MATERI BIOLOGI (PART 4) EKOSISTEM

Berikut adalah teks yang diketik ulang dari catatan PDF bab Ekosistem yang Anda unggah:

EKOSISTEM

1. Komponen Ekosistem

• Ekosistem adalah kesatuan fungsional antara makhluk hidup (biotik) dengan lingkungan non-hidup (abiotik) yang saling berinteraksi membentuk sistem yang stabil.
• Dua komponen ekosistem, yaitu:
  • Komponen Abiotik (Komponen Fisik dan Kimia)
    
    • Komponen tak hidup yang menentukan karakteristik lingkungan dan membatasi sebaran organisme (Faktor Pembatas):
    • Suhu: Memengaruhi kerja enzim metabolisme organisme. Organisme memiliki batas toleransi sunu tertentu (stenotermal/rentang sempit dan euritermal/rentang luas).
    • Air: Komponen utama penyusun tubuh makhluk hidup. Faktor krusial meliputi ketersediaan air, salinitas (kadar garam), dan kelembapan.
    • Cahaya Matahari: Sumber energi primer ekosistem. Memengaruhi proses fotosintesis tumbuhan (produsen) serta fotoperiodisme (respons organisme terhadap durasi penyinaran).
    • Topografi dan Tanah: Ketinggian tempat (altitudo) dan letak lintang (latitudo) memengaruhi iklim dan kelembapan. Karakteristik tanah seperti tekstur, porositas, dan pH tanah menentukan jenis tumbuhan yang dapat hidup.
    • Udara (Gas Atmosfer): Terutama gas O2 untuk respirasi aerob dan CO2 sebagai bahan baku fotosintesis.
  • Komponen Biotik (Makhluk Hidup)
    
    • Berdasarkan peran fungsional atau relung (niche) dalam aliran energi, komponen biotik dibagi menjadi:
    • Produsen (Autotrof): Organisme yang mampu menyintesis senyawa organik dari senyawa anorganik menggunakan energi lingkungan.
      • Fotoautotrof: Menggunakan energi cahaya (contoh: tumbuhan hijau, alga, sianobakteri).
      • Kemoautotrof: Menggunakan energi dari reaksi kimia anorganik (contoh: bakteri sulfur, bakteri nitrogen seperti Nitrosomonas).
    • Konsumen (Heterotrof): Organisme yang memanfaatkan senyawa organik dari organisme lain karena tidak bisa memproduksi makanan sendiri.
      • Herbivor: Konsumen primer (pemakan produsen).
      • Karnivor: Konsumen sekunder/tersier (pemakan daging).
      • Omnivor: Pemakan segala (tumbuhan dan hewan).
    • Dekomposer (Pengurai): Organisme heterotrof yang merombak sisa-sisa organisme mati menjadi senyawa anorganik sederhana yang dikembalikan ke tanah (contoh: bakteri pembusuk dan jamur saprofit).
    • Detritivor: Organisme yang memakan hancuran jaringan sisa organisme atau serpihan organik (detritus) menjadi ukuran yang lebih kecil (contoh: cacing tanah, luwing, kutu kayu).

2. Interaksi Antar-Makhluk Hidup

• Interaksi antar-organisme dapat terjadi dalam satu spesies (intraspesifik) maupun antar-spesies berbeda (interspesifik).
• Netralisme: Interaksi di mana kedua belah pihak yang tinggal bersama di suatu area tidak saling memengaruhi karena memiliki kebutuhan yang berbeda (contoh: kambing dan burung hantu di padang rumput).
• Predasi: Interaksi antara pemangsa (predator) dan mangsa (prey). Berperan penting sebagai pengontrol populasi di alam agar seimbang (contoh: singa memangsa zebra).
• Kompetisi: Persaingan dua organisme atau lebih untuk memperebutkan sumber daya yang terbatas (makanan, wilayah, pasangan).
  • Kompetisi Intraspesifik: Persaingan sesama spesies (contoh: sesama pejantan rusa memperebutkan wilayah).
  • Kompetisi Interspesifik: Persaingan berbeda spesies (contoh: tanaman padi dan rumput liar memperebutkan unsur hara).
• Simbiosis: Hubungan intim dan menetap antara dua spesies berbeda:
  • Simbiosis Mutualisme: Kedua pihak saling diuntungkan (contoh: liken-simbiosis jamur dan alga; bakteri Rhizobium pada akar tanaman legum).
  • Simbiosis Komensalisme: Satu pihak diuntungkan, pihak lain tidak dirugikan maupun diuntungkan (contoh: tanaman anggrek yang menempel pada pohon inang; ikan remora dengan hiu).
  • Simbiosis Parasitisme: Satu pihak diuntungkan (parasit), pihak lain dirugikan (inang) (contoh: benalu pada pohon mangga; cacing pita di usus manusia).
• Amensalisme (Antibiosis): Interaksi di mana satu pihak dirugikan, sedangkan pihak lain tidak terpengaruh (tidak diuntungkan/dirugikan). Biasanya terjadi sekresi zat biokimia (alelopati) yang menghambat pertumbuhan organisme lain (contoh: jamur Penicillium notatum menghasilkan antibiotik yang membunuh bakteri; pohon pinus yang membuat tanah di sekitarnya terlalu asam untuk tumbuhan lain).

