1
Ekologi Lely Riawati
2
Ekologi Terbentuk dari kata “oikos” dan “logos”. Oikos berarti tempat tinggal. Logos berarti ilmu ilmu mengenai tempat tinggal makhluk hidup. Diperkenalkan pertama kali oleh Ernest Haeckel, ahli biologi Jerman, pada 1869. Ekologi didefinisikan sebagai ilmu yang mempelajari hubungan timbal balik antara makhluk hidup dengan lingkungannya.
3
Ekologi Ilmu lingkungan adalah ilmu inter-disipliner untuk mengukur dan menilai perubahan dan dampak kegiatan manusia terhadap ekosistemagar manusia dapat mengelola ekosistem untuk kelangsungan hidup (survival)-nya sendiri Prinsip dasar ilmu lingkungan: manusia pada hakekatnya adalah bagian dari lingkungan alam (ekosistem) dimana ia hidup.
4
Ekologi Apabila kita ingin menanggulangi permasalahan lingkungan, maka kita perlu terlebih dahulu memahami sistem lingkungan dimana kita berada.
5
Studi Ekologi Ekologi juga berhubungan erat dengan tingkatan-tingkatan organisasi makhluk hidup, yaitu dimulai dari individu, populasi, komunitas, ekosistem, bioma dan biosfer yang saling mempengaruhi dan merupakan suatu sistem yang menunjukkan kesatuan .
6
Istilah Organisme adalah suatu zat hidup, jasad hidup atau makhluk hidup Individu merupakan organisme tunggal seperti : seekor tikus, sebatang pohon jambu, seorang manusia Populasi adalah kelompok organisme yang sejenis yang hidup dan berbiak pada suatu daerah tertentu
7
Istilah Komunitas adalah kumpulan dari berbagai populasi yang hidup pada daerah tertentu yang saling berinteraksi dan mempengaruhi satu sama lain Ekosistem adalah tatanan kesatuan secara utuh menyeluruh antara segenap unsur lingkungan hidup yang saling mempengaruhi dalam hubungan timbal balik antara organisme dengan lingkungan biotik dan abiotik. Tempat tinggal organisme hidup disebut habitat, bioma dan biosfer
8
A. INDIVIDU Dalam mempertahankan hidup, setiap jenis individu dihadapkan pada masalah-masalah hidup.
Individu akan menyesuaikan diri dengan lingkungannya.
Kemampuan atau kecenderungan makhluk hidup dalam menyesuaikan diri dengan lingkungan baru untuk dapat tetap hidup dengan baik disebut adaptasi
9
A. INDIVIDU Ada bermacam-macam adaptasi makhluk hidup terhadap lingkungannya, yaitu: 1. adaptasi morfologi 2. adaptasi fisiologi 3. adaptasi tingkah laku.
10
A. INDIVIDU Adaptasi Morfologi penyesuaian bentuk tubuh untuk kelangsungan hidupnya
Gigi-gigi khusus
Paruh
Gigi hewan karnivora 4 gigi taring yg besar dan runcing (menangkap mangsa), gigi geraham dgn ujung yang tajam (mencabikcabik mangsa) Elang memiliki paruh yang kuat dengan rahang atas yang melengkung dan ujungnya tajam. Fungsi paruh untuk mencengkeram korbannya.
11
A. INDIVIDU Moncong
Daun
Akar
Trenggiling punya moncong panjang dengan ujung mulut kecil (mengisap semut dari sarangnya), lidah panjang dan bergetah yang dapat dijulurkan jauh keluar mulut (menangkap serangga) Tumbuhan insektivora daun berbentuk piala dan permukaan dalam licin (menggelincirkan serangga yang hinggap) Akar tumbuhan gurun kuat dan panjang (menyerap air dalam tanah),akar hawa pada bakau (untuk bernapas)
