PRINSIP-PRINSIP EKOLOGI EKOSISTEM

Download 1 Nov 2012 ... 4. EKOSISTEM. ▫ A.G. Tansley (Inggris,1935) memperkenalkan konsep: Sistem Ekologi/Ekosistem → Sistem antara MH dengan lingku...

1 downloads 475 Views 1MB Size
Pengertian Ekologi  Ekologi merupakan cabang ilmu biologi yang mempelajari hubungan timbal balik antara makluk hidup dan lingkungannya.  Kata ekologi pertama diusulkan oleh Ernst Haeckel (1869; German), dari kata dasar: “oikos” = rumah; & “logos” = ilmu.

PRINSIP-PRINSIP EKOLOGI

 Ia mendifinisikan ekologi sebagai :

”Suatu keseluruhan pengetahuan yang mempelajari hubungan total antara organisme dengan lingkungannya yang bersifat organik maupun anorganik”.

TIM IAD UNIVERSITAS AIRLANGGA Nov-12

1

Tingkat Organisasi Materi

Nov-12

Atom Molekul Protoplasma Sel Jaringan Organ Sistem Organ Organisme Populasi Komunitas Ekosistem Ekosfer Bumi Planet Sistem Surya Galaksi

Nov-12

2

EKOSISTEM  A.G. Tansley (Inggris,1935) memperkenalkan konsep: Sistem Ekologi/Ekosistem  Sistem antara MH dengan lingkungannya  Ekosistem: kesatuan interaksi antara makhluk hidup dengan lingkungannya

EKOLOGI

Peran Ekosistem

3

 Menyangga iklim  Recycle bahan kimia vital yang diperlukan tumb & hewan  Tempat pembuangan limbah manusia Nov-12 Mengontrol hama dan penyakit  Menjaga sumberdaya genetik

4

1

EKOSISTEM

Ekosistem Menurut Habitat : 1. Ekosistem terestrial  hutan, savana, gurun, tundra dll 2. Ekosistem perairan  air laut dan air tawar 3. Ekosistem estuaria  payau Struktur Ekosistem  Komponen abiotis  Komponen biotis :  Produsen (Autotrofik)  Konsumen (Heterotrofik)  Pengurai/perombak/dekomposer

Nov-12

5

6

FUNGSI EKOSISTEM

FUNGSI EKOSISTEM  Agar dapat bertahan hidup, makhluk hidup selain harus mendapatkan masukan (input) yang terus-menerus materi dan energi, tapi juga ada keluaran (output) yang dihasilkan berupa limbah dan panas  Organisme harus dapat menjaga keseimbangan antara input dan output  Kelangsungan ekosfer dan ekosistem sangat bergantung pada siklus materi dan aliran materi  Siklus materi di ekosfer berlangsung sempurna, akan tetapi siklus materi di ekosistem tidak harus sempurna, karena materi dapat mengalir dari satu ekosistem ke ekosistem lainnya.  Siklus materi dan aliran energi merupakan sarana penghubung antara komponen utama dalam ekosistem Nov-12

Nov-12

7

 Aliran energi dalam ekosistem termanifestasi dalam bentuk rantai makanan dan jaring-jaring makanan.  Rantai makanan : sekuen transfer nutrien dan energi dari satu organisme ke organisme lain Daun  kelinci  srigala  harimau  dekomposer .

 Jaring makanan : banyak rantai makanan yg membentuk jaringan

 Piramida makanan : penurunan jumlah/energi pd setiap tingkat tropik dlm rantai mkn  hny sktr 10% energi yg ditransfer pd tingkat tropik di atasnya Nov-12

8 8

2

a. Rantai makanan

b. Jaring makanan

Nov-12

9

Nov-12

10

 BIOAKUMULASI

HABITAT & NICHE

Proses terakumulasinya senyawa dari lingkungan ke dalam tubuh organisme sehingga kandungan senyawa didalam tubuh organisme tersebut lebih tinggi dibanding di lingkungannya.

 HABITAT : tempat tinggal suatu organisme

 BIOMAGNIFIKASI Proses transfer senyawa dari satu organisme ke organisme lain di dalam suatu rantai makanan.

