Pengantar Ekologi PDF 2024

PENGANTAR EKOLOGI Tim Biologi SKPB ITS 1 ourworld.unu.edu  EKOLOGI Cabang ilmu biologi yang mempelajari interak...

PENGANTAR EKOLOGI Tim Biologi SKPB ITS 1 ourworld.unu.edu  EKOLOGI Cabang ilmu biologi yang mempelajari interaksi antara organisme dengan organisme lain dan juga dengan lingkungan sekitarnya Ekologi → ilmu dasar untuk memahami interaksi di dalam lingkungan Komponen yang terlibat → komponen biotik (hidup) dan abiotik (tak hidup) Sistem ekologi → terbentuk dari kesatuan dan interaksi antar komponen penyusun ekosistem yang saling berhubungan satu sama lain Ekologi membahas seluruh skala kehidupan, dari bakteri mikroskopik hingga proses yang menjangkau seluruh planet CAKUPAN ✓ Hierarki dan keanekaragaman hayati ✓ Populasi dan persebaran organisme ✓ Peran dan interaksi antar organisme ✓ Habitat dan relung (niche) ✓ Rantai dan jaring-jaring makanan ✓ Daur nutrien dan biogeokimia  HIERARKI EKOLOGI Pola dan proses dalam ekologi terkait dengan skala tempat berlangsung → berkaitan dengan HIERARKI dalam ekologi → unit individu, populasi, komunitas, ekosistem dan seterusnya  POPULASI DAN KOMUNITAS Populasi Komunitas Populasi adalah sekumpulan individu dengan ciri- Komunitas adalah sekumpulan populasi dari dua ciri yang sama (spesies) yang hidup di tempat yang spesies berbeda atau lebih yang saling sama dan memiliki kemampuan bereproduksi di berhubungan dan menempati wilayah geografis antara sesamanya yang sama pada waktu yang sama Tabel interaksi antar populasi  EKOSISTEM: struktur dan proses Struktur Proses Komponen abiotik Komponen biotik dan abiotik saling berinteraksi sebagai suatu system melalui siklus nutrient dan Komponen biotik: produsen, konsumen, aliran energi → energi dan nutrient masuk melalui redusen (dekomposer) fotoautrotof yang kemudian dimakan oleh ✓Produsen → Organisme tingkat pertama heterotroph. Organisme yang mati kemudian diuraikan oleh decomposer → proses ini melepaskan penghasil karbohidrat yang diolah kembali nutrient ke lingkungan untuk kemudian dengan bantuan energi matahari dimanfaatkan kembali ✓Konsumen → Organisme yang Mengikuti Hukum Termodinamika I dan memanfaatkan makanan yang berasal Termodinamika II dari produsen ✓Redusen → organisme pengurai  EKOSISTEM: Proses Contoh Rantai Makanan di Daratan Contoh Rantai Makanan di Lautan Rantai makanan → pengalihan energi dari sumber (produsen) melalui sederetan yang makan dan dimakan Hukum Termodinamika 1 → Energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan, namun dapat diubah dari suatu bentuk ke bentuk lainnya Hukum Termodinamika 2 → Setiap terjadi perubahan energi pasti ada degradasi energi dari terpusat menjadi terpencar  Produktivitas Primer PRODUKTIVITAS PRIMER → laju dimana energi diubah menjadi substansi organik melalui fotosintesis oleh fotoautotrof (tumbuhan) yang menggunakan cahaya sebagai sumber energi, maupun melalui kemosintesis oleh kemoautotrof (umumnya bakteri) melalui reaksi redoks senyawa kimia anorganik FAKTOR: Iklim Topografi Sifat tanah Letak geografis SIKLUS Air BIOGEOKIMIA: Ketinggian Hidrologi Karbon Nitrogen Fosfor Sulfur  Siklus hidrologi Proses terpenting dalam siklus hidrologi adalah evaporasi, transpirasi, kondensasi dan presipitasi serta run-off (aliran air) Meskipun jumlah total air dalam siklus cenderung tetap, namun distribusinya pada setiap proses selalu berubah-ubah  Siklus Karbon Karbon adalah