Aliran Materi dan Energi dalam Ekosistem Terjemaha erjemahan n dari dar i : “Matter and Energy Flows in Ecosystem” Dalam buku : From Ecosystem to Biosphere Part III Chapter 11 Diterjemahkan oleh : Hadisti Nur Aini (P052110161)
Ekosistem Ek osistem dan Fungsinya Ekologi ekosistem mempelajari tentang
perpindahan, perubahan, dan akumulasi materi dan energi melalui makhluk hidup dan aktivitasnya (Evans, 1956) ekosistem adalah Salah satu fungsi dasar dari ekosistem
memproduksi materi organik sumber kehidupan (yang dilakuk dilakukan an oleh organisme autotrof) Materi organik tersebut terdiri dari energi
yang akan diguna digunakan kan dan diuraikan oleh organisme konsumen konsumen (heterotr (heterotrof) of) dalam jaring makanan
Penelitian Lindeman (1942) pendekatan trofodinamik pertama untuk ekologi mengusulkan kalori sebagai unit umum memungkinkan kita untuk mempelajari dan
membandingkan produktivit produktivitas as ek ekosistem osistem sambil memperkenalkan konsep transfer materi, energi, dan energi hasil perwujudan dari banyak ide yang diajukan oleh para ahli ekologi pada saat itu Pendekatan trofodinamik mencapai puncaknya dengan adanya International Biological Programme , objek utama yang digunakan untuk mempelajari produktivitas dan membandingkan aliran materi dan energi pada ekosistem ekosistem yang berbeda untuk memperoleh aturan dasar dari fungsi ekosi ekosistem stem tersebut.
SIKLUS MATERI DAN ALIRAN ENERGI Berdasarkan teori : mineral hampir tidak dapat dapat dimusnahkan, dimusnahkan, mineral tersebut secara konstan terus berputar di dalam ekosistem membentuk sebuah siklus materi didaur ulang secara menyeluruh dalam ekosistem sedangkan energi hanya dapat melewatinya “
ditentang oleh Pat ditentang Patten ten et al. (1997) : setidaknya setidakny a sebagian energi didaur ulang bersama materi dalam bentuk energi sisa yang tergabung tergabung dalam rantai kimia bahan organik
”
Energi dan materi dalam ekosistem ditransfer terutama melewati rantai makanan. Pada setiap tingkatan trofik, bagian tertentu tertentu dari energi didisipasikan dalam bentuk panas.
Setiap sel atau organisme memiliki siklusnya sendiri untuk mendapatkan energi
Energi tersebut tersebut akan disimpan dan digunakan untuk pemeliharaan, reproduksi, reproduksi, dan fungsi lainny l ainnya a Patten Patt en et al. (1997) : energi mengalir ke bawah bawah dalam jaring makanan
Pada level fisiologis, sintesis organik atau anabolisme
dimungkinkan dengan adanya pemasukan energi Pada level organisme dan komunitas, disipasi materi
dan energi adalah hasil dari pernapasan, ekskresi, dan kematian yang diseba disebabkan bkan oleh predator atau tua
Intensitas fisiologi dikontrol Intensitas dikontrol oleh Hukum Q 10 yang sudah dikenal menyatakan bahwa aktivitas fisiologi berlipat ketika temperature meningkat per 10°C. Namun hubungan linier ini hanya berlaku saat batas temperatur sesuai dengan temperature kehidupan organisme org anisme yang bersangkut bersangkutan an dimana merek mereka a dapat beradaptasi dengan baik
DAYA PRODUKSI DAN HASIL EKOSISTEM Materi dan energi tersimpan dalam biomassa, yang merupakan jumlah dari materi organik hidup yang tersedia pada saat tertentu, dalam kaitannya dengan unit area (m2 atau ha) atau volume (m 3) Biomassa adalah hasil dari keseimbangan antara antara dua aliran, yang pertama adalah produksi dan yang kedua adalah predasi dan kematian dinyatakan sebagai berat segar atau berat kering (dikonversi (dikon versi ke dalam satuan kalori)
