3 Principles of Ecosystem Sustainability

Cheng Shan Noe - http://nusaindah.wordpress.com Ilmu Pengetahuan Lingkungan

3 Principles of Ecosystem Sustainability Uraian dalam bab 3 ini seperti yang tertulis dalam buku : Environmental Science, Nebel B. J. & Wright R. T. Prentice Hall, Upper Saddle River – New Jersey, 1998, sixth Edition, halaman ( no. halaman perlu dikoreksi) 73 s.d. 77 serta halaman ( no. halaman perlu dikoreksi) 104.

3.1 The First Principle of Ecosystem Sustainability. Untuk tercapainya sustainability, ecosystem membuang bahan sisa dan mengisi lagi nutrientnutrient dengan men-daur-ulang (recycling) seluruh elemen-elemen. (1, p. 73).

Fig. 3-20, 1-p. 74. Berbeda dengan yang berlaku pada ecological principle of nutrient cycling, masyarakat manusia telah mengembangkan pola aliran satu arah nutrient. Menjadi ada masalah di kedua ujungnya. Gambar yang ditampilkan memberikan ilustrasi aliran satu arah phosphorus, namun banyak skema serupa yang berlaku untuk banyak elemen lainnya yang banyak dipakai dalam keseharian kita.

Berbeda dengan pen-daur-ulang-an (recycling) yang dilakukan sangat baik dalam natural ecosystem, human system sebagian besar dibangun dengan sistem aliran elemen-elemen satu arah. Fertilize - nutrient phosphate, yang ditambang dari sumbernya, berakhir dengan mengalir masuk ke alur-alur aliran air (sebagai pencemar ?). Aliran satu arah yang serupa dapat juga terjadi dalam hal berbagai macam logam, seperti : alumunium, mercury (air raksa), timah yang merupakan “nutrient-nutrient” dari berbagai macam kegiatan industri. Di satu ujung, logam-logam tersebut ditambang dari dalam perut bumi, di ujung yang satu-nya lagi, logam-logam ini berakhir di dumps (tempat penimbunan sampah / besi tua) dan landfill , yang merupakan barang-barang tidak terpakai lagi. Patut dipertanyakan apakah ada yang terus menipis atau berkurang serta mungkin suatu saat akan habis, namun di ujung lainnya, terjadi penumpukan serta timbul masalah akibat pencemaran (1, pp. 73-74). Masalah polusi (pencemaran) sangat menonjol saat ini. Dunia ini memiliki deposits hampir seluruh mineral yang sangat besar, namun kapasitas ecosystems (bahkan seluruh biosfir) untuk menyerap material-material buangan atau kotoran (wastes) tanpa dibuat menjadi tersebar terhitung sangat terbatas (1, p. 74). hal. 46


Keterbatasan ini, diperparah dan diperparah lagi dengan adanya kenyataan bahwa amat banyak sekali produk-produk yang kita pakai merupakan material yang non-biodegradle (1, p. 74). Apakah perlu perluasan penerapan konsep pen-daur-ulang-an tidak hanya terbatas pada kertas, botol, dan barang-barang pecah belah lainnya, tapi juga semuanya, mulai dari tumpukan tempat sampah sampai pada buangan industri (1, p. 74).

3.2 The Second Principle of Ecosystem Sustainability.

Fig. 3-21, 1-p.76. Dari sinar matahari yang sampai di bumi, 30 % dipantulkan awan, permukaan air dan permukaan tanah. 60 % diserap oleh, dan masuk memanaskan tanah, air dan udara. Pemanasan ini mengakibatkan terjadinya penguapan air dan sirkulasi udara dan air, menghasilkan sesuatu yang disebut sebagai iklim. Hanya 10 % dari energi surya diserap oleh vegetasi (tentu saja persentasi ini sangat bervariasi diantara masing-masing ecosystem, musim dalam satu tahun, dan lokasi di bumi ini). Pada fotosintesis dengan efisiensi rendah, hanya 2 – 5 % dari 10 % yang diserap vegetasi (0.2-0.5% dari total energi surya) terperangkap sebagai biomass pada trophic level 1, namun jumlah energi yang sedemikian ini mendukung seluruh bagian ecosystem sisanya. Diperkirakan bahwa hanya 0.1 % sinar matahari yang sampai pada permukaan bumi akan memasok seluruh kebutuhan manusia dan tidak terpengaruh oleh dinamika yang terjadi dalam biosfir.

Untuk tercapainya sustainability, ecosystem mempergunakan sinar surya sebagai sumber energi-nya. Berbeda dengan solar energy (energi surya) yang tidak mencemari dan tidak semakin berkurang , manusia telah banyak membangun suatu human system yang sangat tergantung pada fosil fuel seperti batu bara, gas alam, dan crude oil (minyak mentah). Crude oil merupakan bahan dasar untuk refinement seluruh bahan bakar cair seperti : bensin, solar, minyak tanah, dll... Bahkan dalam memproduksi makanan, yang pada dasarnya sebagian besar didukung oleh sinar surya dan fotosintesis, diperkirakan masih dipergunakan sekitar hal. 47


10 % kalori yang berasal dari fosil fuel untuk setiap kalori dalam makanan yang dikonsumsi. Tambahan energi dari sumber fosil fuel dipakai dalam kegiatan : penyiapan lapang (persiapan tanah), pemupukan, pengendalian hama, panen, pemrosesan, penyimpanan, transportasi, dan memasak (1, p. 74). Lagi-lagi, masalah yang paling menekan, dalam kaitannya dengan mempergunakan bahan bakar yang berasal dari fosil fuel, kapasitas biosfir yang terbatas untuk menyerap material buangan produk ikutan yang dihasilkan akibat “membakar” bahan bakar jenis ini. Masalah pencemaran udara seperti misalnya : urban smog (kabut campur asap yang meliputi perkotaan), hujan asam, pemanasan global potensial adalah merupakan akibat dari adanya produk ikutan tersebut. Juga yang telah dan akan dipermasalahkan adalah ketersediaan cadangan sumber crude oil yang terus menerus akan semakin menipis dan habis (1, p. 74). Sumber energi surya sebenarnya demikian berlimpah, jadi pemenuhan energi dengan mengolah dari sumber energi surya dan tenaga-tenaga lain yang ada sebagai akibat adanya matahari (seperti misalnya : angin, tenaga air dalam siklus hidrologi) perlu sekali dikembangkan lebih lanjut (1, p. 74).

