Aliran Energi Dalam Ekosistem

ALIRAN ENERGI DALAM EKOSISTEM Disusun untuk memenuhi tugas Mata kuliah Interaksi Makhluk Hidup Yang dibimbing oleh Bapak Istamar Syamsuri

Oleh :

Nama

: Evi Normawati

NIM

: 120351410915 120351410915

Prodi/Off

: Pendidikan IPA / A

UNIVERSITAS NEGERI MALANG FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM PRODI S1 PENDIDIKAN IPA Februari, 2014

Aliran Energi dalam Ekosistem

1

PEMBAHASAN

1. Energi Setiap tahap kehidupan tentu selalu menunjukkan berbagai macam kegiatan. Jantung tikus berdenyut meskipun tikus tersebut lagi tidur, berbagai tumbuhan tumbuh dan berkembang (Idjah, 1988). Semua kegiatan tersebut memerlukan energi. Energi dapat didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan pekerjaan; pekerjaan ialah hasil dari suatu energi yang melintasi suatu jarak. Baik makhluk hidup maupun tak hidup mempunyai energi bahkan tiap materi itu merupakan suatu bentuk energi. Dalam alam, energi terdapat dalam bermacam-macam bentuk. Batu, air, dan udara juga memiliki energi. Batu yang terletak di lereng bukit memiliki energi yang disebut energi potensial. Berbeda dengan batu yang menggelinding dari bukit, batu tersebut memiliki energi yang disebut energi kinetik. Makanan yang biasa kita makan juga mengandung energi potensial berupa karbohidrat (tepung,gula), lemak, dan protein. Tetapi karena jenis-jenis makanan tersebut menurut sifatnya adalah bahan kimia, maka lebih sering dikatakan memiliki energi kimia (Dwidjoseputro, 1990). Energi tidak dapat diciptakan, hanya saja bisa diubah menjadi bentuk energi yang lain. Hal ini sesuai Hukum Kekelan Energi yang menyatakan bahwa “Energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan”. Contoh dari pengubahan bentuk energi adalah sebagai berikut: dalam suatu mesin mobil, pembakaran dari bensin dapat mengubah energi kimia menjadi energi mekanik. Mesin dapat menggerakkan mobil, sehingga energi mekani tersebut diubah menjadi energi kinetik. Bentuk lain dari energi adalah energi panas (Idjah, 1988). Energi kimia yang terkandung dalam makanan, tidaklah semata-mata langsung ada. Sumber energi dalam bumi ini adalah Matahari. Hal tersebut dapat dibuktikan dengan meletakkan suatu benda, misalnya sepotong besi dibawah sinar matahari. Besi itu lamakelamaan akan menjadi panas. Jadi energi dalam sinar matahari telah berubah menjadi energi panas. Energi sinar inilah yang menjadi sumber energi tumbuhan hijau. Dan sumber dari energi sinar ini adalah matahari (Idjah, 1988). Cahaya yang dipancarkan oleh Matahari terdiri atas berbagai jenis sinar, ada yang berpanjang gelombang pendek ada yang berpanjang gelombang panjang. Pancaran matahari yang sampai di bumi tidak seluruhnya dimanfaatkan oleh bumi, akan tetapi 35% dipancarkan kembali ke angkasa. Tumbuhan hanya memanfaatkan kurang dari 1%, dan energi inilah yang diubah menjadi bentuk-bentuk energi lain untuk menghidupi konsumen. Para konsumen, yaitu pemakan tumbuhan (herbivora), Aliran Energi dalam Ekosistem

2

pemakan daging (karnivora), pemakan bahan nabati maupun hewani (omnivora), masih juga memerlukan energi yang langsung dari matahari, misalnya untuk pemanasan badan, namun jumlahnya tidak sebanyak yang diperlukan tumbuhan (Dwidjoseputro, 1990). 2. Aliran Energi dalam Ekosistem

