Rangkuman: Pengantar Ekologi dan Ekosistem

Ekologi adalah ilmu tentang hubungan timbal balik antara makhluk hidup dan (kondisi) alam sekitarnya (lingkungannya);

Karakteristik ilmu pengetahuan meliputi kejelasan :
1. Obyek
2. Kajian
3. Metodologi
4. Produk-produk / Hasil
5. Kecenderungan Perkembangan

Ilmu Ekologi adalah studi ilmiah tentang penyebaran dan keragaman hayati serta interaksi antara organisme dan lingkungannya, misal interaksi organisme satu dengan lainnya dan dengan lingkungan abiotik mereka.

Ekologi dapat dibagi menjadi dua :
1. Autekologi membahas sejarah hidup dan pola adaptasi individu-individu organisme terhadap lingkungan
2. Sinekologi membahas golongan atau kumpulan organisme yang berasosiasi bersama sebagai satu kesatuan

Lingkungan suatu organisme mencakup aspek fisik yang dapat digambarkan sebagai jumlah faktor abiotik lokal seperti insolasi matahari, iklim dan geologi, serta organisme lain dalam habitatnya.

Istilah Ökologie dibuat pertama kali pada 1866 oleh ahli biologi Jerman Ernst Haeckel. Diturunkan dari kata Yunani oikos artinya rumah/tempat hidup dan logos artinya ilmu/ kajian. Ekologi bermakana "kajian tentang rumah (alam)".

Ekosistem

Pengertian Ekosistem:
1. Ekosistem adalah cabang ekologi yang berkaitan dengan analisis ekosistem apabila dipandang dari sudut struktural dan fungsional, termasuk hubungan antara biotik dan abiotik. [Kamus Besar Bahasa Indonesia]
3. Ekosistem adalah tatanan dari satuan unsur-unsur lingkungan hidup dan kehidupan (secara biotik maupun abiotik) secara utuh dan menyeluruh dan saling mempengaruhi antara yang satu dengan yang lainnya. [Departemen Kehutanan, 1997]
4. Ekosistem adalah tatanan satuan secara kompleks di dalamnya terdapat habitat, tumbuhan dan binatang yang dipertimbangkan sebagai unit kesatuan secara utuh. [Angus M. Woodbury, 1954]
5. Ekosistem adalah unit fungsional dasar dalam ekologi yang di dalamnya tercakup organisme dan lingkungannya. [Eugene P. Odum, 1993]
6. Ekosistem adalah satuan sistem ekologi yang terbentuk oleh hubungan timbal balik antara mahluk hidup dengan lingkungannya [Otto Soemarwoto, 1983]
7. Ekosistem adalah tatanan unsur lingkungan hidup yang merupakan kesatuan utuh menyeluruh dan saling mempengaruhi dalam membentuk keseimbangan, stabilitas, dan produktivitas lingkungan hidup. [UU 32/ 2009 tentang PPLH]

Ekosistem tersusun atas bagian yang saling berinteraksi secara dinamis termasuk organisme, kelompok yang dibuat mereka dan komponen abiotik lingkungan. Proses ekosistem semacam produksi primer, pedogenesis, siklus hara dan lainnya mengatur aliran energi dan materi melalui lingkungan.

Sebagaimana konsep sistem dimana ada input, proses dan output. Ekosistem juga demikian. Agroekosistem adalah pertanian yang bersifat hubungan timbal balik antara sekelompok manusia (masyarakat) dan lingkungan fisik dari lingkungan hidupnya guna memungkinkan kelangsungan hidup kelompok manusia (masyarakat). Input berupa bibit padi, pupuk, obat pengendali hama/pestisida, air, lahan, petani. Prosesnya berupa interaksi antara komponen abiotik, biotik dan kultur budidaya oleh petani. Output yang diharapkan adalah hasil panen melimpah. Output yang tidak diharapkan adalah dampak negatif dari pestisida.

