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