Aliran energi dalam ekosistem adalah proses berpindahnya energi dari suatu tingkat trofik ke tingkat trofik berikutnya yang dapat digambarkan dengan rantai makanan atau dengan piramida biomasa. Ekosistem mempertahankan diri dengan siklus energi dan nutrisi yang diperoleh dari sumber eksternal. Meskipun sumber energi adalah Matahari cahaya matahari juga dapat diperoleh setiap makhluk hidup (manusia dan hewan) akan te tapi manusia dan hewan tentulah tidak akan bisa bertahan hidup hanya dengan cahaya matahari saja. Energi dalam cahaya harus diubah terlebih dahulu menjadi energi yang berupa materi; dengan kata lain, energi cahaya harus diubah terlebih dahulu menjadi energi kimia. Pengubahan atau transformasi itu dilangsungkan dalam tubuh tumbuhan yang mengandung molekul-molekul yang disebut klorofil. Proses pengubahan tersebut disebut dengan fotosintesis. Dalam proses itu diperlukan sinar, oleh karena itu ada foto yang berarti cahaya. Dalam proses itu terjadi penyatuan (sintesis) dua komponen, yaitu air dan karbondioksida, oleh karena itu ada kata sintesis yang berarti penyatuan atau penggabungan. Adapun yang dipersatukan ialah air (H 2O) dan karbondioksida (CO 2). Yang menyatukan adalah klorofil dengan bantuan cahaya. Keempat komponen tersebut harus lengakap dan ada semua; apabila salah satu komponen tidak ada maka proses fotosintesis tidak dapat berlangsung. Proses fotosintesis tersebut dapat dituliskan sebagai berikut : cahaya

6 H2O

+

6 CO2

C6H12O6

+

6 O2

klorofil

Air

karbondioksida

karbohidrat

oksigen

Dari persamaan kimia ini dapat disimpulkan, bahwa sebelum ada kehidupan, dalam alam hanya tersedia zat-zat yang lain, seperti hidrogen, besi, magnesium, dan lain-lainnya lagi. Tumbuhan berklorofil mampu menyusun zat organik karbohidrat dengan sinar. Tanpa sinar, tak akan terjadi fotosintesis. Jadi di dalam gua yang tak pernah kena sinar atau pantulan sinar matahari, di situ tak dapat terjadi fotosintesis, dan dengan sendirinya tak ada kehidupan. Demikian pula di dalam laut yang di luar batas tembus sinar matahari, tak mungkin ada bentuk kehidupan yang mampu mengadakan fotosintesis.


3

Karbohidrat yang disusun tanaman hijau merupakan bahan dasar untuk penyusunan lemak, protein, dan macam-macam zat organik yang lain yang diperlukan oleh semua makhluk hidup. Dalam ekologi, tumbuhan disebut produsen. Fungsi produsen ialah menyediakan bahan jadi. Semua makhluk hidup yang menggunakan bahan jadi ini disebut konsumen (Dwidjoseputro, 1990).

Dari bagan di atas, dapt diketahui bahwa sinar matahari diterima oleh tumbuhan berklorofil untuk fotosintesis, sehingga dapat dihasilkan karbohidrat dan oksigen. Energi yang dihasilkan oleh tumbuhan berupa energi kimia yang selanjutnya tumbuhan tersebut dimakan oleh konsumen tingkat I. Tetapi tidak seluruh energi yang semula ditangkap oleh produsen berpindah ke konsumen tingkat I, melainkan hanya sebagian saja. Hal ini dikarenakan produsen jga memiliki “aktivitas” yang menyebabkan energi yang dimiliki produsen sebagian berubah menjadi energi panas. Begitu pula aliran energi yang terjadi dari konsumen tingkat I ke konsumen tingkat II, ada sebagian energi yang berubah menjadi energi panas. Hal ini dinyatakan dalam Hukum Thermodinamika : a. Hukum Thermodinamika I: energi dapat diubah dari suatu bentuk energi menjadi bentuk energi lain, tetapi energi tidak pernah dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. Contoh: energi matahari diubah menjadi energi panas atau energi potensial dalam bentuk makanan. Jumlah energi dalam alam semesta adalah konstan. Artinya jumlah energi tidak dapat bertambah atau berkurang. Aliran Energi dalam Ekosistem