Sistem Ekologi Terbuka dan Tertutup

1. Sistem Ekologi Tertutup adalah ekosistem yang tidak bergantung pada pertukaran materi dengan bagian manapun di luar sistem. Dalam sistem ekologi tertutup, setiap produk limbah yang dihasilkan oleh satu spesies harus digunakan oleh setidaknya satu spesies lainnya.

2. Sistem Ekologi Terbuka adalah sistem yang memungkinkan interaksi antara elemen-elemen internal dan lingkungannya. Sistem terbuka didefinisikan sebagai sistem dalam pertukaran materi dengan lingkungannya, menyajikan proses keluar-masuk, penyusunan dan penguraian komponen materialnya.


Sistem alam adalah sistem dalam sistem atau dengan kata lain kumpulan dari sistem-sistem. Di mana di dalam setiap lingkup ukuran terhadap bagian-bagian yang berinteraksi membentuk sistem ada bahan-bahan kimia yang membentuk sistem kimia, ada sel-sel dan organ biologis yang membentuk sistem biologis, ada organisme-organisme dan komponen fisika yang membentuk sistem ekologi, ada interaksi manusia dan alam yg lebih besar yg membentuk sistem lingkungan.

Komponen Ekosistem

Komponen penyusun ekosistem terdiri dari dua macam :

a. Komponen Abiotik adalah komponen yang terdiri dari benda mati. (Suhu, Sinar matahari, Air, Tanah, Angin)

b. Komponen Biotik adalah komponen yang terdiri dari mahluk hidup, semua hewan dan tumbuhan yang terdapat dalam suatu ekosistem merupakan suatu biotik.

c. Komponen Kultural adalah manfaat nonmaterial yang didapat orang dari ekosistem, dan secara khusus mencantumkan keragaman budaya, nilai spiritual dan agama, sistem ilmu pengetahuan, nilai pendidikan, inspirasi, nilai estetika, hubungan sosial, sense of place, nilai warisan budaya, rekreasi dan ekowisata. [Millennium Ecosystem Assessment, 2003]

Ada 3 Unsur Komponen Biotik: Produsen, Konsumen and Pengurai.

a. Produsen

Organisme yang disebut produsen dapat memproduksi makanan sendiri dari zat organik sederhana melalui proses "fotosintesis". Biasa sering disebut sebagai "autotrof" yang berasal dari kata Yunani "autos" yang berarti diri dan "trofikos" yang berarti keperawatan yang mengacu pada nutrisi.

Produsen memproduksi makanannya dengan mengubah sinar matahari menjadi energi dalam proses fotosintesis. Salah satu contohnya adalah klorofil tanaman dan bakteri fotosintetik. Beberapa produsen memproduksi makanan tanpa bantuan sinar matahari dengan hanya menggunakan energi kimiawi dari zat anorganik sederhana seperti jamur dan prosesnya disebut "kemosintesis" dan organisme ini dikenal dengan bakteri kemosintesis. Produsen umumnya masuk dalam rantai makanan pertama karena mereka adalah penopang dan penghasil makanan untuk makhluk hidup lainnya atau faktor biotik.


b. Konsumen

Konsumen terdiri dari herbivora, karnivora dan omnivora. Konsumen makro adalah konsumen besar seperti hewan yang bergantung pada makanan pada organisme lain. Oleh karena itu, konsumen makro seperti halnya dekomposer juga dapat digambarkan sebagai heterotrofik. Hetero yang berarti lain karena istilahnya menggambarkan organisme yang memberi makan pada organisme lain, konsumen makro  dikelompokkan menjadi tiga sesuai dengan preferensi makanan mereka:

- Pemakan Tumbuhan (Herbivora) adalah konsumen pemakan daun tanaman, bunga, batang, akar dan lain-lain. Sebagian contoh herbivora adalah kerbau, kuda dan kambing. Pemakan tumbuhan adalah hewan vegetarian sehingga mereka tidak makan daging hewan lain.
- Pemakan daging (Karnivora) adalah konsumen yang memakan daging hewan lain. Beberapa contoh hewan karnivora adalah anjing, ular dan elang. Mereka tidak makan tanaman tapi hanya makan daging. Karnivora berasal dari kata Yunani "Carni" yang berarti pemakan daging dan sejenisnya.
- Pemakan Segala (Omnivora) adalah konsumen yang memakan tanaman dan daging. Beberapa contoh omnivora adalah tikus, ayam dan manusia.


c. Pengurai/ Dekomposer

Pengurai mengacu pada konsumen kecil seperti bakteri, jamur dan cacing yang menyebabkan pembusukan organisme mati. Mereka kadang disebut sebagai konsumen mikro karena banyak di antaranya adalah mikroorganisme yang terlalu kecil untuk dilihat oleh mata telanjang. Biasa digolongkan juga sebagai heterotrofik karena makan organisme lain. Beberapa dekomposer seperti jamur bersifat saprotrofik karena mendapat makanan dengan menyerap zat organik produk pembusukan. Dekomposer mengurai zat kompleks di tubuh organisme yang mati menjadi bahan yang lebih sederhana. Dekomposer adalah konsumen akhir dari komunitas biotik.

Fungsi Ekosistem 

Fungsi Ekosistem terdiri atas dua komponen:
a. Komponen autrotof (organisme yang mampu menyediakan atau mensintesis makanannya sendiri dengan bantuan energi matahari dan klorofil)
b. Komponen heterotrof (organisme yang mampu memanfaatkan bahan organik sebagai makanannya dan bahan tersebut disediakan oleh organisme lain)

Aliran Energi dan Materi dalam Ekosistem

Ekosistem berfungsi karena adanya aliran energi (rantai makanan) dan daur materi. Rantai makanan adalah perolehan makanan pada organisme yang terjadi secara berantai. Daur materi adalah rantai makanan yang disambung oleh mikrobia yang menguraikan organisme yang sudah mati menjadi mineral yg menjadi bagian dari penyusun tumbuhan. Jadi dalam rantai makanan atau daur energi terjadi proses metabolisme energi (bioenegetik).

Bioenergetik

Bioenergetik atau metabolisme energi adalah ilmu yang mempelajari energi yang bersangkut paut dengan kehidupan. Meliputi proses bagaimana sel memperoleh, menggunakan, menyimpan dan melepaskan energi. Komponen utama dalam bioenergetik adalah transformasi energi, atau konversi energi dari suatu bentuk menjadi bentuk energi lainnya yang menjadi kebutuhan organisme.

Metabolisme adalah jumlah semua reaksi kimia yang terjadi pada organisme hidup, termasuk pencernaan dan pengangkutan zat ke dalam dan di antara sel yang berbeda, dalam hal ini himpunan reaksi di dalam sel disebut perantara metabolisme.

Organisme memperoleh energi melalui reaksi eksergonik dari oksidasi zat untuk menjaga kestabilan hidup seperti: melakukan kerja mekanik, mengangkut senyawa aktif melawan gradien konsentran dan biosintesis senyawa kompleks.

Jenis-jenis Reaksi Dalam Metabolisme Energi

Serangkaian reaksi yang terdapat dalam metabolisme dikelompokkan menjadi 2 yaitu:

1. Katabolisme (Endorgenik)
Katabolisme adalah reaksi penguraian senyawa yang kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana dengan bantuan enzim dengan hasil berupa energi. Penguraian suatu senyawa dapat menghasilkan energi. Energi itu berasal dari terlepasnya ikatan-ikatan kimia yang menyusun suatu persenyawaan.semakin kompleks persenyawaan kimia itu,semakin banyak ikatan kimia yang menyusnnya,dan akan semakin besar energi yang dilepaskannya. Akan tetapi, energi itu tidak dapat digunakan secara langsung oleh sel. Energi itu diubah terlebih dahulu menjadi persenyawaan adenosine trifosfat (ATP) yang digunakan oleh sel sebagai sumber energi terpakai. Contoh katabolisme adalah :

a. Respirasi sel atau proses pernapasan yaitu proses penguraian bahan makanan yang menghasilkan energi (membutuhkan O2 untuk bereaksi). Ditinjau dari kebutuhannya akan oksigen, respirasi dapat dibedakan menjadi 2 macam :