penyusun utama semua senyawa organik, esensial untuk kehidupan di bumi. Sumber karbon pada senyawa organik adalah karbon dioksida (CO2) di udara atau yang terlarut dalam air  Siklus Biogeokimia: Nitrogen Nitrogen → komponen protein dan asam nukleat Udara mengandung 78% nitrogen → tidak dapat dimanfaatkan secara langsung → perlu di transformasi Proses: Fiksasi → gas nitrogen dirubah menjadi nitrogen anorganik (ammonium/NH4+, ammonia/NH3) oleh bakteri dan alga hijau-biru; Sebagian kecil juga oleh proses abiotik (petir, radiasi UV) Asimilasi → penyerapan nitrogen oleh organisme (alga dan tumbuhan tingkat tinggi) Amonifikasi → dekomposisi organisme menjadi NH4+ dan NH3 Nitrifikasi → perubahan ammonia menjadi nitrat (NO3-) oleh bakteri nitrifikasi sehingga dapat diserap langsung oleh tumbuhan Denitrifikasi → oleh bakteri denitrifikasi, mengurai nitrat menjadi nitrogen Siklus Biogeokimia: Fosfor Sebagian besar fosfor berasal dari batuan dan deposit sedimen yang terlepas melalui pelapukan, pelindian (leaching) dan penambangan Fosfor masuk ke ekosistem darat dan akuatik melalui penyerapan oleh tumbuhan dan sistem rantai makanan → kembali menjadi deposit melalui perombakan sisa organisme  Siklus Biogeokimia: Sulfur Sulfur → komponen asam amino tertentu Tumbuhan menyerap sulfur dalam bentuk sulfat (SO42-) Protein mengandung sulfur didegradasi menjadi asam amino oleh mikroorganisme tanah, yang lalu dirubah menjadi H2S oleh mikroba tanah lain. Saat oksigen tersedia, H2S diubah menjadi sulfur (S) dan sulfat oleh bakteri sulfur Proses: Mineralisasi sulfur organik menjadi anorganik (H2S, mineral sulfida dan sebagainya) Oksidasi H2S, sulfida dan S menjadi sulfat (SO42-) Reduksi sulfat menjadi sulfida Inkorporasi sulfida menjadi senyawa organik Dismutasi senyawa sulfur menjadi sulfat dan H2S  Suksesi Suksesi → proses perubahan dalam struktur spesies komunitas ekologi dari waktu ke waktu SUKSESI PRIMER SUKSESI SEKUNDER Dinamika suksesi dimulai dengan kolonisasi Suksesi yang terjadi pada suatu area yang suatu area yang sebelumnya tidak dihuni oleh sebelumnya telah dihuni oleh suatu suatu komunitas biologi. komunitas biologi. Contoh: muncul dan berkembangnya Contoh: suksesi pada hutan yang komunitas tumbuhan pada dataran lava, bukit mengalami kebakaran pasir, pulau baru dan sebagainya  Suksesi: Fase Fase Suksesi 1. Nudasi → terbentuknya area yang kosong 2. Migrasi → munculnya benih tumbuhan (terbawa angin, aliran air, fauna) 3. Ecesis → pertumbuhan awal This is an example of Secondary Succession by stages: 1. A stable deciduous vegetasi forest community 2. A disturbance, such as a wild fire, destroys the forest 3. The fire burns the forest to the ground 4. The fire leaves behind empty, but 4. Kompetisi → kompetisi perebutan not destroyed, soil 5. Grasses and other herbaceous plants grow back first 6. Small bushes and trees begin to colonize the area 7. Fast growing evergreen ruang, cahaya dan nutrient antar trees develop to their fullest, while shade-tolerant trees develop in the spesies flora understory 8. The short-lived and shade intolerant evergreen trees die as the larger deciduous trees overtop them. The ecosystem is now back to a similar 5. Reaksi → kondisi akibat kompetisi state to where it began. (misalnya satu spesies Gambar 2 – 4 Fase Nudasi menggantikan spesies lainnya) Gambar 5 Fase Ecesis Gambar 6 – 7 Fase Kompetisi dan Reaksi 6. Stabilisasi → terbentuknya Gambar 8 Fase Stabilisasi komunitas klimaks yang sudah stabil  BIOMA Bioma → suatu unit biogeografi yang terdiri dari komunitas biologi dengan bentuk kehidupan dan kondisi lingkungan yang serupa. Bioma terbentuk sebagai akibat dari pengaruh iklim, curah hujan dan garis lintang. Bioma lebih besar dari ekosistem namun lebih sempit daripada biosfer TIPE BIOMA: Tundra Taiga Hutan deciduous (subtropis) Padang rumput Padang pasir Hutan tropis High plateu Allee (1949)  TIPE EKOSISTEM DI INDONESIA Ekosistem alami → 19 ekosistem dari Sumatera hingga Papua → terbagi dalam 74 tipe vegetasi yang tersebar pada 7 bioregion (Kartawinata, 2013) Ekosistem (Ellenberg, 1973) → o Laut (marine) → neritic, padang lamun, terumbu karang, oseanik o Limnik → sungai dan danau o Semiterrestrial → mangrove dan riparian o Terrestrial → pamah: hutan pantai, hutan dipterocarp, hutan meranggas, hutan rawa, rawa gambut, karst dan gua, savanna; hutan pegunungan: bawah (800- 1300 mdpl atau 1000-1500 mdpl, Steenis & Kruseman 1950), atas, sub-alpin (2400-3000 mdpl), nival  Contoh ekosistem laut dan limnik Blue River, Papua Padang lamun Danau Sentarum, Kalimantan Barat Terumbu karang  Contoh ekosistem terestrial Geopark Karst Maros Savanna TN Baluran Hutan meranggas TN Baluran Hutan rawa gambut  EKOLOGI PERAIRAN Ekologi perairan adalah cabang keilmuan ekologi yang membahas mengenai makhluk hidup di perairan dan factor lingkungannya. Jenis kajian ekologi perairan dapat dibedakan berdasarkan bidang kajiannya maupun berdasarkan ekosistemnya. Perairan tawar (freshwater) Perairan laut (saltwater) dan payau (brackish) Perairan mengalir (lotik) Ekosistem pesisir Dicirikan adanya arus yang terus menerus dengan Ekosistem intertidal kecepatan bervariasi sehingga perpindahan massa Ekosistem estuaria air berlangsung terus-menerus; misalnya Sungai, parit, kanal dan sebagainya. Ekosistem laut dalam Perairan menggenang (lentik) Perairan yang dicirikan air yang mengenang atau tidak ada aliran air. o Kolam o Danau dan waduk o Rawa air tawar  Perairan tawar Lotik Lentik Umumnya dibagi atas upland (dataran tinggi) dan Bagian tepi disebut zona littoral, bagian tengah lowland (dataran rendah) disebut zona limnetik Upland → substrat umumnya batuan, kerikil dan Berdasarkan penetrasi Cahaya → zona fotik dan pasir; oksigen terlarut tinggi; aliran air cepat; afotik organisme biasanya memiliki toleransi suhu yang rendah, memerlukan banyak oksigen, kemampuan renang kuat Lowland → lebih keruh, aliran lambat, oksigen lebih rendah; organisme lebih tahan terhadap kadar oksigen rendah Upland river Lowland river Zonasi Perairan Laut FAKTOR UTAMA PEMBATAS SEBARAN ORGANISME Suhu Salinitas (kadar garam) Tekanan hidrostatis Arus Oksigen terlarut Nutrient (nitrat, fosfat, silikat) 22  Pencemaran Laut Kegiatan Pencemaran yang dihasilkan Urbanisasi Limbah domestic-industri, sedimentasi, banjir Pertanian dan Pestisida, over fertilizer, sedimentasi kehutanan Eksplorasi minyak Minyak, lumpur kimia dan air garam Pertambangan Metal (logam berat) , sedimentasi dan kekeruhan, Metalurgi Metal (logam berat), sedimentasi Cellulose Senyawa organoklorin, limbah organik Tekstil Zat warna dan logam berat Plastik Limbah organik, Pembankit listrik Air panas, limbah radioaktif Desalinasi Air panas dan garam 24  Konsep akumulasi polutan Bioakumulasi → penumpukan pencemar yang terus menerus dalam organ tubuh Biomagnifikasi → masuknya zat kimia dari lingkungan melalui rantai makanan yang pada akhirnya tingkat konsentrasi zat kimia di dalam organisme sangat tinggi dan lebih tinggi dari bioakumulasi Biokonsentrasi → banyaknya konsentrasi polutan yang ada di lingkungan sekitar yang akan diserap oleh suatu organisme sehingga meningkatkan kadar polutan dalam suatu organisme  BIOKONSERVASI Ilmu lintas disiplin yang dikembangkan untuk menghadapi berbagai tantangan demi melindungi spesies dan ekosistem TUJUAN : Menyelidi dampak manusia terhadap keberadaan dan kelangsungan hidup spesies, komunitas dan ekosistem Mengembangkan pendekatan praktis untuk mencegah kepunahan spesie, menjaga variasi genetik dan melindungi serta memperbaiki komunitas biologi dan ekosistem terkait Mempelajari serta mendokumentasikan seluruh biodiversitas  Gagasan awal konservasi DULU, Hewan dan Tumbuhan punah akibat bencana besar. Ex: akhir masa Cretaceous(70-145 jt tahun lalu) dino mati serempak SEKARANG, kepunahan sering dipengaruhi oleh ulah manusia  Asal-usul konservasi Dapat dilacak dari kepercayaan agama dan filosofis : Hubungan antara kumpulan manusia dan alam Misal , Tao, Shinto, Hindu : Beberapa tempat di hargai dan dilindungi karena ada hubungan spiritual Karasu dan Yamabushi tengu, Gunung Takao  Asal-usul konservasi Amerika serikat : Ralph waldo emerson & Hendy david thoreau “Alam bebas adalah elemen penting dalam moral dan pengembangan spiritual” Gaia hypothesis “ Bumi memiliki sifat superorganisme ketika komponen lingkungan dan biologi berinteraksi untuk mengatur karakteristik atmosfer dan iklim” (Lovelock, 1988) Gifford pinchot, mendefinisikan sumber daya alam (komoditas yg ditemukan di alam) === Gagasan awal pengelolaan ekosistem Eropa Mulai akhir abad 19, ketika spesies lokal mulai punah, akibat lahan pertanian dan penggunaan senjata api Inggris : Terbentuklah gerakan konservasi britania seperti Commons, Royal society for protection of birds 1899, dsb Tahun 1980-an muncullah ilmu Biokonservasi = Melengkapi disiplin ilmu terapan dan pendekatan teori umum demi perlindungan aspek keanekaragaman hayati Perlindungan Pemulihan  Prinsip etika Biokonservasi 1. Keanekaragaman spesies dan komunitas biologi harus dilindungi : Biofilia 2. Kepunahan spesies dan populasi yang terlalu cepat harus dihindari 3. Kompleksitas ekologi harus dipelihara 4. Evolusi harus berlanjut 5. Keanekaragamn hayati harus dipertahankan sesuai dengan sifat aslinya KUNCI UNTUK MENYELAMATKAN SPESIES ADALAH DENGAN MENYELAMATKAN POPULASI TERSEBUT Konservasi yang baik = sebanyak mungkin individu spesies dapat dilestarikan dalam habitat yang berkualitas dan seluas mungkin habitat tersebut dapat dilindungi (Caughley dan Gunn, 1996)  Contoh : spesies prioritas KLHK Indonesia menetapkan spesies prioritas sebagai spesies kunci dalam konservasi di antaranya adalah : 1. Harimau sumatra 2. Gajah sumatra 3. Badak Rhinoceros sondaicus, Dicherorhinus sumatrensis 4. Banteng jawa 5. Owa jawa 6. Orangutan 7. Bekantan 8. Komodo 9. Jalak bali 10. Maleo 11. Babi rusa 12. Anoa 13. Elang 14, Kakatua lima 15. Macan tutul Jawa 16. Rusa bawean 17. Cendrawasih tujuh spesies 18. Surili 19. Tarsius 20. Monyet hitam sulawesi 21. Julang sumba 22. Nuri kepala hitam 24. Kanguru pohon 25. Celepuk rinjani Dan lain-lain Sitasi gambar : dari berbagai sumber TERIMA KASIH 34 TOPIK BAHASAN MATA KULIAH BIOLOGI SELESAI DILANJUTKAN DENGAN PRESENTASI KELOMPOK 35