daur hara.
Secara umum di alam ini, dikenal ada 5 siklus
unsur-unsur yang sangat penting, yaitu siklus air
(hidrologi), karbon, nitrogen, fosfor, dan sulfur.
a. Siklus Air/Hidrologi (H20)
Gambar 1.2 Siklus hidrologi
Siklus hidrologi atau siklus air (H2O) adalah
sirkulasi yang tidak pernah berhenti dari air di bumi
dimana air dapat berpindah dari darat ke udara kemudian
ke darat lagi bahkan tersimpan di bawah permukaan
dalam tiga fasenya yaitu cair (air), padat (es), dan gas
(uap air). Siklus hidrologi merupakan salah satu dari daur
biogeokimia. Siklus hidrologi memainkan peran penting
dalam cuaca, iklim, dan ilmu meteorologi. Keberadaan
siklus hidrologi sangat significant dalam kehidupan.
Meskipun keseimbangan air di bumi tetap konstan dari
waktu ke waktu, molekul air bisa datang dan pergi, dan
keluar dari atmosfer. Air bergerak dari satu tempat ke
tempat yang lain, seperti dari sungai ke laut, atau dari laut
ke atmosfer, oleh proses fisik penguapan, kondensasi,
presipitasi, infiltrasi, limpasan, dan aliran bawah
permukaan. Dengan demikian, air berjalan melalui fase
yang berbeda: cair, padat, dan gas.
Siklus hidrologi melibatkan pertukaran energi
panas, yang menyebabkan perubahan suhu. Misalnya,
dalam proses penguapan, air mengambil energi dari
sekitarnya dan mendinginkan lingkungan. Sebaliknya,
dalam proses kondensasi, air melepaskan energi dengan
lingkungannya, pemanasan lingkungan. Siklus air secara
signifikan berperan dalam pemeliharaan kehidupan dan
ekosistem di Bumi. Bahkan saat air dalam reservoir
masing-masing memainkan peran penting, siklus air
membawa signifikansi ditambahkan ke dalam keberadaan
air di planet kita. Dengan mentransfer air dari satu
reservoir ke yang lain, siklus air memurnikan air, mengisi
ulang tanah dengan air tawar, dan mengangkut mineral ke
berbagai bagian dunia. Hal ini juga terlibat dalam
membentuk kembali fitur geologi bumi, melalui proses
seperti erosi dan sedimentasi. Selain itu, sebagai siklus
air juga melibatkan pertukaran panas, hal itu berpengaruh
pada kondisi iklim di bumi.
Sama seperti proses fotosintesis pada siklus
karbon, matahari juga berperan penting dalam siklus
hidrologi. Matahari merupakan sumber energi yang
mendorong siklus air, memanaskan air dalam samudra
dan laut. Akibat pemanasan ini, air menguap sebagai uap
air ke udara. 90 % air yang menguap berasal dari lautan.
Es dan salju juga dapat menyublim dan langsung menjadi
uap air. Selain itu semua, juga terjadi evapotranspirasi air
terjadi dari tanaman dan menguap dari tanah yang
menambah jumlah air yang memasuki atmosfer. Setelah
air tadi menjadi uap air, Arus udara naik mengambil uap
air agar bergerak naik sampai ke atmosfir. Semakin tinggi
suatu tempat, suhu udaranya akan semakin rendah.
Nantinya suhu dingin di atmosfer menyebabkan uap air
mengembun menjadi awan. Untuk kasus tertentu, uap air
berkondensasi di permukaan bumi dan membentuk kabut.