- Respirasi aerobik, yaitu respirasi yang menggunakan oksigen bebas untuk mendapatkan energi

- Respirasi anaerobik, yaitu respirasi yang tidak membutuhkan oksigen bebas untuk mendapatkan energi

b. Fermentasi, yaitu proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik (tanpa oksigen). Secara umum, fermentasi adalah salah satu bentuk respirasi anaerobik, akan tetapi, terdapat definisi yang lebih jelas yang mendefinisikan fermentasi sebagai respirasi dalam lingkungan anaerobik dengan tanpa akseptor elektron eksternal.


2. Anabolisme (Eksorgenik)
Anabolisme adalah proses pembentukan atau sintesis senyawa kompleks dari senyawa sederhana yang bertugas dalam tubuh makhluk hidup. Anabolisme meliputi :

a.Fotosintesis adalah reaksi anabolisme glukosa dari zat organik (air, karbon dioksida) dengan bantuan energi cahaya.
6CO₂ + 12H₂O => C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O

b. Kemosintesis adalah reaksi anabolisme glukosa dengan menggunakan bantuan dari senyawa kimia sebagai sumber energi.
CO₂ + 2H₂S => 2HNO₂ + 2S + H₂O

Siklus Biogeokimia

Siklus Biogeokimia adalah daur ulang air dan komponen-komponen kimia (unsur kimia) yang melibatkan peran serta dari makhluk hidup termasuk manusia dan geofisik atau bebatuan. Siklus Biogeokimia memiliki peranan yang sangat penting bagi kehidupan manusia. Yang termasuk daur biogeokimia antara lain:
- Siklus Fosfor
- Siklus Air
- Siklus Belerang/Sulfur
- Siklus Karbon dan Oksigen
- Siklus Nitrogen
- Siklus Sulfur
- Siklus Bebatuan
- Siklus Nutrien Biota Laut
- Siklus Karbondioksida

Download Diagram Siklus Biogeokimia

Jenis Ekosistem

Ada tiga jenis ekosistem atau habitat secara umum, yaitu Ekositem Akuatik, Ekosisten Darat dan Ekosistem Buatan.

