MODUL

DASAR-DASAR EKOLOGI

OLEHABD. HAMID NOER

PROGRAM STUDI AGROTEKNOLOGIFAKULTAS PERTANIANUNIVERSITAS TADULAKO2011

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .i

DAFTAR ISI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ii

IPENDAHULUAN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1

1. Pengertian. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Hubungan dengan ilmu lain. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. Ekologi dalam kacamata antropologi

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

IIEKOSISTEM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1 Pengertian ekosistem. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 Struktur ekosistem. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 Studi tentang ekosistem. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4 Pengendalian Biologis Ling. Geokimia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5 Produksi danDekomposisi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6 Sibernetik & stabilitas ekosistem

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

IIIENERGI DALAM SISTEM EKOLOGI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1. Pengertian Dasar prihal energi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Lingkungan Energi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. Konsep Produktifitas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. Rantai Makanan, jaring makanan/tkt Trofik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5. Metabolisme & ukuran individu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6. Struktur Trofik dan Piramid Ekologi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7. Teori kompleksitas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8. Klassifikasi Ekosistem Berdasarkan Energi

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

IVSIKLUS BIOGIOKIMIA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1. Pola dan Type Dasar dari Siklus Biodeokimia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Pengkajian Kuantitatif Siklus Biogeokimia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. Biogeokimia Dalam Daerah Al;iran Sungai. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. Siklus Karbon dan Air. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5. Siklus Sedimen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6. Siklus Unsur-unsur Non Esensial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7. Siklus hara di daerah Tropis

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

VFAKTOR PEMBATAS LINGKUNGAN FISIK. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1. Konsep faktor Pembatas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Hukum Minimum Leibig. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. Faktor Kompetensi dan Ekotipe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. Eksistensi Kondisi sebagai pengatur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5. Faktor-faktor fisik yang penting sebagai fator Pembatas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6. Stress Antropogenik dan Limbah Bercun sebagai fator Pembatas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

VIDINAMIKA POPULASI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1. Sifat-sifat Populasi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Bentuk-bentuk pertumbuhan Populasi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. Pengaruh Densitas dalam pengendalian Populasi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. Struktur Populasi/pola penyebaran Alami. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5. Pembagian dan optimasi Energi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6. Integrasi : Siasat dan sifat sejarah hidup. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

VIIPOPULASI DALAM KOMUNITAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1. Tipe-tipe interaksi antara dua jenis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Kompetisi Intraspesifik dan Koeksistensi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. Predasi, Herbivory, Parasitisme dan Alelopati. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. Interaksi=interaksi positif, Konensalisme, koperasi dan mutualisme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5. Konsep Habitat, Niche, dan Gulid. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6. Keanekaragaman Spesies. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

VIIIPERKEMBANGAN DAN EVOLUSI EKOSISTEM. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1. Strategi Perkembangan ekosistem. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Konsep Klimaks. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. Evolusi Biosfer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. Seleksi Alamiah. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5. Koevolusi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6. Relevansi Perkembangan ekosistem dan. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

.

I, PENDAHULUAN

1 PengertianIstilah ekologi pertama kali diperkenalkan oleh Erns Haeckel pada tahun 1869. Pada waktu itu ekologi merupakan cabang biologi yang masih relative baru (1900).Kata ekologi berasal dari bahasa Yunani , oikos yang berarti tempat tinggal dan logos yang berarti ilmu pengetahuan.Ekologi adalah suatu kajian studi terhadap hubungan timbal balik (interaksi) antar organism (antar makhluk hidup) dan antara organism (makhlukhidup) dengan lingkungannya.Sebagai cabang biologi yang masih relative baru, ekologi menjadi amat penting sebagai bahan kajian setelah manusia mempunyai kesadaran terhadap lingkungan dan merasa menjadi bagian atau merupakan salah satu komponen dari lingkungannya.Sumber:http://id.shvoong.com/exact-sciences/2003965-pengertian ekologi/#ixzz1OalSs0pZEkologi adalah ilmu yang mempelajari interaksi antara organisme dengan lingkungannya dan yang lainnya. Berasal dari kata Yunani oikos (habitat) dan logos (ilmu). Ekologi diartikan sebagai ilmu yang mempelajari baik interaksi antar makhluk hidup maupun interaksi antara makhluk hidup dan lingkungannya. Istilah ekologi pertama kali dikemukakan oleh Ernst Haeckel (1834 1914). Dalam ekologi, makhluk hidup dipelajari sebagai kesatuan atau sistem dengan lingkungannya.Pembahasan ekologi tidak lepas dari pembahasan ekosistem dengan berbagai komponen penyusunnya, yaitu faktor abiotik dan biotik. Faktor abiotik antara lain suhu, air, kelembaban, cahaya, dan topografi, sedangkan faktor biotik adalah makhluk hidup yang terdiri dari manusia, hewan, tumbuhan, dan mikroba. Ekologi juga berhubungan erat dengan tingkatan-tingkatan organisasi makhluk hidup, yaitu populasi, komunitas, dan ekosistem yang saling mempengaruhi dan merupakan suatu sistem yang menunjukkan kesatuan.Ekologi merupakan cabang ilmu yang masih relatif baru, yang baru muncul pada tahun 70-an. Akan tetapi, ekologi mempunyai pengaruh yang besar terhadap cabang biologinya. Ekologi mempelajari bagaimana makhluk hidup dapat mempertahankan kehidupannya dengan mengadakan hubungan antar makhluk hidup dan dengan benda tak hidup di dalam tempat hidupnya atau lingkungannya. Ekologi, biologi dan ilmu kehidupan lainnya saling melengkapi dengan zoologi dan botani yang menggambarkan hal bahwa ekologi mencoba memperkirakan, dan ekonomi energi yang menggambarkan kebanyakan rantai makanan manusia dan tingkat tropik.Para ahli ekologi mempelajari hal berikut[2]:1. Perpindahan energi dan materi dari makhluk hidup yang satu ke makhluk hidup yang lain ke dalam lingkungannya dan faktor-faktor yang menyebabkannya.2. Perubahan populasi atau spesies pada waktu yang berbeda dalam faktor-faktor yang menyebabkannya.3. Terjadi hubungan antarspesies (interaksi antarspesies) makhluk hidup dan hubungan antara makhluk hidup dengan lingkungannya.Kini para ekolog (orang yang mempelajari ekologi) berfokus kepada Ekowilayah bumi dan riset perubahan iklim.

2 Hubungan dengan ilmu lainlogos yang berarti ilmu. Jadi ekologi mempelajari rumah tangga lingkungan, tempat hidup semua organisme (machluk hidup) serta seluruh proses-proses fungsional yang menyebabkan tempat hidup itu cocok untuk didiami. Secara harafiah ekolgi adalah ilmu yang mempelajari organisme ditempat hidupnya dengan mengutamakan pola hubunan timbalbalik antara makhluk hidup dan Kata ekologi bersal dari bahasa Yunani oikos yang berari rumah atau rumah tangga. Dan lingkungannya

Ekologi menimbulkan banyak filsafat yang amat kuat dan pergerakan politik termasuk gerakan konservasi, kesehatan, lingkungan,dan ekologi yang kita kenal sekarang. Saat semuanya digabungkan dengan gerakan perdamaian dan Enam Asas, disebut gerakan hijau. Umumnya, mengambil kesehatan ekosistem yang pertama pada daftar moral manusia dan prioritas politik, seperti jalan buat mencapai kesehatan manusia dan keharmonisan sosial, dan ekonomi yang lebih baik.Orang yang memiliki kepercayaan-kepercayaan itu disebut ekolog politik. Beberapa telah mengatur ke dalam Kelompok Hijau, namun ada benar-benar ekolog politik dalam kebanyakan partai politik. Sangat sering mereka memakai argumen dari ekologi buat melanjutkan kebijakan, khususnya kebijakan hutan dan energi. Seringkali argumen-argumen itu bertentangan satu sama lain, seperti banyak yang dilakukan akademisi juga.Banyak ekolog menghubungkan ekologi dengan ekonomi manusia: Lynn Margulis mengatakan bahwa studi ekonomi bagaimana manusia membuat kehidupan. Studi ekologi bagaimana tiap binatang lainnya membuat kehidupan. Mike Nickerson mengatakan bahwa ekonomi tiga perlima ekologi sejak ekosistem menciptakan sumber dan membuang sampah, yang mana ekonomi menganggap dilakukan untuk bebas.Ekonomi ekologi dan teori perkembangan manusia mencoba memisahkan pertanyaan ekonomi dengan lainnya, namun susah. Banyak orang berpikir ekonomi baru saja menjadi bagian ekologi, dan ekonomi mengabaikannya salah. Modal alam ialah 1 contoh 1 teori yang menggabungkan 2 hal itu.Ekologi dalam kacamata antropologiTerkadang ekologi dibandingkan dengan antropologi, sebab keduanya menggunakan banyak metode buat mempelajari satu hal yang yang kita tak bisa tinggal tanpa itu. Antropologi ialah tentang bagaimana tubuh dan pikiran kita dipengaruhi lingkungan kita, ekologi ialah tentang bagaimana lingkungan kita dipengaruhi tubuh dan pikiran kita.Beberapa orang berpikir mereka hanya seorang ilmuwan, namun paradigma mekanistik bersikeras meletakkan subyek manusia dalam kontrol objek ekologi masalah subyek-obyek. Namun dalam psikologi evolusioner atau psikoneuroimunologi misalnya jelas jika kemampuan manusia dan tantangan ekonomi berkembang bersama. Dengan baik ditetapkan Antoine de Saint-Exupery: Bumi mengajarkan kita lebih banyak tentang diri kita daripada seluruh buku. Karena itu menolak kita. Manusia menemukan dirinya sendiri saat ia membandingkan dirinya terhadap hambatan.

II .EKOSISTEM

7 Pengertian ekosistemEkosistem adalah suatu sistem ekologi yang terbentuk oleh hubungan timbal balik tak terpisahkan antara makhluk hidup dengan lingkungannya. Ekosistem bisa dikatakan juga suatu tatanan kesatuan secara utuh dan menyeluruh antara segenap unsur lingkungan hidup yang saling memengaruhi.Ekosistem merupakan penggabungan dari setiap unit biosistem yang melibatkan interaksi timbal balik antara organisme dan lingkungan fisik sehingga aliran energi menuju kepada suatu struktur biotik tertentu dan terjadi suatu siklus materi antara organisme dan anorganisme. Matahari sebagai sumber dari semua energi yang ada.Dalam ekosistem, organisme dalam komunitas berkembang bersama-sama dengan lingkungan fisik sebagai suatu sistem. Organisme akan beradaptasi dengan lingkungan fisik, sebaliknya organisme juga memengaruhi lingkungan fisik untuk keperluan hidup. Pengertian ini didasarkan pada Hipotesis Gaia, yaitu: "organisme, khususnya mikroorganisme, bersama-sama dengan lingkungan fisik menghasilkan suatu sistem kontrol yang menjaga keadaan di bumi cocok untuk kehidupan". Hal ini mengarah pada kenyataan bahwa kandungan kimia atmosfer dan bumi sangat terkendali dan sangat berbeda dengan planet lain dalam tata surya.Kehadiran, kelimpahan dan penyebaran suatu spesies dalam ekosistem ditentukan oleh tingkat ketersediaan sumber daya serta kondisi faktor kimiawi dan fisis yang harus berada dalam kisaran yang dapat ditoleransi oleh spesies tersebut, inilah yang disebut dengan hukum toleransi. Misalnya: Panda memiliki toleransi yang luas terhadap suhu, namun memiliki toleransi yang sempit terhadap makanannya, yaitu bambu. Dengan demikian, panda dapat hidup di ekosistem dengan kondisi apapun asalkan dalam ekosistem tersebut terdapat bambu sebagai sumber makanannya. Berbeda dengan makhluk hidup yang lain, manusia dapat memperlebar kisaran toleransinya karena kemampuannya untuk berpikir, mengembangkan teknologi dan memanipulasi ala

REFERENSI Hutagalung RA. 2010. Ekologi Dasar. Jakarta. Hlm. 13-15 Campbell NA, Reece JB. 2009. Biology. USA: Pearson Benjamin Cummings. Page. 415-419. ITB. 2004. Ekosistem sebagai lingkungan hidup manusia. Diakses pada 11 April 2010. Anonim. 2000. Susunan dan Macam EkosistemDiakses pada 11 Apr 2010. Aryulina D, et al. 2004. Biologi SMA untuk kelas X. Jakarta: Esis.Hlm. 211-215. Anonim. 2010. EkosistemDiakses pada 11 Apr 2010.