Arus udara (angin) membawa uap air bergerak di
seluruh dunia. Banyak proses meteorologi terjadi pada
bagian ini. Partikel awan bertabrakan, tumbuh, dan air
jatuh dari langit sebagai presipitasi. Beberapa presipitasi
jatuh sebagai salju atau hail, sleet, dan dapat
terakumulasi sebagai es dan gletser, yang dapat
menyimpan air beku untuk ribuan tahun. Snowpack (salju
padat) dapat mencair dan meleleh, dan air mencair
mengalir di atas tanah sebagai snowmelt (salju yang
mencair). Sebagian besar air jatuh ke permukaan dan
kembali ke laut atau ke tanah sebagai hujan, dimana air
mengalir
di
atas
tanah
sebagai
limpasan
permukaan. Sebagian dari limpasan masuk sungai, got,
kali, danau, lembah, dan lain-lain. Semua aliran itu
bergerak menuju lautan. sebagian limpasan menjadi air
tanah disimpan sebagai air tawar di danau. Tidak semua
limpasan mengalir ke sungai, banyak yang meresap ke
dalam tanah sebagai infiltrasi. Infiltrat air jauh ke dalam
tanah dan mengisi ulang akuifer, yang merupakan toko air
tawar untuk jangka waktu yang lama. Sebagian infiltrasi
tetap dekat dengan permukaan tanah dan bisa merembes
kembali ke permukaan badan air (dan laut) sebagai debit
air tanah. Beberapa tanah menemukan bukaan di
permukaan tanah dan keluar sebagai mata air air tawar.
Seiring waktu, air kembali ke laut, di mana siklus hidrologi
kita mulai.
Selain siklus hidrologi adalah siklus biogeokimia
sendiri, aliran air di atas dan di bawah bumi adalah
komponen kunci dari perputaran siklus biogeokimia
lainnya. Limpasan bertanggung jawab untuk hampir
semua transportasi sedimen terkikis dan fosfor dari darat
ke badan air. Salinitas lautan berasal dari erosi dan
transportasi garam terlarut dari tanah. Eutrofikasi danau
terutama disebabkan fosfor, diterapkan lebih untuk bidang
pertanian di pupuk, dan kemudian diangkut sungai darat
dan bawah. Limpasan dan aliran air tanah memainkan
peran penting dalam pengangkutan nitrogen dari tanah ke
badan air. Zona mati di outlet Sungai Mississippi
merupakan konsekuensi dari nitrat dari pupuk terbawa
bidang pertanian dan disalurkan ke sistem sungai ke
Teluk Meksiko. Limpasan juga memainkan peran dalam
siklus karbon, sekali lagi melalui pengangkutan batu
terkikis dan tanah
b. Siklus Karbon (C)
Gambar 1.3 Siklus karbon
Siklus karbon merupakan siklus biogeokimia tipe
gas, karbon harus dalam bentuk karbondioksida (C02)
untuk dapat dimanfaatkan oleh tumbuhan. Melalui proses
fotosintetis gas ini difiksasi menjadi senyawa organic yang
dapat dimanfaatkan oleh organism lainnya sebagai
sumber hara karbon. Karbon merupakan bahan penyusun
dasar semua senyawa organic, pergerakan karbon
melalui suatu ekosistem berbarengan dengan pergerakan
energy. Selama fotosintesis tumbuhan mendapatkan
karbon dalam bentuk CO2 dari atmosfer melalui stomata
daunnya dan menggabungkannya ke dalam bahan
organic biomassanya sendiri melalui proses fotosintesis
untuk menghasilkan karbohidrat.
CO2
+
+
H2O
Energi cahaya
klorofil
(CH2O)
O2
Karbon dioksida
Air
Oksigen
Bahan
Organik
Sejumlah bahan organik tersebut menjadi sumber
karbon bagi konsumen, dan melalui respirasi semua
organisme akan mengembalikan CO2 ke atmosfer
kembali.
CO2
+
+
O2
H2O
enzim & koenzim
ATP
(CH2O)
Karbon dalam bentuk padat terdapat dalam tubuh
organism, bila mereka mati akan diurai melalui proses
dekomposisi ataupun dibakar. Perombakan metabolic
bahan organic detritus oleh detrivora akhirnya akan
mendaur ulang karbon sebagai CO2, dalam bentuk gas
akan kembali ke atmosfir atau air, meskipun api dapat
mengoksidasi bahan organic seperti itu menjadi CO2 jauh
lebih cepat.
Bahan organik (detritus) yang terhindar dari proses
penguraian dan pembakaran dapat tersimpan dalam
tanah. Dalam beberapa lingkungan, detritus terakumulasi
jauh lebih cepat dibandingkan dengan kecepatan
detrivora merombak detritus, sehingga dalam kondisi
tertentu deposit tersebut akhirnya membentuk gambut,
batu bara, dan minyak bumi. Sedangkan yang tersimpan
dalam perairan dalam jangka waktu lama maka terbentuk
batu kapur (CaCO3), dan bahkan pegunungan kapur,
serta sebagia pula tersimpan dalam bentuk batuan koral
di lautan.
