Ekologi - POPULASI, KOMUNTAS, JARING MAKANAN, DAN DAUR BIOGEOKIMIA

POPULASI, KOMUNTAS, JARING MAKANAN, 
DAN DAUR BIOGEOKIMIA

A.    POPULASI

1.      Konsep populasi

Kata populasi berasal dan bahasa Latin, yaitu populus yang berarti rakyat atau penduduk (Irwan, 1992). Dalam ilmu ekologi, yang dimaksud dengan populasi adalah sekelompok individu yang sejenis atau sama spesiesnya (Irwan, 1992; Heddy, Soemitro, dan Soekartomo, 1986; Odum, 1993).

Menurut Resosoedarmo dkk. (1986), populasi merupakan kelompok organisme sejenis yang hidup dan berbiak pada suatu daerah tertentu, misalnya populasi manusia di Jakarta pada tahun 2002, populasi gajah di Taman Nasional Way Kambas pada tahun 2002, populasi badak di Ujungkulon pada tahun 2000, populasi pohon jati di perkebunan Purwakarta pada tahun 1991. Di dalam menyebut suatu populasi harus dilakukan dengan cara menyebut batas waktu dan tempatnya. Jadi dapat dikatakan bahwa populasi adalah kumpulan organisme yang berasal dari spesies yang sama dan hidup di wilayah geografis yang sama pada waktu tertentu.

2.      Karakteristik Populasi

a.       Laju perkembangan populasi

Laju perkembangan populasi ditandai dengan adanya perubahan jumlah populasi disetiap waktu. Perubahan ini biasanya dipengaruhi oleh jumlah kelahiran, kematian dan migrasi. Model eksponensial merupakan model pertumbuhan yang sangat sederhana. Pada model ini individu berkembang tidak dibatasi oleh lingkungan seperti kompetisi dan keterbatasan akan suplai makanan. Laju perubahan populasi dapat dihitung jika banyaknya kelahiran, kematian dan migrasi diketahui. Jeda waktu untuk populasi merespon terhadap perubahan dalam ketersediaan sumberdaya dapat mempengaruhi laju tercapainya keseimbangan pada daya dukung. Dengan berkurangnya sumber daya, laju pertumbuhan populasi akan menurun dan akhirnya berhenti; pola ini disebut sebagai pola pertumbuhan logistik.

b.      Natalitas (kelahiran)

Natalitas merupakan kemampuan suatu populasi untuk menambah jumlah anggotanya secara inheren/besar. Laju natalitas adalah sama dengan laju kelahiran dalam terminology ilmu kependudukan (demography). Natalitas maksimum adalah penambahan jumlah anggota populasi dalam kondisi ideal (tidak ada faktor eksternal yang membatasi). Sedangkan natalitas ekologi adalah pertambahan jumlah anggota populasi dalam kondisi alam senyatanya.

c.       Mortalitas

Mortalitas adalah ukuran jumlah kematian (umumnya, atau karena akibat yang spesifik) pada suatu populasi, skala besar suatu populasi, per dikali satuan. Mortalitas khusus mengekspresikan pada jumlah satuan kematian per 1000 individu per tahun, hingga, rata-rata mortalitas sebesar 9.5 berarti pada populasi 100.000 terdapat 950 kematian per tahun. Mortalitas berbeda dengan morbiditas yang merujuk pada jumlah individual yang memiliki penyakit selama periode waktu tertentu

d.      Kepadatan/kerapatan populasi

Kepadatan adalah ukuran besarnya populasi dalam satuan ruang atau volume, yang pada umumnya ukuran besarnya populasi digambarkan dengan cacah individu, atau biomas populasi per satuan ruang atau volume. Dalam penentuan kepadatan populasi dapat dibedakan atas populasi kasar yaitu besarnya populasi per-satuan ruang keseluruhan, dengan kepadatan ekologis yaitu besarnya populasi per-satuan ruang habitat yang dapat ditempati oleh populasi bersangkutan. Dalam menentukan kepadatan populasi dalam skala ruang yang relatif sempit maka kita dapat melakukan perhitungan cacah individu atau biomas secara menyeluruh, namun pada ruang yang relative luas kita dihadapkan pada keterbatasan.