I, PENDAHULUAN

1. PengertianKata ekologi berasal dari Yunani oikos yang berarti rumah atau rumah tangga , dan logos yang berarti ilmu. Jadi ekologi mempelajari rumah tangga lingkungan, tempat hidup semua organisme (makhluk hidup) serta seluruh proses-proses fungsional yang menyebabkan tempat hidup itu cocok untuk didiami. Secara harfiah ekologi adalah ilmu yang mempelajari organisme ditempat hidupnya, dengn mengutamakan pola hubungan timbal balik antara makhluk hidupdan lingkungannya.Kata ekonomi berasal pula dari Yunani, oikos dan nemein yang berarti mengelola. Jadi ekonomi adalah pengelolaan rumah tangga atau tempat hidup. Ekologi dan ekonomi merupakan disiplin ilmu yang sangat erat hubungannya. Dalam ekologi tempat hidup adalah biosfer, sedangkan ekonomi terbatas pada tempat hidup manusia. Ekologi menerangkan jering-jaring makanan. Toleransi terhadap faktor lingkungan, siklus hara mineral dan meanisme penyebaran. Sedangkan ekonomi menerangkan keadaan tenaga kerja, pasar, pendapatan dan lain-lain> akan tetapi pada dasarnya kedua ilmu tersebut mempelajari tempat hidup yang sama yaitu planet bumi. Sehingga ekologi dapat diartikan sebagai ekonomi alam. Namun demikian, dewasa ini orang masih beranggapan bahwa para ekologiwan dan ekonomiwan selalu bertentangan karena pandangan-pandangannya yang berlawanan.Uraian-uraian dalam buku ini diharapkan memberikan dasar-dasar pemikiran tentang planet bumi sebagai satuekoster untuk menjembatani pertentengan dan kesalahpahaman akibat masing-masing disiplin memandang subjeknya terlalu sempit.Ekologi secara praktis telah mendapat perhatian sejak perkembangan sejarah umat manusia. Aar supaya dapat bertahan untuk hidup, setiap individu dituntut untuk mengenal lingkungannya, yaitu yang menyangkut tenaga-tenaga alam, dan tumbuhan serta hewan disekitarnya. Peradaban disekitarnya peradaban sebenarnya dimulai sejak manusia belajar menggunakan api dan alat-alat lain untuk mengubah lingkungannya kini sebagai akibat kemajuan-kemajuan yang telah dihasilkan dibidang tekhnologi, tampak seolah-olah manusia kurang bergantung kepada lingkungan alamnya.Manusia telah lupa akan ketergantungannya kepada lingkungan alam. Juga sistem ekonomi yang dikembangkan untuk keuntungan individual telah meremehkan barang dan jasa lingkungan alamkepada umat manusia sebagai masyarakat dunia.Sebelum terjadi krisis, manusia cenderung menganggap bahwa barang dan jasa lingkungan alam adalah haknya, manusia menganggap bahwa barang dan jasa lingkungan alam itu tidak terbatas ketersediaannya atau dengan satu dan yang lain cara dapat diganti dengan penemuan teknologi, padahal hal ini sudah ternyata tidak mungkin Tingkat-tingkat Hirarki OrganisasiCara yang paling baik untuk mengerti ruang lingkup ekologi mutakhir adalah dengan memahami pengertian adalah dengan memahami pengertian tingkat-tingkat organisasi yang digambarkan dengan spektrum biologis seperti tampak pada gambar 1.1. komunitas, populasi, organisme, organ sel, dan gen, merupakan istilah-istilah yang telah umum digunakan untuk menggambarkan tingkat biotik utama yang di tata mulai dari kelompok yang terbesar ke yang terkecil.Hirarki berarti suatu penataan menurut suatu skala dari yang terbesar ke yang terkecil atau sebaliknya. Interaksi dengan lingkungan fisik (energi dan materi) pada setiap tingkat menghasilkan sistem-sistem dengan peran fungsi yang khas. Suatu sistem teriri dari komponen-komponen yang secara teratur berinteraksi dan berkegantungan yang keseluruhannya membentuk suatu kesatuan. Atau dari sudut pandang yang lain, merupakan suatu himpunan hubungan timbal balik yang menyusun suatu kesatuan yang dapat diidentifikasi dengan nyata atau secara postulat. Sistem-sistem yang mengandung komponen-komponen hidup (sistem biologis atau biosistem) dapat dipandang dari atau dikaji pada tingkat mana saja dalam hirarki yang terdapat dalam gambar 1.1. atau pada kedudukan antar mana saja yang mudah dan praktis dianalisis. Misalnya suatu sistem inang-parasit atau sistem dua spesies yang terdiri dari organisme-organisme yang saling berkegantungan secara timbal balik merupakan tingkat-tingkat yang ada diantara populasi dan komunitas

Teori hirarki memberikan suatu kerangka yang mudah untuk melakukan pembagian dan penelaahan terhadap keadaan yang kompleks. Seperti yang dikemukakan oleh Novjkoff, bahwa di dalam evolusi alam semesta terdapat kesinambungan dan ketidaksambungan. Perkembangan dapat dipandang sebagai suatu kesunambungan karena merupakan suatu perubahan yang tanpa akhir. Tetapi sekaligus pula merupakan suatu ketidaksambungan karena bergerak melalui serentetan tahapan organisasi yang berbeda. Seperti apa yang nanti dibahas dalam bab III, bahwa keadaan kehidupan yang sudah terorganisasi dengan baik, dapat dipertahankan dengan adanya aliran energi yang masuk secara betehap namun bersinambung. Oleh karena setiap tingkat di dalam spektrum biosistem itu terpadu dan berkegantungan dengan tingkat lainnya, tidak ada batas yang jelas dalam fungsinya antara tingkat yang satu dengan yang lain, bahkan antara tingkat organisme tidak dapat bertahan hidup lama tanpa populasinya, seperti halnya suatu organ tak dapat bertahan lama tanpa organismenya. Demikian pula komunitas tidak akan ada tanpa adanya siklus materi dan arus energi dalam ekosistem. Pandangan ini dapat memperbaiki anggapan yang keliru bahwa peradaban manusia, dapat bertahan terpisah dari lingkungan alamAsas sifat EmergenSuatu konsekuensi penting dari organisasi secara hirarki adalah bahwa komponen-komponen, atau bagian-bagian yang bergabung menghasilkan keseluruhan fungsional yang lebih besar yaitu sifat-sifat baru akan timbul yang sebelumnya tidak tampak pada tingkat hirarki dibawahnya sebelum penggabungan berlangsung. Maka suatu sifat emergen dari suatu sifat emergen dari suatu tingkat ekologi atau unit tertentu tidak dapat diramaikan dengan mempelajari sifat komponen dari unit yang bersangkutan. Hal ini disebabkan karena sifat keseluruhan memiliki sifat tidak dapat dikurangi, yaitu sifat dari keseluruhan sistem yang tidak dapat disamakan dengan jumlah sifat-sifat unik atau kopmen yang bergabung tadi.Walaupun pengetahuan tentang satu tingkat akan menolong dalam mengkaji tingkat berikutnya, namun pengetahuan ini belum dapat memberikan keterangan yang cukup lengkap tentang peristiwa yang terjadi pada tingkat berikutnya, sehingga pengkajian terhadap tingkat ini sendiri perlu dilakukan untuk memperoleh gambaran yang lengkapFeibleman mengemukakan pendapat bahwa sekurang-kurangnya akan dihasilkan satu sifat emergen dalam setiap penggabungan beberapa bagian himpunan menjadi satu himpunan. Salt (1954) menyarankan agar dibedakan antara sifat emergen dengan sifat kolektif, yang merupakan penjumlahan sifat-sifat dari masing masing komponen. Keduanya merupakan sifat-sifat dari satu kesatuan yang menyeluruh, akan tetapi sifat sifat kolektif bukan merupakan ciri baru atau unik yang dihasilkan karena berfungsinya keseluruhan unit. Angka kelahiran merupakan satu contoh sifat kolektif. Ia hanya menggambarkan jumlah individu yang lahir pada jangka waktu tertentu, yang dinyatakan dalam persen terhadap total individu dalam populasi. Sifat-sifat baru muncul oleh karena komponen-komponen berinteraksi satu sama yang lain. Bukan karena sifat dasar masing-masing komponen tersebut berubah.Simon (1973) telah memberikan gambaran secara matematis bahwa dengan komponen komponen yang sama banyaknya, komponen-komponen yang tertata dalam organisasi hirarki lebih cepat melakukan penggabungan dibandingkan dengan komponen-komponen yang tidak tertata secara hirarki. Lagipula sistem yang tertata secara hirarki memiliki daya lenting yang tinggi terhadap kerusakan. Secara teoritis apabila suatu sistem hirarki mengalami perombakan menjadi berbagai tingkat-tingkat subsistem, subsistem-subsistem ini masih mungkin kembali untuk melakukan interaksi dan menyusun kembali suatu tingkat kekompleksan yang lebih tinggi.Setiap tingkat biosistem memiliki sifat emergen dengan ragam yang berkuang dan jumlah sifat dari masing masing komponen subsistem. Satu falsafah kuno yang menyatakan bahwa hutan mempunyai arti yang lebih luas daripada sekedar suatu kupulan pohon-pohon adalah asas dasar pertama dalam ekologi. Sementara falsafat ilmu pengetahuan senantiasa berpandangan holistik dalam usaha memahami kejadian kejadian secara keseluruhan, dalam tahun-tahun belakangan ini kegiatan ilmu pengetahuan menjadi semakin kecil ruang lingkupnya dalam usaha memahami kejadian-kejadian melalui pengkajian yang terperinci terhadap komponen-komponen yang kecil. Laszlo dan Margenau (1972) melihat bahwa dalam perkembangan ilmu pengetahuan telah trjadi ganti-berganti antara pemikiran holistis dan reduksionis (reduksionisme-konstruksionisme, atomisme-holisme adalah padanan kata yang digunakan unutk memperbedakan pendekatan filosofi tersebut).Tentang Model-modelEkologi dapat dikaji dan dipahami dengan pengertian ekosistem. Suatu ekosistem terdiri dari organisme (komponen biotik) dan lingkungan abiotik yang mempunyai ciri struktur dan fungsi yang khas, seperti kerapatan biomas, siklus unsur-unsur hara, energi,dan faktor-faktor fisik dan kimia lainnya yang mencirikan keadaan sistem tersebut. Ekologi mencoba mencari pengertian tenang hubungan fungsi antara organisme dengan lingkungannya. Sekarang bagaimana caranya mempelajari dan memahami sistem yang rumit dan menakjubkan itu?. Untuk memahami hal ini telah dikembangkan suatu rumusan yang memberikan gambaran tenteng hubungan anatar unsur-unsur penting dalam suatu sistem serta fungsinya. Gamabaran ini disebut model. Suatu model merupakann suatu rumusan yang menggambarkan kejadian alam yang sebenarnya dan dengan model tersebut dapat dibuat ramalan-ramalan. Di dalam bentuk yang paling sederhana, model dapat berbentuk lisan atau gambar. Pada akhirnya, model-model tersebu harus diterjemahkan menjadi model-model statistis dan matematis agar dapat digunakan untuk peramalan kuantitatif yang dapat dipertanggungjawabkanSebagai teladan apabila telah diketahui suatu rumusan matematis yang menggambarkan perubahan-perubahan jumlah serangga pada waktu-waktu tertentu, merupakan suatu model biologis yang sangat berguna. Apabila populasi serangga tersebut merupakan serangga hama, model itu dari segi ekonomi akan merupakan alat yang penting.Model simulasi komputer memungkinan untuk meramalkan dengan teliti hasil-hasil yang mungkin terjadi, apabila parameter-parameter di dalam model diubah, dengan penambahan parameter yang baru, atau dengan meniadakan parameter yang lama. Dengan demikian maka perumusan matematis suatu model dapat dikerjakan dengan komputer untuk menghasilkan gambaran yang yang lebih mendekati kejadian alam sebenarnya. Jadi model tersebut memberikan ringkasan dari apa yang dipelajari dan dipahami tentang keadaan alam, sehingga mengurangi keperluan akan data baru atau asas asas baru. Apabila suatu model tidak mampu memberikan gambaran keadaan alam yang sebenarnya, pekerjaan komputer seringkali dapat memberikan petunjuk untuk perbaikan atau perubahan-perubahan yang diperlukan . sekali sesuatu model terbukti memberikan gambaran yang tepat dan berguna, terbuka kesempatan untuk melakukan percobaan percobaan dengan memasukkan faktor-faktor baru atau memberikan gangguan-gangguan (perturbation) untuk pelajari bagaimana pengaruh faktor-faktor tersebut terhadap ekosistem.