H2O + CO2
H2CO3
H2CO3 + CaCO3
2 HCO3-
Ca (HCO3)2
Ca2+ 2 HCO3
2 H+ + 2 CO32-
Ketika CO2 digunakan dalam fotosintesis di
lingkungan akuatik, kesetimbangan bergeser ke kiri, yang
mengubah bikarbonat kembali menjadi CO2. Jumlah
karbon anorganik yang terdapat di lautan dan tidak
termasuk sediment sebanyak 50 kali yang tersedia di
atmosfer.
Meskipun CO2 di atmosfer terdapat dalam jumlah
relatif rendah (sekitar 0,03%), karbon bersiklus ulang
denga laju yang relatif cepat, karena tumbuhan
mempunyai kebutuhan yang tinggi akan gas ini. Setiap
tahun, tumbuhan mengeluarkan sekitar sepertujuh dari
keseluruhan CO2 yang terdapat di atmosfer, dan jumlah
ini diseimbangkan oleh proses respirasi. Sejumlah karbon
dapat dipindahkan dari siklus tersebut dalam jangka
waktu lama, hal ini terjadi karena sebagian karbon
terakumulasi sebagai bahan organik dalam tubuh
organisme.
Jumlah CO2 dalam atmosfer sedikit bervariasi
tergantung musim, dimana konsentrasi paling rendah
terjadi selama musim panas di belahan bumi utara dan
paling tinggi selama musim dingin. Fluktuasi konsentrasi
CO2 secara musiman ini terjadi karena terdapat banyak
daratan di belahan bumi utara dibandingkan dengan
belahan bumi selatan, sehingga jumlah vegetasi juga
terdapat lebih banyak. Vegetasi mempunyai aktivitas
fotosintesis maksimum selama musim panas, sehingga
mengurangi jumlah CO2 global di atmosfer. Sebaliknya di
musim dingin, tumbuhan melepaskan lebih banyak CO2
melalui respirasi, sehingga menyebabkan terjadinya
peningkatan CO2.
c. Siklus Nitrogen (N)
Gambar 1.4 Siklus Nitrogen
Siklus nitrogen merupakan salah satu contoh dari
siklus biogeokimia tipe gas yang agak kompleks,
disamping itu siklus nitrogen juga termasuk dalam daur
mineral tipe sediment. Nitrogen merupakan salah satu
unsur kimia utama yang penting dalam ekosistem.
Nitrogen ditemukan pada semua asam amino, yang
menjadi dasar utama penyusun protein. Nitrogen tersedia
bagi tumbuhan hanya dalam dua bentuk mineral yaitu
ammonium (NH4+) dan Nitrat (NO3). Sumber utama
nitrogen adalah atmosfir, dan kurang lebih 80 % dari
udara mengandung nitrogen, namun unsur ini sebagian
besar terdapat dalam bentuk gas nitrogen (N2), yang tidak
dapat dimanfaatkan langsung oleh tumbuhan.
Kebanyakan
organisme
tidak
mampu
memanfaatkan secara langsung nitrogen sebagai unsur
hara, tetapi beberapa jenis organisme jasad renik (bakteri
dan ganggang biru hijau), yang hidup bebas di dalam
tanah dan perairan mampu memanfaatkan gas nitrogen
dari atmosfir tanah dan perairan. Sedangkan jenis lainnya
adalah bakteri dan jamur yang bersimbiosis dengan
tanaman tertentu (leguminoceae), pada jaringan sistem
perakaran tumbuhan. Sebagian tumbuhan dapat
menggunakan ammonium secara langsung, tetapi
sebagian besar ammonium dalam tanah digunakan oleh
bakteri aerob tertentu sebagai sumber energi. Nitrogen
memasuki ekosistem melalui dua jalur alamiah, yang
keutamaannya relative sangat bervariasi dari satu
ekosistem ke ekosistem lainnya.