Produksi memastikan memastikan pergan pergantian tian biomassa yang dikonsumsi dik onsumsi atau yang sudah mati
produksi produksi merupakan jumlah total bahan organik yang baru disintesis dan dihasilkan oleh biomassa yang diberikan selama periode waktu tertentu Primer
Produktifitas = P/B
Produksi Sekunder
yaitu rasio antara produksi dan biomassa dalam lingkungan, untuk setiap satuan waktu
PRODUKSI PRIMER hak khusus bagi organisme autotrof akumulasi energi di tanaman hijau yang berasal dari matahari Sebagian besar biomassa di permukaan bumi terdiri dari tumbuhan (99.9% dalam berat) (Whittaker, 1975) Dua prinsip mekanisme yang terkenal
Fotosintesis Kemosintesis
PRODUKSI SEKUNDER energi yang disimpan oleh organisme heterotrof yang berasal dari materi hidup tumbuhan atau hewan
organisme heterotrof heterotrof menggunakan energi yang diakumulasi oleh organismee autotrofik autotrofik secara langsung (herbivor (herbivora) a) atau tidak langsung (karniv ( karnivora, ora, detritifor,, pengurai) detritifor
Laju Perputaran Biomassa ada hubungan positif antara tingkat perputaran dan ukuran individu: spesies yang lebih kecil, akan akan lebih pendek siklus biologisnya, dan lebih cepat pergantiannya
Piramida Ekologi Ahli ekologi menyusun piramida
berdasarkan jumlah (kelimpahan numerik dari individu-individu dari tingkat trofik), biomasa, dan / atau energi Bagian dasar piramida terdiri dari produsen primer, dan karnivora karnivor a berada di bagian paling atas
Perhitungan & Perkiraan Energi energi potensial yang tersedia, satu bagian masuk ke dalam tubuh (I) dan sebagian besar yang lain tidak digunakan (NU) energi yang dikonsumsi tidak diasimilasikan (NA) dan akan dikeluarkan dikeluark an dalam bentuk feses energi asimilasi (A) akan didisipasikan oleh respirasi (R) untuk pemeliharaan metabolisme, untuk pertumbuhan individu (P), dan disimpan dalam massa tubuh. Energi yang mengalir sama dengan makanan yang
diasimilasikan dirumuskan : A = I - NA Produksi biologis (P) konsumen sama dengan energi asimilasi dikurangi respirasi organisme : A = P + R
Perhitungan & Perkiraan Energi
Keseimbangan energi: proses yang berbeda dalam proses pembuangan energi selama transfer, di setiap individu
Tingkatan Trofik Produsen Utama = Organisme Autrotrof Konsumen = Organisme Heterotrof (Herbivora, Karnivora, Omnivora) Pengurai = Jamur, Bakteri (Mikroorganisme)
Rantai Rant ai dan Jaring-jaring Makanan Diagram aliran materi atau energi antar tingkat trofik yang berbeda, dari produsen autotrofik ke konsumen akhir. Ini adalah karikatur alam yang menggambarkan secara sederhana siapa memakan siapa (Pimm, 1982) Teori jaring makanan didasarkan pada adanya beberapa interaksi antar spesies, baik dalam hubungan memakan dan dimakan atau dalam hubungan kompetisi untuk sumber daya yang sama
Jaring makanan berdasarkan habitat makan ikan di perairan bebas
Jaring Makanan Autotrof dan Pengurai
Rantai makanan autotrofik autotrofik atau asal usul detritus dalam sebuah sistem perairan
Generalisasi Tentang Jaring Makanan Loop jarang terjadi Rantai makanan umumnya pendek Omnivora secara umum langka Panjang rantai rantai makanan tidak jauh berbeda dalam ekosistem yang memiliki tingkat produktivitas yang berbeda Rantai akan rusak di zona yang sering terjadi gangguan Proporsi terminal predator, spesies perantara, dan spesies autotrofik relatif konstan