Penyusunan suatu model didahului dengan merancang suatu diagram atau model gambar, yang seringkali berbentuk diagram kotak atau diagram kompartemen seperti terlukis pada gambar 1-2. Di dalam gambar itu terdapat dua sifat, masing masing P1 dan P2, yang berinteraksi satu sama lain sebagai I untuk menghasilkan sifat ke 3., P3, apabila sistem tersebut digerakkan oleh suatu sumber energi, E. Secara keseluruhan terdapat enam jalur aliran F, dimana F1 mengambarkan masukan dan F6 keluaran dari sistemJadi sekurang-kurangnya terdapat empat komponen utama pada suatu model ekologis, yaitu : Sumber energi, atau fungsi penentu (focing function) lain yang datang dari luar Sifat-sifat yang disebut perubah keadaan (state variables) Jalan aliran (flow pathways) yang menggambarkan bagaimana aliran energi atau aliran (transfer) materi menghubungkan komponen-koponen sistem Interaksi atau fungsi interaksi dimana tenaga dan sifat berinteraksi untuk mengubah, memerbesar, atau mengendalikan aliran atau membentuk sifat emergen baru.Gambar 1-2 dapat dipakai sebagai model untuk menggambarkan produksi asbut (smog) foto kimia di udara Jakarta sebagai akibat pembakaran pada kendaraan bermotor.Daftar PustakaEgerton, F. N.1968, Leuwenhoek as a founder of animal demography. J. Hist. Biol, 1-1-22 , 1969, Richard Bradleys understanding of biological productivity: a study of eighteenth-century ecological ideals. J. Hist. Biol 2(2) : 391 410Fiebleman, J. K. 1954, theory of integrative levels. Brit. J. Philos. Sci. 5 : 59 66Laszlo,E., and Margenau,H. 1972. The emergence of integrating concepts in contemporary science. Philos. Sci. 39 252-259Laszlo, Ervin. 1972, the systems view of the world. New York, George braziller, 131pp.Mesarovic. M. D., and Y. Takahara. 1975. General systems Theory; mathematical Foundations. New York, Academic Press.Odum, E. P., and E. H. Franz. 1977. Whither the life-support system In : Growth Without Ecodisasters, N. Polunin, ed. London, MacMilan Press, pp. 264 274Patten, 1978. Systems approach to the concept of the environment. Ohio J. Sci. 78 ; 206 222Salt, George W. 1979. A. Comment on the use of the term emergent properties. Am. Nat. 113 : 145 148Simon, 1973. The Organization of the complex systems. In : Hierarchy Theory : The Challenge of Complex Systems, H. H. Pattee, ed. New York. George Braziller,pp.3 -27Watt, Kenneth E. F. 1963. How closely does the model mimic reality? Can. Entomol. Mem.31 : 109 -111