4

b. Hukum Thermodinamika II: setiap terjadi perubahan bentuk energi, pasti terjadi degradasi energi dari bentuk energi yang terpusat menjadi energi yang terpencar. Contoh: benda panas pasti menyebarkan panas (energi) ke lingkungan sekitar yang lebih rendah suhunya. Ketika produsen dan konsumen mati maka mereka akan diuraikan oleh pengurai. Energi sedikit demi sedikit akan hilang dari sistem kehidupan. Akhirnya semua energi yang ditangkap oleh produsen akan kembali ke alam tak hidup. Atau energi juga dapat diubah oleh pengurai menjadi zat anorganik serta energi panas. Karena panas tidak dapat digunakan dalam fotosintesis, maka energi mengalir ke luar melalui jaring-jaring kehidupan. Berbeda dengan energi, zat anorganik atau materi yang dihasilkan oleh pengurai dapat digunakan oleh produsen. Sehingga dalam ekosistem tidak terjadi daur energi melainkan daur materi (Idjah, 1988). 3. Produktivitas

Setiap ekosistem atau komunitas, atau bagian-bagian lain memiliki produktivitas dasar atau disebut produktivitas primer. Pengertian produktivitas primer adalah kecepatan penyimpanan energi potensial oleh organisme produsen melalui proses fotosintesis dan kemosintesis dalam bentuk bahan-bahan organik dapat digunakan sebagai bahan pangan. Dalam konsep produktivitas, faktor satuan waktu sangat penting, karena sistem kehidupan adalah proses yang berjalan secara sinambung. Selain waktu, faktor ruang merupakan faktor penting yang menentukan produktivitas suatu ekosistem. Contoh: produktivitas hutan tropis alam di Semenanjung Malaya lebih tinggi daripada hutan iklim sedang di Inggris. Di Malaya hutan tumbuh sepanjang tahun tanpa waktu istirahat, sesuai dengan iklim tropis. Di Inggris, hutan hanya pada musim semi dan musim panas (Riberu, 2002). 4. Daur Biogeokimia

Dalam suatu ekosistem, materi pada setiap tingkat trofik tidak hilang. Materi berupa unsur-unsur penyusun bahan organik tersebut didaur-ulang. Unsur-unsur tersebut masuk ke dalam komponen biotik melalui udara, tanah, dan air. Daur ulang materi tersebut melibatkan makhluk hidup dan batuan (geofisik) sehingga disebut daur biogeokimia. Fungsi daur biogeokimia adalah sebagai siklus materi yang mengembalikan semua unsur-unsur kimia yang sudah terpakai oleh semua yang ada di bumi baik komponen biotik maupun komponen Aliran Energi dalam Ekosistem

5

abiotik, sehingga kelangsungan hidup di bumi dapat terjaga. Macam-macam daur biogeokmia, antara lain : 

Daur Air (H2O)

Tiap makhluk hidup membutuhkan air. Air merupakan sekitar 70% dari berat badan tumbuhan maupun hewan (Dwidjoseputro, 1990). Proses fotosintesis oleh tumbuhan hanya dapat berlangsung jika ada air. Air di atmosfer berada dalam bentuk uap air. Uap air berasal dari air di daratan dan laut yang menguap karena panas cahaya matahari. Sebagian besar uap air di atmosfer berasal dari laut karena laut mencapai tigaperempat luas permukaan bumi. Uap air di atmosfer terkondensasi menjadi awan yang turun ke daratan dan laut dalam bentuk hujan. Air hujan di daratan masuk ke dalam tanah membentuk air permukaan tanah dan air tanah. Tumbuhan darat menyerap air yang ada di dalam tanah. Dalam tubuh tumbuhan air mengalir melalui suatu pembuluh. Kemudian melalui tranpirasi uap air dilepaskan oleh tumbuhan ke atmosfer. Transpirasi oleh tumbuhan mencakup 90% penguapan pada ekosistem darat. Hewan memperoleh air langsung dari air permukaan serta dari tumbuhan dan hewan yang dimakan, sedangkan manusia menggunakan sekitar seperempat air tanah. Sebagian air keluar dari tubuh hewan dan manusia sebagai urin dan keringat. Air tanah dan air permukaan sebagian mengalir ke sungai, kemudian ke danau dan ke laut. Siklus ini di sebut Siklus Panjang. Sedangkan siklus yang dimulai dengan proses Transpirasi dan Evapotranspirasi dari air yang terdapat di permukaan bumi, lalu diikuti oleh Presipitasi atau turunnya air ke permukaan bumi disebut Siklus Pendek .


