Konsep Ekologi PHT KONSEP EKOLOGI PHT

Konsep Ekologi PHT
Dr. Akhmad Rizali
KONSEP EKOLOGI PHT
• Tujuan uraian dalam bab ini adalah untuk
membentuk konsep dasar dalam mempelajari
agroekosistem dan memperkenalkan kepada
para mahasiswa tentang beberapa konsep
ekologi terutama yang berguna dalam
mengembangkan prosedur PHT yang efisien
1
KONSEP EKOLOGI PHT
•
•
•
•
•
•
•
•
Diversity and stability
Trophic pyramid
Biological magnification Succession
Natural selection
Nutrient cycle
Island biogeography theory
r vs K
DIVERSITY AND STABILITY
2
Pendapat Umum
• Kekayaan spesies yang tinggi memaksimalkan perolehan sumber
daya pada setiap tingkat trofik dan penyimpanan sumber daya di dalam ekosistem
• Keanekaragaman spesies yang tinggi mengurangi risiko timbulnya
perubahan besar dalam proses ekosistem sebagai tanggap terhadap
variasi lingkungan.
• Keanekaragaman spesies yang tinggi mengurangi kemungkinan
perubahan besar dalam proses ekosistem sebagai tanggap terhadap
invasi patogen dan spesies lainnya
• Lanskap dari kacamata ekologi adalah bentang lahan yang heterogen, yang dibentuk oleh elemen/unit pembentuk lanskap
yang disebut Patch, yang saling berinteraksi. Patch adalah area homogen yang dapat dibedakan dari daerah di sekelilingnya
• "Keseimbangan hayati" mengacu pada keterkaitan antara organisme , termasuk struktur jaring‐jaring makanan dan kemampuan sistem ekologi
untuk mempertahankan diri mereka dari waktu ke waktu. Karakteristik
keseimbangan adalah dinamis, bukan tetap.
• Keanekaragaman hayati dan keseimbangan dalam sistem ekologi sering
digunakan untuk menilai kesehatan ekosistem, dan pengurangan
keanekaragaman hayati seringkali merupakan respon terhadap polutan
atau stres lainnya . Mengembalikan keanekaragaman hayati dan
keseimbangan biologis menjadi fokus perhatian PHT
• Keanekaragaman dan keseimbangan hayati juga menarik karena
bagaimana mereka dapat mempengaruhi fungsi dan stabilitas systems ekologi. Sementara para ilmuwan memperdebatkan hubungan yang tepat
antara keragaman dan fungsi dan stabilitas sistem ekologi , umumnya
sepakat bahwa ketika jumlah spesies di tipe system ekologi tertentu
menurun, terdapat potensi kehilangan resilience di dalam system tersebut. Hubungan tersebut dapat bervariasi tergantung pada tipe
spesies yang keluar masuk. Resilience adalah kemampuan ekosistem
untuk sembuh dari kerusakan yang disebabkan oleh faktor lingkungan
3
Keanekaragaman Hayati
• Keanekaragaman hayati adalah "totalitas gen, spesies, dan ekosistem pada suatu daerah".
• Menurut KTT Bumi "keanekaragaman hayati" adalah
"variabilitas antara organisme hidup dari semua
sumber, termasuk, 'antara lain', darat, laut, dan
ekosistem air , dan mereka adalah bagian dari
kompleks ekologi. Termasuk keragaman di dalam
spesies, antar spesies dan ekosistem
• Variasi kehidupan di semua tingkat organisasi biologis
adalah ukuran kesehatan ekosistem
• Keanekaragaman ekosistem tropis lebih kaya daripada
ekosistem sub tropis
• Perubahan cepat di ekosistem dapat memusnahkan
biota
Tingkat Keanekaragaman Hayati
Tingkat keanekaragaman hayati dalam
agroekosistem bergantung pada 4 ciri utama
agroekosistem (Southwood & Way, 1970)
• Keanekaragaman vegetasi di dalam dan di sekitar agroekosistem
• Kepermanenan dari berbagai tanaman dalam
agroekosistem
• Intensitas manajemen
• Tingkat isolasi agroekosistem dari vegetasi
alami
4
Agroekosistem dengan OPT rendah
Ciri‐ciri agroekosistem dengan potensi OPT rendah (Altieri, 1994; Altieri dan Letourneau, 1982, 1984)
• Keanekaragaman tanaman yang tinggi melalui
pencampuran tanaman dalam ruang dan waktu
• Memutus budidaya monokultur melalui rotasi, penggunaan
varietas umur pendek, menggunakan periode tanpa
tanaman atau bebas tanaman inang yang disenangi OPT
• Lahan kecil tersebar menciptakan sebuah mosaik struktural
bersebelahan tanaman dengan lahan tidur yang berpotensi
menyediakan tempat tinggal dan makanan alternatif bagi
musuh alami. Hama juga dapat berkembang biak dalam
lingkungan ini tergantung pada komposisi spesies tanaman. Namun, keberadaan populasi hama dan atau inang
alternatif yang rendah mungkin diperlukan untuk
mempertahankan musuh alami di daerah tersebut.