12
A. INDIVIDU Adaptasi Fisiologi penyesuaian fungsi fisiologi tubuh untuk mempertahankan hidupnya.
Kelenjar bau
Kantong tinta
Mimikri
Musang mensekresikan bau busuk (menghindarkan diri dari musuhnya) Cumi-cumi dan gurita tinta disemprotkan ke dalam air sekitarnya (musuh tidak dapat melihat mereka) Kulit kadal berubah warna dipengaruhi oleh hormon dan suhu &keadaan sekitar
13
A. INDIVIDU Adaptasi tingkah laku adaptasi yang didasarkan pada tingkah laku.
Pura-pura tidur / mati
Migrasi
tupai virginia sering berbaring tidak berdaya dengan mata tertutup bila didekati seekor anjing Ikan salem raja (hidup dilaut) migrasi untuk mencari tempat yang sesuai untuk bertelur (sungai ) Telur yang telah menetas untuk sementara tinggal di air tawar. Setelah menjadi lebih besar mereka bergerak ke bagian hilir dan akhirnya ke laut
14
B. POPULASI Ukuran populasi berubah sepanjang waktu dinamika populasi. Perubahan ini dapat dihitung dengan menggunakan rumus perubahan jumlah dibagi waktu kecepatan perubahan dalam populasi. Beberapa faktor penyebab dari alam (bencana alam, kebakaran, serangan penyakit), dari manusia (tebang pilih)
15
B. POPULASI
• • • • •
Populasi mempunyai karakteristik yang khas untuk kelompoknya yang tidak dimiliki oleh masing-masing individu anggotanya diantaranya : kepadatan (densitas) Penentu utama laju kelahiran (natalitas) pertumbuhan populasi laju kematian (mortalitas penyebaran umur bentuk pertumbuhan dll Untuk organisme yang dapat bergerak (hewan/manusia) dapat juga disebabkan imigrasi dan emigrasi
16
C. KOMUNITAS Komunitas memiliki derajat keterpaduan yang lebih kompleks bila dibandingkan dengan individu dan populasi. Dalam komunitas, semua organisme merupakan bagian dari komunitas dan antara komponennya saling berhubungan melalui keragaman interaksinya
17
D. EKOSISTEM Antara komunitas dan lingkungannya selalu terjadi interaksi. Interaksi ini menciptakan kesatuan ekologi yang disebut ekosistem. Komponen penyusun ekosistem adalah produsen (tumbuhan hijau), konsumen (herbivora, karnivora, dan omnivora), detrivores, dekomposer
18
Contoh Ekosistem
19
Komponen Ekosistem MANUSIA
TUMBUHAN*
HEWAN* faktor biotik faktor abiotik
TANAH
AIR
UDARA
20
Komponen Ekosistem
21
D. EKOSISTEM memiliki komponen dan menjalankan fungsi/ proses tertentu yang saling berkaitan dan bergantung satu dengan yang lainnya. Bagi setiap makhluk hidup, komponen ekosistem:
KOMPONEN EKOSISTEM
BIOTIK Manusia, hewan, tumbuhan, mikroorganisme.
menyediakan sumber daya untuk kebutuhan hidup, dan ALIRAN ENERGI membentuk Sumber: Matahari kondisi lingkungan
ABIOTIK 1. Faktor kimiawi 2. Faktor fisis
FUNGSI EKOSISTEM (Proses Dinamika)
DAUR MATERI Jumlah materi di alam (atmosfer, hidrosfer, litosfer) tertentu dan terbatas
22
D. EKOSISTEM – KOMPONEN BIOTIK Mencakup tumbuhan, hewan, dan mikroorganisme memiliki peranan yang berbeda dalam sebuah ekosistem. a. Produsen b. Konsumen c. Detritivor d. Dekomposer
23
D. EKOSISTEM – KOMPONEN BIOTIK a. Produsen kelompok organisme yang mampu memanfaatkan secara langsung energi dari lingkungan abiotik, produsen terbesar tumbuhan (fotosintesis) b. Konsumen dari kelompok herbivora (konsumen pada tingkat paling bawah konsumen primer) hingga karnivora tingkat 1,2,...,puncak.
24
D. EKOSISTEM – KOMPONEN BIOTIK c. Detritivor kelompok organisme pemakan detritus (sisa-sisa bagian tubuh dari tumbuhan ataupun organisme lain yang mati ditanah) d. Dekomposer kelompok organisme yang menguraikan senyawa-senyawa sisa organisme mati.