6



Daur Karbondioksida (CO2)

Seperti halnya dengan air, CO2 mutlak diperlukan dalam fotosintesis. Akan tetapi CO2 juga dihasilkan dari proses respirasi. Persamaan kimia dari proses respirasi adalah sebagai berikut : C6H12O6

+

karbohidrat

6 O2

6 CO2

oksigen

karbondioksida

+

6 H2O + energi air

Proses respirasi menyebabkan kembalinya CO 2 ke udara. Pembakaran maupun penguraian sampah dan bahan lain yang mengandung senyawa karbon berarti mengembalikan CO2 ke udara. Jadi lewat pabrik-pabrik, kendaraan bermotor, pembakaran sampah, merokok, CO2 dapat terlepas ke udara dan dapat digunakan kembali oleh tumbuhan untuk berfotosintesis.



Daur Belerang (S)

Tiap makhluk hidup membutuhkan belerang. Unsur ini merupakan komponen penting dalam banyak protein. Tumbuhan menyerap belerang dalam bentuk sulfat (SO 4-) (Dwidjoseputro, 1990). Perpindahan sulfat terjadi melalui proses rantai makanan, lalu semua mahluk hidup mati dan akan diuraikan komponen organiknya oleh bakteri. Beberapa jenis bakteri terlibat dalam daur sulfur, antara lain Desulfomaculum dan Desulfibrio yang akan mereduksi sulfat menjadi sulfida dalam bentuk hidrogen sulfida (H 2S). Kemudian H 2S Aliran Energi dalam Ekosistem

7

digunakan bakteri fotoautotrof anaerob seperti Chromatium dan melepaskan sulfur dan oksigen. Sulfur di oksidasi menjadi sulfat oleh bakteri kemolitotrof seperti Thiobacillus. Pada awal mulanya belerang terdapat dalam tanah. Gunung berapi mengeluarkannya sebagai gas dan sebagai zat padat di sekitar kawah. Air hujan mengubah sebagian dari belerang tersebut menjadi sulfat yang diasimilasi oleh tumbuhan. Sebagian lain terbawa oleh air hujan yang kemudian mengumpul dalam sungai yang mengalir ke danau atau ke laut, dan di situ dimanfaatkan oleh hewan dan tumbuhan perairan. Kelebihannya akan mengendap di dasar danau atau di dasar laut. Kalau dasar itu sangat dalam, sehingga tidak dapat dihunii oleh makhluk hidup, maka belerang akan menetap di situ dan hilang dari peredaran. Dengan kata lain, belerang tersebut merupakan sumber daya alam yang tak dapat dipulihkan kembali. Tumbuhan maupun hewan-hewan perairan yang telah mengandung belerang dapat tertangkap oleh konsumen-konsumen darat. Kotoran burung laut dapat dijadian pupuk sehingga belerang pun akan kembali ke tubuh tumbuhan.



Daur Fosfor (P)

Fosfor merupakan komponen penting dalam senyawa ATP, ADP, dan AMP (Adenosin Tri Fosfat, Adenosin Di Fosfat, Adenosin Mono Fosfat), yaitu senyawa kimia yang menyelenggarakan transfer energi dalam sel hidup (Dwidjoseputro, 1990). Fosfor terdapat di alam dalam bentuk ion fosfat (PO 43-). Ion Fosfat terdapat dalam bebatuan. Adanya peristiwa erosi dan pelapukan menyebabkan fosfat terbawa menuju sungai hingga laut membentuk sedimen. Adanya pergerakan dasar bumi menyebabkan sedimen yang Aliran Energi dalam Ekosistem

8

mengandung fosfat muncul ke permukaan. Di darat tumbuhan mengambil fosfat yang terlarut dalam air tanah. Herbivora mendapatkan fosfat dari tumbuhan yang dimakannya dan karnivora mendapatkan fosfat dari herbivora yang dimakannya. Seluruh hewan mengeluarkan fosfat melalui urin dan feses. Bakteri dan jamur mengurai bahan-bahan anorganik di dalam tanah lalu melepaskan fosfor kemudian diambil oleh tumbuhan. Fosfor di laut berasal dari air sungai yang telah melintasi daerah-daerah yang mengandung

fosfor.

Fosfat

diserap

oleh

vegetasi

laut,

terutama

fitoplanktonnya

(Dwidjoseputro, 1990). Fitoplankton yang telah menyerap fosfat akan dimakan oleh ikan laut. Adanya kotoran burung yang berlapis-lapis sejak ribuan tahun sepanjang pantai Chili di Amerika Selatan. Lapisan kotoran burung pemakan ikan laut ini disebut guano. Guano tersebut dapat dijadikan pupuk dan dimanfaatkan oleh vegetasi darat.