1. Akuatik (air)

Ekosistem Air Tawar.
Ekosistem air tawar berciri-ciri variasi suhu tidak menyolok, penetrasi cahaya kurang, dan terpengaruh oleh iklim dan cuaca. Mayoritas flora adalah jenis ganggang, sedangkan lainnya flora biji. Hampir semua filum fauna terdapat dalam air tawar.
Ekosistem Air Laut (Oseanik).
Ekosistem Air Laut berciri-ciri salinitas yang tinggi dengan ion CI- mencapai 55% terutama di daerah laut tropis karena suhu tinggi dan penguapan besar. Di daerah tropis, suhu laut sekitar 25 °C. Perbedaan suhu yang besar menciptakan batas antara lapisan air bersuhu tinggi di bagian atas dengan air bersuhu rendah di bagian bawah (termoklin).
Ekosistem Muara (Estuari).
Ekosistem Muara menjadi tempat bertemunya air sungai dengan air laut. Lempengan lumpur intertidal atau rawa garam yang luas sering ditemukan disini. Ekosistem estuari memiliki produktivitas yang tinggi dan kaya nutrisi. Komunitas flora yang hidup di estuari antara lain rumput rawa garam, ganggang dan fitoplankton. Komunitas faunanya antara lain berbagai jenis cacing, kerang, kepiting dan ikan.
Ekosistem Pantai.
Dalam gundukan pasir pantai sering dijumpai flora Ipomoea pes caprae yang tahan terhadap hempasan gelombang dan angin. Tumbuhan yang hidup di ekosistem pantai menjalar dan berdaun tebal.
Ekosistem Sungai.
Sungai adalah badan air yang mengalir ke satu arah. Air sungai dingin dan jernih serta mengandung sedikit sedimen dan sumber makanan. Aliran air dan gelombang secara konstan memberikan oksigen pada air. Suhu air bervariasi sesuai dengan ketinggian dan garis lintang. Ekosistem sungai dihuni oleh fauna seperti lele, gurame, kura-kura, ular, buaya dan lumba-lumba.
Ekosistem Koral.
Ekosistem Koral ini terdiri dari terumbu karang yang berada dekat pantai. Fauna yang hidup di ekosistem terumbu karang memakan organisme mikroskopis dan sampah organik lainnya. Beragam avertebrata, mikro-organisme dan ikan, hidup di antara terumbu karang dan ganggang. Herbivora seperti siput, landak laut, ikan menjadi hewan mangsa bagi gurita, bintang laut dan ikan karnivora. Keberadaan terumbu karang di dekat pantai menambah estetika pantai yang memiliki pasir putih.
Ekosistem Laut Dalam.
Ekosistem Laut Dalam berkedalaman lebih dari 6,000 meter, fauna di dalamnya antara lain belut laut, ikan perairan laut dalam dan ikan yang mengeluarkan cahaya. Bakteri sebagai produsen, bersimbiosis dengan karang-karang tertentu.
Ekosistem Lamun.
Lamun (seagrass) adalah kelompok tumbuhan berbiji tertutup (angiospermae) dan berkeping tunggal (monokotil) yang mampu hidup secara permanen di bawah permukaan air laut dangkal. Seperti hal­nya rerumputan darat, lamun mempunyai tunas berdaun yang tegak dan tangkai-tangkai menjalar yang dipakai untuk berkembang biak. Berbeda dengan flora oseanik lainnya (ganggang dan rumput laut), lamun bisa berbunga, berbuah dan meng­hasilkan biji. Lamun mempunyai akar dan sistem internal untuk mengangkut gas dan zat-zat hara. Sebagai sumber daya hayati, lamun banyak dimanfaatkan untuk berbagai keperluan.

