Matahari dan Aliran Energi bagi Kehidupan Makhluk Hidup
Aliran Energi dalam Ekosistem
Energi dari sinar matahari merupakan tenaga penegendali dari semua ekosistem. Tumbuhan dengan memanfaatkan tenaga yang berasal dari sinar matahari mempunyai kemampuan untuk menyerap dan mengumpulkan nutrisi dari tanah dan gas dari udara untuk menghasilkan
makanannya.
Energi
beredar
dalam
ekosistem
dalam
bentuk rantai
makanan dan jaring-jaring makanan dari suatu tingkat trofik ke tingkat trofik berikutnya.
Dengan cara demikianlah energi mengalir dalam sistem alam ini. Energi matahari diproduksi dari sebuah nuklir yang melalui reaksi fusi. Fusi nuklir (reaksi termonuklir) adalah sebuah proses saat dua inti atom bergabung, atom bergabung, membentuk inti atom yang lebih besar dan melepaskan energi. melepaskan energi. (Aryulinda: (Aryulinda: 2004)
memasak
garam
sinar matahari
pemanas air
rumah hijau
Bumi menerima sekitar 174.000 terrawatt radiasi sinar matahari, tetapi permukaan bumi hanya menerima me nerima sebesar 47% dari total radiasi sinar matahari dan selebihnya kembali lagi terpantulkan ke ruang hampa. Aliran energi mengalir berawal dari tumbuhan yang selanjutnya digunakan untuk melakukan fotosintesis. Makhluk hidup yang dapat berfotosintesis diantaranya adalah tumbuhan hijau, alga, fitoplankton dan bakteri. Organisme ini berfotosintesis dengan menggunakan zat hara, karbon dioksida, dan air dan air serta bantuan energi cahaya matahari. cahaya matahari.
Fotosintesis merupakan salah satu proses anabolisme. Sumber utama dari proses fotosisntesis adalah CO₂ dengan memanfaatkan cahaya (foton) dan air melalui reaksi gelap dan reaksi terang menghasilkan glukosa dan oksigen yang dimanfaatkan untuk makhluk hidup untuk proses respirasi. Fotosintesis juga sangat penting bagi semua kehidupan aerobik di Bumi karena selain untuk menjaga tingkat normal oksigen di atmosfer, fotosintesis juga merupakan sumber energi bagi hampir semua kehidupan di Bumi, baik secara langsung (melalui produksi primer) maupun tidak langsung (sebagai sumber utama energi dalam makanan mereka). Pada tumbuhan, alga, dan cyanobacteria, dilakukan dalam suatu rangkaian reaksi yang disebut siklus Calvin, namun rangkaian reaksi yang berbeda ditemukan pada beberapa bakteri, misalnya siklus Krebs terbalik pada Chlorobium. Banyak organisme fotosintesis memiliki adaptasi yang mengonsentrasikan atau menyimpan karbondioksida. Ini membantu mengurangi proses boros yang disebut fotorespirasi yang dapat menghabiskan sebagian dari gula yang dihasilkan selama fotosintesis. Di dalam daun terdapat mesofil yang terdiri atas jaringan bunga karang dan jaringan pagar. Pada
kedua
jaringan
ini,
terdapat kloroplas yang
mengandung
pigmen
hijau klorofil. Pigmen ini merupakan salah satu dari pigmen fotosintesis yang berperan penting dalam menyerap energi matahari. Dari semua radiasi Matahari yang dipancarkan, hanya panjang gelombang tertentu yang dimanfaatkan tumbuhan untuk proses fotosintesis, yaitu panjang gelombang yang berada pada kisaran cahaya tampak (380-700 nm). Cahaya tampak terbagi atas cahaya merah (610 700 nm), hijau kuning (510 - 600 nm), biru (410 - 500 nm), dan violet (< 400 nm). Perbedaan kemampuan daun dalam menyerap berbagai spektrum cahaya tersebut disebabkan adanya perbedaan jenis pigmen yang terkandung pada jaringan daun. Masing-masing jenis cahaya berbeda pengaruhnya terhadap fotosintesis. Hal ini terkait pada sifat pigmen penangkap cahaya yang bekerja dalam fotosintesis. . Kloroplas mengandung beberapa pigmen. Sebagai contoh, klorofil a terutama menyerap cahaya biru-violet dan merah, sementara klorofil b menyerap cahaya biru dan oranye dan memantulkan cahaya kuning-hijau. Klorofil a berperan langsung dalam reaksi terang, sedangkan klorofil b tidak secara langsung berperan dalam reaksi terang. Proses absorpsi energi cahaya menyebabkan lepasnya elektron berenergi tinggi dari klorofil a yang selanjutnya akan disalurkan dan ditangkap oleh akseptor elektron. Proses ini merupakan awal dari rangkaian panjang reaksi fotosintesis.