• Pertanian dengan komponen tanaman tahunan yang dominan. Perkebunan dianggap sebagai ekosistem
semi permanen, dan lebih stabil dibandingkan dengan
sistem tanam musiman. Karena perkebunan kurang
menderita gangguan dan ditandai dengan keragaman
struktur yang lebih besar, kemungkinan untuk
penggunaan agen pengendali biologis umumnya lebih
tinggi, terutama jika didorong tumbuhnya
keanekaragaman semak‐semak bunga‐bungaan
• Kepadatan tanaman yang tinggi atau keberadaan
tingkat spesies gulma tertentu yang dapat ditoleransi
• Keragaman genetik yang tinggi yang dihasilkan dari
penggunaan berbagai campuran atau tanaman
multilines
5
Nectar-rich flowers on rice bunds in
Tien Giang, Vietnam
6
Biodiversity, ecosystem functioning and ecosystem services
7
TROPHIC PIRAMID
• Piramida ekologi (disebut juga piramida
trofik atau piramida energi) adalah
representasi grafis yang dirancang untuk
menunjukkan biomassa atau produktivitas
biomassa pada setiap tingkat trofik dalam
ekosistem
• Piramida trofik adalah struktur dasar interaksi
dalam semua komunitas biologi yang ditandai
dengan cara di mana energi makanan dilewatkan
satu tingkat trofik ke tingkat trofik berikutnya
sepanjang rantai makanan .
• Dasar piramida terdiri dari spesies yang disebut
autotrof, produsen utama dari ekosistem .
• Semua organisme lain dalam ekosistem adalah
konsumen disebut heterotrof , yang baik secara
langsung maupun tidak langsung tergantung
pada produsen primer untuk energi makanan.
8
• Dalam semua komunitas biologis, energi pada setiap tingkat
trofik hilang dalam bentuk panas(sebanyak 80 sampai 90 persen), organisme mengeluarkan energi untuk proses metabolisme seperti
tetap hangat dan mencerna makanan
• Semakin tinggi organisme pada piramida trofik, jumlah energi yang tersedia lebih rendah . Misalnya, tanaman dan autotrof lainnya
(produsen utama) mengkonversi hanya sebagian kecil dari sejumlah
besar energi matahari
• Herbivora dan detritivora (konsumen utama) mengambil energi
kurang tersedia karena mereka dibatasi oleh biomassa dari
tanaman yang mereka makan.
• Karnivora (konsumen sekunder) yang memakan herbivora dan
detritivora dan yang memakan karnivora lainnya (konsumen tersier) energi yang tersedia bagi mereka adalah terendah
TROPHIC PIRAMID
9
RANTAI MAKANAN DAN JARING‐
JARING MAKANAN
• Karena semua spesies mengkhususkan diri dalam makanan mereka, masing‐masing piramida trofik terdiri dari serangkaian hubungan
makan yang saling berhubungan disebut rantai makanan.
• Kebanyakan rantai makanan terdiri dari tiga atau empat tingkat
trofik. Urutan khas mungkin tanaman, herbivora, karnivora, top karnivora. Urutan lain adalah tanaman, herbivora, parasit herbivora, dan parasit parasit
• Banyak herbivora, detritivores, karnivora, dan parasit, makan lebih
dari satu spesies, dan sejumlah besar spesies hewan memakan
makanan yang berbeda pada berbagai tahap sejarah hidup
mereka .