hal. 48


3.3 The Third Principle of Ecosystem Sustainability. Untuk tercapainya sustainability, besarnya populasi consumers haruslah dijaga sedemikian rupa sehingga tidak terjadi overgrazing dan bentuk-bentuk lain overuse (1, p. 74). Dalam natural ecosystem, keberadaan biomass yang tepat terpelihara sedemikian rupa sehingga ada jaminan untuk kelangsungan produksi lebih lanjut. Loss biodiversity , loss of rainforest, overfishing of the ocean, overgrazing of range lands adalah contoh-contoh penggunaan yang melampaui batas, yang apabila dipandang sebagai suatu masalah, merupakan suatu kesadaran yang menghendaki berlakunya prinsip sustainability (1, p. 76). Dalam bab 1 telah disebutkan tentang rapidly growing human population dan increasing per capita consumption . Human population telah meningkat lebih dari enam kalinya dari jumlah 200 tahun lalu, dan masih berlanjut meningkat pada laju 88 juta jiwa per tahun, 10 kali lebih cepat dibanding yang terjadi pada tahun 1800. Itulah sebabnya, kegagalan atau keberhasilan usaha-usaha ke arah stabilizing population dipandang akan mempunyai implikasi yang sangat nyata sehubungan dengan sustainability (1, p. 76). Fig. 3-23, 1-p. 77 Untuk memperoleh 1 pound daging, ayam atau telur, petani harus bermodal bijibijian dan kedelai seperti diperlihatkan dalam gambar diatas. Untuk dapat memperoleh 1 pound daging dibutuhkan 16 pounds makanan. Dengan kata-kata lain, biji-biji-an yang dikonsumsi untuk mendukung 1 orang yang makan daging dapat mendukung 16 orang pemakan langsung biji-biji-an.

Perlunya menstabilkan populasi menjadi terasa lebih penting bila dipertimbangkan trend lain, yaitu : meningkatnya konsumsi per kapita. Kehidupan yang lebih baik praktis membuat konsumsi terhadap hampir semua hal meningkat. Contoh kasus yang disajikan dalam tulisan ini, sehu-bungan dengan kecenderungan pening-katan konsumsi daging di banyak negara. Sehubungan dengan prinsip biomass pyramid, dibutuhkan 16 kg biji-biji-an untuk dapat diperoleh 1 kg daging sapi (untuk daging babi dan daging ayam lebih sedikit) seperti yang digambarkan dalam Fig. 3-23. Hal ini berarti, untuk setiap tingkat kenaikan kebutuhan konsumsi daging sapi, akan ada 16 kali kenaikan kebutuhan produksi tumbuhan, yang terkait dengan kenaikan kebutuhan pemakaian lahan, pupuk dan obat-obat-an, energi, serta juga kenaikan pencemaran dari kegiatan ini. Implikasi dari ini sangat kentara dalam simakan terhadap areal tanam yang ada di Amerika Serikat bahwa : separuhnya lahan tanam adalah penghasil makanan ternak (1, p. 76).

3.4 The Fourth Principle of Ecosystem Sustainability. Untuk tercapainya sustainability, keragaman hayati perlu terpelihara dan dipertahankan.

hal. 49


Ecosystems yang paling seimbang adalah yang tingkat keragaman hayatinya tertinggi. Dalam sistem sederhana, seperti sistem budi-daya tunggal, telah melekat menjadi sifatnya bahwa yang demikian ini tidak stabil. Kebanyakan atau seluruh succession tergantung pada perlindungan (sejauh mana terlindungnya) keragaman hayati, dan succession merupakan landasan pokok bagi ecosystem untuk dapat memperbaiki dirinya dari berbagai macam kerusakan (1, p. 104). succession . Perubahan yang lambat-laun, namun adakalanya juga cepat, species di suatu areal tertentu, akibat adanya serangan beberapa species dan menjadi lebih banyak sementara yang lainnya berkurang dan kemudian punah. Succession disebabkan oleh perubahan satu atau lebih faktor abiotik atau biotik yang menguntungkan species tertentu diatas beban / penderitaan yang lainnya. Primary succession : Munculnya secara lambat-laun, melalui serangkaian tahapan, climax ecosystem di suatu areal yang tidak pernah ditempati sebelumnya. Secondary succession : Munculnya kembali secara lambat-laun, melalui serangkaian tahapan, climax ecosystem di suatu areal dari yang sebelumnya “tersapu” (1, p. 685). climax ecosystem. Tahap akhir dalam ecosystem succession. Satu ecosystem didalam mana populasi-populasi seluruh organisme dalam keadaan keseimbangan antara satu dengan lainnya dan juga dengan faktor-faktor abiotik yang ada (1, p. 669).

3.5 Tugas 3. Tugas 3 ini dalam garis besarnya adalah meminta anda untuk : •

memahami Principle of Ecosystem Sustainability,

•

memperhatikan kenyataan lingkungan yang ada disekitar anda atau yang anda ketahui, dengan tujuan : memperoleh kesimpulan sejauh mana lingkungan yang diperhatikan tersebut selaras dengan Principle of Ecosystem Sustainability yang diuraikan dalam bab 3 ini,

•

kesimpulan yang diperoleh dipergunakan untuk dapat menyelesaikan exercise dibawah ini :

Setelah anda memperhatikan lingkungan anda (kota Garut dan sekitarnya atau tempat lain) : 52.

sebutkan jenis, lokasi dan produk ikutan kegiatan yang dapat dikatagorikan sebagai sistem aliran elemen-elemen satu arah seperti yang dimaksud dalam sub bab 3.1.

53.

Sebutkan lokasi tempat-tempat penumpukan sampah yang ada jumpai serta luas lahan yang tertempatinya !

54.

Perhatikan jenis-jenis sampah seperti yang dimaksud dalam 2, sebutkan jenis-jenis sampah yang non-degradable serta perkirakan berapa %-kah kuantitas sampah jenis ini.

55.

Sehubungan dengan soal no. 2, menurut anda, adakah fihak yang peduli dan/atau “mengelola” ini sehingga tidak semakin menumpuk dan berdampak ke-tidak-nyamanan ?