2. Hubungan dengan ilmu lain

II .EKOSISTEM

1. Pengertian ekosistemOrganisme atau makhluk hidup dan lingkungannya yang tak hidup (abiotik) selalu saling berhubungan dan berinteraksi satu sama lai. Setiap unit di dalam alam (suatu biosistem) yang terdiri dari semua organisme yang berfungsi bersama-sama (komunitas biotik) di suatu tempat yang berinteraksi di lingkungan fisik yang memungkinkan terjadinya aliran energi yang membentuksuatu struktur biotik yang jelas dan siklus materi di antara komponen-komponen hidup dan tak hidup disebut sistem ekologi atau ekosistem.Ekosistem merupakan unit fungsi dasar dalam ekologi karena terdiri dari organisme dan lingkungan abiotik, yang saling mempengaruhi sifat masing-masing. Kedua komponen ini diperlukan untuk memelihara kelangsungan hidup di bumi kita ini.Istilah ekosistem pertama kali diusulkan pada ahun 1935 oleh A. G. Tansley, seorang ahli ekologi bangsa Inggris, tetapi konsep ini bukanlah merupakan hal yang baru. Pemikiran-pemikiran tentang kesatuan organisme dan lingkungannya demikian juga tentang kesatuan manusia dan alam sudah sejak lama adanya apabila kita mau menelusuri sejarah. Pada akhir abad ke 19 di dalam penerbitan-penerbitan ekologi baik di Amerika, Rusia, dan Eropa telah mulai bermunculan pernyataan-perndan alam sudah sejak lama adanya apabila kita mau menelusuri sejarah. Pada akhir abad ke 19 di dalam penerbitan-penerbitan ekologi baik di Amerika, Rusia, dan Eropa telah mulai bermunculan pernyataan-pernyataan tentang konsep ekosistem. Misalnya pada tahun 1877 Karl Moblus di Jerman menulis tentang komunitas organisme di dalam terumbu karang (oyster reef) sebagai suatu biocoenosis dan pada tahun 1887 S.A. Forbes. Orang Amerika, menulis esel klasiknya tentang danau sebagai suatu mikrokosmos. Perintis dalam ekologi dari Rusia Dokuchaev (1846-1903) dan murid utamanya yang menjadi ahli ekologi hutan. F. G. Morozov menekankan pada pengertian biocoenosis suatu istilah yang kemudian dikembangkan oleh ahli Ekologi bangsa Rusia menjadi geobiocoenosis (sukachev,1944)Tanpa memandang lingkungan apa yang mereka pelajari apakah lingkungan darat, air tawar atau laut, para ahli biologi disekitar peralihan abad ini mulai memperhatikan dengan sungguh-sungguh pemikiran bahwa alam berfungsi sebagai suatu sistem. Setengah abad kemudian setelah teori sistem umum mulai dikembangkan oleh Bertalanffly (1950, 1968) dan lain-lain, para ahli ekologi terutama Hutchinson (1948), Margalef (1968), Watt (1968), Patten (1966, 1971) dan Dyne (1966) dan H.T. Odum (1971) mulai mengembangkan ekologi ekosistem yang bersifat kuantitatif.Beberapa istilah lain yang telah digunakan untuk menyatakan pandangan holistik (menyeluruh). Tetapi belum tentu sinonim dengan ekosistem, misalnya istilah holocen (Friedrichs, 1930); biosystem (Thienemann, 1939), bionenert body (Vernadsky, 1944). Dan holon (Koestler, 1969)Energi dapat disimpan lalu dikembalikan atau diekspor tetapi tidak dapat digunakan scara berulang seperti diperlihatkan pada diagram. Sebaliknya, materi (unsur-unsur hara yang penting bagi kehidupan seperti misalnya : karbon, nitrogen, fosfor dan sebagainya yang dpapat dipakai secara berulang. Efiiensi dari siklus ulang (daur ulang) serta jumlah pemasukan dan pengeluaran unsur-unsur hara dari suatu sistem sangat bervariasi tergantung dari tipe ekosistem.2. Struktur ekosistemDitinjau dari struktur topik suatu ekosistem tersusun atas dua lapisan yaitu : Stratum atas atau stratum autrofik atau lapisan hijau terdiri dari tumbuhan atau bagian tumbuhan yang berhijau daun yang dapat mengikat energi matahari, menggunakan bahan-bahan anorganik yang sederhana dan membentuk zat-zat atau senyawa organik yang lebih kompleks Stratum bawah atau stratum hetetrofik atau lapisan cokelat terdiri dari tanah, atau sedimen, bahan organik yang dirombak, perakaran, dsb.nya di mana terjadi proses-proses pemakaian, penyusunan, dan perombakan zat-zat atau yang kompleks.Dilihat dari segi biologis suatu ekosistem dapat kita bagi atas beberapa komponen, Senyawa-senyawa atau bahan-bahan anorganik yang terlibat dalam siklus materi, misalnya C,N,H2O,CO2 dsb.nya. Senyawa-senyawa organik yang menghubungkan bagian biotik dan nonbiotik dari ekosistem, misalnya protein, karbohidrat, lipid, bahan humus dsb.nya Udara,air, dan lingkungan substrat termasuk keadaan iklim dan faktor-faktor fisik lainnya Produser, yaitu semua organisme autotrofik yang sebagian besar terdiri dari tumbuhan berhijau daun. Kelompok ini dapat membuat bahan-bahan makanan dari zat-zat anorganik yang sederhana. Makrokonsumer, saprotrof, dekomposer, atau osmotrof. Kelompok ini adalah organisme heterotrofik yang sebagian besar adalah berupa mikroorganisme (jazad renik) seperti jamur, bakteri, dsb.nya. mereka ini memperoleh makanan atau energinya baik dengan merombak jarungan tubuh yang telah mati maupun dengan mengabsorbsi bahan organik yang terlarut yang dikeluarkan atau diserap dari tumbuh-tumbuhan atau organisme yang lain. Proses dekomposisi (perombakan) yang dilakukan oleh kelompok saprotrof membebaskan unsur-unsur hara yang terikat dalam bentuk bahan organik sehingga dapat dipakai kembali oleh produser. Kelompok ini juga memberikan makan pada makrokonsumer dan mengeluarkan zat-zat seperti hormon yang dapat menghambat atau menstimulir komponen-komponen biotik lainnya dalam ekosistem .ebagian besar dari unsur unsur hara yang penting (karbon,nitrogen,fosfor,dsb.nya) dan senyawa-senyawa organik (karbohidrat, protein, lemak (lipid),dsb.nya) tidak hanya terdapat di dalam dan di luar komponen organisme yang hidup tetapi juga terdapat dalam keadaan aliran di antara komponen-komponen hidup dan tak hidup. Tetapi beberapa zat bersifat khas pada salah satu keadaan itu.misalnya, ATP (adenosintriphosphate) yang merupakan bentuk penyimpanan energi yang tinggi hanya didapatkan dalam sel-sel hidup, sedangkan zat-zat humik yang merupakan zat yang resisten sebagai hasil akhir dari dekomposisi tidak pernah ditemukan dalam sel walaupun merupakan komponen yang penting dalam semua ekosistem. Senyawa-senyawa biotik lain. Seperti DNA yang merupakan bahan pembawa sifat genteik demikian juga klorofil terdapat didalam maupun diluar sel, tetapi tidak berfungsi bila berada diluar sel. Ketiga komponen-komponen hidup yaitu produser, fagotrof, saprotrof, dapat dianggap sebagai tiga kerajaan fungsional di dalam alam, karena ketiga komponen itu dapat digolongkan menurut tipe pengharaan (nutrisi) dan sumber energi yang digunakannya. Kategori ekologis ini jangan dikacaukan dengan klasifikasi dalam taksonomi tumbuhan atau biologi meskipun ada beberapa persamaannya seperti yang dinyatakan oleh Whittaker (1969). Penggolongan menurut whittaker ke dalam 5 kerajaan (phyla) dapat dinyatakan dalam suatu pohon keluarga. Ketiga tipe pengharaan ditemukan pada monera dan protista sedangkan ketiga cabang-cabang diatasnya yaitu tumbuh-tumbuhan jamur dan hewan yang besar berturut turut merupakan produser, absorber (saprotrof) dan ingestor (fotograf). Kalsifikasi ekologis ini lebih didasarkan atas fungsinya daripada menurut jenis (spesies). Dalam penggolongan ini ada beberapa jenis yang menduduki tempat peralihan (intermediate) sedangkan beberapa jenis lainnya dapat mengalihkan pola makanannya sesuai dengan suasana lingkungan. Pemisahan heterotrof kedalam konsumer besar dan konsumer kecil dapat dibenarkan, karena dalam mempelajarinya diperlukan metode yang berbeda. Mikroorganisme heterotrofik (bakteri, jamur,dsb.nya) relatif tidak bergerak (biasanya terdapat di dalam medium yang dirombaknya), sangat kecil dan mempunyai tingkat metabolisme yang tinggi dan pengembalian (turn over) unsur hara yang tinggi. Spesialisasi scara biokimia lebih menonjol daripada spesialisasi morfologis (bentuk), sehingga sukar ditentukan perannya dalam ekosistem, jika hanya dilihat atau dihitung banyaknya.3. Studi tentang ekosistemPara ekolog mempunyai dua macam pendekatan dalam mempelajari ekosistem yaitu (1) secara hologis (holos = menyeluruh) dimana masukan-masukan dan keluaran-keluaran dari suatu ekosistem diukur, sifat-sifat kolektif dan emergen ditentukan dan bagian-bagian komponen diteliti sesuai dengan tujuan study. (2) Pendekatan secara merologis (meros = bagian), disini bagian-bagian utama dari ekosistem dipelajari dulu kemudian digabungkan ke dalam sistem secara keseluruhan. Metode lain yang dipakai akhir-akhir ini dalam mempelajari ekosistem adalah metode eksperimen dan pembuatan model.Didalam prakteknya metode studi yang dipakai tergantung pada tujuan studi. Yang perlu diperhatikan adalah sifat-sifat dari suatu organisme mungkin mempunyai perilaku yang berbeda. Hal ini ada hubungannya dengan interaksi antara organisme dengan komponen-komponen lain. Beberapa jenis serangga misalnya merupakan hama yang sifatnya merusak apabila berada dalam habitat pertanian, namun didalam habitat alami dimana terdapat parasit, predator dan persaingan, maka populasi dan aktivitasnya dapat dikendalikan. Dengan cara eksperimentasi para ekologiwan dapat mempelajari tanggap yang timbul dari suatu perlakuan untuk menjawab hipotesis-hipotesis yang dibuat sebagai hasil pengamatan.4. Pengendalian Biologis dari lingkungan GeokimiaSetiap organisme tidak hanya dapat beradaptasi dengan lingkungan fisiknya, tetapi juga melakukan aktivitas-aktivitas terhadap ekosistem yang dapat menyesuaikan lingkungan geokimia terhadap kebutuhan-kebutuhan biologisnya. Jadi komonitas organisme dengan lingkungan masukan dan keluarannya berkembang bersama sebagai ekosistem. Sehubungan dengan ini dikemukakan Hipotesis Gaia (Lovelock, 1979) yang menyatakan bahwa organisme terutama mikroorganisme telah berevolusi bersama dengan lingkungan fisik untuk membentuk sistem pengendalian yang pelik, yang mempertahankan keadaan bumi agar tetap sesuai (favorable)unuk keidupan. Walaupun setiap orang mengetahui bahwa lingkungan abiotik(faktor-faktor fisik lingkungan) mengetahui bahwa organise atau makhluk hidup dalam banyak hal juga mempengaruhi dan mengendalikan faktor- faktor fisik lingkungan. Secara tetap sifat fisik dan kimiawi dari benda-benda mati diubah oleh aktivitas biologis dari organisme, sehingga menghasilkan senyawa senyawa dan sumber energi baru bagi lingkungan dan organisme lainnya. Kegiatan organisme laut, misalnya, sangat menentukan kadar zat-zat kimia dan lumpur didasar laut. Tumbuh-tumbuhan di bukit pasir di tepi pantai akan membentuk tanah yang sangat berbeda sifat-sifatnya dengan sunsrat asalnya. Contoh lainnya adalah pembentukan pulau-pulau karang yang dibangun dari bahan-bahan sederhana oleh kegiatan binatang-binatang dari tumbuhan karang. Organisme pn mempegaruhi keadaan atmosfer.Tabel II-1 memperlihatkan perbedaan antara atmosfer bumi dengan atmosfer yang seandainya tidak mengandung kehiduan dan dengan atmosfer dari Mars. Manusia dengan segala kelebihan yang dimilikinya dibandingkan dengan semua makhluk hidup lainnya, bertujuan untuk mengubah lingkungan fisik untuk memenuhi kebutuhan hidupnya yang mendesak, tanpa melihat jauh kedepan. Komponen- komponen biotik dalam ekosistem yang dibutuhkannya berangsur-angsur didancurkan dan perimbangan ekosistem dunia mulai dirusak. Karena manusia adalah heterotroph dan fagotrof yang berkembang dengan baikdekat pada ujung akhir rantai makanan maka ia sangat bergantung pada lingkungan alamnya bagaimanapun majunya teknologi yang dimilikinya. Kota-kota besar dapat dianggap sebagai parasit belaka didalam biosfer karena selalu memerlukan kebutuhan-kebutuhan penunjang hidup, seperti udara, air, bahan bakar, dan makanan. Semakin besar dan semakin maju teknologi yang dimiliki suatu kota semakin besar pula kebutuhannya yang harus diperoleh dari pedesaan disekelilingnya dan semakin besar pula bahaya kerusakan alanya.5. Produksi dan DekomposisiSetiap tahun ditaksir 1017 gram atau dan kurang lebih 100 milyar ton bahan ortganik diproduksi di seluruh dunia melalui proses fotosintesis. Kira-kira sejumlah yang sama dioksidasi kembali menjadi Co2 dan H2O selama periode yang sana melalui proses pernafasan (respirasi) yang dilakukan oleh organisme hidup. Namun perimngan yang tepat tidak dapat dipastikan (Valentyne, 1962)Selama masa geologi (paling sedikit sejak permulaan zaman Cambrium, 600 ribu sampai satu juta tahun yang lalu, terjadi penimbunan dari sebagian bahan organikyang dihasilkan. Tumbuhan ini berada dalam sedimen (endapan) anaerobik atau terpendam,dan selanjutnya menjadi fosil tanpa mengalami respirasi atau dekomposisi.Produksi bahan organik yang mengalami respirasi merupaakan sebab mengapa kadar CO2 menurun dan kadar O2 meningkat didalam atmosfer sampai setinggi sekarang. Ini memungkinkan terjadinya evolusi dan bertahannya bentuk-bentuk kehidupan yang lebih tinggi di muka bumi. Revolusi industri juga dapat berlangsung karena adanya kelebihan produksi bahan organik yang membentuk bahan fosil minyak yang berlangsung sejak kurang lebih 300 jta tahun yang lalu. Selama masa 60 juta tahun yang lalu pergeseran dalam keseimbangan biologis diiringi dengan berbagai variasi dari kegiatan vulkanik, pelapukan batuan, sedimentasi, dan masukan sinar matahari telah mengakibatkan suatu oskilasi keseimbangan tunak sejak kurang lebihdengan sejak kurang lebih perbandingan CO2/O2 didalam atmosfer. Oskilasi kandungan CO2 didalam atmosfer diperkirakan menjadi penyebab dari perubahan-perubahan temperatur di bumi.Selama setengah abad terakhir ini kegiatan industri pertanian telah menyebabkan meningkatnya kadar CO2 didalam atmosfer. Hal ini akan mengakibatkan terjadinya perubahan-perubahan iklim yang akan merupakan masaalah yang gawat.6. Sibernetik & stabilitas ekositemDi samping adanya aliran energi dan siklus materi, ekosistem juga kaya akan jaringan informasi yang terdiri dari arus komunikasi fisis dan kimia yang menghubungkan semua bagian-bagian serta mengendalikan dan mengatur sistem sebagai suatu keseluruhan. Karena itu ekosistem dapat dilatakan memiliki sifat sibernetik (dari kata kybernetes = pengemudi, penguasa) akan tetapi fungsi pengendalian disini bersifat didalam (internal) dan menyebar, bukannya diluar (eksternal) dan spesifik seperti pada peralatan sibernetik yang dimiliki manusia. Di dalam alam terdapat beberapa spesies atrau komponen yang dapat melaksanakan fungsi tertentu (redundancy); hal ini pun memungkinkan terciptanya stabilitas. Derajat stabilitas yang dapat dicapai sangat bervariasi, tergantung pada kerasnya tantangan lingkungan dan efisiensi dari pengendalian di dalam. Ada dua jenis stabilitas : stabilitas resistensi (kemampuan untuk bertahan menghadapi tekanan) dan stabilitas resiliensi (kemampuan untuk cepat pulih) kedua jenis stabilitas ini mungkin mempunyai hubungan kebalikan.