25
D. EKOSISTEM – KOMPONEN BIOTIK • Komponen biotik dalam ekosistem memiliki keterkaitan antara satu dengan yang lain. • Dalam konsep rantai dan jaring-jaring makanan, berbagai individu melakukan interaksi makan dimakan, baik dari produsen ke konsumen primer atau tingkatan selanjutnya. • Rantai makanan merupakan proses makan dimakan pada ekosistem yang melibatkan masing-masing satu pihak tiap tingkatan, sedangkan jaring-jaring makanan merupakan gabungan dari beberapa rantai makanan.
D. EKOSISTEM – KOMPONEN ABIOTIK YG MEMPENGARUHI a. Air sangat penting bagi semua jenis organisme untuk kelangsungan hidupnya. Air pelarut biologis dan sebagai media berlangsungnya reaksi biokimia dalam tubuh makhluk hidup sebagian besar enzim pada tubuh hewan merupakan enzim hidrolase, yaitu membutuhkan air untuk dapat melaksanakan fungsinya. b. Udara menyediakan ruang hidup selain sebagai penyedia gas yang dibutuhkan tubuh
26
D. EKOSISTEM – KOMPONEN ABIOTIK YG MEMPENGARUHI c. Tanah tempat hidup bagi organisme dan menyediakan unsur penting bagi pertumbuhan organisme : sebagai tempat tumbuh, sumber nutrien, sebagai tempat hidup, penyedia air tanah dll. Berbagai makhluk hidup seperti lumut, anggrek, dan lumut kerak hidup pada batuan yang jarang ditumbuhi oleh tumbuhan tingkat tinggi.
27
D. EKOSISTEM – KOMPONEN ABIOTIK YG MEMPENGARUHI d. Suhu merupakan syarat yang diperlukan organisme untuk hidup. Ada jenis-jenis organisme yang hanya dapat hidup pada kisaran suhu tertentu. e. Sinar matahari mempengaruhi ekosistem secara global matahari menentukan suhu. Sinar matahari juga merupakan unsur vital yang dibutuhkan oleh tumbuhan sebagai produsen untuk berfotosintesis.
28
D. EKOSISTEM – KOMPONEN ABIOTIK YG MEMPENGARUHI f. Garis lintang garis lintang berbeda menunjukkan kondisi lingkungan yang berbeda pula. Garis lintang secara tak langsung menyebabkan perbedaan distribusi organisme di permukaan bumi. Ada organisme yang mampu hidup pada garis lintang tertentu saja. g. Angin selain berperan dalam menentukan kelembapan juga berperan dalam penyebaran biji tumbuhan tertentu.
29
30
Macam Ekosistem Ekosistem juga dapat dibedakan menjadi: A. Ekosistem alami, dan B. Ekosistem binaan/terbangun (kota, desa, lahan pertanian) Ekosistem Alami mengalami proses-proses perubahan secara alami tanpa campur tangan manusia.
Ekosistem Binaan membutuhkan pengelolaan dan penambahan energi/materi oleh manusia agar dapat dipertahankan dalam kondisinya.
31
Biosfer Lapisan bumi tempat ekosistem beroperasi, merupakan keseluruhan bioma dan ekosistem di bumi dimana antara yang satu dengan yang lain lain saling terhubungkan oleh siklus air dan atmosfer Lapisan biosfer meliputi Atmosfer ribuan meter di atas permukaan air laut Litosfer beberapa meter dibawah permukaan tanah Hidrosfer ribuan meter di bawah permukaan air laut
32
Lapisan Atmosfir Atmosfer Bumi adalah lapisan gas yang mengelilingi planet bumi yang ditahan oleh gravitasi bumi. Atmosfer melindungi kehidupan di bumi dengan menyerap radiasi ultraviolet matahari, pemanasan permukaan melalui retensi panas (efek rumah kaca), dan mengurangi suhu ekstrem di antara siang dan malam. Udara kering mengandung kira-kira (dengan volume) 78,09% nitrogen, 20,95% oksigen, 0,93% argon, 0,039% karbon dioksida, dan sejumlah kecil gas lainnya.