• Banyak spesies memakan baik tumbuhan dan hewan sehingga
makan pada lebih dari satu tingkat trofik. Akibatnya, rantai
makanan bergabung menjadi jaring makanan yang sangat kompleks
10
11
12
13
BIOLOGICAL MAGNIFICATION (PEMBESARAN BIOLOGIS)
• Pembesaran biologis, atau biomagnifikasi, mengacu
pada akumulasi racun dalam tingkat trofik yang lebih
tinggi dari jaring‐jaring makanan. Racun memasuki
jaring‐jaring makanan pada tingkatan lebih rendah, terakumulasi dalam konsentrasi yang lebih besar
sebagai pencemar, kemudian bergerak ke atas melalui
rantai makanan. • Melalui pembesaran biologis, racun dalam konsentrasi
rendah di lingkungan dapat terakumulasi ke tingkat
merugikan bagi predator puncak
PROSES BIOMAGNIFIKASI
Penggunaan Pestisida Persisten
• Manusia menciptakan pestisida yang persisten di alam, pestisida
tidak dapat mengalami biodegradasi dengan segera. Produsen
primer, misalnya tanaman atau ganggang dapat keliru mengabsorbsi
pestisida persisten yang mempunyai kemiripan secara kemis dengan
nutrisi yang mereka butuhkan untuk tumbuh
Penimbunan Lemak
• Polutan yang larut dalam lemak disimpan dalam lemak organisme
dan hanya bisa dihilangkan melalui aktivitas enzim tertentu. Jika
organisme tidak memiliki enzim tersebut, atau jika tingkat
penyerapan polutan yang larut dalam lemak lebih besar dari
penghapusan enzimatik, maka substansi akan ditimbun dalam
tubuh organisme. Contoh polutan adalah logam dan pestisida
hidrokarbon ber‐khlor
14
Proses ekologis pembesaran biologis
• Suatu polutan yang ditimbun di dalam lemak oleh produsen primer mungkin tidak pernah mencapai konsentrasi yang cukup tinggi
untuk membahayakan organisme tersebut. Di sinilah konsep kunci
pembesaran biologis . • Organisme yang lebih tinggi dalam rantai makanan mengandung
polutan pada konsentrasi lebih tinggi. Setiap konsumen primer makan banyak produsen sehingga mengumpulkan konsentrasi
polutan yang lebih besar . Berikutnya,konsumen sekunder makan
banyak konsumen primer, menyebabkan konsentrasi polutan
berlanjut.
Pengaruh terhadap Organisme
• Ketika polutan mencapai konsentrasi tertentu dalam organisme
tertentu, mulai dapat mengurangi fungsi dan bahkan merusak
secara permanen berbagai sistem tubuh. • Organisme di puncak rantai makanan berisiko mengalami kerusakan
lebih besar akibat biomagnifikasi
• Merkuri dapat merusak sistem saraf, pencernaan dan
kardiovaskular. Keracunan merkuri menjadi perhatian
khusus bagi janin yang belum lahir dan anak‐anak, itulah
sebabnya ibu hamil dan menyusui dianjurkan untuk
menghindari ikan, yang seringkali mengandung kadar
merkuri yang tinggi (Tragedi Minamata). • Organisme di puncak rantai makanan dipengaruhi oleh
berbagai polutan yang bersifat karsinogenik dan beracun
terhadap sistem reproduksi, sistem saraf dan kekebalan
tubuh. DDT, misalnya, dapat menyebabkan kemandulan
dan kulit telur tipis terhadap burung predator
15
• Penyemprotan rawa untuk mengendalikan nyamuk
malaria menyebabkan residu DDT menumpuk di sel‐sel
organisme air mikroskopis, yaitu plankton.
• Kerang dan ikan pemakan plankton memanen
makanan dan juga DDT. Konsentrasi DDT di dalam
tubuh kerang 10 kali lebih besar daripada di plankton.
• Burung yang memakan kerang, dapat mengakumulasi
DDT sampai 40 kali lebih besar daripada konsentrasi di dalam mangsanya, terjadi peningkatan 400 kali lipat
Biological Magnification
16
Biological magnification of DDT in a food chain
Biological Magnification
17
Terimakasih
18