56.

Menurut hemat anda, apakah yang dikonsumsi atau dipergunakan untuk keperluan bukan makan oleh masyarakat di sekitar anda sumbernya akan terus menipis kemudian suatu saat dapat habis ?

hal. 50


57.

Walaupun nampaknya berskala kecil, apakah ada kasus pencemaran yang anda jumpai atau pernah anda lihat,? Sebutkan jenis pencemaran, sumber dan lokasinya !

58.

Apakah di lingkungan yang pernah anda lihat / perhatikan dijumpai adanya kasus ecosystem “sudah kewalahan atau tidak mampu lagi” menyerap material-material buangan atau kotoran (wastes) ? Bila ada sebutkan dimana lokasinya, pada areal berluas berapa (kira-kira), material-material buangan apa saja yang ada disana !

59.

Sebutkan macam-macam energi yang banyak dipakai oleh anda dan masyarakat di sekitar anda kemudian sebutkan sumber dari mana dan/atau dari apa energi tersebut berasal, kemudian sebutkan pula apakah sumber energi ini termasuk jenis yang semakin menipis atau selalu dapat diperbaharui (renewable) !

60.

Menurut perkiraan anda, bagaimanakah keadaan pertambahan populasi penduduk disekitar anda, jelaskan apa yang menjadi dasar perkiraan anda !

61.

Bila jawaban terhadap soal no. 9 seperti yang anda berikan, bagaimanakah menurut perkiraan anda kondisi populasi penduduk di tahun-tahun mendatang ?

62.

Bila jawaban terhadap soal no. 10 seperti yang anda berikan, sehubungan dengan yang telah di bahas dalam bab 1, 2 dan 3, apakah menurut anda ada yang perlu dikhawatirkan atau diwaspadai atau dicegah ? Jelaskan !

hal. 51


4 Ecosystem : What are they and How do they work ? General Questions and Issues : 1.

Apakah fundamental natural processes (proses-proses alam yang mendasar) yang membuat kita semua dan organisme lain hidup ?

2.

Apakah yang dimaksud dengan ecosystem, dan apakah apa sajakah komponen-komponen hidup dan non-hidup –nya yang utama ?

3.

Apakah yang terjadi pada energi dalam ecosystem ?

4.

Apakah yang terjadi pada zat-zat dalam ecosystem ?

5.

Peran-peran apakah yang dilakukan oleh berbagai macam organisme dalam ecosystem, dan bagaimanakah organisme berinteraksi ?

Organisme apakah yang hidup di suatu bentang lahan atau suatu kolam ? Bagaimanakah mereka memperoleh sumberdaya zat dan energi sehingga mereka tetap dapat hidup ? Bagaimanakah organisme-organisme ini berinteraksi diantara sesamanya dan dengan yang lainnya, dan bagaimana pula mereka berinteraksi dengan lingkungan fisik dan kimiawi-nya ? Perubahan-perubahan apakah yang mungkin terjadi di bentang lahan dan kolam tersebut dalam perjalanan waktu yang berjalan ini ? Ecology adalah ilmu pengetahuan yang mencoba untuk dapat menjawab pertanyaanpertanyaan sehubungan dengan bagaimana alam ini bekerja. Ecology adalah suatu studi tentang bagaimana organisme berinteraksi antara satu dan lainnya dan juga dengan lingkungan non-hidup fisik dan kimiawi (2, p. 61)

hal. 52


4.1 Earth’s Life-Support Systems : An Overview THE BIOSPHERE AND THE ECOSPHERE.

Fig. 4.2. – 2 , p. 62. Sistem pendukung kehidupan kita : struktur umum dunia. Atmosfir terdiri dari beberapa lapis, yang paling dalam disebut troposphere, dan lapisan kedua disebut stratosphere.

Beberapa bagian saling berinteraksi berperan dalam menjadikan kehidupan di dunia ini tetap dapat berlangsung. Kita merupakan bagian dari apa yang oleh ecologist disebut sebagai biosphere keseluruhan dunia dimana kehidupan dijumpai. Biosphere relatif tipis, tebalnya zona kehidupan ini kurang lebih 20 kilometer dengan rentang mulai dari lantai lautan terdalam sampai puncak gunung tertinggi (2, p. 61) hal. 53


Kumpulan organisme hidup didalam dunia (dijumpai didalam biosphere) berinteraksi antara satu dengan yang lainnya dan juga dengan lingkungan non-hidup (energi dan zat) yang melingkupi dunia ini yang disebut sebagai ecosphere. Bila dunia diibaratkan sebuah apel, maka ecosphere tidak akan lebih tebal dari kulit apel tersebut, yang terdapat antara bagian dalam bumi yang mencair karena panas dan ruang (space = ruang angkasa) yang dingin dimana tidak ada kehidupan. Tujuan ecology adalah untuk mempelajari bagaimana lapisan tipis kulit bumi yang berupa udara, air, tanah dan organisme bekerja serta bagaimana organisme sustains itself (2, p. 62).

Fig. 4.3. – 2 , p. 63 Kehidupan dalam dunia tergantung pada siklus elemen-elemen kritis/penting (garis utuh melingkari lingkaran) dan aliran satu arah energi dari matahari melalui ecosphere (garis putus-putus). Yang diperlihatkan dalam gambar ini gambaran yang sangat disederhanakan yang memperlihatkan hanya beberapa dari banyak elemen yang di-recycle.

ENERGY FLOW AND MATTER CYCLING (aliran energi dan siklus zat). Kehidupan di dunia sangat tergantung pada dua proses fundamental (2, p. 62) :

hal. 54


The one way flow of high-quality (usable) energy (aliran satu arah energi kualitas tinggi (bermanfaat)) dari matahari, melalui material-material dan apa-apa yang hidup pada atau dekat permukaan bumi, kemudian kedalam lingkungan (kebanyakan sebagai lowquality heat yang tersebar ke udara atau molekul-molekul air yang ber-temperatur rendah), dan kedalam angkasa sebagai infrared radiation (radiasi inframerah) Siklus zat yang dibutuhkan oleh organisme hidup melalui bagian-bagian ecosphere. THE SUN : SOURCE OF ENERGY FOR LIFE kehidupan).