33
Lapisan Atmosfer
34
Lapisan Atmosfir Troposphere. 18 km di atas permukaan air laut pada area katulistiwa, 8 km di atas permukaan air laut pada area kutub. Panas berasal dari konduksi, konveksi, evaporasi, dan radiasi. Kenaikan ketinggian menurunkan temperatur sebesar 6,4ºC / 1000 m. Stratosphere. 18 - 50 km di atas permukaan air laut. Panas berasal dari absorpsi UV oleh ozon. Mesosphere. 50 - 80 km di atas permukaan air laut. Thermosphere. Panas berasal dari reaksi sinar UV dengan atom, molekul, ion dan plasma. Exosphere. Kandungan gas menipis.
35
Lapisan Bumi Inner Core. Mengandung inti padat iron-nickel. Temperatur sangat panas (3000º-6650ºC). Outer core. Mengandung senyawa iron-nickel bermuatan magnetik. Liquid lower mantle. Mengandung iron silicates. Liquid upper mantle. Mengandung iron magnesium silicates. Athenosphere. Berwujud semisolid, dan plastis. Crust. Terdiri dari continental crust (daratan) dan ocean crust (dasar perairan). Continental crust mengandung batuan silicate, sedangkan ocean crust mengandung batuan ironmagnesium silica compounds.
36
Lapisan Litosfer The O or organic horizon. Mengandung humus, Campuran kompleks dari dekomposisi organic material, microorganisme, dan sedimen. The A horizon. Tersusun dari coarse sand, silt dan mineral. The E or eluviation horizon. Proses eluviation memisahkan fine particles dan mineral dengan coarse material menggunakan air resapan. The B horizon. Fine particles dan mineral yang terlarut dari E horizon tersimpan di B horizon. B horizon tipikal kemerahan atau kecoklatan karena kandungan mineral dan organic oxides yang terkandung. The C horizon. Terbentuk dari weathered bedrock atau regoliths. C horizon tidak tepengaruh zona biologis dan hanya organic matter kecil yang terkandung di dalamnya. Lapisan tanah paling bawah adalah the R or rock horizon, yang terbentuk dari bedrock. bebatuan kasar yang
merupkan bagian terbawah dari struktur tanah Susunan struktur tanah dapat dilabeli: O, A, E, B, C, R.
Forest floor
Mineral soil
37
Gerakan Keping Tektonik Divergent boundaries : zona di mana kepingan bumi bergerak berpisah, sehingga meninggalkan celah. Convergent boundaries : zona di mana kepingan bumi bergerak bertemu, sehingga membentuk gunung atau kepingan saling tumpang tindih. Transform boundaries : zona di mana kepingan bumi mengalami deformasi.
38
Siklus Bebatuan Batuan yang terbentuk dari batuan cair, atau magma yang keluar dari bumi disebut igneous rocks. Batuan yang terbentuk pada permukaan atau di bawahnya karena pengaruh cuaca dan terdekomposisi dalam beberapa lapisan disebut sedimentary rocks. Igneous atau sedimentary rocks yang mendapatkan tekanan atau temperatur (tetapi belum melebur) membentuk metamorphic rocks.
39
Siklus Bebatuan Di bumi ada tiga jenis batuan yaitu batuan beku, batuan sedimen, dan batuan metamorf. Ketiga batuan tersebut dapat berubah menjadi batuan metamorf tetapi ketiganya juga bisa berubah menjadi batuan lainnya. Semua batuan akan mengalami pelapukan dan erosi menjadi partikel-partikel atau pecahan-pecahan yang lebih kecil yang akhirnya juga bisa membentuk batuan sedimen. Batuan juga bisa melebur atau meleleh menjadi magma dan kemudian kembali menjadi batuan beku. Kesemuanya ini disebut siklus batuan atau ROCK CYCLE
40
Siklus Bebatuan Semua batuan yang ada di permukaan bumi akan mengalami pelapukan. Macamnya adalah pelapukan secara: 1. Fisika: perubahan suhu panas dingin. Hujan pun juga dapat membuat rekahan-rekahan yang ada di batuan menjadi berkembang sehingga proses-proses fisika tersebut dapat membuat batuan pecah. 2. Kimia: beberapa jenis larutan kimia dapat bereaksi dengan batuan (larutan HCl bereaksi dengan batu gamping), air pun dapat bereaksi melarutan beberapa jenis batuan“hujan asam” 3. Biologi: misal disebabkan oleh gangguan dari akar tanaman yang cukup besarmampu membuat rekahanrekahan di batuan dan akhirnya dapat memecah batuan.