B.     KOMUNITAS          

1.      Konsep komunitas

Komunitas ialah beberapa kelompok makhluk yang hidup bersama-sama dalam suatu tempat yang bersamaan, misalnya populasi semut, populasi kutu daun, dan pohon tempat mereka hidup membentuk suatu masyarakat atau suatu komunitas.   Dengan memperhatikan keanekaragaman dalam komunitas dapatlah diperoleh gambaran tentang kedewasaan organisasi komunitas tersebut.  Komunitas dengan populasi ibarat makhluk dengan sistem organnya, tetapi dengan tingkat organisasi yang lebih tinggi sehingga memiliki sifat yang khusus atau kelebihan yang tidak dimiliki oleh baik sistem organ maupun organisasi hidup lainnya.

2.      Karakteristik komunitas

a.       Kualitatif, seperti komposisi, bentuk hidup, fenologi dan vitalitas. Vitalitas menggambarkan kapasitas pertumbuhan dan perkembangbiakan organisme.

b.      Kuantitatif, seperti Frekuensi, densitas dan densitas relatif. Frekuensi kehadiran merupakan nilai yang menyatakan jumlah kehadiran suatu spesies di dalam suatu habitat. Densitas (kepadatan) dinyatakan sebagai jumlah atau biomassa per unit contoh, atau persatuan luas/volume, atau persatuan penangkapan.

c.       Sintesis adalah proses perubahan dalam komunitas yang berlangsung menuju ke satu arah yang berlangsung lambat secara teratur pasti terarah dan dapat diramalkan. Suksesi-suksesi terjadi sebagai akibat dari modifikasi lingkungan fisik dalam komunitasnya dan memerlukan waktu. Proses ini berakhir dengan sebuah komunitas atau ekosistem yang disebut klimas. Dalam tingkat ini komunitas sudah mengalami homoestosis. Menurut konsep mutahir suksesi merupakan pergantian  jenis-jenis pioner oleh jenis-jenis yang lebih mantap yang sangat sesuai dengan lingkungannya

C.    JARING MAKANAN

Jaring makanan adalah gabungan dari berbagai rantai makanan (Odum, 1993). Semua rantai makanan dalam suatu ekosistem tidak berdiri sendiri, melainkan saling berkaitan antar rantai makanan. Bahkan di dalam ekosistem, ketiga kelompok rantai makanan yang telah disebutkan sebelumnya pada tulisan rantai makanan juga saling berkaitan. Dengan kata lain, apabila setiap rantai makanan yang ada di dalam ekosistem disambungkan atau digabungkan menjadi rantai makanan yang kompleks, maka akan terbentuk jaring makanan.

Jaring makanan dalam suatu ekosistem dapat menggambarkan kestabilan ekosistem tersebut. Makin banyak rantai makanan dan makin besar kemungkinan terbentuknya gabungan dalam jaring makanan. Semakin besar jaring makanan yang terbentuk, maka semakin stabil pula ekosistem tersebut.

Struktur Jaring Makanan

Jaring makanan tersebut akan disusun dalam tiga kategori utama, tergantung pada jenis organisme yang dikandungnya. Ketiga kategori dikenal sebagai tingkat trofik. Tiga tingkat trofik utama adalah mereka yang terdiri dari:

1.      Produsen,  produsen adalah organisme yang dapat membuat senyawa organik sendiri atau makanan menggunakan energi dan senyawa anorganik sederhana. Produsen kadang-kadang disebut autotrof, yang berarti “self-pengumpan.” Sebagai contoh, tanaman hijau autotrof karena mereka memproduksi senyawa yang mereka butuhkan melalui fotosintesis.

2.      Konsumen, Konsumen adalah organisme yang tidak dapat membuat makanan sendiri dan harus makan organisme lain untuk mendapatkan nutrisi yang mereka gunakan. Tingkat trofik konsumen dapat dibagi tergantung pada jenis organisme disertakan. Tepat di atas produsen adalah herbivora, organisme yang memakan tumbuhan saja. Herbivora kadang-kadang disebut konsumen orde pertama atau konsumen utama karena mereka menempati tingkat pertama di atas tingkat trofik produser.