1. Deposit pada atmosfer, merupakan sekitar 5-10% dari
nitrogen yang dapat digunakan memasuki sebagian
besar ekosistem. Dalam dua bentuk yaitu ammonium
(NH4+) dan Nitrat (NO3-), kedua bentuk nitrogen ini
tersedia bagi tumbuhan, yang ditambahkan ke tanah
melalui kelarutannya dalam air hujan ataupun melalui
debu-debu halus. Beberapa tumbuhan bromeliad epifit
yang hidup di daerah tropis memiliki akar udara yang
dapat menyerap ammonium (NH4+) dan Nitrat (NO3)
secara langsung dari atmosfer.
2. Fiksasi nitrogen (nitrogen fixation), yang dilakukan
oleh organisme prokaryota seperti bakteri dan
beberapa spesies jamur, yang mengubah nitrogen
(N2) menjadi mineral/senyawa yang dapat digunakan
untuk mensintesis senyawa organic bernitrogen
seperti asam amino. Organism yang memfiksasi
nitrogen, tentunya sudah memenuhi kebutuhan
metaboliknya sendiri, tetapi kelebihan ammonia yang
dibebaskan oleh organisme tersebut menjadi bahan
tersedia bagi organisme lainnya.
Proses perubahan protein (bahan mati) menjadi
asam amino yang dilakukan bakteri disebut aminisasi,
asam amino ini selanjutnya dirubah menjadi ammonia
(NH3) dilakukan oleh bakteri dan jamur decomposer,
dimana proses tersebut disebut amonifikasi. Dari bahan
ammonia ke bentuk nitrit dilakukan oleh kelompok bakteri
Nitromonas, proses ini disebut nitrifikasi. Nitrit kemudian
dioksidasi menjadi nitrat oleh bakteri genus Nitrobakter.
Melalui proses denitrifikasi, nitrat oleh bakteri diuraikan
kembali menjadi nitrogen bebas di dalam atmosfer atau
tercuci ke dalam larutan dan “hilang” dari peredaran
(sistem) karena terikat sebagai sediment yang
diendapkan di dalam larutan.
d. Siklus Fosfor (P)
Gambar 1.5 Siklus fosfor
Siklus fosfor merupakan salah satu contoh siklus
biogeokimia tipe sediment, daur ini relative sederhana
dibandingkan dengan siklus lainnya. Siklus fosfor tidak
meliputi pergerakan melalui atmosfer, karena tidak ada
gas yang mengandung fosfor secara signifikan. Selain itu,
fosfor hanya ditemukan dalam bentuk anorganik penting
yanitu fosfat (PO43-), yang diserap oleh tumbuhan dan
digunakan untuk sintesis organik.
Organisme memerlukan fosfor sebagai bahan
penyusun asam nukleat, fosfolipid, ATP dan pembawa
energi lainnya, serta salah satu mineral penyusun
kerangka organisme. Fosfor merupakan bagian penting
dari protoplasma, cenderung bersirkulasi melalui proses
dekomposisi senyawa organik oleh bakteri, sehingga
tersedia kembali bagi tumbuhan. Sumber utama fosfor
adalah batuan dan deposit lainnya yang terbentuk di
masa lalu. Pelapukan batuan secara perlahan menambah
fosfat ke dalam tanah. Produsen menggabungkan fosfor
ke dalam molekul biologis, fosfor kemudian dipindahkan
ke konsumen dalam bentuk bahan organik, dan
ditambahkan kembali ke dalam tahan melalui ekskresi
fosfat oleh hewan, bakteri dan jamur.
Hilangnya fosfor dari sistem karena diendapkan
pada sediment laut dalam, yang terjadi melalui proses
erosi yang melepaskan fosfor ke dalam ekosistem, dan
sebagian diendapkan dalam sediment dangkal dan
sebagian lainnya. Banyaknya fosfat yang hilang ke laut
dalam, tidak seimbang dengan banyaknya fosfat yang
kembali ke dalam sistem. Pengembalian fosfor dan unsurunsur lainnya dapat melalui rantai makanan burungburung laut, yang terbawa ke daratan dan masih terus
berlangsung tetapi tidak secepat proses pencuciannya.
Humus dan partikel tanah mengikat fosfat,
sedemikian rupa sehingga siklus fosfor cenderung
menjadi cukup terlokalisir dalam ekosistem. Akan tetapi
fosfor benar-benar tergolontor ke dalam badan air, yang
secra perlahan mengalir dari ekositem teresterial ke laut.