Prinsip yang paling dasar dari sibernetik ditunjukkan dengan model pada gambar II-11 yang memperbandingkan sistem pengendalian otomatik dengan pengendalian luar tertentu seperti pada alat mekanis (A), dan sistem non-feologik dengan peturan subsistem yan menyebar seperti dengan ekosistem (B), pada keadaan manapun, pengendalian tergantung pada umpan balik. Yang dapat terjadi bilamana bagian dari keluaran dikembalikan sebagai masukan. Apabila masukan umpan balik ini positif (seperti halnya bunga berganda yang dibiarkan menjadibagian dari modal), maka kuantitasnya akan bertambah. Umpan balik positif mempercepat deviasi yang jelas diperlukan untuk pertumbuhan dan ketahanan organisme. Akan tetapi untuk pengendalian yang efektif, misalnya untuk menghindarkan pemanasan yang berlebihan dari populasi, harus ada umpan balik negatif atau masukan yang menentang deviasi. Energi yang terlibat dalam proses umpan-balik negatif, sangat kecil dibandingkan dengan arus energi yang masuk ke dalam sistem, apakah berupa sistem pengaturan temperatur di rumah, suatu organisme, atau suatu ekosistem. Komponen-komponen energi rendah yang telah sangat memperbesar pengaruh umpan-balik energi yang tinggi, adalah ciri utama yang menggambarkan sistem sibernetik.Salah satu kesulitan dalam pemahaman perilaku sibernetik pada tingkat ekosistem adalah bahwa komponen-komponen e sistem dihubungkan satu sama lain dalam suatun jaringan oleh berbagai faktor penghubung fisis dan kimiawi yang serupa tapi rang nyata dibandingkan dengan sistem saraf atau hormon pada organisme. Simon (1978) menyatakan bahwa ikatan energi yang menghubungkan komponen-komponen, menjadi makin terse dan makin lemah dengan meningkatnya skala waktu dan ruang. Namun pada skala ekosistem energi penghubung yang banyak d lemah itu dan iformasi ekosistem merupakan satu jaring kawat penghubung alami yang tak tampak (Odum, 1971), dan nomena organisme yang bereaksi secara dramatis terhadap konsentrasi zat-zat yang rendah, adalah lebih dari sekedar anak yang lemah dengan pengendalian hormon. Penyebab-penyebab berenergi rendah yang menghasilkan pengaruh-pengaruh bern gi tinggi merupakan hal yang umum dalam jaringan ekosistem satu contoh akan dikemukakan sebagai ilustrasi. Serangga-serangga keacil yang dikenal sebagai Himenoptera parasitpada ekosiostem padang rumput hanya sedikit peranannya dalam metabolisme komunitas total (kurang dari 1 persen), namun serangga serangga ini mempunyai daya pengendalian yang sangat besar terhadap aliran energi primer total (produksi), karena serangga merupakan parasit pada serangga-serangga herbivora.Di muka telah disebutkan ada dua macam stabilitas, yaitu stabilitas resistensi dan stabilitas resiliensi.Stabilitas resistensi menunjukan kemampuan dari satu ekosistem untuk bertahan terhadap kerusakan dan menjaga struktur dan fungsinya secara utuh.Stabilitas resiliensi menunjukan kemampuan untuk pulih apabila sistem mengalami suatu gangguan. Kedua macam stabilitas ini sulit dikembangkan pada waktu yang bersamaan. Sebagai contoh di hutan Redwood di California, pohon-pohonnya tahan terhadap api, karena mempunyai kulit yang tebal namun apabila hutan tersebut terbakar sulit untuk pulih kembali. Sebaliknya vegetasi chaparral di daerah kering mudah terbakar (stabilitas resistensi rendah) tetapi dapat pulih kembali dalambeberapa tahun (berarti mempunyai stablitas resiliensi yang baik). Pada umumnya dapat dikatakan bahwa ekosistem yang berada pada lingkungan fisik yang lebih baik dapat diharapkan lebih memiliki kestabilan resistensi tapi kurang memiliki stabilitas resiliensi. Sedangkan pada kondisi fisik yang tidak menentu akan didapat keadaan yang sebaliknya.Secara ringkas dapat dikatakan bahwa ekosistem tidaklah sama dengan suatu organisme karena masing-masing memiliki sifat-sifat emergen sendiri-sendiri. Dengan kata lain suatu ekosistem adalah organisasi tingkat supra-organismik tetapi bukan suatu super-organisme. Namun demikian kedua sistem tersebut mempunyai satu kesamaan yaitu memiliki perilaku sibernetik DAFTAR PUSTAKABertalanffly, Ludwig von. 1950. An outline of general systems theory. Brit. J. Philos sci 1 : 39 :139- 164Cannon, W. 1932. The wisdom of the body. New York, Norton.Cairus,et.al. 1977. Charlottersville. Universtity of Virginia Press.Cairus, John. 1980. The recovery process in damaged ecosystems. Ann. Arbon,Mich., Ann Arbor ServiceCrossley, D. A., and Martin Witkamp. 1964, Forest soil mites and mineral cycling. Acarologia 137 145Dokuchaev. V. V. 1889. The zone of nature. (in Russian). Akad. Nauk Moscow, Vol. 6.Friedrichs, K. 1930. die grundfagen und gesetzmassigkelten de lanlund foreswirtschaften zoologie. Two fols, Berlin, Paul Parey.Gibson, David T. 1968. Microbial degradation of aromatic compounds. Science 161 : 1093 1097Haines, E. B. Dan R. B. Hanson. 1979. Experimental degradation of detrius made from salt marsh plants Spartina alternifora, Salicornius virginia and Juncus roemeriaunus. J. Exp. Marine biol. Ecol.Holdgate, M. W. Dan M. J. Woodman (eds). 1978. The breakdown and restoration of ecosystem. New York, Plenum.Holling. 1973. Resilience and stability of ecological systems. Ann. Rev. Ecol. Syst. 4 :1 -23Hutchinson, 1948. On living in the biosphere. Sci Monthy 67 :393-398Ichimura , 1968. General Systems Theory : Foundations, Development, Application. New York, George Braziller, 295 pp. (revised edition, 1975)Johannes, 1968. Nutrient regeneration in Lakes and Oceans. In Advances in Microbiology of the sea, M. Droup and E. J. Ferguson Wood. Eds. Vol. I, New York AcademicKoestler, A. 1869. Beyond and holism . the concept of holon. In : beyond reductionism. The alpbach Symposium 1968. London.Margalef, Ramon. 1968. Perspective in Ecological theory. Chicago , Universuty of Chicago Press.Meenterneyer, Vernon. 1978. Macrolomate and lignin control of litter decomposition rates. Ecology 59 :465 472Odum, H. T. 1967. Biological circuits and the marine system of Texas in : pullution and Marine ecology, T. A. Olson and F. J. Burgess, eds. New York, Wiley Interscience.Odum, H. T. 1971. Environment, power and society. New York, John Wiley Interscience.Owen, D. F., and R. G. Wiegert. 1976. Do consumers maximize plant fitness? Oikos 27 : 489 492.Patten, B. C. 1966. System ecology; a course sequence in mathematical ecology. BioScience.Patten, B. C. (ed). 1971. Systems analysis and Simulation in Ecology. Vol. I. New York, Academic Press.Patten, B. C. And E. P. Odum. 1969. The Cybernatic nature of ecosystems. Am. Nat.Pirt, S. J. 1957. The Oxygenrequirement of growing culture of an aerobacter species determined by means of the contonous culture technique. J. Gen. Microbiol.Redfied, A. C. 1958. the biological control of chemical factors in the invironment. Ann. Sci.Rodhe, W. 1955. Can plankton production proced during winter darkness in subartic lakes? Proc. Int. Assoc. Theoret. Appl. Limnol.Rich, peter H. 1978. Reviewing bioenergetics. Bioscience.Simon, H. A. 1978. The organization of complex systems. Dalam heirarchy Theory : The Callenge of ComplexSystems., H. H. Pattee, ed. New York, George Braziller.Sukachev. V. N. On principlesof genetic classification in biocenology. (in Russian). Zur obschei biol.Thienemann, A. 1939. Grundzuge einer algemienen Oekologie. Arch. Hydrobiol.Valentine, James. W. 1968. Climatic regulation of species diversification and extinction. Bull geol. Soc. Ann. 79 : 273 276Van Dyne. G. M. (ed). 1969. The ecosystem concept in natural resource management. New York, Academic Press.Vernadsky, V. I. 1945. The biospere and the noosphere, Am. Sci.Watt, Kenneth E. F. 1968. Ecology and Resource Management : A quantitative approach. New York, McGraw-Hill.Whittaker, R. H. 1969. New concepts of kingdoms of organism. Science.Wienner, N. 1948. Cybernatics. (2nd ed., 1961) Combridge, Mass, MIT Press.

III. ENERGI DALAM SISTEM EKOLOGI1. Pengertian Dasar prihal energiEnergi didefinisikan sebagai suatu kesanggupan untuk melaksanakan kerja. Untuk mengetahui perilaku energi perlu diketahui hukum-hukum termodinamika yaitu :(1). Hukum Termodinamika perrtama atau hukum kekekalan energi yang berbunyi : Energi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain, tapi tak pernah diciptakan atau dihancurkan. Misalnya cahaya adalah salah satu bentuk energi karena cahaya dapat diubah menjadi kerja, panas atau energi potensial dari makanan, tergantung pada keadaan, tetapi tak ada yang hancur.(2). Hukum Termodinamika kedua atau hukum entropi, yang berbunyiTak ada suatu proses pun yang menyangkut suatu transformasi energi akan terjadi secara spontan, kecuali jika ada degradasi energi dari bentuk yang terkonsentrasi (pekat) ke bentuk yang terpencar (tipis). Misalnya, panas pada benda yang panas akan segera memencar kedalam lingkungan yan g dingin. Hukum ini dapat pula berbunyi : Karena selalu ada energi yang terpencar sebagai energi panas yang tak dapat digunakan maka tidk ada perubahan energi spontan menjadi energi potensial yang 100% efisien (misalnya perubahan cahaya matahari menjadi protoplasma.Jadi apabila energi matahari sampai kepermukaan bumi, energi ini sebahagian besar didegradasikan menjadi energi panas. Hanya sebahagian kecil dari energi cahaya yang diabsorbsi oleh tumbuhan hijau diubah menjadi energi potensial atau energi makanan. Sedangkan sebagian besar menjadi panas yang keluar dari tumbuhan, ekosistem, biosferPerilaku energi dalam ekosistem itu dapat disebut aliran energi karena perubahan energi itu berjalan satu arah, berlaianan dengan siklus energi.

2. Lingkungan EnergiOrganisme yang berada di atau didekat permukaan bumi secara terus menerus disinari oleh radiasi matahari dan radiasi panas bergelombang panjang dari permukaan-permukaan di sekitarnya. Kedua-duanyamempengaruhi lingkungan/iklim (temperatur, penguapan air, gerakan udara dan air), akan tetapi hanya sebagian kecil dari radiasi matahari yang dapat diubah oleh proses fotosintesa kedalam energi berguna untuk komponen biotik dar ekosistem. Cahaya matahari dari angkasa yang mencapai biosfer dengan laju 2 g cal/cm2/detik, disebut konstanta matahari. Tetapi jumlah ini akan berkurang apabila melewati atmosfer, sehingga paling banyak hanya 67% ( 1,34 g cal/cm2/detik) yang dapat mencapai permukaan bumi pada tengah hari yang cerah di musim panas (Gates, 1965). Radiasi matahari ini akan semakin berkurang dan mengalami perubahan spektrum energi bilamana melewati awan, air dan vegetasi. Dalam sehari, masukan cahaya matahari ke lapisan autotrofik suatu ekosistembervariasi antara 100 dan 800 g cal/cm2/detik.Dalam 24 jam, radiasi panas yang diteima oleh suatu ekosistem (atau yang diterima oleh organisme) banyaknya sangat bervariasi, mungkin beberapa kali lebih besar atau amat kurang dibanding dengan radiasi matahari yang masuk. Variasi dalam jumlah radiasi total yang diterima oleh berbagai strata dari ekosistem, demikian pula variasinya dari satu musim ke musim lain atau satu tempat ke tempat lain pada permukaan bumi, adalah sangat besar dan penyebaran dari masing-masing organisme menyesuaikan diri dengan keadaan tersebut. Radiasi yang menembus atmosfer akan berkurang intensitasnya karena tersaring oleh gas atmosfer dan debu akan tetapi berapa berkurangnya bervariasi tergantung pada frekuansi atau panjang gelombang. Radiasi ultraviolet yang bergelombang pendek kurang dari 0.3 mikron diserap habis oleh lapisan ozon di bagian luar atmosfer (kira-kira pada ketinggian 25 km). Hal ini menguntungkan bagi kehidupan, sebab radiasi semacam ini dapat mematikan protoplasma. Penyerapan cahaya oleh atmosfir secara luas mengurangi cahaya nampak dan secara tidak beraturan mengurangi radiasi infra merah. Energi radiasi yang mencapai permukaan bumi pada hari yang cerah adalah kira-kira 10% ultraviolet, 45% cahaya nampak dan 45% infra merah. Cahaya nampak tersebut sedikit sekali berkurangnya ketika melewati awan yang tebal dan air, yang berarti bahwa proses fotosintetis (yang hanya memerlukan cahaya nampak) dapat terus berlangsung pada hari yang berawan dan pada beberapa kedalaman air yang jernih. Vegetasi menyerap gelombang cahaya nampakyang berwarna biru dan merah serta cahaya infra merah panjang secara kuat, cahaya hijau diserap kurang kuat dan cahaya infra merah pendek dengan lemah. Karena cahaya hijau dan infra merah pendek dipantulkan oleh tumbuh-tumbuhan, berkas spectrai cahaya ini dipergunakan di dalam penginderaan jauh, baik dengan foto udara maupun citra satelit, untuk menentukan pola vegetasi alam, keadaan tanaman, terdapatnya penyakit tanaman dan sebagainya.Naungan yang sejuk dan teduh di dalam hutan disebabkan oleh absorbsi dari cahaya nampak dan infra merah panjang oleh daun-daun di atas.Khususnya klorofil menyerap cahaya biru dan merah (berkas cahaya hanya 0,4 0,5 dan 0,6 -0,7 ); air di dalam daun dan uap air disekelilingnya menyerap energi panas infra merah panjang. Tumbuhan hijau secara efisien menyerap cahaya biru dan merah yang sangat berguna di dalam fotosintetis.Dengan menolak berkas cahaya infra merah pendek, dimana terdapat sebagian besar energi panas matahari, daun-daun dari tumbuhan darat menghindar dari temperatur yang mematikan. Tambahan pula daun-daun didinginkan oleh penguapan (evaporasi). Dan tanam-tanaman air tentu saja didinginkan oleh air. Cahaya sebagai faktor pembatas dan pengendali bagi organisme. Dibahas dalam bab V.Kendatipun perubahan radiasi total menentukan kondisi keberadaan organisme, namun keterpaduan radiasi matahari langsung yang memasuki stratum autotrofik, yaitu energi sinar matahari yang diterima oleh tumbuh-tumbuhan hijau setiap hari, bulan dan tahun, adalah amat penting bagi produktivitas dan pertukaran hara mineral dalam ekosistem. Masukan energi primer itu menggerakkan semua sistem biologis. Di samping garis lintang dan musim, penutupan awan adalah suatu faktor pokok dalam penerimaan radiasi matahari.Radiasi sebanyak 100 800 g cal/cm2/hari mungkin diterima di sebagian besar dunia pada hampir setiap saat, terkecuali di daerah kutub atau di daerah tropis yang beriklim kering. Di sana keadaannya begitu ekstrem, sehingga hanya sedikit keluaran biologis yang dapat dihasilkan. Oleh sebab itu untuk sebagian besar biosfer, masukan energi radiasi adalah kira-kira 3000 4000 kcal/m2/hari dan 1,1 1,5 juta kcal/m2/tahun. Penggunaan energi radiasi matahari dalam setahun diringkaskan dalam tabel III-1 sebagai persen penggunaan dalam beberapa proses pokok.Komponen matahari biasanya diukur dengan pyrheliometer atau solarimeter, yang menggunakan sebuah termopil, suatu sambungan dari dua potong logam yang membangkitkan suatu arus yang proporsional terhadap masukan energi cahaya. Alat yang mengukur perubahan total dari energi pada semua panjang gelombang disebut radiometer. Radiometer neto memiliki dua permukaan, keatas dan kebawah, dan mencatat perbedaan perubahan energi. Pesawat udara dan satelit yang diperalati dengan alat perangkap termal (thermal scanners) secara kuantitatif dapat mendeteksi naiknya panas dari permukaan bumi.

