EKOLOGI - NANIKDN CHEMISTRY UNS

BAB IV
EKOLOGI
PENGERTIAN DAN RUANG LINGKUP EKOLOGI
Komponen
Gene
Biotik
Komponen
Abiotik
Sel
Jaringan
Organ Organisme Populasi
MATERI
ENERGI
Sistem Sistem Sistem
Sistem Sistem
Sistem
Sel
Jaringan Organ Organisme Populasi
Biosistem Gene
Spektrum Biologi
Komunitas
Sistem
Komunitas
(Ekosistem)
PEMBAGIAN EKOLOGI
1) Berdasarkan keilmuan:
• Sinekologi :  kelompok organisme terhadap lingkungan
• Outekologi :  individu terhadap lingkungan
2) Berdasarkan taksonomi:
• Ekologi manusia
• Ekologi tumbuhan
• Ekologi hewan
• Ekologi mikrobia
3) Berdasarkan keperluan praktis:
• Ekologi air tawar
• Ekologi laut
• Ekologi daratan
Ada pula yang membedakan antara ilmu lingkungan dan ekologi.
Ekologi
 lingkungan yang masih murni
Ilmu lingkungan  lingkungan yang dikelola oleh manusia
KOMPONEN EKOSISTEM
Secara Fungsional:
• Komponen autotrof
 membuat makanan
• Komponen heterotrof  mempergunakan dan mendekomposisi
makanan
Secara Struktural:
• Substansi abiotik : C; N; CO2; H2O; dan lain-lain yang terlibat
dalam siklus materi. Seperti: karbohidrat; lemak; protein;
vitamin; temperatur; iklim; tekanan udara.
• Produsen
• Konsumen
• Pengurai
Macam-macam Ekosistem:
Secara garis besar:
• Ekosistem daratan
: padang rumput; hutan; padang pasir
dan lain-lain
• Ekosistem lautan
: air tawar; air laut dan lain-lain
ALIRAN ENERGI DAN MATERI:
Secara Fungsional:
Energi : suatu bahan yang menyebabkan organisme mempunyai
kemampuan untuk melakukan kerja
Energi dari matahari  tumbuhan, hewan dan manusia
Rantai makanan (food chain)
Piramida makanan :
Tingkatan Trofik IV
Konsumen III
Tingkatan Trofik III
Konsumen II
Tingkatan Trofik II
Konsumen I
Tingkatan Trofik I
Produsen
Matahari
Produsen
Bahan/
materi
(nutrisi)
Konsumen I
(herbivora)
Konsumen II
(karnivora)
Konsumen III
(omnivora)
Pengurai / Perombak / Dekomposer
Bagan Rantai Makanan dengan aliran energi
dan dalur materi di dalamnya
K2
K1
(1). Rantai makanan
(2). Jaring-jaring makanan
H
P : Produsen
H : Herbivora
K : Karnivora
P
(1)
(2)
Hubungan antara Rantai Makanan
dan Jaring-jaring Makanan
DAUR KARBON
CO2 + Air + S.M.
Dekomposer
Senyawa Organik
Konsumen
DAUR NITROGEN
N2
NO3
Protein
Amonia
NO2
NO3
DAUR KALSIUM
Caruban Kalsium
+
CO2
Dekomposer
Akar Tanaman
(Senyawa Organik)
Konsumen
HABITAT, NICHE dan KOMUNITAS
1. Habitat dan Niche
Habitat
: tempat di mana organisme hidup dengan
persyaratan tertentu
Niche/relung : status yang fungsional atau profesi makhluk
hidup dalam habitatnya
Dua jenis makhluk hidup pada suatu habitat yang sama dan
mempunyai relung sama, maka akan terjadi persaingan.