Daur Nitrogen (N)

Udara mengandung 79% nitrogen. Kebanyakan nitrogen diasimilasikan tumbuhan lewat perakaran dalam bentuk nitrat. Adanya petir akan menyebabkan nitrogen bebas (N2) di udara akan berubah menjadi nitrat sehingga dapat diserap oleh tumbuhan. Akan tetapi ada beberapa akar tanaman seperti kacang-kacangan yang bersimbiosis dengan mikroorganisme seperti Rhizobium, Azotobacter , Clostridium pasteurianum , Nostoc , Anabaena sehingga


9

tanaman tersebut langsung dapat mengikat nitrogen bebas di udara. Tumbuhan menyusun protein untuk keperluan sendiri dan untuk keturunannya; protein it disimpan dalam biji dan bagian-bagian lain. Herbivora mencukupi keperluannya akan protein hanya dari satu sumber saja, seperti halnya dengan kebutuhannya akan karbohidrat, yaitu dari tumbuhan. Karnivora dan omnivora memperoleh protein dari daging dan telur hewani. Nitrogen yang telah diasimilasikan dalam tubuh makhluk hidup pada umumnya berupa protein, akan kembali ke udara lewat penguraian mikroorganisme. Penguraian organisme baik tumbuhan maupun hewan yang telah mati akan menghasilkan amonium. Selanjutnya amonium ini akan diubah menjadi nitrit oleh bakteri Nitrosomonas, Nitrosococcus dan beberapa spesies lainya. Proses pengubahan amonium menjadi nitrit disebut nitrifikasi. Sedangkan pengoksidasian nitrit menjadi nitrat dilakukan oleh Nitrobacter . Apabila oksigen dalam tanah terbatas, nitrat dengan cepat ditransformasikan menjadi gas nitrogen atau oksida nitrogen oleh proses yang disebut denitrifikasi. Pada akhirnya nitrat dan nitrogen yang terlepas akan dapat diserap oleh tumbuhan kembali.


10

KESIMPULAN

Energi didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan suatu pekerjaan. Energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan, energi hanya bisa berubah bentuk dari bentuk yang satu menjadi bentuk lainnya. Aliran energi dalam ekosistem adalah proses berpindahnya energi dari suatu tingkat trofik ke tingkat trofik berikutnya. Sumber energi adalah matahari. Tumbuhan melakukan fotosintesis dengan bantuan cahaya matahari. Melalui proses fotosintesis tersebut akan dihasilkan karbohidrat dan gas oksigen. Karbohidrat dalam tumbuhan akan sebagian didapatkan oleh konsumen tingkat I, selanjutnya energi dari konsumen tingkat I akan mengalir ke konsumen tingkat II. Dalam aliran energi, energi yang dihasilkan oeh produsen tidak sama persis dengan yang diterima oleh konsumen karena baik produsen maupun konsumen juga menghasilkan energi panas. Apabila produsen dan konsumen mati maka pengurai akan menguraikan energi kimia yang ada dalam tubuh produsen menjadi energi panas dan sebagian materi. Hasil penguraian pengurai tidak dapat digunakan produsen sebagai cahaya dalam fotosintesis. Daur biogeokimia adalah siklus materi yang mengembalikan semua unsur-unsur kimia yang sudah terpakai oleh semua yang ada di bumi baik komponen biotik maupun komponen abiotik, sehingga kelangsungan hidup di bumi dapat terjaga. Macam-macam daur biogeokimia adalah daur air, daur karbondioksida, daur belerang, daur fosfor, serta daur nitrogen.


11

DAFTAR PUSTAKA

Dwidjoseputro, D. 1990. Ekologi Manusia dengan Lingkungannya. Jakarta: Erlangga. Heddy, Suwasono. 1989. Pengantar Ekologi. Jakarta: Rajawali. Riberu, Paskalis. 2002. Pembelajaran Ekologi. Jurnal Pendidikan Penabur , (Online), 1 (1): 125-132, diakses 20 Januari 2014 Soemarwoto, Idjah. 1988. Biologi Umum I . Jakarta: PT. Gramedia.


12

Aliran Energi Dalam Ekosistem

Recommend Documents