Dari tabel III-1 terlihat hanya lebih kurang 1% saja energi matahari yang diubah menjadi makanan dan biomas lain dan lebih kurang 70% digunakan untuk panas, evaporasi, hujan, angin, dsb.nya. tetapi jumlah energi yang 70% ini tidak hilang percuma, karena energi ini menyebabkan adanya temperatur yang sesuai untuk hidup dan menggerakkan sistem cuaca dan siklus air, yang kesemuanya diperlukan untuk kehidupan di bumi

3. Konsep ProduktifitasPeroduktivitas ialah laju produksi zat-zat organik dalam suatu ekosistem, yang dimulai dengan konversi energi cahaya matahari menjadi zat-zat organik melalui fotosintetis pada tumbuhan hijau. Di bawah ini diberikan beberapa batasan (definisi) yang penting. Produktivitas primer dari suatu ekosistem ialah laju konversi energi cahaya menjadi zat anorganik melalui fotosintetis dan khemosintesis oleh organisme produser (terutama tumbuhan hijau). Produktivitas primer bruto ialah laju dari fotosintetis total, termasuk zat-zat organik yang dipakai untuk pernafasan, selama masa pengukuran; dikenal pula dengan istilah asimilasi total. Produktivitas primer neto ialah laju dari penyimpanan zat-zat organik di dalam jaringan tumbuh-tumbuhan setelah dikurangi pemakaian untuk pernafasan selama masa pengukuran; disebut juga fotosintetis nyata atau asimilasi neto. Biasanya jumlah energi/zat organik yang digunakan untuk pernafasan ditambahkan kepada jumlah fotosintesis nyata, sebagai koreksi untuk menaksir jumlah produktivitas bruto. Produktivitas komunitas neto, yaitu laju dari penyimpanan zat-zat organik yang tidak digunakan heterotrof (jadi, produktivitas primer neto dikurangi konsumsi oleh heterotrof) selama waktu pengukuran, biasanya selama musim tumbuh atau setahun. Produktivitas sekunder adalah laju dari penyimpanan energi pada tingkat konsumer atau dekomposer.Laju produksi yang tinggi, baik pada ekosistem alami maupun ekosistem budidaya, terjadi apabila faktor fisik yang menunjangnya sesual, dan khususnya jika subsidi energi daeri luar sistem dapat mengurangi penggunaan energi untuk pemeliharaan. Subsidi energi yang dimaksud dapat berbentuk hasil kerja dari angin dan hujan di hutan hujan, energi pasang surut di daerah estuari, atau bahan bakar fosil, binatang, atau energi kerja manusia yang digunakan di dalam budidaya tanaman. Dalam mengevaluasi produktivitas suatu ekosistem, harus juga dipertimbangkan selain sifat dan besarnya kehilangan energi yang diakibatkan oleh gangguan iklim, panen, polusi dan tekanan-tekanan lainnya yang mengeluarkan energi dari proses produksi, tetapi juga subsidi energi yang dapat menambah produksi dengan mengurangi kehilangan panas untuk pernafasan.Produktivitas biologis lain dari hasil suatu industri. Pada industri prosesnya berhenti pada saat sesuatu barang telah dihasilkan, tetapi pada komunitas biologis prosesnya berkelanjutan, sehingga perlu dinyatakan satuan waktunya, misalnya produksi zat makanan per hari atau per tahun. Produktivitas dapat dijadikan ukuran dari kekayaan kesuburan atau suatu komunitas atau ekosistem.Lain halnya dengan biomas, yaitu jumlah zat atau bahan organik yang ada pada saat pengukuran. Suatu padang rumput yang subur tapi dirumputi oleh ternak/hewan herbivora, akan mempunyai biomas yang lebih kecil daripada padang rumput yang kurang subur (produktif) yang tak mengalami perumputan.Komunitas alami yang memperoleh subsidi energi alami ialah yang memiliki produktivitas bruto yang tinggi. Peranan pasang surut di dalam estuari pantai telah disebutkan di muka. Paya asin yang memperoleh energi pasang surut optimal atau aliran tambahan lain mempunyai produktivitas bruto yang setingkat dengan tanaman jagung yang dibudidayakan dengan intensif. Interaksi yang kompleks antara angin, hujan danpenguapan di dalam hutan tropis merupakan contoh lain daripada subsidi energi alami yang memungkinkan daun-daun untuk menggunakan secara optimum masukan sinar matahari yang tinggi pada siang hari di daerah tropika.Diperairan dekat pantai yang subur, produksi primer paling banyak terdapat pada kedalaman 30 m dari permukaan di laut terbuka, zone produksi primer dapat mencapai kedalaman 100 m atau lebih dari permukaan.Di semua perairan, puncak fotosintetis cenderung terjadi dekat dibawah permukaan air, karena fitoplankton bersifat suka naungan dan dihambat oleh cahaya matahari penuh. Di hutan, dimana unit-unit fotosintetis (daun-daun) sudah ditentukan letaknya, yaitu daun-daun tajuk pohon adalah suka cahaya, sedangkan daun-daun tumbuhan yang berada di lapisan bawah adalah suka naungan.

4. Rantai Makanan, jaring makanan/tkt TrofikPemindahan energi dari sumbernya (tumbuh-tumbuhan) melalui serangkaian organisme yanmg memakan dan dimakan, dinamakan rantai makanan (food chain). Pada setiap pemindahan sebagian (seringkali sebanyak 80 90 %) dari energi potensial hilang sebagai panas. Oleh karena itu, makin pendek rantai makanan ini, atau makin dekat konsumer dengan permulaan rantai makanan (tumbuhan), makin besar energi yang tersedia bagi populasi itu, yang dapat diubah menjadi biomas, yaitu berat hidup, termasuk persediaan makanan, dan untuk digunakan dalam bernafas (respirasi).Rantai makanan terdiri dari dua tipe dasar, yaitu rantai makanan perumputan (grazing food chain), yang mulai dari tumbuhan sebagai dasar lalu ke herbivora yang merumput (yakni organisme yang makan tumbuhan hidup) dan terus ke karnivora dan rantai makanan perombakan (detritus food chain), yang dimulai dari bahan-bahan mati lalu ke mikroorganisme dan kemudian ke mikroorganisme pemakan detritus (bahan organik yang hancur) dan predatornya. Rantai makanan tersebut tidaklah berjalan sendiri dan terpisah, tetapi berhubungan satu sama lain membentuk jaring makanan.Tingkat trofik I adalah tumbuhan hijau, yaitu yang dapat menangkap sinar matahari untuk proses fotosintetis dan disebut produser.Tingkat trofik II ialah herbivora, yang bisa terdiri dari jamur yang menjadi parasit pada tumbuhan hingga seekor gajah. Mereka mencernakan bahan-bahan tumbuhan hidup sebagai makanannya untuk mendapatkan energi. Tingkat trofik III dan IV terdiri dari karnivora, yaitu binatang yang memperoleh energi dari makanan herbivora dan karnivora yang lebih kecil. Karnivora bisa terdiri dari serangga, laba-laba sampai harimau dan singa. Jadi energi dipindahkan selangkah demi selangkah lebih jauh dari sumber semula, yaitu energi dari sinar matahari. Beberapa binatang, seperti beruang dan juga manusia, adalah omnivora, kaang-kadang memakan binatang lain.Bakteri, protozoa, dan binatang-binatang kecil lainnya yang menggunakan tumbuhan dan hewan mati sebagai makanannya disebut dekomposer atau perombak. Dekomposer, yang menguraikan bahan dan zat organik menjadi senyawa yang sederhana hingga unsur har, dan kembali ke lingkungan, juga menggunakan energi dan membawanya ke langkah yang lebih jauh dari sumbernya. Meskipun untuk mudahnya, kita memasukkan semua dekomposer ke dalam satu tingkat trofik, keadaan sebenarnya adalah jauh lebih kompleks. Terdapat jamur yang hidup dari jamur lain, bakteri yang hidup dari fungi, virus yang hidup dari bakteri, dan seterusnya. Kesemuanya dapat digolongkan sebagai dekomposer.Pada ekosistem terstris, kebanyakan dekomposer hidup di permukaan atau dilapisan tanah, mengubah bahan mati menjadi humus dan akhirnya menjadi mineral, gas-gas dan air, untuk selanjutnya diisap lagi oleh akar rambut tumbuhan melalui pembuluh kayu (xylem) ke daun (apa yang disebut peredaran mineral tertutup).Pentingnya peranan dekomposer tidaklah diragukan. Tanpa mereka, bahan-bahan mati akan tertumpuk dan bahan mentah yang langkah seperti fosfor, akan terikat dalam bangkai/sisa-sisa tanaman dan hewan. Dekomposer memegang peranan dalam proses daur ulang dalam ekosistem. Dalam ekosistem, energi mengalir masuk melalui fotosintesis dan mengalir ke luar melalui respirasi di berbagai tingkat. Oleh kegiatan dekomposer, semua unsur beredar setidak-tidaknya di dalam dan di antara komponen-komponen sistem tersebut.Disamping berlakunya hukum termodinamika kedua, ukuran makanan adalah salah satu dari alasan-alasan utama adanya rantai makanan, sebab biasanya ada batas-batas teratas dan terendah dari ukuran makanan yang dapat menyokong secara efisien suatu tipe binatang. ukuran juga terlibat di dalam perbedaan rantai makanan predator dan rantai makanan parasit, organisme-organisme makin kecil ukurannya pada tahap-tahap yang berturut-turut. Misalnya, akar tanaman sayuran ditumpangi parasit cacing (nematoda) yang mungkin diserang oleh bakteri atau organisme kecil lainnya. Mamalia dan burung biasanya ditumpangi parasit berupa kutu-kutu yang memiliki parasit protozoa dari genus Leptomonas. Namun, dari segi energi, rantai makanan predator dan parasit tidak berbeda secara fundamental, karena baik parasit maupun predator adalah konsumer. Oleh sebab itu, di dalam diagram aliran energi, parasit dari tumbuhan hijau mempunyai kedudukan yang sama dengan herbivora, sementara parasit binatang akan berbeda pada berbagai kategori karnivora.Contoh yang baik dari suatu rantai makanan detritus ialah perombakan daun-daun pohon mangrove (bakau-bakau) yang diuraikan oleh W. E. Odum dan Heald (1972, 1975). Daun-daun pohon mangrove (Rhizophora mangle) jatuh ke dalam air payau dengan kecepatan tahunan sebesar 9 ton per ha (sekitar 2,5 gram atau 11 kcal/m2/hari) di areal yang ditumbuhi tegakan pohon mangrove. Karena hanya 5% dari daun yang dimakan oleh serangga sebelum daun gugur, sebagian besar dari produksi neto tahunan disebabkan secara luas oleh arus pasang surut dan arus musiman ke teluk-teluk dan estuari seluas beberapa mil persegi. Satu kelompok kunci dari binatang-binatang kecil, disebut meiofauna yang hanya terdiri dari beberapa spesies tetapi banyak jumlah individunya. Mereka ini memakan sejumlah besar detritus tumbuhan berpembuluh bersama-sama dengan mikroorganisme dan sejumlah kecil ganggang.Melofauna di estuari itu umumnya terdiri dari kepiting kecil, udang, beberapa jenis cacing, siput dan ditempat yang kurang asin juga larva serangga. Partikel-partikel yang dicerna leh konsumer-konsumer ganggang detritus itu berkisar antara fragmen-fragmen daun yang cukup besar hingga partikel liat halus dimana bahan-bahan organik telah diserap partikel-partikel ini lewat melalui usus dari berbagai jenis organisme dan species dari satu tahap lain, yang menimbulkan pengulangan kehilangan dan pertumbuhan kembali populasi mikroba (atau pengulagan ekstaraksi dan reabsorbsi bahan organik) sampai bahan dasarnya (subsrat) habis dipakai.Binatang-binatang dan konsumer lainnya bukan hanya pemakan yang pasif sepanjang rantai makanan, untuk memenuhi kebutuhan energinya sendiri, mereka sering memberikan umpan balik yang positif kepada tingkat trofik. Melalui seleksi alam predator dan parasit telah beradaptasi tidak hanya untuk menghindari perusakan sumber makanan mereka tetapi dalam beberapa hal juga meningkatkan kesejahteraan yang lestari dari mangsanya. Selain itu tercatat pula keadaan dimana konsumer mempengaruhi produksi primer secara positif.Suatu percobaan di green house (Dyer dan Bokhari, 1976) membandingkan tumbuhan rumput yang daunnya telah dimakan belalang dengan tumbuhan yang dipindah dengan pemotongan. Pertumbuhan kembali tumbuhan yang dimakan belalang lebih cepat dari pada yang dipotong. Suatu bahan yang terdapat dalam air liur serangga menstimulir pertumbuhan akar dan meningkatkan kemampuan tumbuhan untuk menumbuhkan daun-daun baru.