Fosfat yang mencapai lautan secara perlahan terkumpul
dala endapan, kemudian tergabung dalam batuan, yang
kemudian dapat menjadi bagian dari ekosistem teresterial
sebagai proses geologis yang meningkatkan dasar laut
atau menurunkan permukaan laut pada lokasi tertentu.
Dengan demikian, sebagain besar fosfat bersiklus ulang
secara local di antara tanah, tumbuhan, dan konsumen
atas dasar skala waktu geologis, sementara siklus
sedimentasi secara bersamaan mengeluarkan dan
memulihkan fosfor teresterial selama waktu geologis.
Penambahan fosfat dalam bentuk limbah kotoran cair dan
aliran permukaan dari lahan pertanian yang dipupuk
merangsang pertumbuhan alga di ekosistem akuatik,
yang seringkali menyebabkan pendangkalan.
Manusia cenderung mempercepat hilangnya fosfor
melalui serangkaian aktivitas yang dilakukannya di
daratan, yang membuat daur fosfor bertambah tidak
sempurna. Demikian pula unsur mineral lainnya, seperti
sulfur (S), kalsium (Ca), magnesium (Mg), dan kalium (K)
yang bersiklus di dalam ekosistem seperti siklus fosfor.
e. Siklus Sulfur (S)
Gambar 1.6 Siklus Sulfur
Sulfur merupakan salah satu unsur esensial yang
mutlak untuk semua organisme, karena hampir semua
protein mengandung unsur sulfur. Pergerakan sulfur
dalam biosfer dalam dua daur, yaitu:
 Daur dalam meliputi palaluan dari tanah dan air yang
terserap tumbuhan, kemudian ke hewan, dan kembali
lagi ke tanah dan air.
 Daur luar meliputi perlakuan dari daratan terbawa oleh
air sungai ke lautan, dan pengembaliannya ke daratan
melalui proses pengubahan menjadi hidrogen sulfide
(H2S) dan sulfur oksida (SO2), dimana gas-gas ini
memasuki atmosfer (H2S, CH3SCH3, SO2, SO4) dan
tercuci dari udara oleh air hujan.
Bakteri berperan amat penting dalam daur sulfur,
bila ada udara (O2) maka perombakan senyawa sulfur
dari protein menghasilkan sulfat (SO4=). Sedangkan
dalam keadaan anaerobic, hydrogen sulfide dan metal
sulfide (CH3SCH3) sebagai produk utamanya. Bila gas ini
mencapai atmosfer, kemudian dioksidasi menjadi sulfur
oksida, yang kelarutannya dalam air hujan dioksidasikan
menghasilkan asam sulfat dan asam sulfit.
Batu bara dan minyak bumi mengandung sulfur
dan hasil pembakarannya membebaskan sulfur dioksida
di atmosfer. Pencairan biji tembaga juga akan menambah
sulfur dioksida dalam jumlah besar di udara. Di daerah
peleburan biji tembaga dapat menyebabkan kerusakan
vegetasi disekitarnya. Berkisar 15-25% sulfur dalam
bentuk gas di atmosfer telah digantikan melalui kegiatan
industry. Konsentrasi sulfur dioksida di udara yang tinggi
akan menyebabkan terjadinya hujan dan salju dengan pH
rendah, yang sekarang dikenal dengan istilah hujan asam.
Banyak Pakar, menghubungkan ekologi dengan
ekonomi manusia:
 Lynn Margulis mengatakan bahwa studi ekonomi
bagaimana manusia membuat kehidupan. Studi
ekologi bagaimana tiap binatang lainnya membuat
kehidupan.
 Mike Nickerson mengatakan bahwa "ekonomi tiga
perlima ekologi" sejak ekosistem menciptakan sumber
dan membuang sampah, yang mana ekonomi
menganggap dilakukan "untuk bebas".
Ekonomi ekologi dan teori perkembangan manusia
mencoba memisahkan pertanyaan ekonomi dengan
lainnya, namun susah. Banyak orang berpikir ekonomi
baru saja menjadi bagian ekologi, dan ekonomi
mengabaikannya salah. "Modal alam" ialah 1 contoh 1
teori yang menggabungkan 2 hal itu.