(matahari : sumber energi untuk

Fig. 4.4. – 2 , p. 63 Aliran energi ke dan dari bumi.

Sumber energi yang membuat kehidupan ini masih tetap dapat berlangsung adalah matahari. Dia menerangi dan menghangatkan bumi dan memasok energi yang dipakai tumbuhantumbuhan hijau dan beberapa bakteri untuk men-synthesize (mengumpulkan dan menjadikan satu, mempersatukan) senyawa-senyawa kimia yang membuatnya tetap dapat hidup dan menjadi makanan untuk hampir seluruh organisme lain. Energi surya juga menggerakkan recycling bentuk-bentuk dasar zat dan mengendalikan sistem-sistem iklim dan cuaca yang mendistribusikan panas dan air segar ke seluruh permukaan bumi (2, p. 62). Sekitar 34 % energi surya yang mencapai bagian terendah atmosfir (troposphere) segera dipantulkan balik ke angkasa oleh awan, zat-zat kimia, dan debu, serta permukaan bumi yang hal. 55


berbentuk tanah atau air seperti yang diperlihatkan dalam Fig. 4.4.- 2 , p. 42. Kebanyakan sisanya yang 66 % menghangatkan troposphere dan lahan, menguapkan air dan memutarkannya dalam ecosphere, serta menjadikan adanya angin. Bagian yang sangat sedikit (023 %) diperangkap kebanyakan oleh tumbuhan-tumbuhan hijau dan oleh beberapa bakteri serta dipakai dalam proses fotosintesa untuk membuat senyawa-senyawa organik yang dibutuhkan oleh tanaman itu sendiri serta organisme lain yang memakannya untuk tetap dapat bertahan hidup (2, p. 64). Kebanyakan dari energi surya yang 66 % tidak terpantul kemana saja, namun ber-degradasi menjadi lower-quality infrared radiation (yang kita rasakan sebagai panas) pada saat dia berinteraksi dengan bumi (lihat Fig. 4.4.- 2 , p. 42). Laju pada mana aliran panas melalui atmosfir ini dan kemudian ke angkasa dipengaruhi oleh keberadaan heat trapping gases (gasgas yang dapat memperangkap panas) seperti uap air, karbon dioksida, methane, nitrous oxide dan ozone (2, p. 64). Kehidupan kita berdampak menambah kuantitas karbon dioksida yang cukup banyak dan juga beberapa jenis lain heat trapping gases kedalam troposphere. Efek rumah kaca yang diakibatkan oleh ini dapat merubah pola-pola iklim planet, mengacaukan pola-pola pertumbuhan (tanaman) pangan, dan habitat-habitat kehidupan liar (wildlife), dan kemungkinan menaikkan permukaan air laut rata-rata (2, p. 64). BIOGEOCHEMICAL CYCLES. Elemen apa saja yang dibutuhkan organisme untuk hidup, tumbuh, dan berkembang biak disebut sebagai nutrient-nutrient. Kurang lebih ada 40 elemen yang sifatnya penting untuk organisme, walaupun jumlah dan jenis elemen-elemen ini dapat beragam untuk beragam jenis organisme. Elemen-elemen dari nutrient ini biasanya terdapat dalam berbagai senyawa (2, p. 64). Kebanyakan zat kimia bumi ini tidak berada dalam bentuk-bentuk yang dapat dimanfaatkan oleh organisme hidup. Elemen-elemen dan senyawa-senyawa-nya yang dibutuhkan sebagai nutrient untuk hidup secara berkesinambungan di-daur (cycled) dalam lintasan-lintasan yang rumit melalui bagian-bagian yang hidup dan non-hidup dari ecosphere dan dirubah menjadi bentuk yang dapat dimanfaatkan dengan kombinasi proses-proses biologis, geologis dan kimiawi (2, p. 64). Siklus nutrient-nutrient dari lingkungan non-hidup (tampungan dalam atmosfir, hidrosfir dan kerak bumi) ke organisme hidup, dan kembali ke lingkungan non-hidup berlangsung dalam suatu yang dinamakan biogeochemical cycles (bio = hidup, geo = bumi, chemical = kimiawi = perubahan zat dalam siklus). Siklus ini, dipacu secara langsung ataupun tidak langsung oleh energi masuk yang berasal dari matahari, dan juga siklus-siklus karbon, oksigen, nitrogen, phosphorus, sulfur, dan hidrologi (air), lihat Fig. 4.3. – 2 , p. 63 (2, p. 64). Zat kimia dapat merupakan bagian dari organisme pada suatu saat dan menjadi bagian dari lingkungan organisme pada suatu saat yang lain. Sebagai contoh : sebutir molekul oksigen yang anda hisap, mungkin adalah yang pernah ada hisap di waktu yang lalu, mungkin juga yang dulu pernah dihisap nenek anda, dan juga mungkin yang pernah dihisap oleh Patih Gajahmada. Hal yang serupa, beberapa atom karbon dalam kulit tangan anda mungkin saja pernah menjadi bagian dari satu lembar daun, atau kulit dinosaurus atau pernah terdapat dalam suatu lapisan batuan kapur (2, p. 64).

hal. 56


fig. 3-1, 2-p.38 Level of organization of matter, according to size and function. This is one way scientists classify patterns of matterfound in nature. Part of this chapter is devoted to a discussion of three lowest levels of organization of matter – subatomic particles, atoms, and molecules – that make up the basic components of all higher levels