Kualitas EnergiEnergi memiliki kualitas maupun kuantitas. Tidak semua nilai kalori adalah sama, sebab jumlah ang sama dari bentuk-bentuk energi yang berbeda bervariasi banyak dalam potensi kerjanya. Bentu-bentuk yang sangat terkonsentrasi seperti minyak bumi mempunyai potensi kerja yang lebih tinggi dan oleh karena itu berkualitas yang lebih tinggi dari pada bentuk-bentuk yang lebih tinggi seperti sinar matahari: tapi sinar matahari mempunyai kualitas yang lebih tinggi daripada bentuk panas yang lebih rendah yang lebih tersebar. Kualitas energi diukur dengan energi yang digunakan didalam transformasi atau lebih spesifik lagi dengan jumlah dari satu tipe energi yang diperlukan untuk membangun energi yang lain didalam rantai transformasi energi seperti rantai makanan atau rantai konversi energi yang menghasilkan tenaga listrik. Kualitas energi dalam suatu rantai kualitas dari bagian yang dikonversi kedalam bentuk baru meningkat secara proporsinal pada tiap-tiap tingkat. Dengan perkataan lain apabila kuantitas menurun, maka kualitas meningkat. Suatu faktor kualitas dapat didefinisikan sbagai jumlah kalori sinar matahari yang perlu digunakan untuk menghasilkan satu kalori dari bentuk yang berkualitas lebih tinggi (makanan ataunkayu). Selain itu struktur kimia dari sumber energi menentukan kualitasnya sebagai sumber makanan bagi konsumer. Dsidalam membandingkan sumber-sumber energi untuk penggunaan langsung oleh manusia, kita harus mempertimbangkan kualitas maupun kuantitas yang tersedia. Dan dimana mungkin mencocokkan kualitas sumber dengan kualitas penggunaannya.Karena bahan bakar fosil sekarang merupakan basis primer bagi rantai energi manusia, faktor kualitas seharusnnya dinyatakan dalam ekuivalen kcal bahan bakar fosil dan ekuivalen energi matahari, seperti yang ditunjukkan pada kolom kedua Tabel III-10

5. Metabolisme & ukuran individuBiomas (dinyatakan sebagai jumlah berat kering atau jumlah nilai kalori organisme yang terdapat pada suatu waktu tertentu) yang dapat ditopang oleh arus tetap dari energi didalam rantai makanan amat tergantung pada ukuran organisme masing-masing. Makin kecil organismenya, makin besar metabolisme per gram (atau per kalori) biomasnya,. Akibatnya, makin kecil biomasnya yang dapat ditopangnya pada satu tingkat trofik tertentu didalam ekosistem. Sebaliknya, makin besar organismenya, makin besar pula biomasnya. Jadi, jumlah bakteri yang terdapat pada suatu saat akan jauh lebih kecil daripada biomas ikan atau mamalia sekalipun penggunaan energi untuk kedua golongan itu sama.Kuantitas energi menurun melalui rantai transfer, tetapi kualitas energi untuk menjalankan pekerjaan meningkat dengan tiap-tiap konversi. Hubungan ini diperlihatkan pada tabel III-10 (kolom pertama). Seperti terlihat pada tabel ini bahan bakar fosil memiliki kualitas atau potensi kerja 2000 kali dari cahaya matahari.

Metabolisme per gram biomas tumbuhan dan binatang kecil seperti ganggang, bakteri, dan protozoa jauh lebih besar daripada laju metabolik organisme-organisme besar seperti pohon atau bertebrata. Hal tersebut berlaku untuk fotosintetis dan respirasinya. Di dalam banyak hal, dari segi metabolisme, bagian-bagian yang penting dari satu komunitas bukan organisme-organisme yang besar tapi sedikit, tetapi justru organisme-organisme kecil yang banyak yang seringkali tidak tampak oleh mata. Jadi, ganggang kecil (fitoplankton) di dalam kolom, yang beratnya hanya beberapa pound per acren pada setiap saat dapat memiliki metabolisme yang sama besar dengan pohon-pohn bervolume lebih besar di dalam hutan-hutan atau jerami di padang rumput. Demikian juga, beberapa pound crustacea kecil (zooplankton) yang memakan ganggang dapat memiliki respirasi total yang sama dengan apa yang dimiliki oleh sapi yang berlipat ganda beratnya di padang pengembalaan.Laju metabolisme organisme-organisme atau asosiasi organisme yang sering diduga dengan mengukur kecepatan oksigen yang dipakai (atau dihasilkan, dalam hal fotosintesa). Laju metabolisme dari binatang cenderung naik sebesar pangkat 2/3 dari kenaikan volume atau beratnya. Kecepatan metabolik per gram biomas juga menurun sebagai kebalikan dari panjangnya (Zeuthen, 1963; Bertalanffy, 1957; Klebier, 1961) hubungannya yang serupa nampak terdapat juga di dalam tumbuhan, meskipun perbedaan-perbedaan strukturil pada tumbuhan dan binatang menyulitkan membuat perbandingan langsung volume dan panjangnya.Perlu ditunjukkan disini bahwa apabila organisme yang mempunyai ukuran besarnya sama itu dibandingkan maka hubungan-hubungan linear tidak selalu berlaku. Hal ini memang dapat diduga karena banyak faktor selain ukuran yang mempengaruhi laju metabolisme. Misalnya, vertebrata-vertebrata berdarah panas mempunyai laju respirasi yang lebih besar daripada vertebrata-vertebrata berdarah dingin dari ukuran yang sama. Walaupun demikian, perbedaannya itu sebenarnya relatif kecil dibandingkan dengan perbedaan antara vertebrata dan bakteri. Jadi, apabila dibeerikan jumlah energi makanan yang sama, biomas ikan herbivora berdarah dingin di suatu kolam mungkin sama besarnya dengan mamalia herbivora berdarah panas di darat. Meskipun begitu, seperti yang telah dibahas di Bab II, oksigen kurang tersedia di dalam air daripada di udaranya karenanya lebih membatasi di dalam air. Umumnya, biantang-binatang dalam air mempunyai kecepatan weight-spesifik respiratory yang lebih rendah daripada binatang darat dengan ukuran yang sama. Penyesuaian demikian ini dapat mempengaruhi struktur trofik (lihat Misra dkk, 1968)Dalam mempelajari hubungan metabolisme ukuran pada tumbuhan, seringkali dijumpai kesukaran untuk menentukan apa yang merupakan individu. Jadi kita biasanya menganggap suatu pohon besar sebagai suatu individu, tetapi dipandang dari hubungan ukuran-luas permukaan sebenarnya daun-daun dapat bertindak sebagai individu-individu fungsional (ingat pengertian indeks luas daun). Dalam studi berbagai jenis rumput laut (ganggan besar bersel banyak), kita jumpai bahwa pada jenis-jenis dengan cabang-cabang yang tipis dan sempit (dan karenanya perbandingan permukaan volumenya tinggi) mempunyai laju per gram biomas yang tinggi untuk pembuatan makanan, respirasi, dan pengambilan fosfor (radioaktif) daripada jenis-jenis dengan cabang-cabang yang lebih tebal (E. P. Odum, kuenster, dan Blunt, 1958) jadi di dalam hal ini cabang-cabang atau bahkan masing masing sel secara individuil merupakan individu-individu fungsional dan bukan seluruh tumbuhan, yang mungkin meliputi banyak cabang yang menempel kepada substarat dengan satu pegangan.Hubungan sebaliknya antara ukuran dan metabolisme dapat juga diamati pada ontogeni satu spesies. Telur-telur misalnya, biasanya menunjukkan kecepatan metabolisme per gram yang lebih tinggi daripada organisme yang dewasa dan lebih besar. Dalam data yang dilaporkan oleh Hunter dan B Vernerg (1955) metabolisme per gram dari parasit trematoda adalah 10 kali lebih kecil daripada yang ditunjukkan oleh larva cercariae kecil. 6. Struktur Trofik dan Piramid EkologiInteraksi fenomena rantai makanan (kehilangan energi pada tiap pemindahan) dan hubungan-hubungan ukuran metabolisme menyebabkan komunitas memiliki struktur trofik tertentu (danau, hutan, terumbu karang, lapangan pengembalaan dsb.nya). struktur trofik dapat diukur dan dilukiskan baik sebagai biomas per satuan areal atau sebagai energi yang diikat per satuan areal per satuan waktu pada tingkat-tingkat trofik yang berurutan. Struktur trofik dan juga fungsi trofik dapat diperlihatkan secara grafis dengan menggunakan piramida ekologi. Dimana tingkat pertama atau tingkat produser merupakan dasar dari tingkat-tingkat berikutnya yang membentuk puncaknya. Piramida-piramida ekologis terdiri dari tiga tipe, yaitu : Piramida jumlah, di dalam mana jumlah individu organisme dapat dilukiskan, Piramida biomas yang didasarkan pada jumlah berat kering, nilai kalori atau ukuran lain dari jumlah total bahan hidup, dan Piramida energi dalam mana diperlihatkan kecepatan arus energi dan/atau produktivitas pada tingkat-tingkat trofik yang berurutan.Piramida jumlah tidak begitu penting, sebab pengaruh relatif dari tingkat-tingkat pada rantai makanan serta faktor makanan tidak diperlihatkan. Bentuk piramida jumlah akan sangat bervariasi pada komunitas-komunitas yang berlainan, tergantung pada ukuran produser, apakah besar (pohon) atau kecil(fitoplankton, rumput). Lagipula seringkali sukar untuk menggambarkan keseluruhan komunitas/ekosistem dengan skala jumlah yang sama.Pada umumnya, piramida biomas dapat memberikan gambaran yang lebih baik tentang hubungan tingkat-tingkat pada rantai makanan. Apabila jumlah berat individu-individu dari tiap tingkat pada dari tiap tingkat trofik dilukiskan, maka akan diperoleh bentuk piramida yang sesungguhnya. Bentuk piramid akan terbalik jika organisme-organisme dari tingkat yang lebih bawah sangat lebih kecil daripada tingkat yang lebih atas.