2. Populasi Komunitas
T
T
L
D
M
P
=
=
=
=
=
= (L + D) – (M + P)
pertumbuhan populasi
lahir
pendatang
mati
pergi
HUKUM INTERAKSI
• Netral
: kambing dan kucing
• Kompetisi
: kambing dan kerbau
• Predasi
: harimau dan hewan kecil
• Mutualisme
: Kerbau dan beruang
• Komensalisme
: Anggrek dan tumbuhan
• Parasitisme
: Hewan dan bekteri
• Antibiosa/amensalisme
: Alelopaty dari gulma
Daya Dukung
: besar kecilnya kemampuan untuk menampung dan
memberikan hasil kepada populsi manusia
Manusia
Berakal, dapat belajar dan berkomunikasi
mengatasi lingkungan
dan
contoh:
- udara dingin  perapian
 buat rumah
 berpakaian
- jarak
 alat transportasi
mengubah lingkungan
contoh:
- hutan
 sawah, ladang,
permukiman
- daratan  penampungan air
hujan
Akibat Pengubahan Lingkungan
•
•
Pada umumnya manusia diuntungkan
Hewan dan tumbuhan dirugikan
Untuk menghindari hal ini, pengubahan lingkkungan harus berwawasan
kelestarian lingkungan
OIKOS: RUMAH, LOGOS: DISKUSI TENTANG SESUATU
Ernest Haeckel (Ahli Biologi Jerman,1869)
EKONOMI: OIKOS: RUMAH, NOMOS: PENGELOLAAN
EKOLOGI: ILMU YANG MEMPELAJARI HUBUNGAN
TIMBAL BALIK ANTARA ORGANISME DAN
LINGKUNGAN (Hayati, Fisik)
Sangat kompleks, melibatkan berbagai komponen
lingkungan yang saling berinteraksi, tidak sesederhana
yang dibayangkan
UNTUK MENCAPAI KESEIMBANGAN
SPEKTRUM BIOLOGI
Komponen
biotik
gene sel
organorgan
organisme
populasi populasi
komunitas komunitas
sel jaringan
jaringan
organisme
gene
+
Komponen
abiotik
Biosistem
ENERGI
MATERI
Sistem Sistem Sistem Sistem Sistem
Sistem
Sistem
sel jaringan organ organisme populasi komunitas
gene
EKOLOGI
PEMBAGIAN EKOLOGI
AUTEKOLOGI:
mempelajari individu
dalam hubungannya
dengan lingkungan;
pendekatan fisiologi
KEILMUAN
SINEKOLOGI:
mempelajari kelompok individu
sbg suatu komunitas:
Pengaruh lingkungan terhadap
komposisi dan struktur vegetasi
TAKSONOMI
MANUSIA, HEWAN, TUMBUHAN DAN JASAD RENIK
MORFOLOGI, ANATOMI, HISTOLOGI,
FISIOLOGI, GENETIKA
BIOLOGI KUE LAPIS
Biol.molekuler
Morfologi
Genetika
Ekologi
Fisiologi
Manusia
Bakteriologi
Entomologi
Ornitologi
Botani
EKOLOGI (ECOLOGY)
ILMU MURNI: MEMBAHAS TEORI, KONSEP DAN KAIDAH HUBUNGAN
TIMBAL BALIK ANTARA ORGANISME DAN LINGKUNGAN
ILMU LINGKUNGAN (ENVIRONMENT SCIENCE)
ILMU TERAPAN: PENERAPAN TEORI, KONSEP DAN KAIDAH EKOLOGI
DALAM PENGELOLAAN LINGKUNGAN
SISTEM EKOLOGI: Satuan struktur dan fungsi dalam
ekologi, terbentuk oleh hubungan timbal balik MH dan
Lingk. (Istilah Ekosistem oleh A.G. Tansley, 1935:
Struktuk berhubungan dg keanekaragaman spesies,
Fungsi berhubungan dg siklus materi dan arus energi
melalui komponen-komponen ekosistem)
SECARA STRUKTURAL:
• ABIOTIK (ANORGANIK, ORGANIK, UNSUR
TANAH DAN IKLIM)
• BIOTIK (TUMBUHAN, BINATANG, MIKRO ORGANISME DAN MANUSIA)
SECARA FUNGSIONAL: BERDASARKAN SEGI TROFIK
• PRODUSEN (AUTOTROF)
autos:sendiri, trophikos:menyediakan mkn
• KONSUMEN (HETEROTROF)
• MIKROKONSUMEN (PARASIT, SCAVENGER, SAPROBA)
• PENGURAI (DEKOMPOSER:HUMIFIKASI, TRANSFORMER:MINERALISASI)