Contoh : Senyawa DDT Lumpur danau

Udang di Lumpur danau

0,014 ppm

0,4 ppm

 NICHE : “status fungsional” organisme dalam ekosistem sehubungan dgn tempat tinggal, tingkah laku, sifat atau aktivitas lain  Competitive Exclusion Principle  tidak ada 2 spesies dlm ekosistem yg sama, dpt menempati relung ekologi yg sama  Spesies berbeda mungkin dapat hidup dalam habitat yang sama, tetapi mempunyai relung ekologi yang berbeda

Burung pemakan ikan 98,8 ppm Nov-12

Ikan pemangsa Udang 4,0 ppm 11

 Spesies berbeda dapat menempati relung ekologi yang sama di dalam ekosistem, tetapi berlokasi di tempat yang berbeda  ecological equivalent Nov-12

12

3

PERUBAHAN DALAM EKOSISTEM

DAYA DUKUNG LINGKUNGAN (CARRYING CAPACITY)  Jumlah individu maksimum dari suatu spesies yang dapat hidup dalam suatu ekosistem ditentukan oleh luas relung yang tersedia bagi spesies tersebut.  Konsep relung dapat digunakan untuk menjelaskan mengapa ukuran populasi dari suatu spesies yang terdapat dalam ekosistem tetap konstan dari waktu ke waktu dalam waktu yang relatif lama meski selalu mendapatkan tambahan anak. Nov-12

13

STABILITAS DALAM SISTEM KEHIDUPAN

 Keseimbangan alam bukan berarti bahwa ekosistem tidak berubah.  Ekosistem sangat dinamis, dan tidak statis.  Komunitas tumbuhan dan hewan yang terdapat dalam beberapa ekosistem secara gradual selalu berubah karena adanya perubahan lingkungan fisiknya.  Pergantian suatu komunitas dengan komunitas lain dalam ekosistem dikenal sebagai Suksesi ekologi  Suksesi ekologi dibedakan atas:  Suksesi primer  Terjadi di ekosistem yang sebelumnya tidak berkehidupan  Perubahan diawali oleh spesies pioner menuju ekosistem klimaks  Suksesi sekunder  Terjadi di ekosistem yang sebelumnya telah berpenghuni  Penyebab: kebakaran, banjir dll.  Ekosistem klimaks: ekosistem yang telah mencapai puncak kestabilan. Ekosistem klimaks cenderung bertahan lama dan stabil selama kondisi lingkungan tidak berubah secara drastis Nov-12

14

Kisaran toleransi organisme terhadap faktor lingkungan Kisaran toleransi

 Ada beberapa istilah :  Steno  sempit  Eury  luas Nov-12

contoh : steno/euryhydrik, steno/eurythermal, steno/euryhalin.

15

Optimum Stress Jumlah organisme yang survive

 Organisme, populasi, komunitas, dan ekosistem mempunyai kemampuan untuk melawan atau mengatasi perubahan atau tekanan dari luar (memiliki tingkatan stabilitas)  Setiap organisme mempunyai kisaran toleransi tertentu terhadap faktor lingkungan fisik dan kimia.  Toleransi organisme terhadap faktor lingkungan menentukan kelimpahan dan distribusinya dalam ekosistem

Nov-12

Stress

Zona letal

Zona letal

Intensitas faktor lingkungan

16

4

KISARAN TOLERANSI ORGANISME TERHADAP FAKTOR LINGKUNGAN Zona tak toleran

Zona Teg. Fisiologis

Zona Teg. Fisiologis

Zona tak toleran

POPULASI

Optimum

A

B Pusat penyebaran kelimpahan hewan terbesar

Hewan jarang Hewan tak ada

Batas bawah Nov-12 toleransi

Rendah

Gradien faktor lingkungan

C

C

Hewan jarang Hewan tak ada

Tinggi

Batas atas toleransi

17

Nov-12

RESPONS ORGANISME TERHADAP PERUBAHAN LINGKUNGAN

18

MATERI DAN ENERGI Materi = segala sesuatu yg memiliki massa & menempati ruang

Strategi hewan dalam merespons perubahan lingkungan di luar batas kisaran toleransinya, di antaranya:

Hukum Konservasi Materi: “Materi tidak dapat diciptakan/dimusnahkan, hanya berubah bentuk dari satu bentuk materi ke bentuk materi yang lain”

 Mengubah penampakannya dan fungsi tubuhnya.  Melakukan migrasi (pindah tempat)  Melakukan hibernasi (istirahat selama musim dingin atau kemarau yang panjang) Nov-12

B

Dalam pemanfaatnya  Manusia hanya mengubah dari satu bentuk materi ke bentuk lainnya  manusia tidak dapat menciptakan serta menghancurkannya 19

Nov-12

20

5

HUKUM TERMODINAMIKA Termodinamika: cabang Fisika yang membahas hubungan di antara bentuk-bentuk energi

Hukum Kekekalan Energi (Hukum I Termodinamika)  Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tetapi berubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya.  Energi yang hilang dari sistem sama dengan energi yang ditangkap oleh lingkungannya.  Input energi selalu sama dengan output energi