Di atas konsumen utama adalah karnivora dan omnivora. Karnivora adalah hewan yang memakan hewan lain, dan omnivora adalah hewan yang memakan tumbuhan dan hewan. Dalam jaring makanan, karnivora dan omnivora dapat pada setiap tingkat trofik yang lebih tinggi.

3.      Pengurai, organisme yang menguraikan bahan organik menjadi anorganik untuk kemudian digunakan oleh produsen. Dekomposer dapat disebut juga sebagai organisme detritivor atau pemakan bangkai. Contoh organisme dekomposer adalah bakteri pembusuk dan jamur

D.    SIKLUS BIOGEOKIMIA

1.      Daur Karbon

Daur karbon dimulai dari karbondioksida baik yang ada di udara maupun yang larut dalam air. Dengan melalui proses fotosintesis, karbondioksida membentuk senyawa-senyawa tertentu yang membentuk materi-materi organisma.

Pada saat fotosintesis, energi menjadi satu di dalam senyawa organik yang dihasilkan oleh tanaman hijau dimana tanaman hijau ini akan dimakan oleh konsumen, hewan dan manusia.

Bila hewan dan manusia mengadakan aktivitas maka mereka akan melepas ejumlah energi, dan bersama dengan pengeluaran energi tadi karbon dioksida terlepas kembali ke udara dan air.

Jadi apabila organisma-organisma ini mati dan membusuk maka akan dimakan oleh bakteri-bakteri.

Dalam keadaan lain setelah dalam periode waktu yang lama, sampai berjuta-juta tahun, senyawa karbon akan dapat membentuk senyawa alam seperti batubara, gambut, minyak tanah dan lain-lain. Produksi alam ini kemudian diserap lagi oleh tumbuhan-tumbuhan sebagai substrat, dan pada saat terjadi evaporasi karbon akan keluar, sehingga daur karbon dimulai lagi dari atmosfer dan hidrosfer ke dalam jasad hidup, dan seterusnya.

2.      Daur hidrologi

Siklus air atau siklus hidrologi adalah sirkulasi air yang tidak pernah berhenti dari atmosfer ke bumi dan kembali lagi ke atmosfer melalui proses kondensasi, prespitasi, evaporasi, dan transpirasi.

Pemanasan air samudera oleh sinar matahari merupakan kunci proses siklus hidrologi dapat berjalan secara kontinu. Air berevaporasi kemudian jatuh sebagai prespitasi dalam bentuk hujan, salju, hujan es, hujan salju bercampur es (sleet), hujan gerimis, atau kabut.

Pada perjalanan menuju bumi, beberapa prspitasi dapat berevaporasi kembali ke atas atau langsung jatuh ke bumi yang kemudian ditangkap oleh tanaman sebelum mencapai tanah. Setelah mencapai tanah, siklus hidrologi tersebut bergerak secara kontinu dalam tiga cara berbeda, yaitu:

·    Evaporasi

Air yang ada di laut, di daratan, di sungai, di tanaman, dan di tempat-tempat lain akan menguap ke atmosfer dan kemudian akan menjadi awan. Pada keadaan jenuh awan uap air tersebut akan menjadi bintik-bintik air yang yang selanjutnya akan turun (precipitation) dalam bentuk hujan, salju, es, dan lain-lain.

·    Infiltrasi/perkolasi

Air bergerak ke dalam tanah melalui celah-celah dan pori-pori tanah dan batuan menuju permukaan tanah. Air dapat bergerak akibat aksi kapiler atau secara vertical dan horizontal di bawah permukaan tanah hingga air tersebut memasuki kembali sistem air permukaan.

·    Air permukaan

Air bergerak di atas permukaan tanah di dekat aliran utama dan danau. Makin landai lahan dan makin sedikit pori-pori tanah, maka aliran permukaan semakin besar. Aliran permukaan tanah dapat dilihat pada daerah urban (perkotaan). Sungai-sungai kecil bergabung dan membentuk sungai utama yang membawa seluruh air permukaan disekitar aliran sungai menuju laut. Proses perjalanan air di daratan terjadi dalam komponen-komponen yang membentuk sistem DAS (Daerah Aliran Sungai).