4.2 Ecosystems : Types and Components. THE REALM OF ECOLOGY. (dunia / bidang ecology). Ecology terutama peduli terhadap interaksi diantara 5 tingkat organisasi zat seperti yang diperlihatkan dalam Fig. 3.1. – 2 , p. 38 yaitu : organisme (organism), populasi (populations), komunitas (communities), ecosystem, dan ecosphere. Organisme adalah berbagai bentuk yang hidup. Seluruh organisme dikelompokkan menjadi species yang membentuk keragaman hayati (2, p. 64). Satuan yang hidup terkecil suatu organisme disebut cell (sel) . Seluruh sel terbungkus oleh suatu membrane atau dinding terluar. Masing-masing sel berisi material genetik dalam bentuk DNA dan komponen-komponen lain yang melaksanakan fungsi-fungsi yang terspesialisasi yang perlu berlangsung agar dapat hidup. Organisme seperti bakteri (bacteria) terdiri dari hanya satu sel, namun kebanyakan organisme terdiri dari beberapa atau banyak hal. 57


sel. Sel diklasifikasikan sebagai eukaryotic dan prokaryotic berdasarkan struktur internalnya. Seluruh sel, kecuali bakteri, adalah eukaryotic, yaitu yang memiliki nucleus, satu region material genentik yang dikelilingi oleh suatu membrane. Membrane juga membungkus berbagai macam bagian-bagian internal lain sel eukaryotic. Bakteri dikatakan prokaryotic karena tidak memiliki nucleus yang jelas, selain itu bagian-bagian internal lainnya tidak terbungkus oleh membrane (2, p. 64). Didalam tulisan bab ini, organisme-organisme bumi diklasifikasikan dalam lima kerajaan utama (2, pp. 64-65) : Bakteri (bacteria) – prokaryotic, organisme ber-sel tunggal. Kebanyakan decomposers, yang mendapat nutrient yang dibutuhkannya dengan cara menguraikan senyawa organik yang kompleks (rumit) yang terdapat dalam jaringan organisme hidup atau yang telah mati menjadi senyawa nutrient inorganik yang lebih sederhana. Lainnya, seperti cyanobacteria (sebelumnya disebut sebagai blue-green algae = ganggang biru-hijau) , mempergunakan sinar matahari untuk menggabungkan bahan-bahan kimia inorganik agar dapat dibuat senyawa nutrient organik yang dibutuhkannya (fotosintesis). Beberapa lainnya menggabungkan bahan-bahan kimia inorganik tanpa adanya cahaya untuk dapat dibuat nutrient organik yang diperlukan (chemosynthesis) (2, p. 64). Protists – eukaryotic, kebanyakan organisme ber-sel tunggal seperti diatoms, amoebas, beberapa jenis algae (coklat emas dan kuning-hijau), protozoan, dan slime molds. Fungi (jamur) - eukaryotic, kebanyakan organisme ber-sel banyak (multicelled) seperti : mushrooms, molds, dan yeast. Semuanya decomposers yang mengambil nutrientnutrient yang dibutuhkan dengan mengeluarkan enzim-enzim yang menguraikan zat-zat organik yang terdapat dalam jaringan organisme hidup atau mati. Kemudian fungi menyerap nutrient-nutrient yang dihasilkan. Plants (tumbuh-tumbuhan) - eukaryotic, kebanyakan organisme ber-sel banyak (multicelled) seperti : algae (merah, biru, dan hijau), mosses, fern, flowers, cacti, grasses, beans, wheat, rice, dan trees. Organisme-organisme jenis ini menghasilkan nutrient-nutrient organik dengan cara fotosintesis untuk dirinya sendiri dan organisme lain yang memakannya. Terrestrial plants memperoleh air dan nutrient-nutrient inorganik dari dalam tanah, dan aquatic plants memperoleh air dan nutrient-nutrient inorganik dari dalam air. Beberapa tanaman evergreens, yang mempertahankan keberadaan daunnya sepanjang tahun. Contoh-contohnya adalah : ferns (pakis/paku), pohon-pohon tinggi berdaun lebar, yang hidup di hutan-hutan hujan yang hangat dan lembab, dan conebearing trees (conifers) seperti : firs, spruces, pines, redwoods, dan sequoias. Deciduous plants, seperti : oak dan maple trees, bertahan hidup dalam musim kering atau musim dingin dengan menggugurkan daunnya. Succulent plants, seperti cacti (kaktus), yang dapat bertahan hidup di tempat-tempat beriklim kering dengan tidak mempunyai daun, karenanya mengurangi kehilangan air yang langka. Kaktus menyimpan air dan mempergunakan sinar matahari untuk menghasilkan makanan yang dibutuhkannya dalam jaringan berdaging tebal (thick fleshy tissue) di batang dan rantingranting-nya. Animals (binatang) - eukaryotic, organisme ber-sel banyak (multicelled) seperti : sponge (bunga karang) , jellyfish, arthropods (insects, shrimp, lobsters), mollusks (snail, clams, oysters, octopuses), fish, amphibians (frogs, toads, salamanders), reptiles (turtles, lizards, alligators, crocodiles, snakes), birds, dan mammals (kangaroos, bats, cats, rabbits, elephants, whales, porpoises, monkeys, apes, humans). Binatang-binatang ini memperoleh nutrient-nutrient organik dengan memakan tumbuhan (herbivores = hal. 58


herbivora), memakan binatang lainnya (carnivores = karnivora), atau memakan tumbuhan dan binatang lainnya (omnivores = omnivora). Beberapa binatang disebut vertebrates (vertebrata) , yaitu binatang yang mempunyai tulang belakang , dan yang tidak bertulang belakang disebut invertebrates (invertebrata). Beberapa binatang berdarah dingin (invertebrata, ikan, binatang amfibi dan reptile), dan ada juga yang berdarah hangat (burung dan binatang menyusui). Population (populasi) adalah kelompok individu-individu (individuals) dari species yang sama yang menempati areal tertentu pada saat yang bersamaan. Tempat dimana populasi (atau organisme individual) hidup disebut habitat-nya. Contoh-contoh populasi : seluruh ikan matahari yang ada di kolam, kelompok tupai abu-abu yang ada di suatu hutan, pohonpohon oak putih yang ada di suatu hutan, manusia yang ada di satu negara, atau manusia yang ada di dunia ini (2, p. 66). Populasi-populasi (populations) dari semua species yang menempati suatu tempat tertentu membentuk apa yang disebut community atau biological community. Apa yang terdapat dalam satu community tergantung pada ukuran (luasnya) tempat yang kita inginkan menjadi perhatian kita. Sebagai contoh, yang dipandang 1 community bisa keseluruhan satu hutan, bisa juga bagian kecil dari satu hutan, bisa juga 1 pohon, atau bisa juga satu batang kayu (2, p. 66). Ecosystem adalah sebuah community yang terdiri dari berbagai species yang saling berinteraksi satu dengan yang lainnya serta juga berinteraksi dengan lingkungan non-hidupnya yang terdiri dari : faktor-faktor fisik dan faktor-faktor kimiawi. Suatu ecosystem merupakan jaringan interaksi biologis, kimiawi dan fisik yang terus berubah (dinamis) yang membuat suatu community berkesinambungan dan memungkinkannya ber-reaksi terhadap perubahan-perubahan kondisi lingkungan-nya. Seluruh ecosystems yang ada di dunia membentuk apa yang disebut ecosphere (2, p. 66). Climate (iklim) = pola umum kondisi-kondisi cuaca (weather conditions), variasi musiman, dan cuaca ekstrim (minimum dan maksimum) suatu areal dalam jangka waktu yang panjang. Iklim merupakan faktor utama yang menentukan tipe-tipe dan keberadaan makhluk hidup, khususnya tumbuh-tumbuhan, yang dapat dijumpai di areal lahan tertentu. Biologists telah membagi bagian terrestrial dari biosfir menjadi biomes, region-region besar ekologis yang dihabitat-i oleh tipe-tipe makhluk hidup tertentu, khususnya vegetasi (tumbuh-tumbuhan), lihat Fig. 4.9. – 2 , p. 65. Contoh-contoh dari zona-zona vegetational berskala besar ini adalah : hutan-hutan, gurun-gurun, dan padang-padang rumput (2, p. 66). Masing-masing biome berisi sejumlah besar ecosystems yang komuniti-komuniti-nya telah menyesuaikan diri dengan perbedaan-perbedaan kecil iklim, tanah dan faktor-faktor lingkungan lainnya yang ada dalam biome tersebut. Bagian laut dan air tawar dari biosfir juga dapat dibagi menjadi zona-zona makhluk hidup, masing-masing dibentuk oleh beberapa ecosystems (2, p. 66).