41
Siklus Bebatuan Setelah batuan mengalami pelapukanpecah menjadi bagian yang lebih kecil lagi sehingga mudah untuk berpindah tempat. Berpindahnya tempat dari partikel-partikel kecil ini disebut erosi, dapat terjadi melalui beberapa cara: 1. Akibat grafitasi bumi pecahan batuan menggelinding melalui tebing jatuh dipermukaan tanah. 2. Akibat air: air yang melewati pecahan-pecahan kecil batuan yang ada dapat mengangkut pecahan tersebut dari satu tempat ke tempat yang lain. 3. Akibat angin: biasanya terjadi di daerah gurun. 4. Akibat glasier: sungai es atau yang sering disebut glasier seperti yang ada di Alaska sekarang juga mampu memindahkan pecahan-pecahan batuan yang ada.
42
Kandungan Litosfer oxygen (47%), silicon (28%), aluminum (8%), iron (5%), calcium (4%), sodium (3%), potassium (3%) and magnesium (2%)
43
PROSES TERBENTUKNYA TANAH Batuan-batuan induk (bedrock-R) terpecah menjadi menjadi bagian-bagian kecil akibat perubahan cuaca . Di pecahan-pecahan mineral ini tumbuh lumut sehingga air dapat meresap ke bebatuan sehingga lambat laun akan terbentuk tanah Tanah terdiri dari berbagai lapisan, lapisan yang terbentuk secara horizontal ini di sebut dengan Horizon. Bagian atas merupakan bagian yang kaya akan humus dan bagian terbawah merupakan batuanbatuan yang kasar
44
Hydrosfer Photic Zone- surface waters Nutrient-rich water producers
Aphotic Pelagic Zone- no light (below 650 feet)
Benthic Zone- sea floor Sessile organisms (attached to sea floor)
Hydrosfer
Daerah Fotik yang dapat ditembus cahaya matahari sehingga terjadi fotosintesis Daerah Afotik yang tidak tertembus cahaya matahari
45
Daerah Litoral daerah dangkal, cahaya matahari menembus dengan optimal. Tumbuhan tumbuhan air yang berakar dan daunnya ada yang mencuat ke atas permukaan air. Komunitas organisme sangat beragam termasuk jenis-jenis ganggang yang melekat (khususnya diatom), berbagai siput dan remis, serangga, krustacea, ikan, amfibi, reptilia air dan semi air seperti kura-kura dan ular, itik dan angsa, dll
46
Daerah limnetik daerah air bebas yang jauh dari tepi dan masih dapat ditembus sinar matahari, dihuni oleh berbagai fitoplankton, termasuk ganggang dan sianobakteri. Ganggang berfotosintesis dan bereproduksi dengan kecepatan tinggi selama musim panas dan musim semi. Zooplankton yang sebagian besar termasuk Rotifera dan udangudangan kecil memangsa fitoplankton Daerah profundal merupakan daerah yang dalam (afotik). Mikroba dan organisme lain menggunakan oksigen untuk respirasi setelah mendekomposisi detritus yang jatuh dari daerah limnetik. Daerah ini dihuni oleh cacing dan mikrobac Daerah bentik Daerah ini merupakan daerah dasar tempat terdapatnya bentos dan sisa-sisa organisme mati
(1,386,000,000 cubic kilometers (km3) Earth’s water
Keberadaan Air
47
Sekitar 0,9 % (kurang dari 1%) dari air dibumi yang mungkin digunakan oleh manusia... Itupun tidak semuanya layak dikonsumsi
48
Kandungan Garam Air Laut
Sekitar 97 % air yang ada dibumi berada dilautan
49
Bioma
50
Bioma
51
Bioma Bioma : Gabungan beberapa ekosistem yang memiliki kemiripan • Tundra • Hutan decidous (Hutan Gugur) • Padang pasir atau Gurun • Taiga • Hutan hujan tropis (hutan basah) • Savana
52
Bioma Tundra, terdapat di daerah kutub, tumbuhan dominannya adalah lumut kerak (Lichenes), lumut Sphagnum, rumput dan tumbuhan pendek lainnya yang biasanya hanya berumur 4 bulan. Hewan yang hidup di bioma ini adalah rusa, serigala dan beruang kutub. Contoh : bioma tundra alpen
53
Bioma Hutan decidous (Hutan Gugur), terdapat di daerah yang memilki 4 musim (musim semi, panas, gugur dan dingin). Tumbuhan yang dominan berdaun lebar, seperti pohon oak, elm, maple dan beech dimana pada musim panas menghijau, musim gugur menggugurkan daunnya , musim dingin daunnya ‘habis’ dan musim semi pohonpohon tersebut mulai menumbuhkan daunnya.