Diantara ketiga bentuk piramid ekologis itu, piramida enrgi memberikan gambaran terbaik tentang sifat fungsional dari komunitas, karena sesungguhnya jumlah dan berat organisme yang dapat ditunjang pada setiap tingkat tergantung pada energi yang digunakan dan dihasilkan. Dan sesuai dengan hukum termodinamika kedua, bentuk piramida energi selalu piramida yang berdiri.7. Teori kompleksitasApabila ukuran dan kompleksitas suatu sistem bertambah, biaya energi untuk pemeliharaan cenderung akan naik, lebih cepat secara profesional. Jika ukurannya menjadi dua kali lebih besar, energi yang diperlukan akan lebih dari dua kali besarnya, karena kenaikan entropi sehubungan dengan kenaikan kompleksitas struktur dan fungsionalnya.Berhubungan dengan kenaikan skala ukuran dan kompleksitas itu, terdapat dua keadaan yaitu :Pertama, keuntungan yang meningkat dengan kenaikan skala atau ekonomi dari skala, dan kedua, keuntungan yang menurun dengan kenaikan skala atau disekonomi dari skala.Misal dari keadaan pertama adalah kenaikan kualitas dan stabilitas dengan adanya perubahan, sedangkan misal dari keadaan kedua adalah kenaikan biaya untuk mengimbangi perubahan. Keuntungan yang menurun ini dapat dikurangi dengan jalan meningkatkan efisiensi dari transformasi energi.Hukum keuntungan yang menurun berlaku untuk semua sistem. Apabila suatu ekosistem menjadi lebih besar dan lebih kompleks, maka bagian dari produksi bruto yang harus digunakan untuk respirasi komunitas akan naik, sedangkan bagian yang akan digunakan untuk pertumbuhan akan menurun.Apabila dalam satu sistem masukan dan keluarannya seimbang (sama) maka ukuran sistem tak akan bertambah lagi. Pada keadaan ini banyaknya biomas yang dapat didukung pada keadaan tersebut dinamai daya dukung maksimum.Menaksir daya dukung untuk suatu peradaban agraris yang disokong oleh pertanian yang subsistem tidaklah terlalu sulit, karena masukan energi datang dari sumber setempat dan tidak dari daerah jauh. Mitchell (1979) melaporkan bahwa di India kepadatan penduduk di pedesaan mempunyai hubungan linler dengan curah hujan yang menentukan hasil pertanian di daerah yang tak bermigas. Sepuluh cm curah hujan mendukung 2 orang per ha tanah yang dipanen. 100 cm curah hujan mendukung 3 orang, 200 cm curah hujan mendukung 4 5 orang, 300 cm curah hujan mendukung 6 orang.Menaksir daya dukung untuk masyarakat industri-perkotaan adalah lebih sulit, karena masyarakat demikian disokong oleh subsidi dalam jumlah besar yang diimpor dari jauh dan sering diambil dari simpanan yang ditimbun sejak sebelum manusia ada, seperti bahan bakar fosil, air, bumi, hutan, dan tanah organik yang dalam (gambut). Semua sumberdaya ini semakin berkurang dengan penggunaan yang intensif satu hal yang pasti adalah bahwa manusia, seperti juga rusa, venderung untuk mencapai tingkat maksimum atau tingkat daya dukung K.

8. Klassifikasi Ekosistem Berdasarkan EnergiSumber dan kualitas energi yang tersedia menentukan jenis dan jumlah organisme, pola fungsional dan proses pertumbuhan. Dan pola hidup manusia. Karena energi adalah suatu penyebut umum dan faktor penentu terakhir di dalam semua ekosistem, apakah yang dirancang oleh manusia atau oleh alam, maka energi memberikan suatu dasar logis untuk suatu klasifikasi tingkat pertama.Atas dasar ini, dibedakan 4 kelas dasar ekosistem yaitu : Ekosistem alam, tanpa subsidi dan hanya ditunjang oleh tenaga matahari. Ekosistem yang ditunjang oleh tenaga matahari dan dibantu oleh energi alam lainnya. Ekosistem yang ditunjang oleh tenaga matahari dan dibantu oleh manusia Sistem-sistem industri-erkotaan yang ditunjang oleh tenaga bahan bakar (sumber energi dari bahan bakar fosil atau bahan bakar organik lain atau bahan bakar nuklir) Klasifikasi ini didasarkan atas masukan lingkungan, dan ini berbeda dengan tipe melengkapi biome yang didasarkan atas struktur (dalam) dari ekosistem.Ekosistem-ekosistem itu bertumpu pada dua sumber energi yang berbeda, yaitu matahari dan bahan bakar kimia (nuklir). Oleh karena itu kita dapat membedakan antara sistem tenaga matahari dan sistem tenaga bahan bakar, walaupun kedua sumber energi itu dapat digunakan dalam suatu waktu bersamaan.Sistem-sistem alam yang sebagian besar atau seluruhnya tergantung pada sinar matahari langsung dapat disebut sebagai ekosistem tenaga matahari tanpa subsidi. Mereka tidak disubsidi dalam arti bahwa karena hanya sedikit sekali, jika ada, sumber energi tambahan yang tersedia untuk menambah sinar matahari, laut terbuka, hutan yang luas, dan padang rumput dan danau yang luas dan dalam adalah contoh-contoh dari ekosistem tersebut.Ekosistem pantai adalah contoh yang tepat untuk ekosistem tenaga matahari yang disubsidi alam, berupa energi pasang surut, gelombang dan arus. Karena gerakan air itu menyebabkan peredaran hara, mengngkut makanan dan limbah, maka organisme estuaria dapat mengkonsentrasikan usahanya untuk mengkonversi energi matahari secara lebih efisien menjadi bahan organik.Manusia tentu saja sudah belajar sejak dahulu bagaimana memodifikasi dan mensubsidi alam untuk keuntungan langsung mereka, dan mereka telah makin terampil tidak hanya di dalam meningkatkan produktivitas tetapi terutama dalam penyaluran produktivitas tersebut menjadi makanan dan bahan-bahan serat yang mudah dipanen diproses dan digunakan. Pertanian dan perikanan adalah contoh- contoh utama dari ekosistem tenaga matahari yang disubsidi oleh manusiaEkosistem tenaga bahan bakar yang juga dikenal sebagai sistem industri-perkotaan. Merupakan puncak upaya manusia, energi potensial bahan bakar yang berkonsentrasi tinggi menganti energi matahari.Dengan pengelolaan kota sekarang, energi matahari tidak saja tak dipakai bahkan amat mengganggu karena memanaskan beton bangunan. Tetapi karena bahan bakar makin mahal, daerah perkotaan akan tertarik untuk menggunakan energi matahari. Dalam keadaan ini harus diciptakan teknologi baru untuk mengkonsentrasikan energi matahari sampai ke tingkat yang sebagian dapat menggantikan bahan bakar.

DAFTAR PUSTAKAArgen, G. I. Dan B. Axelsson 1980. Population respiration : a. Theoretical approach. Ecol. Modeling.Bartalanffy, Ludwig von. 1957. Quantitative lawes in metabolism and growt. Quart. Rev. Biol.Chambers, R. S., et al 1979. Gasohol : does it or doesnt it produce positive net energy? Science. 206.Dyer, M. I. Dan U. D. Bokhari, 1976. Plant-animal interactions Ecology 57.Elton, Charles. 1927. animal ecology. New York, Macmillan, (2nd ed. 1935;3rd,1947)Gates, David M. 1962. Energy Exchange in the biosphere. New York, Harper & Row. 151 ppGates, 1963. The energy environment in which we live. Am. Sci. 51 : 327 348Gates, David M. 1965. Energy Exchange in the biosphere. New York, Harper & Row.Hopkinson, C. S. Dan J. W. Day. 1980. Net energy analysis of alcohol production from sugarnance. Science 207.Jenny, Hans. 1980. Alcohol or humus? Science 209.Kleiber, Max. 1961. The fire of life. New york, John Wiley dan Sons.Odum, Eugene P. 1968. Energy flow in ecosystems : A. Historical Review Am. Zool.Ryther, J. H. 1969. Photosynthesis and fish production in the sea. Science 166.Zeuthen, E. 1953. Oxygen upteke and body size in organisims. Quart. Rev. Biol.

IV.SIKLUS BIOGIOKIMIA1. Pola dan Type Dasar dari Siklus Biodeokimia dari protoplasma, Unsur-unsur kimia termasuk semua unsur yang pentingcenderung beredar didalam biosfer, baik dari lingkungan ke organisme maupun sebaliknya dari organisme ke lingkungan nya. Peredaran ini merupakan suatu lingkaran dan dikenal sebagai Siklus Biogeokimia. Peredaran unsur-unsur dan zat-zat organik amat diperlukan bnyak kehidupan, dan hal ini dengan mudah dapat ditunjukkan dalam siklus hara. 2. Pengkajian Kuantitatif Siklus Biogeokimia3. Biogeokimia Dalam Daerah Al;iran Sungai4. Siklus Karbon dan Air5. Siklus Sedimen6. Siklus Unsur-unsur Non Esensial7. Siklus hara di daerah Tropis

V. FAKTOR PEMBATAS LINGKUNGAN FISIK1. Konsep faktor Pembatas2. Hukum Minimum Leibig3. Faktor Kompetensi dan Ekotipe4. Eksistensi Kondisi sebagai pengatur5. Faktor-faktor fisik yang penting sebagai fator Pembatas6. Stress Antropogenik dan Limbah Bercun sebagai fator Pembatas

VI. DINAMIKA POPULASI

1. Sifat-sifat Populasi2. Bentuk-bentuk pertumbuhan Populasi3. Pengaruh Densitas dalam pengendalian Populasi4. Struktur Populasi/pola penyebaran Alami5. Pembagian dan optimasi Energi6. Integrasi : Siasat dan sifat sejarah hidup. VII. POPULASI DALAM KOMUNITAS1. Tipe-tipe interaksi antara dua jenis2. Kompetisi Intraspesifik dan Koeksistensi3. Predasi, Herbivory, Parasitisme dan Alelopati4. Interaksi=interaksi positif, Konensalisme, koperasi dan mutualisme5. Konsep Habitat, Niche, dan Gulid6. Keanekaragaman Spesies

VIII. PERKEMBANGAN DAN EVOLUSI EKOSISTEM1. Strategi Perkembangan ekosistem2. Konsep Klimaks3. Evolusi Biosfer4. Seleksi Alamiah5. Koevolusi6. Relevansi Perkembnagan ekosistem dan