hal. 59


fig. 4-9, 2-p.67 Gradual transition from one major biome to another along the 39th parallel crossing the United Satates. These transitions are caused primarily by changes in climate, which are due mainly to differences in average temperature and average ABIOTIC COMPONENTS OF ECOSYSTEMS. Ecosystems terdiri dari berbagai macam komponen non-hidup (abiotic = abiotik) dan komponen hidup (biotic = biotik). Fig. 4.10. – 2 , p. 68 dan Fig. 4.11. – 2 , p. 68 adalah diagram yang sangat disederhanakan yang memperlihatkan beberapa komponen ecosystems dalam kolam air tawar dan di lapang (2, p. 66). Yang termasuk komponen non-hidup atau abiotik suatu ecosystem adalah berbagai macam faktor fisik dan kimiawi. Faktor-faktor fisik yang berpengaruh besar terhadap ecosystems adalah (2, p. 66) : sinar matahari dan tempat teduh, temperatur rata-rata dan rentang temperatur, presipitasi rata-rata dan distribusinya sepanjang masing-masing tahun, angin, latitude (jarak dari khatulistiwa), altitude (tinggi diatas muka laut), sifat tanah (untuk terrestrial ecosystems) api (untuk terrestrial ecosystems) aliran-aliran air (dalam aquatic ecosystems)

hal. 60


jumlah material padat melayang (suspended solid materials) (untuk aquatic ecosystems) Faktor-faktor kimiawi yang berpengaruh besar terhadap ecosystems adalah (2, p. 66) : taraf air dan udara dalam tanah, taraf nutrient-nutrient tumbuh-tumbuhan yang terlarut dalam kelembaban tanah untuk terrestrial ecosystem, dan yang terlarut dalam air untuk aquatic ecosystems, salinitas air untuk aquatic ecosystems, taraf oksigen terlarut (dissolved oxygen) untuk aquatic ecosystems.

fig. 4-10, 2-p.68 Some principal components of a freshwater pond ecosystem.

BIOTIC COMPONENTS OF ECOSYSTEMS. Organisme yang membentuk komponenkomponen hidup (biotik) biasanya diklasifikasikan sebagai : producers dan consumers , yang didasarkan pada bagaimana ia memperoleh makanan atau nutrient-nutrient organik yang dibutuhkannya untuk dapat hidup, lihat Fig. 4.10. – 2 , p. 68 dan Fig. 4.11. – 2 , p. 68 (2, p. 66). Producers. Kadang-kadang disebut sebagai autotrophs (memasok makanannya sendiri) yang dapat membuat senyawa-senyawa organik yang dibutuhkannya sebagai nutrient-nutrient dari senyawa-senyawa inorganik sederhana yang diperoleh dari lingkungannya. Pada kebanyakan terrestrial ecosystems, tumbuh-tumbuhan hijau adalah producers. Pada kebanyakan aquatic ecosystems , kebanyakan producers adalah phytoplankton, dimana yang disebut sebagai phytoplankton adalah berbagai macam bakteri dan protists (2, p. 66).

hal. 61


fig. 4-11, 2-p.68 Some principal components of an ecosystem in a field.

Kebanyakan producers membuat nutrient-nutrient organik yang dibutuhkannya melalui fotosintesa. Walaupun pada saat proses fotosintesa berlangsung, terjadi ratusan perubahan kimiawi secara berturutan , keseluruhan rangkaian perubahan-perubahan kimiawi tersebut dapat disederhanakan sebagai berikut (2, pp. 66-67) : karbon dioksida + air + energi matahari → glukosa +oksigen Beberapa organisme producer, kebanyakan bakteri-bakteri tertentu, dapat menyerap senyawasenyawa inorganik dari lingkungannya dan merubahnya menjadi nutrient organik tanpa bantuan sinar matahari, proses yang demikian disebut chemosynthesis. (2, p. 67). Seluruh organisme-organisme dalam ecosystems selain producers disebut sebagai : consumers atau heterotrophs, yang tidak dapat menghasilkan sendiri nutrient organik yang dibutuhkannya, oleh karenanya, mendapatkan nutrient organik yang dibutuhkannya dengan cara memakan jaringan producers atau consumers. Consumers dikelompokkan menurut sumber-sumber makanannya sebagai berikut (2, p. 67) : Primary consumers yaitu yang memakan langsung tumbuh-tumbuhan (herbivores = herbivora) atau juga yang memakan langsung producers lainnya. Secondary consumers yaitu yang memakan hanya primary consumers. secondary consumers adalah binatang.