3.      Daur Oksigen

Karbon merupakan bahan dasar pembentuk molekul organik untuk kehidupan. Tumbuh-tumbuhan mikroskopikyang terapung di lautan yang dikenal sebagai fitoplankton mendapatkan karbon dari sejumlah besar karbon dioksida yang terlarut di dalam air. Tumbuh-tumbuhan hijau menggunakan energi matahri untuk menyatukan CO₂ di air untuk  membentuk zat hara organik seperti glukosa dalam proses fotosintesis, yang digambarkan dalam reaksi berikut:

→6CO₂  +  6H₂O            C₆H₁₂O₆  +  6O₂

Produsen, konsumen dan dekomposer merubah karbon ini dalam makanannya dan mengembalikannya ke alam dalam bentuk karbon dioksida dan air dalam proses respirasi sel. Respirasi sel ini memberikan tenaga makhluk hidup untuk melakkan suatu aktivitas dengan menggunakan molekul gula untuk di rombak dengan oksigen.

→C₆H₁₂O₆ + 6O₂                  6CO₂ + 6H₂O + tenaga

Tanaman membebaskan oksigen pada waktu fotolisis di air selama fotosintesis. Gas oksigen dipergunakan dalam respirasi pada seluruh organisma dalam oksidasi organik, dimana oksigen ini sangat berguna bagi kehidupan sehari-hari.

Oksigen yang bebas sebenarnya bukan oksigen ang murni tetapi terkadang dapat berupa CO₂, oksigen yang murni kemungkinan hanya terdapat pada cahaya ultra violet di pagi hari.

Oksigen bebas kemudian diambil oleh makhluk hidup. Setelah oksigen ini memasuki tubuh makhluk hidup maka tejadi suatu pertukaran zat yaitu pada waktu respirasi.

4.      Daur Nitrogen

Di alam, Nitrogen terdapat dalam bentuk senyawa organik seperti urea, protein, dan asam nukleat atau sebagai senyawa anorganik seperti ammonia, nitrit, dan nitrat.

• Tahap pertama

Daur nitrogen adalah transfer nitrogen dari atmosfir ke dalam tanah. Selain air hujan yang membawa sejumlah nitrogen, penambahan nitrogen ke dalam tanah terjadi melalui proses fiksasi nitrogen. Fiksasi nitrogen secara biologis dapat dilakukan oleh bakteri Rhizobium yang bersimbiosis dengan polong-polongan, bakteri Azotobacter dan Clostridium. Selain itu ganggang hijau biru dalam air juga memiliki kemampuan memfiksasi nitrogen.

• Tahap kedua

Nitrat yang di hasilkan oleh fiksasi biologis digunakan oleh produsen (tumbuhan) diubah menjadi molekul protein. Selanjutnya jika tumbuhan atau hewan mati, mahluk pengurai merombaknya menjadi gas amoniak (NH3) dan garam ammonium yang larut dalam air (NH4+). Proses ini disebut dengan amonifikasi. Bakteri Nitrosomonas mengubah amoniak dan senyawa ammonium menjadi nitrat oleh Nitrobacter. Apabila oksigen dalam tanah terbatas, nitrat dengan cepat ditransformasikan menjadi gas nitrogen atau oksida nitrogen oleh proses yang disebut denitrifikasi.

5.      Daur Fosfor

Posfor merupakan elemen penting dalam kehidupan karena semua makhluk hidup membutuhkan posfor dalam bentuk ATP (Adenosin Tri Fosfat), sebagai sumber energi untuk metabolisme sel.

Posfor terdapat di alam dalam bentuk ion fosfat (PO43-). Ion Fosfat terdapat dalam bebatuan. Adanya peristiwa erosi dan pelapukan menyebabkan fosfat terbawa menuju sungai hingga laut membentuk sedimen. Adanya pergerakan dasar bumi menyebabkan sedimen yang mengandung fosfat muncul ke permukaan. Di darat tumbuhan mengambil fosfat yang terlarut dalam air tanah

Herbivora mendapatkan fosfat dari tumbuhan yang dimakannya dan karnivora mendapatkan fosfat dari herbivora yang dimakannya. Seluruh hewan mengeluarkan fosfat melalui urin dan feses.Bakteri dan jamur mengurai bahan-bahan anorganik di dalam tanah lalu melepaskan pospor kemudian diambil oleh tumbuhan.