Gambar 1.11. Interaksi antara ekologi dan ekonomi
Berbagai masalah yang timbul pada dimensi
lingkungan dan sosial, pada dasarnya tidak terlepas dari
aktivitas yang dilakukan manusia dalam memenuhi
kebutuhannya melalui sistem ekonominya dalam
memproduksi barang dan jasa.
Dari gambar di atas, kita dapat memahami bahwa
alam menyediakan/mensuplai sistem ekonomi dengan
sumber daya alam berupa bahan baku dasar dan energi,
baik yang dapat diperbaharui (dari hasil kehutanan,
perkebunan, pertanian, perikanan) maupun yang tidak
dapat diperbaharui (batubara, minyak bumi) yang menjadi
input bagi mesin ekonomi. Sistem ekonomi kemudian
mentransformasikan input ini menjadi output untuk
memenuhi kebutuhan manusia (kayu menjadi kertas,
minyak bumi menjadi BBM).
Selain itu, alam juga memberikan servis dalam
memungkinkan sistem ekonomi menjalankan aktivitasnya.
Dukungan ini dapat berupa regulasi iklim, operasi dari
siklus air, regulasi dari komposisi gas-gas di atmosfer,
siklus nutrisi, dsb. Tanpa adanya berbagai dukungan ini
(basic life support) mustahil kelangsungan hidup manusia
dapat terjaga, apalagi sampai mampu menjalankan sistem
ekonomi.
Tidak berhenti sampai disitu, alam juga
memberikan manusia nilai kepuasan/kebahagiaan yang
dapat dinikmati secara langsung (amenity values).
Manusia akan mendapatkan kesenangan atau kepuasan
dengan melihat langsung atau menikmati pesona
keindahan alam (flora dan fauna), dengan melakukan
hiking,
mendaki
gunung/panjat
tebing,
dengan
memancing, dsb, Ini semua adalah nilai kepuasan yang
ditawarkan oleh alam.
Namun sebaliknya, apa balas jasa yang diberikan
oleh sistem ekonomi kepada alam? Ekonomi
menggunakan alam sebagai tempat sampah, yang
dimulai dari eksploitasi sumber daya alam (material dan
energi) untuk dijadikan bahan baku, proses produksi,
sampai pada aktivitas konsumsi, yang kesemuanya
menghasilkan sampah baik sampah padat, cair maupun
gas.
Dari uraian di atas jelaslah bahwa sistem ekonomi
dan ekologi sangat terkait satu sama lain. Kelangsungan
sistem ekonomi sangatlah tergantung dari sistem ekologi.
Namun yang terjadi saat ini adalah sistem yang tidak
mutualisme. Sistem yang satu hanya menjadi parasit bagi
sistem yang lain.
Memperhatikan masalah-masalah lingkungan,
sosial dan ekonomi yang masih bermunculan, maka
sustainability
communication
atau
yang
dapat
diterjemahkan
sebagai
komunikasi
pembangunan
berkelanjutan (KPB) antara pemerintah dan warga
negaranya
atau
antara
perusahaan
dengan
stakeholdernya, tampaknya dapat menjadi solusi yang
patut ditawarkan. Secara teoritis, instrumen ini dapat
digunakan sebagai media dialog untuk menyadarkan
semua pihak akan bahaya yang mungkin muncul akibat
populasi manusia dari tahun ke tahun yang terus
bertambah. Hal ini berarti bahwa produksi barang dan
jasa untuk memenuhi kebutuhan manusia juga akan terus
bertambah yang pada akhirnya akan mendorong konflik
dengan ketersediaan sumber daya alam yang tidak tak
terbatas. Keadaan ini mau tidak mau menuntut manusia
untuk dapat mengubah/memperbaiki pola produksi dan
konsumsinya ke arah yang mendorong terjalinnya
hubungan yang harmonis antara manusia dan alam, juga
antara manusia satu dengan lainnya. Manusia modern
haruslah mampu mengembangkan dan memanfaatkan
kemajuan teknik dan teknologi agar pengelolaan dan
pemanfaatan sumber daya alam dapat sesuai dengan
konsep pembangunan berkelanjutan yang menekankan
keadilan, tidak hanya inter-generasi tapi juga intragenerasi (Cahyandito 2001; 2002; 2005).