Rantai makanan
Rantai makanan merupakan proses aliran energi melalui memakan dan dimakan antarorganisme yang berlangsung secara teratur dan membentuk suatu garis tertentu. Misal: Rumput-ulat-burung kecil-kucing.
Gambar Rantai Makanan
Jaring-Jaring Makanan
Jaring-jaring makanan adalah kumpulan dari rantai makanan yang saling berhubungan dan membentuk skema mirip jaring. Kelangsungan hidup organisme membutuhkan energi dari bahan organik yang dimakan. Bahan organik yang mengandung energi dan unsur-unsur kimia transfer dari satu organisme ke organisme lain berlangsung melalui interaksi makan dan dimakan. Peristiwa makan dan dimakan antar organisme dalam suatu ekosistem membentuk struktur trofik yang bertingkat-tingkat.
Gambar Jaring-jaring Makanan Tingkat trofik pertama adalah kelompok organisme autotrof yang disebut produsen yaitu organisme seperti tumbuhan hijau, bakteri sulfur, bakteri nitrit, bakteri nitrat dan fitoplankton. Organisme autotrof adalah organisme yang dapat membuat bahan organik sendiri dari bahan anorganik dengan bantuan sumber energi. Tingkat tropik kedua ditempati oleh berbagai organisme heterotrof yang tidak dapat menyusun bahan organik sendiri. Organisme heterotrof ini hanya menggunakan zat organik dari organisme lain sehingga disebut juga konsumen. Konsumen dibagi menjadi beberapa diantaranya : a. Konsumen Primer(Konsumen 1) Organisme pemakan produsen atau dinamakan herbivora yang menempati tingkat trofik kedua. b. Konsumen Sekunder
Organisme pemakan herbivora yang dinamakan karnivora kecil yang menempati tingkat trofik ketiga. c. Konsumen Tersier Organisme pemakan konsumen sekunder yang dinamakan karnivora besar yang menempati tingkat trofik keempat. Selanjutnya organisme yang telah mati di uraikan oleh pengurai (dekomposer). Pengurai adalah organisme heterotrof yang menguraikan bahan organik yang berasal dari organisme mati (bahan organikkompleks). Organisme pengurai menyerap sebagian hasil penguraian tersebut dan melepaskan bahan-bahan yang sederhana yang dapat digunakan kembali oleh produsen. Contoh pengurai ini adalah bakteri dan jamur. (Emanuel, 1997) Piramida ekologi
Struktur trofik dapat disusun secara urut sesuai hubungan makan dan dimakan antar trofik yang secara umum memperlihatkan bentuk kerucut atau piramid. Gambaran susunan antar trofik dapat disusun berdasarkan kepadatan populasi, berat kering, maupun kemampuan menyimpan energi pada tiap trofik yang disebut piramida ekologi. Piramida ekologi ini berfungsi untuk menunjukkan gambaran perbandingan antar trofik pada suatu ekosistem. Pada tingkat pertama ditempati produsen sebagai dasar dari piramida ekologi, selanjutnya konsumen primer, sekunder, tersier sampai konsumen puncak.
1.