54
Bioma Padang pasir atau Gurun, banyak terdapat di daerah kering dengan curah hujan sedikit. Tumbuhan yang teradaptasi dengan keadaan kering, misalnya tubuhnya ditutupi oleh kutikula yang tebal dan akar yang panjang, tumbuhan sukulen atau kaktusyang menyimpan banyak air pada batangnya dan daunnya menyempit menjadi duri. Hewan unta, tikus,ular, kadal, kalajengking, dan semut
55
Bioma Taiga, terletak di selatan tundra, yaitu di antara daerah beriklim sedang dengan kutub hutan berawa atau hutan boreal. Tumbuhan dominannya konifer atau tumbuhan berdaun jarum (pinus). Hewan beruang hitam, serigala
56
Bioma Hutan hujan tropis (hutan basah), terdapat di daerah tropis yang banyak turun hujan. Vegetasinya tumbuh sangat rapat, tumbuhan beraneka ragam tumbuhan pendek yang hidup di dasar hutan hingga tumbuhan yang berukuran tinggi, tumbuhan epifit dll. Hewan monyet, macan, harimau, tapir, gajah, burung dll. Contoh : Bukit Barisan Selatan, Lampung
57
Bioma Savana padang rumput yang diselingi dengan sebaran pohon yang tumbuh jarang. Hewan bison, gajah, jerapah, zebra, domba, biri-biri, harimau, cheetah, serigala dan ular.
58
Daur Hidup Air
59
Daur Hidup Karbon
60
Daur Hidup Nitrogen
61
Daur Hidup Fosfor
62
Daur Hidup Sulfur
63
Daur Hidup Energi
64
Produsen dan Konsumen
65
RANTAI / JARING-JARING MAKANAN Rantai / jaring-jaring makanan, merupakan peristiwa makan dan dimakan dalam suatu ekosistem sehingga terjadi perpindahan energi dengan pola urutan tertentu
66
Rantai/Jaring-jaring Pangan Daratan
67
Rantai/Jaring-jaring Pangan Perairan
Piramida energi, menggambarkan tentang adanya aliran energi dalam ekosistem. Pada piramida energi dapat diketahui adanya penurunan sejumlah energi yang tersedia di setiap tingkat trofik secara berurutan. Berkurangnya energi di setiap tingkat trofik dikarenakan hanya sejumlah makanan tertentu yang ditangkap dan dimakan oleh tingkat trofik selanjutnya
Biomass Pyramid
Energy Pyramid
Piramida Ekologi Piramida biomassa, yaitu piramida yang menggambarkan bahwa jumlah biomassa pada tingkat trofik 1 lebih banyak daripada biomassa organisme tingkat trofik 2, begitu seterusnya. Biomassa adalah ukuran berat materi hidup pada waktu tertentu Pyramid of Numbers
Piramida Ekologi
Piramida jumlah, yaitu piramida yang menggambarkan bahwa jumlah organisme pada tingkat trofik pertama lebih banyak dari pada organisme tingkat trofik kedua atau dengan kata lain jumlah herbivora lebih banyak daripada karnivora tingkat 1, karnivora tingkat 1 lebih banyak dari karnivora tingkat 2 dan seterusnya
*NMI = Negara Maju Industri **NSB = Negara Sedang Berkembang
70
Populasi vs Lingkungan
71
Selamat Belajar…