3. Aliran Energi: Rantai, Jaring-Jaring Makanan, dan Piramida Ekologi

• Energi di dalam ekosistem mengalir secara satu arah (unidirectional) dari matahari → produsen → konsumen → dekomposer, dan menyusut di setiap tingkatannya.
• Rantai Makanan
  
  • Jalur linier perpindahan energi melalui peristiwa makan dan dimakan dari satu tingkat trofik ke tingkat trofik berikutnya.
  • Rantai Makanan Rerumputan: Diawali dari tumbuhan hijau (produsen) sebagai tingkat trofik pertama (Contoh: Rumput → Belalang → Katak → Ular → burung elang).
  • Rantai Makanan Detritus: Diawali dari hancuran organik/organisme mati (detritus) yang dimakan oleh detritivor (Contoh: Serasah daun → Cacing tanah → Burung).
• Jaring-Jaring Makanan
  
  • Kumpulan dari berbagai rantai makanan yang saling berhubungan dan tumpang tindih di dalam suatu ekosistem.
  • Di alam, jaring-jaring makanan memberikan kestabilan pada ekosistem; semakin kompleks jaring-jaring makanan, semakin stabil ekosistem tersebut terhadap gangguan.
• Piramida Ekologi
  
  • Struktur tingkatan trofik yang digambarkan secara vertikal untuk menunjukkan perbandingan antartingkat trofik.
  • Berdasarkan Hukum Termodinamika II dan Hukum 10% Lindeman, hanya sekitar 10% energi yang dapat ditransfer ke tingkat trofik di atasnya, sedangkan 90% sisanya hilang sebagai panas atau feses.
  • Berikut tiga jenis piramida ekologi:
    • Piramida Jumlah: Menggambarkan jumlah individu di setiap tingkat trofik. Bentuknya bisa tegak lurus (normal) atau terbalik (misal: satu pohon besar menghidupi ribuan kutu daun).
    • Piramida Biomassa: Menggambarkan berat kering total bahan organik organisme di setiap tingkat trofik per satuan luas.
      • Ekosistem Darat: Berbentuk tegak lurus (biomassa produsen lebih besar dari konsumen).
      • Ekosistem Perairan: Seringkali terbalik. Biomassa fitoplankton (produsen) lebih kecil daripada zooplankton (konsumen) karena fitoplankton membelah diri dengan sangat cepat (turnover rate tinggi) meskipun massa totalnya sesaat sedikit.
    • Piramida Energi: Menggambarkan produktivitas atau total energi kimia yang tersedia di setiap tingkat trofik dalam jangka waktu tertentu. Piramida energi selalu tegak lurus dan tidak pernah terbalik karena energi tidak dapat diciptakan kembali setelah hilang sebagai panas.