• KESEIMBANGAN INTERAKSI ANTAR KOMPONEN
• TRANSFER MATERI DAN ENERGI
• KEMAMPUAN MENAHAN BERBAGAI PERUBAHAN DALAM SISTEM
DINAMIS
TERJAGA KARENA:
MATAHARI
PRODUSEN
BAHAN/
MATERI
(NUTRISI)
Siklus materi
Arus energi
KONS I
(HERB)
KONS II
(KARNI)
KONS III
(OMNI)
DEKOMPOSER, TRANSFORMER
HUBUNGAN ANTAR KOMPONEN DALAM EKOSISTEM
RANTAI MAKANAN: TRANSFER ENERGI DAN MATERI
MELALUI SERANGKAIAN ORGANISME
DEKOMPOSER
KONSUMEN III
Cermin
dari
kestabilan
ekosistem
KONSUMEN II
KONSUMEN I
PRODUSEN
RANTAI MAKANAN
(FOOD CHAIN)
JARING MAKANAN
(FOOD WEB)
Secara operasional:
1.Fiksasi Energi
2.Pembentukan bahan organik (Fotosintesis)
3.Produsen dimakan konsumen
4.Degradasi, humifikasi, mineralisasi, digunakan kembali
oleh produsen
Secara fungsional dapat dianalisis dari segi:
1.Aliran energi
2.Rantai makanan
3.Pola keanekaragaman menurut ruang dan waktu
4.Perkembangan, evolusi dan sibernetika (pengaturan,
pengendalian secara keseluruhan)
RANTAI MAKANAN DIATAS PERMUKAAN TANAH
DISEBUT RANTAI MAKANAN PENGGEMBALAAN
(GRAZING FOOD CHAIN)
RANTAI MAKANAN DARI PERMUKAAN TANAH KE BAWAH
DISEBUT RANTAI MAKANAN DETRITUS
(DETRITUS FOOD CHAIN)
HABITAT DAN RELUNG
Habitat: alamat,tempat tinggal MH/skelompok MH yg
membentuk komunitas. Sesuai dg syarat hidup MH (dpt
mempertahankan hidup),berarti faktor lingkungan
berada dlm kisaran antara titik minimum & maksimum
(titik kardinal).
Relung (niche): cara utk hidup, fungsi&posisi MH dalam
suatu habitat, profesi MH pada suatu habitat.
Persaingan terjadi bila MH berada pd habitat&relung yg
ENERGI
Energi: kemampuan melakukan kerja, dalam bentuk energi
mekanik, energi kimia, energi panas, energi radiasi.
HUKUM TERMODINAMIKA I DAN II
Berubah dari bentuk satu ke bentuk yang lain: energi radiasi
memanaskan daratan dan lautan, menimbulkan perbedaan
tekanan udara, menggerakkan angin, kincir air bergerak dst.
SELALU ADA ENERGI TAK TERMANFAATKAN PADA SETIAP
PERUBAHAN BENTUK ENERGI, DAN HILANG SEBAGAI
PANAS DISEBUT ENTROPI
(EFISIENSI ENERGI TIDAK 100%)
ENTROPI BESAR BERARTI KETERATURAN (HOMEOSTASIS)
SISTEM RENDAH
KOMPONEN EKOSISTEM DAPAT DIGAMBARKAN BERDASARKAN
JUMLAH ORGANISME, KANDUNGAN ENERGI ATAU BERAT KERING
(BIOMASSA) SETIAP TINGKATAN TROFIK (tingkat perolehan makanan
dari suatu organisme)
GAMBAR PADA UMUMNYA BERBENTUK PIRAMID
DINAMAKAN PIRAMIDA
SEHINGGA DAPAT BERUPA
PIRAMIDA JUMLAH
PIRAMIDA ENERGI
PIRAMIDA BIOMASSA
EKOLOGI
TINGKATAN TROFIK IV
(DEKOMPOSER)
TINGKATAN TROFIK III
(KONSUMEN II)
TINGKATAN TROFIK II
KONSUMEN I
TINGKATAN TROFIK I
(PRODUSEN)
TRANSFER MATERI BERUPA DAUR SUBSTANSI KIMIA DARI
LINGKUNGAN KE ORGANISME KEMBALI KE LINGKUNGAN
DAUR SEDIMEN
MATERI YANG
BERSUMBER DI
KULIT BUMI
T
E
R
D
I
R
I
A
T
A
S
DAUR AIR (HIDROLOGI)
DAUR GAS
MATERI YANG
BERSUMBER DI
ATMOSFER
DAUR HIDROLOGI
UAP AIR
TRANSPIRASI
EVAPORASI
EVAPORASI
tumbuhan
ABSORPSI
PERAIRAN
AIR TANAH
AIR HUJAN
DARATAN
DAUR NITROGEN
SUMBER N: Udara (78%), seny.anorganik (NO3, NO2,
NH4), seny.organik (protein, urine).