Piramida Energi
Piramida energi adalah piramida yang menggambarkan hilangnya energi pada saat perpindahan energi makanan di setiap tingkat trofik dalam suatu ekosistem. Pada piramida energi tidak hanya jumlah total energi yang digunakan organisme pada setiap taraf trofik rantai makanan tetapi juga menyangkut peranan berbagai organisme di dalam transfer energi . Dalam
penggunaan
energi,
makin
tinggi
tingkat
trofiknya
maka
makin
efisien
penggunaannya. Namun panas yang dilepaskan pada proses tranfer energi menjadi lebih besar. Hilangnya panas pada proses respirasi juga makin meningkat dari organisme yang taraf trofiknya rendah ke organisme yang taraf trofiknya lebih tinggi. Sedangkan untuk produktivitasnya, makin ke puncak tingkat trofik makin sedikit, sehingga energi yang tersimpan semakin sedikit juga. Energi dalam piramida energi dinyatakan dalam kalori per satuan luas per satuan waktu. Misalnya di lautan terbuka produsennya adalah fitoplankton mikroskopik, sedangkan konsumennya adalah makhluk mikroskopik sampai makhluk besar seperti paus biru dimana biomassa paus biru melebihi produsennya. Puncak piramida biomassa memiliki biomassa terendah yang berarti jumlah individunya sedikit, dan umumnya individu karnivora pada puncak piramida bertubuh besar. Ketika energi mengalir melewati suatu ekosistem banyak energi yang hilang sebelum dapat dikonsumsi oleh organisme pada tingkat berikutnya. Jumlahenergi yang tersedia bagi masingmasing tingkat trofik ditentukan oleh produktivitas primer bersih dan efisiensi pengubahan energi makanan menjadi biomassa disetiap mata rantai pada rantai makanan.
Gambar diatas merupakan suatu diagram mengenai bagaimana energi yang diperoleh konsumen dalam bentuk makanan dapat dibagi. Dari 200J yang dikonsumsi oleh ulat, hanya 33J yang digunakan untuk pertumbuhan sisanya dibuang sebagai feses atau digunakan untuk respirasi seluler. Tentunya energi yang terkandung dalam feses tidak hilang dari ekosistem, Energi itu masih dapat dikonsumsi oleh detritivora, akan tetapi energi yang digunakan untuk respirasi hilang dari ekosistem. Dengan demikian jika radiasi matahari merupakan sumber utama energi untuk bagian besar ekosistem, Maka kehilangan panas pada respirasi adalah tempat pembuangan utama.Hal inilah yang menyebabkan energi dikatakan energi mengalir melalui bukan didaur ulang di dalam ekosistem.hanya energi kimia yang disimpan sebagai pertumbuhan. (Campbell, 2014)
Siklus Materi dalam Ekosistem
Keberadaan makhluk hidup di dunia ini tergantung pada aliran energi dan siklus materi melalui ekosistem. Kedua proses tadi mempengaruhi jumlah dari organismeorganisme, kecepatan proses metabolisme, dan kompleksitas dari komunitas. Energi dari materi mengalir melalui ekosistem bersama-sama sebagai materi organik, satu sama lainnya tidak bisa dipisah-pisahkan. Tetapi aliran energi adalah satu arah, sekali dimanfaatkan oleh ekosistem akan hilang keluar dari sistem. Tumbuhan merupakan komponen yang sangat penting, dalam proses aliran energi dan siklus materi, sehingga terjadinya keterpautan antara komponen biotik dengan komponen abiotik dalam ekosistem. (Sasongko, 2001)
Energi
Energi adalah kemampuan dalam melakukan usaha. Energi bersifat kekal, abadi, tidak dapat dibuat, dimusnahkan hanya saja hanya diubah kebentuk yang lain. Ketika energi diu bah kebentuk lain, tidak semua energi akan hilang. Hukum II Termodinamika W=F.S Laju radiasi H=e..∆⁴ . = 5,6710−8J/(s.2 4 ) Efisiensi Energi adalah usaha yang dilakukan dengan tujuan untuk mengurangi jumlah
energi yang dibutuhkan, dalam menggunakan sebuah peralatan atau bahkan sistem yang berhubungan dengan energi. Rumus :
= Ket: Et
: Efisiensi energi
Pt
: Konsumen(1,2,3)
Pt-1
: Produsen, konsumen(1,2)
(Powerpoint)
1
DAFTAR PUSTAKA Aktivis Praktikum EkologiTumbuhan, Biologi FKIP UNPAS Bandung.2011. Ekosistem, Aliran Energi, dan Siklus Materi dalam Ekosistem. http://aktivitaspraktikumektum.blogspot.co.id/2011/06/ekosistem-aliran-energi-dansiklus.html. diakses pada hari Sabtu, 21 Oktober 2017 pukul 12:24 Aryulinda, Diah,dkk. Biologi SMA dan MA untukKelas X . Jakarta. Erlangga Campbell, Neil A., Reece, Jane B. (2004). BiologiCampbell :EdisiKelima - Jilid 3 (Ed.5). Jakarta. Erlangga Emanuel, A.P. 1997. Biologi. PT Galaxy Puspa Mega, Jakarta Sasongko, Agung. 2001. BIOLOGI . PT. Pabelan, Surakarta