4. Daur Biogeokimia

• Daur biogeokimia adalah siklus perpindahan unsur-unsur kimia dari lingkungan (abiotik) ke makhluk hidup (biotik) dan kembali lagi ke lingkungan.
• Siklus ini dibagi menjadi daur gas (atmosferik) dan daur sedimen (tanah).
• Beberapa jenis daur biogeokimia:
  • Daur Air (Hidrologi)
    
    • Evaporasi & Transpirasi: Penguapan air dari badan air (evaporasi) dan dari jaringan makhluk hidup (transpirasi) akibat panas matahari.
    • Kondensasi: Perubahan uap air menjadi titik-titik air membentuk awan karena penurunan suhu di atmosfer.
    • Presipitasi: Jatuhnya air dari awan ke permukaan bumi (hujan/salju).
    • Infiltrasi & Perkolasi: Penyerapan air ke dalam pori-pori tanah secara vertikal menuju air tanah.
  • Daur Karbon dan Oksigen
    
    • Fiksasi Karbon: Tumbuhan mengikat CO2 dari udara melalui fotosintesis untuk diubah menjadi senyawa organik (glukosa) dan melepaskan O2.
    • Respirasi: Makhluk hidup menggunakan O2 untuk membakar glukosa dan melepaskan kembali CO2 ke atmosfer.
    • Dekomposisi & Pembakaran: Penguraian jasad mati oleh dekomposer melepaskan CO2. Penimbunan jasad organik dalam waktu jutaan tahun membentuk bahan bakar fosil, yang jika dibakar akan melepas akumulasi CO2 ke udara secara masif.
  • Daur Nitrogen
    
    • Gas nitrogen (N2) di atmosfer sangat melimpah (sekitar 78%) tetapi tidak dapat diserap langsung oleh tumbuhan tingkat tinggi.
    • Nitrogen harus diubah menjadi bentuk larutan garam mineral tanah melalui tahapan:
      • Fiksasi Nitrogen: Pengikatan N2 bebas dari udara oleh bakteri fiksasi secara simbiotik (Rhizobium pada akar kacang-kacangan) maupun non-simbiotik (Azotobacter, Clostridium, atau Sianobakteri seperti Anabaena).
      • Amonifikasi: Perombakan senyawa nitrogen organik (protein/urea dari jasad mati) oleh dekomposer menjadi amonia (NH3) atau amonium (NH4+).
      • Nitrifikasi: Proses oksidasi amonia menjadi nitrat (NO3-) yang siap diserap tumbuhan. Proses ini bersifat aerob dan dibagi menjadi 2 tahap:
        • a. Nitritasi: Mengubah amonia menjadi nitrit (NO2-) oleh bakteri Nitrosomonas atau Nitrosococcus.
        • b. Nitratasi: Mengubah nitrit menjadi nitrat (NO3-) oleh bakteri Nitrobacter.
      • Asimilasi: Penyerapan nitrat oleh akar tumbuhan untuk disintesis menjadi asam amino dan protein.
      • Denitrifikasi: Proses reduksi nitrat kembali menjadi gas nitrogen (N2) ke atmosfer dalam kondisi anaerob oleh bakteri seperti Pseudomonas denitrificans atau Thiobacillus denitrificans.
  • Daur Fosfor
    
    • Fosfor merupakan contoh daur sedimen karena tidak memiliki fase gas di atmosfer.
    • Sumber utamanya adalah pelapukan batuan fosfat. Fosfat diserap tumbuhan dalam bentuk ion fosfat anorganik, mengalir melalui rantai makanan, dan dikembalikan ke tanah saat organisme mati diuraikan oleh dekomposer.

5. Suksesi Ekosistem

• Suksesi adalah proses perubahan komunitas tumbuhan dan hewan secara bertahap, terarah, dan teratur di suatu wilayah dalam jangka waktu tertentu hingga mencapai komunitas yang stabil (puncak/klimaks).
• Suksesi Primer: Terjadi di wilayah yang mengalami kerusakan total sehingga komunitas asal lenyap sepenuhnya dan membentuk substrat/lahan baru tanpa menyisakan tanah atau kehidupan sedikit pun (contoh: pasca-erupsi Gunung Krakatau, aliran lava membeku).
  • Spesies Pionir (Pelopor): Organisme pertama yang mampu hidup di batuan tandus, biasanya adalah Liken (lumut kerak) atau lumut daun. Liken mengeluarkan asam organik yang melapukkan batuan menjadi tanah.
  • Urutan Suksesi: Liken → Lumut → Rumput → Persemaian Semak → Pohon/Hutan Klimaks.
• Suksesi Sekunder: Terjadi di wilayah yang mengalami kerusakan sebagian, di mana gangguan tersebut merusak komunitas makhluk hidup tetapi masih menyisakan tanah, biji, dan sebagian akar yang siap tumbuh kembali (contoh: pasca-kebakaran hutan, penebangan liar, atau lahan pertanian yang ditinggalkan). Suksesi sekunder berlangsung jauh lebih cepat dibanding suksesi primer karena tidak perlu mengawali pembentukan tanah dari batuan.