Pengikatan N2 secara biologi dan kimiawi
N2
KILAT
tumbuhan
HUJAN
BINATANG
KOTORAN/SE
DEKOM
RESAH
POSISI
TUMBUHAN
TANAH
ORGANISME
PENAMBAT N
Secara Biologi: bakteri nonsimbiotik (5-20 kg ha-1th-1), Bakteri
simbiotik (400 kg ha-1 th-1)
Secara kimia: energi kilat menyatukan N dan O: NO2+hujan:HNO3
DAUR KARBON DAN OKSIGEN
CO2
O2
tumbuhan
MANUSIA/
BINATANG
INDUSTRI
SERESAH/
KOTORAN
PEMBAKARAN
DAUR FOSFOR
Diserap dalam bentuk: H2PO4-,HPO42-,PO43-.
Bahan baku: batuan fosfat.
BURUNG
GUANO
BATUAN
FOSFAT
tumbuhan
EROSI DAN
PENCUCIAN
IKAN
PERAIRAN
/LAUT
SERESAH
DEKOMPISISI
BINATANG
LIMBAH
EKOSISTEM TUMBUH DAN BERKEMBANG (BERUBAH) AKIBAT DARI
PERUBAHAN KESEIMBANGAN INTERAKSI ANTAR KOMPONEN
PERUBAHAN LINGKUNGAN SECARA LAMBAT (EVOLUSI LINGKUNGAN)
DISEBUT
SUKSESI PRIMER
TERJADI PADA LINGKUNGAN PERAWAN, BARU TERBENTUK ATAU BELUM
ADA REKAYASA (CONTOH: DELTA)
SUKSESI SEKUNDER
TERJADI PADA LINGKUNGAN YANG TELAH TERREKAYASA
SECARA OBYEKTIF
SUKSESI SELALU PROGRESIF (MAJU)
• KUANTITAS (JENIS DAN JUMLAH ORGANISME) MENINGKAT SEHINGGA
MAKIN KOMPLEKS
• KUALITAS LINGKUNGAN MENINGKAT
DIVERSITAS RENDAH
DIVERSITAS TINGGI
TERSUBSIDI
MANDIRI
DIVERSITAS
TINGGI
RENDAH
STABILITAS
TINGGI
RENDAH
(KERENTANAN TERHADAP GANGGUAN)
DAYA LENTING (KELENTINGAN/RESILIENSI)
KEMAMPUAN KEMBALI KE KEADAAN SEMULA SETELAH
MENERIMA GANGGUAN
V1
V1
V2
TAK BERHUBUNGAN LANGSUNG DENGAN DIVERSITAS
INTERAKSI ANTAR ORGANISME
ORGANISME
TIPE INTERAKSI
A
B
BILA
BERINTERAKSI
A BILA B
TAK BERINTERAKSI
0
0
0
0
+
+
0
0
0
0
0
MUTUALISME
+
+
-
0
PREDATISME
+
-
-
+
PARASITISME
+
-
-
+
KOMENSALISME
(EPIFIT)
+
0
-
0
AMENSALISME
0
-
0
0
PROTOKOOPERASI
+
+
0
0
NETRALISME
KOMPETISI
DINAMIKA POPULASI (P)
TERGANTUNG FAKTOR
NATALITAS (N)
MORTALITAS (M)
MIGRASI (IMIGRASI/I DAN EMIGRASI/E)
P = (N + I) – (M + E)
NATALITAS TERGANTUNG
• POTENSI BIOTIK (KEPRIDIAN)
MORTALITAS TERGANTUNG
• DAYA HIDUP (SURVIVORSHIP)
 UMUR
 NISBAH JENIS SEKS (SEX RATIO)