Kebanyakan

Tertiary atau higher-level consumers yaitu yang memakan binatang pemakan binatang (carnivores = karnivora) Omnivores = omnivora (pemakan segala) dapat memakan tumbuh-tumbuhan maupun binatang, misalnya : babi, tikus, srigala, dan manusia.

hal. 62


fig. 4-12, Detrivores (decomposers dan detritus feeders). Organisme yang mati disebut detritus , dapat berupa bagian-bagian dari organisme yang mati dan kotoran-kotoran atau buangan (wastes) dari organisme hidup, lihat Fig. 4.12. – 2 , p. 69 . Decomposers mencerna detritus dengan menguraikan molekul-molekul organik yang kompleks yang terdapat dalam detritus menjadi senyawa-senyawa inorganik yang lebih sederhana dan menyerap nutrient-nutrient yang dapat larut. Yang termasuk decomposers : berbagai macam bakteri dan fungi (jamur), kebanyakan molds dan mushrooms , lihat Fig. 4.13. – 2 , p. 69. Detritus feeder, seperti crabs, carpenter ants, termites, dan earthworm, menyerap nutrient dari partikel-partikel zat-zat organik yang telah sebagian membusuk.

fig. 4-13 2-p.

hal. 63


Energi kimiawi yang tersimpan dalam glukosa dan senyawa-senyawa nutrient organik lainnya dipakai producers dan consumers untuk dapat mengendalikan proses-proses hidupnya. Producer memperoleh glukosa dan senyawa-senyawa nutrient organik lainnya dari proses fotosintesa sedangkan consumer dari makanan yang dimakannya. Energi ini kemudian dilepaskan dalam proses yang disebut aerobic respiration , dimana aerobic organism (organisme yang membutuhkan oksigen untuk tetap dapat hidup) mempergunakan oksigen yang dihasilkan dalam sel-sel-nya atau dipindahkan ke sel-selnya dari lingkungannya untuk menguraikan glukosa dan senyawa-senyawa nutrient organik lainnya kembali menjadi karbon dioksida dan air. Pada saat proses aerobic respiration berlangsung, terjadi ratusan perubahan kimiawi secara berturutan , keseluruhan rangkaian perubahan-perubahan kimiawi tersebut dapat disederhanakan sebagai berikut (2, p. 70) : glukosa +oksigen → karbon dioksida + air + energi Walaupun tahapan-tahapan detail dalam proses-proses rumit fotosintesa dan aerobic respiration berbeda, jaringan perubahan kimiawi untuk aerobic respiration adalah kebalikan dari proses fotosintesa (2, p. 70). Kebertahanan hidup individu organisme yang manapun tergantung pada matter flow (aliran zat) dan energy flow (aliran energi) yang melalui tubuhnya. Komuniti organisme dalam suatu ecosystem bertahan hidup terutama oleh karena kombinasi dari matter recycling (daurulang zat) dan one-way flow of energy (aliran satu arah energi) , lihat Fig. 4.14. – 2 , p. 70. Fig. 4.14. – 2 , p. 70 memperlihatkan bahwa decomposers berperan dalam melengkapkan siklus zat-zat dalam siklus hidup-mati dengan cara menguraikan senyawa-senyawa organik yang ada dalam detritus menjadi nutrient-nutrient organik yang dapat dipakai oleh producers. Tanpa ada decomposers, seluruh dunia akan segera tenggelam dalam sampah tumbuhan, tubuh-tubuh binatang yang mati, kotoran hewan dan limbah. Fig. 4.14. – 2 , p. 70 juga memperlihatkan bahwa ecosphere dan ecosystems-nya membutuhkan keberadaan producers dan decomposers. Hal ini berarti bahwa kita dan seluruh consumers lainnya, kecuali decomposers, bukanlah bagian yang penting dari ecosphere (2 , p. 70).

hal. 64


fig. 4-14

TOLERANCE RANGES OF SPECIES TO ABIOTIC FACTORS. Alasan mengapa organisme tidak menyebar dimana saja adalah : populasi species mempunyai range of tolerance tertentu terhadap faktor-faktor kimiawi dan fisik, seperti : temperatur, yang ada dalam lingkungannya, lihat Fig. 4.15. – 2 , p. 71. Didalam tolerance range (rentang toleransi) terdapat optimum range (rentang optimum) didalam mana populasi species hidup paling efisien. Didalam rentang toleransi tapi diluar (“diatas” dan “dibawah”) rentang optimum faktor-faktor abiotik , terdapat rentang dimana faktor-faktor abiotik hanya dapat mendukung populasi yang lebih sedikit. Manakala nilai faktor-faktor abiotik melampaui limit toleransi bawah ataupun atas, kalaupun ada hanya beberapa saja organisme dari species tertentu yang masih dapat bertahan hidup (2 , pp. 70-71). Observasi-observasi yang diuraikan diatas disimpulkan dalam law of tolerance : keberadaan, keberlimpahan, dan distribusi species dalam suatu ecosystem ditentukan oleh apakah level satu atau lebih faktor fisik dan kimiawi berada dalam rentang yang di-toleransi oleh species. Suatu species mungkin memiliki range of tolerance yang lebar untuk beberapa faktor, namun range of tolerance yang sempit untuk faktor lainnya. Kebanyakan organisme dalam suatu species kurang tolerant dalam juvenile stage atau reproductive stage dalam siklus hidupnya. Species yang sangat tolerant sangat mungkin akan mampu hidup dalam rentang habitathabitat dengan kondisi yang berbeda-beda (2 , p. 71). Beberapa species dapat menyesuaikan toleransi-nya terhadap faktor fisik seperti, temperatur, bila expose-nya terhadap kondisi tersebut berubah secara lambat-laun. Sebagai contoh, anda hal. 65


dapat tolerate terhadap air bertemperatur tinggi, bila pada saat awal, anda masuk kedalam bak air yang panas-nya dapat anda tolerate, kemudian ditambahkan secara perlahan air yang lebih panas, kemudian lebih panas lagi dst ....... (2 , p. 71).