6. Pencemaran Lingkungan

• Pencemaran (polusi) adalah masuknya makhluk hidup, zat, energi, atau komponen lain ke dalam lingkungan oleh kegiatan manusia sehingga kualitas lingkungan turun dan tidak berfungsi sesuai peruntukannya.
• Pencemaran Air dan Eutrofikasi
  
  • Pencemaran air akibat akumulasi nutrisi berlebih, terutama senyawa Nitrat dan Fosfat dari limbah pupuk pertanian atau detergen rumah tangga, yaitu eutrofikasi.
  • Mekanisme Eutrofikasi: Nitrat/Fosfat melimpah di perairan memicu peledakan pertumbuhan alga (Algal Blooming) → permukaan air tertutup alga sehingga sinar matahari tidak bisa menembus ke dasar air → tumbuhan air di dasar mati karena gagal berfotosintesis → populasi bakteri dekomposer melonjak tajam untuk mengurai tumbuhan mati → bakteri menggunakan hampir seluruh oksigen terlarut dalam air untuk respirasi → kadar DO (Dissolved Oxygen) turun drastis, nilai BOD (Biochemical Oxygen Demand) dan COD (Chemical Oxygen Demand) naik → biota air (ikan) mati massal karena anoksia (kekurangan oksigen).
• Pencemaran Udara dan Efek Rumah Kaca
  
  • Hujan Asam: Disebabkan oleh emisi gas Sulfur Dioksida (SO2) dan Nitrogen Oksida (NOx) dari pembakaran industri yang bereaksi dengan uap air di awan membentuk asam sulfat (H2SO4) dan asam nitrat (HNO3). Mengakibatkan kerusakan jaringan tumbuhan dan pengasaman tanah/perairan.
  • Efek Rumah Kaca (Greenhouse Effect): Akumulasi gas rumah kaca (seperti CO2, CH4, CFC) di atmosfer yang memerangkap radiasi inframerah (panas) matahari yang seharusnya dipantulkan kembali ke luar angkasa, memicu Pemanasan Global (Global Warming).
• Akumulasi Biologi / Pekatan Hayati (Biomagnifikasi)
  
  • Proses peningkatan konsentrasi zat beracun yang sifatnya persisten (sukar terurai) dan larut dalam lemak—seperti insektisida DDT atau logam berat (merkuri, timbal), seiring bergeraknya zat tersebut menaiki tingkat trofik pada rantai makanan.
  • Berikut mekanisme biomagnifikasi:
    • Zat beracun DDT awalnya masuk ke ekosistem perairan (misalnya melalui limpasan pestisida pertanian). Di dalam air, konsentrasi DDT masih sangat kecil dan terencerkan, yaitu hanya sebesar 0.000003 ppm (parts per million).
    • Organisme mikroskopis seperti Zooplankton menyerap DDT saat mereka menyaring air atau memakan fitoplankton. Karena DDT bersifat larut dalam lemak dan susah diekskresikan, zat ini mulai menumpuk di tubuh mereka. Konsentrasinya melonjak menjadi 0.04 ppm.
    • Ketika ikan kecil memakan zooplankton dalam jumlah banyak sepanjang hidupnya, akumulasi racun dari ribuan zooplankton tersebut berpindah dan berkumpul di dalam jaringan lemak ikan kecil. Konsentrasi DDT di tahap ini naik menjadi 0.5 ppm.
    • Ikan kecil kemudian dimangsa oleh ikan besar. Karena satu ekor ikan besar harus memakan banyak ikan kecil untuk memenuhi kebutuhan energinya, konsentrasi DDT kembali terkonsentrasi dan meningkat menjadi 2 ppm.
    • Di puncak rantai makanan, burung elang memangsa ikan-ikan besar tersebut. Akibatnya, seluruh akumulasi racun dari tingkat trofik di bawahnya menumpuk di tubuh burung ini, mencapai kadar tertinggi yaitu 25 ppm.