2. Terestrial (darat)

Penentuan zona dalam ekosistem terestrial ditentukan oleh temperatur dan curah hujan. Ekosistem terestrial dapat dikontrol oleh iklim dan gangguan. Iklim sangat penting guna menentukan keberadaan ekosistem terestrial di tempat tertentu. Pola ekosistem terestrial dipengaruhi oleh gangguan alam seperti petir, gempa bumi, kebakaran atau juga gangguan aktivitas manusia.
Hutan hujan tropis.
Hutan hujan tropis terdapat di daerah tropis dan subtropia. Ciri-cirinya adalah curah hujan 200-225 cm per tahun. Spesies pepohonan relatif banyak, jenisnya beragam satu sama lain tergantung letak geografisnya. Tinggi pohon induk antara 20-40 m, cabang-cabang pohon tinggi dan berdaun lebat hingga menghalangi sinar matahari. Dalam hutan hujan tropis terjadi perubahan iklim mikro, yaitu iklim di sekitar organisme. Daerah hutan yang cukup mendapat sinar matahari, variasi suhu dan kelembapannya tinggi, suhu sepanjang hari sekitar 25 °C. Dalam hutan hujan tropis sering terdapat flora khas, yaitu rotan dan anggrek sebagai epifit. Fauna antara lain, kera, burung, badak, babi hutan, harimau,dan burung hantu.
Sabana.
Sabana dari daerah tropis terdapat di wilayah dengan curah hujan 40 – 60 inci per tahun, tetapi temperatur dan kelembaban masih tergantung pada musim. Sabana terluas di dunia terdapat di Afrika; namun di Australia juga terdapat sabana luas. Hewan yang hidup di sabana antara lain serangga dan mamalia seperti zebra, singa dan hyena.
Padang rumput.
Padang rumput terdapat di daerah yang terbentang dari daerah tropik ke subtropik. Ciri-ciri padang rumput adalah curah hujan kurang lebih 25-30 cm per tahun, hujan turun tidak teratur, peresapan air (porositas) tinggi dan aliran air (drainase) yang cepat. Flora yang ada antara lain terna (herbs) dan rumput yang keduanya tergantung pada kelembapan. Fauna yang ada antara lain: bison, zebra, singa, anjing liar, serigala, gajah, jerapah, kangguru, serangga, tikus dan ular.
Gurun.
Gurun terdapat di daerah tropis yang berbatasan dengan padang rumput. Ciri-ciri ekosistem gurun adalah gersang dan curah hujan rendah (25 cm/tahun). Perbedaan suhu antara siang dan malam sangat besar. Tumbuhan musiman yang terdapat di gurun berukuran kecil. Di gurun dapat dijumpai pula tumbuhan permanen berdaun duri contohnya kaktus. Ada juga tumbuhan permanen tak berdaun, memiliki akar panjang dan cadangan air dalam jaringannya. Fauna yang hidup di gurun antara lain hewan pengerat, semut, ular, kadal, katak, kalajengking dan beberapa hewan nokturnal lain.
Hutan gugur.
Hutan gugur terdapat di daerah beriklim sedang yang memiliki empat musim, ciri-cirinya adalah curah hujan merata sepanjang tahun. Jenis pohon sedikit yakni antara 10 hingga 20 macam dan tidak terlalu rapat. Fauna yang terdapat di hutan gugur antara lain rusa, beruang, rubah, bajing, burung pelatuk dan rakun
Taiga
Taiga terdapat di belahan bumi utara dan di pegunungan daerah tropis, ciri-cirinya adalah suhu di musim dingin rendah. Biasanya taiga merupakan hutan yang tersusun atas satu spesies seperti konifer, pinus, dan sejenisnya. Semak dan flora basah sedikit sekali, sedangkan hewannya antara lain moose, beruang hitam, ajag, dan burung-burung yang bermigrasi ke selatan pada musim gugur.
Tundra
Tundra terdapat di belahan bumi sebelah utara di dalam lingkaran kutub utara dan terdapat di puncak-puncak gunung tinggi. Pertumbuhan tanaman di daerah ini hanya 60 hari. Contoh flora yang dominan adalah sphagnum, liken, flora biji semusim, flora perdu, dan rumput alang-alang. Pada umumnya, tumbuhannya mampu beradaptasi dengan keadaan yang dingin.
Karst (batu gamping /gua).
Karst berawal dari nama kawasan batu gamping di wilayah Yugoslavia. Kawasan karst di Indonesia rata-rata mempunyai ciri-ciri yang hampir sama yaitu, tanahnya kurang subur untukpertanian, sensitif terhadap erosi, mudah longsor, bersifat rentan dengan pori-pori aerasi yang rendah, gaya permeabilitas yang lamban dan didominasi oleh pori-pori mikro. Ekosistem karst mengalami keunikan tersendiri, dengan keragaman aspek biotis yang tidak dijumpai di ekosistem lain.

3. Ekosistem buatan

Ekosistem buatan adalah ekosistem yang diciptakan manusia untuk memenuhi kebutuhannya
Contoh dari ekosistem buatan adalah: hutan tanaman produksi seperti jati dan pinus, agroekosistem berupa sawah tadah hujan, sawah irigasi, perkebunan sawit, ekosistem pemukiman seperti kota dan desa, ekosistem ruang angkasa dan bendungan

Baca Juga :