fig. 4-15 Penyesuaian terhadap perubahan kondisi baru secara perlahan-lahan, atau acclimation, merupakan suatu protective device yang bermanfaat. Walaupun demikian , terdapat limit atau batas acclimation dan hal ini dapat membahayakan. Pada setiap tahap perubahan, species menjadi lebih dekat terhadap limit of tolerance –nya . Tiba-tiba, tanpa ada warning signals , perubahan kecil selanjutnya memacu suatu threshold effect , reaksi yang merugikan bahkan fatal karena tolerance limit telah dilampaui , banyak mirip ketika menambahkan sebatang jerami yang merontokkan punggung unta yang memang telah kelebihan beban (2, p. 71). Threshold effect sebagiannya menjelaskan mengapa banyak masalah-masalah lingkungan kelihatannya meningkat tiba-tiba, walaupun sebenarnya persoalan telah terbangun dalam waktu yang cukup panjang sebelumnya. Sebagai suatu contoh : satu atau lebih species pohon di hutan tertentu mulai mati dalam jumlah besar setelah prolonged exposure terhadap sejumlah pollutants udara. Kita biasanya baru menyadari permasalahannya hanya bila seluruh hutan telah habis, seperti yang terjadi di sebagian Eropa dan Amerika Utara. Yang demikian ini adalah karena telah melakukan keterlambatan 10-20 tahun dalam mencegah terjadinya kerusakan. Threshold effect juga menjelaskan mengapa kita perlu menekankan perlunya pencegahan pencemaran , tidak lain , sebenarnya , dengan maksud untuk mencegah jangan sampai threshold-nya dilampaui (2, p. 71).

hal. 66


LIMITING FACTORS IN ECOSYSTEMS. Ecological Principle lainnya terkait dengan law of tolerance adalah limiting factor principle : terlampau banyak atau terlampau sedikit keberadaan suatu faktor abiotik dapat membatasi atau menghambat pertumbuhan populasi suatu species dalam suatu ecosystem, walaupun seluruh faktor-faktor lainnya berada pada atau dekat pada optimum range of tolerance untuk species tersebut. Faktor tunggal yang ternyata membatasi pertumbuhan populasi suatu species dalam suatu ecosystem disebut sebagai limiting factor (2, pp. 71-72). Contoh-contoh limiting factors untuk biomes dan terrestrial ecosystems adalah temperatur, air, sinar, dan soil nutrient-nutrient. Sebagai suatu contoh, tinjau seorang petani yang menanam jagung di kebunnya dimana tanahnya terlampau sedikit mengandung phosphorus. Walaupun kebutuhan air, nitrogen, potassium, dan nutrient-nutrient lainnya untuk jagung tersebut terpenuhi , jagung tersebut tetap akan terhambat tumbuh, dan berhenti tumbuh manakala seluruh phosphorus yang tersedia telah habis . Dalam kasus ini, ketersediaan phosphorus merupakan limiting factor yang menentukan sebanyak atau sejauh mana jagung akan tumbuh di kebun tersebut . Pertumbuhan juga dapat terbatasi dengan keberadaan suatu faktor abiotik tertentu yang terlampau banyak. Sebagai contoh : tanaman dapat mati bila terlampau banyak air atau terlampau banyak pupuk (2, p. 72). Dalam aquatic ecosystem, salinity (= salinity = jumlah berbagai macam garam terlarut dalam sejumlah volume air) merupakan limiting factor. Salinitas menentukan species yang dapat dijumpai dalam marine ecosystems, seperti lautan, dan dalam freshwater ecosystem , seperti sungai dan danau. Aquatic ecosystems juga dapat dibagi menjadi : surface live zone, middle life zone, dan bottom layers life zone. Ada tiga limiting factors yang penting yang menentukan jumlah dan tipe organisme dalam lapis-lapis kehidupan yang berbeda ini yaitu : temperatur, sinar matahari, dan dissolved oxygen content (kandungan oksigen terlarut = jumlah oksigen terlarut dalam volume air tertentu pada temperatur dan tekanan tertentu) (2, p. 72).

hal. 67


4.3 Energy Flow in Ecosystems. FOOD CHAINS AND FOOD WEBS. Natural ecosystems dalam menjalankan fungsinya tidak menghasilkan yang terbuang. Seluruh organisme, mati atau hidup, merupakan sumber makanan potensial untuk organisme yang lain. Seekor caterpillar memakan daun, seekor robin makan caterpillar , kemudian seekor hawk memakan robin . Manakala tumbuhan caterpillar, robin , dan hawk mati , pada gilirannya semua akan dikonsumsi oleh decomposers (2, p. 72).

fig. 4-16 Urutan umum (rangkaian) dari : siapa yang makan atau siapa yang di-decomposes dalam suatu ecosystem disebut food chain , contohnya adalah seperti yang diperlihatkan dalam Fig. 4.16. – 2 , p. 72. Hubungan ini memperlihatkan bagaimana energi di-transfer dari satu organisme ke organisme lainnya pada saat ia “mengalir” dalam suatu ecosystem (2, p. 72). Ecologist memasukkan setiap organisme dalam suatu ecosystem ke dalam suatu trophic level tergantung pada apakah organisme tersebut termasuk producer atau consumer dan tergantung pada yang dimakannya atau yang di-decomposes-nya (Fig. 4.16. – 2 , p. 72) Producers dimasukkan ke trophic level ke 1 ; primary consumers adalah pemakan producers, apakah memakan producers yang hidup ataupun yang mati, dimasukkan ke trophic level ke 2; secondary consumer (pemakan daging) dimasukkan ke trophic level ke 3, dan seterusnya... Kelas khusus consumers, detrivores, memperoleh energi dan material dari detritus yang berakumulasi berasal dari seluruh trophic level (2, p. 72). Dalam suatu ecosystem, anda akan sulit menemukan food chain sesederhana seperti yang diperlihatkan dalam Fig. 4.16. – 2 , p. 72 . Kebanyakan consumers memakan dua atau lebih jenis organisme. Beberapa binatang memakan organisme-organisme yang terdapat dalam beberapa trophic level. Hal ini berarti bahwa : organisme-organisme dalam kebanyakan ecosystem terlibat dalam jaringan beberapa feeding relationships yang saling berkaitan yang kompleks yang disebut sebagai food web. Contoh food web untuk kasus di Antarctica yang disederhanakan diperlihatkan dalam Fig. 4.17. – 2 , p. 73. Trophic level dapat dimasukkan ke dalam food web seperti memasukkannya kedalam food chain (2, p. 74).

hal. 68


hal. 69

3 Principles of Ecosystem Sustainability

Recommend Documents