Hk. Termodinamika  punya aplikasi ekologis yang sangat penting

 Hk. Termodinamika-I :  Transmisi/pemindahan & transformasi/perubahan energi

 Hk. Termodinamika-II :  Entropi sistem yang terisolasi selalu meningkat Nov-12

21

Nov-12

Konversi Energi Matahari ke Energi Kimia dalam Makanan

Hukum-II Termodinamika:  Semua proses (dalam sistem energi mengalir) tidak dapat berbalik, dan selalu dibarengi dengan penurunan keteraturan (penurunan kualitas)

Energi kimia (fotosintesis)

Mat aha ri

 Energi selalu terdegradasi menjadi bentuk yang lebih terdispersi sebagai panas pada suhu rendah Nov-12

22

Limba h panas

23

Nov-12

Energi mekanik (bergerak , berfikir,dll )

Energi kimia (makanan)

Limba h panas

Limba h panas

Limba h panas

24

6

Masyarakat Satu-Arah Tidak-Berkelanjutan

HK. KONSERVASI MATERI, HK. TERMODINAMIKA DAN KRISIS LINGKUNGAN  Hukum konservasi materi dan hk termodinamika (I & II) memberikan kunci pemahaman dan penyelesaikan thd permasalahan lingkungan  Diaplikasikan oleh masyarakat “matter-recycling” (masyarakat berkelanjutan)  reusing & recycling --meningkatkan pertumbuhan ekonomi tanpa menurunkan SDA

Energi H-Q

Materi

Masyarakat Satu Arah (One-Way or Throwaway)

Energi L-Q Panas

Limbah di air, darat dan udara

 Bukan pada masyarakat “throwaway” (penghasil dan pembuang sampah)  tipe masyarakat ini hny dapat berkelanjutan dgn suplai energi yg tak terbatas Nov-12

25

Masyarakat Berkelanjutan Recycling Energi H-Q

Materi

Energi

Masyarakat Berkelanjutan

L-Q

Panas

Kontrol

Output

Pencemaran

Materi

Limbah Materi

Recycle & Reuse

Nov-12

27

Nov-12

26

ENERGI SURYA : SUMBER ENERGI UNTUK KEHIDUPAN DI BUMI  Energi Surya = Energi Radiant atau Radiasi Elektromagnetik bergerak melalui udara sebagai gelombang listrik dan magnet (Gel. Elektromagnetik)  Kecepatan gelombang elektromagnetik ini 300.000 km/detik, mencapai bumi sktr 8 menit  jarak matahari – bumi = 150 juta km  Hanya 0,000000002 dari total energi surya yang diterima oleh bumi. Nov-12

28

7

Komponen Dasar Suatu Ekosistem

Spektrum Gelombang Elektromagnetik Matahari

Panas

Makrokonsumer sekunder

Panas

Energi Tinggi, Gel. Pendek

Sinar Kosmik

Sinar Gama

Energi Rendah, Gel. Panjang

Sinar Infra MerSinar UltraViolUltraViolInfra Micro TV waX=Xrays Jauh dekat Tampakdekat Mer-jauhwave ve

Makrokonsumer primer

Radio wave

Dekomposer atau Mikrokonsumer

Abiotik (nutrien tumbuhan) Energi matahari yang sampai ke bumi

Produser

Kembali ke angkasa

Nov-12

29

Bioma: Ekosistem Utama Daratan

Panas

Panas

Aliran energi satu arah Siklus bahan kimia

30

SIKLUS KIMIA DALAM EKOSISTEM

 Struktur suatu ekosistem ditentukan oleh adanya faktor pembatas  faktor tunggal yang paling tidak tercukupi dalam sebuah ekosistem & menjadi faktor penentu ada tidaknya suatu spesies tumbuhan dan hewan  curah hujan  Bioma  Hutan hujan tropis, hutan musim, savana, gurun, tundra Nov-12

Nov-12

Panas

31

 Kehidupan disusun oleh: Karbon, Oksigen, Hidrogen, Nitrogen, Fosfor dan Sulfur = 95% massa makhluk hidup, nutrien makro  Nutrien mikro = besi, mangan, tembaga, yodium dan lainnya  Nutrien makro harus secara kontinyu didaurulang melalui siklus biogeokimia.  Terdapat 3 tipe siklus biogeokimia: gas, sedimen, dan hidrologi.

Nov-12

32

8

SIKLUS BIOGEOKIMIA  Siklus gas meliputi siklus karbon, oksigen, dan nitrogen; di mana atmosfer merupakan reservoar utama dari siklus ini.  Siklus sedimen memindahkan materi dari daratan ke laut, kemudian kembali lagi ke daratan; meliputi siklus fosfor, kalsium, sulfur, magnesium, dan kalium.  Siklus hidrologi merupakan siklus pergerakan air dari laut ke daratan, dan kemudian kembali lagi ke laut. Nov-12

33

Nov-12

SIKLUS CO2

Nov-12

34

SIKLUS NITROGEN

35

Nov-12

36

9

Nov-12

37

10