MIGRASI TERGANTUNG
• VAGILITAS (POTENSI MIGRASI)
• BARRIER
DAYA DUKUNG LINGKUNGAN
KATASTROPI
OSCILASI
DDL
Kurve J
Kurve S
MANUSIA DAN BIOSFER
LINGKUNGAN
IMMANEN
MANUSIA MERASA
BAGIAN DARI
LINGKUNGAN
manusia
LINGKUNGAN
manusia
TRANSENDEN
MANUSIA MERASA
DILUAR
LINGKUNGAN
MANUSIA IMMANEN
SANGAT MENJAGA LINGKUNGAN BERAKIBAT PADA KEMAJUAN (TERUTAMA
TEKNOLOGI) BERJALAN LAMBAT
MANUSIA TRANSENDEN
MENGEKSPLOITASI LINGKUNGAN SEDEMIKIAN RUPA DENGAN MENGERAHKAN
SEGALA KEMAMPUAN (TEKNOLOGI)
NAMUN DEMIKIAN BAIK PADA MANUSIA IMMANEN MAUPUN TRANSENDEN
TIMBUL MASALAH LINGKUNGAN YANG MAKIN MERESAHKAN SEHINGGA PBB
PADA TAHUN 1972 MEMPRAKARSAI KONFERENSI LINGKUNGAN HIDUP
(PERTAMA) DI STOCKHOLM (SWEDIA)
HASIL KONFERENSI TERTUANG DALAM DOKUMEN COCOYOC
ANTARA LAIN MEMUAT:
• PBB MEMBENTUK UNITED NATION ENVIRONMENT PROGRAM (UNEP)
• MARKAS BESAR UNEP DI NAIROBI KENYA DAN KENYA DITETAPKAN
SEBAGAI TAMAN DUNIA
• TGL 5 JUNI (HARI KONFERENSI DIBUKA) DITETAPKAN
LINGKUNGAN HIDUP SEDUNIA
SEBAGAI HARI
• ISU MASALAH LINGKUNGAN SAAT ITU: KEPADATAN
PENDUDUK,
KEMISKINAN, BUTA HURUF,
KELANGKAAN ENERGI DAN
PENCEMARAN
WORLD COMISSION ON ENVIRONMENT AND DEVELOPMENT
(WCED 1987)
LAPORAN
OUR COMMON FUTURE
TELAH TERJADI KERUSAKAN LINGKUNGAN YANG RADIKAL:
• LAJU DESERTIFIKASI SKALA TINGGI
• LAJU DEFORESTASI SKALA TINGGI
• LAJU PENIPISAN OZON SKALA TINGGI
• PENCEMARAN AIR PERMUKAAN DAN TANAH
AKIBAT DARI PEMBANGUNAN TERFOKUS PADA EKONOMI
UNITED NATIONS CONFERENCE ON ENVIRONMENT AND
DEVELOPMENT DI RIO De JANEIRO (BRAZIL)
DIHADIRI 110 KEPALA PEMERINTAHAN MENGHASILKAN 5 DOKUMEN:
(TERMASUK KONFERENSI N G O TERSELENGGARA SECARA PARALEL)
1. KONVENSI IKLIM (TERUTAMA TENTANG EMISI CO2)
2. KONVENSI BIODIVERSITAS
3. ASAS KEHUTANAN (USAHA PENCEGAHAN DEFORESTASI)
4. DEKLARASI RIO (KESEPAKATAN UNTUK MELAKUKAN
PEMBANGUNAN BERKELANJUTAN)
5. AGENDA 21 (PETUNJUK PRAKTIS TENTANG PROTEKSI
LINGKUNGAN DAN PEMBANGUNAN BERKELANJUTAN)