Connectance Kompleksitas Kompleksitas jaring, terkait terkait dengan adanya sejumlah besar spesies yang berinteraksi. Hal ini didasarkan pada hipotesis bahwa banyak interaksi antar spesies yang berlebihan, sehingga mereka dapat menggantikan satu sama lain, Connectance adalah rasio antara jumlah ikatan ikatan trofik yang ada antara spesies yang berbeda dalam jaring makanan dengan jumlah teoritis maksimum yang mungkin. Jika S adalah jumlah spesies dan L jumlah hubungan antara spesies, C connectance didefinisikan didefinisikan sebagai berikut: C = L/S 2
Peran Mikroorganismee dalam Sistem Pelagis Perkembangan embangan terbaru menunjukkan bahwa transf transformasi ormasi paling Perk mendasar pada titik asal aliran energi dan materi dalam ekosistem ekosis tem berasal dari mikroba
Perputaran (Loop) Mikroba Jalur nutrisi dalam ekosistem perairan. (A) Dalam rantai makanan dengan struktur vertikal. (B) Siklus nutrisi oleh mikroba di dasar rantai makanan (dimodifikasi dari Stone dan Weisburg, 1492). Perputaran mikroba menjaga nutrisi Perputaran tetap ada di dalam sistem, sambil membuat nutrisi tetap tersedia
Peranan Virus Studi terbaru telah menunjukkan m enunjukkan bahwa lisisnya lisisnya sel oleh infek infeksi si virus
mungkin merupakan proses penting dalam produksi bahan organik terlarut di habitat pelagis. kenyataannya, ya, virus adalah salah satu dari kelompok yang Pada kenyataann paling melimpah di lautan (Fuhrman dan suttle, 1993)
TEORI PENGENDALIAN FUNGSI EKOSISTEM MELALUI JARING MAKANAN Bottom Up Mengacu pada struktur vertikal dari rantai makanan, dan sangat dipengaruhi oleh hipotesis kompetisi antarspesies, ahli ekologi telah beranggapan bahwa persaingan antara produsen utama dalam penggunaan nutrisi memainkan peran utama dalam regulasi populasi teori kontrol komunitas oleh sumber daya, atau kontrol dari bawah ke atas
Top Down Salah satu konsekuensi dari banyak hubungan dalam jaring makanan : prinsip interak interaksi si bertingkat, predasi memberikan sebuah efek langsung terhadap mangsa dan efek tidak langsung pada tingkat trofik lainnya yang lebih rendah (Carpenter et al, 1985.)
fungsi dari ekosistem sangat dibatasi oleh predasi yang diberikan oleh tingkat yang lebih tinggi pada tingkat trofik yang lebih rendah (kontrol dari atas ke bawah)
Penelitian pada lingkungan danau telah menunjukkan bahwa faktor top down dan bottom up masing-masing menjelaskan sekitar 50% dari keragaman biomassa, yaitu bahwa biomassa fitoplankton dan produksinya dikendalikan secara berimbang oleh nutrisi dan rantai makanan (Carpenter et al., 1991).
Teori Kaskade Trofik Konsep trofik bertingkat muncul dari manajemen
perikanan dalam lingkungan danau: dalam sistem dengan empat tingkat trofik, misalnya (ikan pemakan ikan, ikan pemakan zooplankton, zooplankton herbivora, fitoplankton), peningkatan peningkatan biomassa pemakan pemakan ikan akan memilikii konsekue memilik onsekuensi nsi pada semua tingkatan rantai makanan di bawahnya Dengan menambahkan atau menghapus beberapa predator kita dapat mempengaruhi dinamika keseluruhan dari sistem (Carpenter et al., 1985).
Arus Energi Melalui Ukuran Ukuran Kelompok Kelompok Pada Pada sebuah sebuah Komunitas ukuran dari suatu organisme merupakan parameter ekologi penting yang menentukan sebagian besar kegiatan dilakukan organisme dalam ekosistem
Hipotesis dari "model bertingkat" dimulai dari prinsip bahwa spesies dapat diklasifikasikan diklasifikasikan sebelumnya dalam sistem hierarki (atau dalam kaskade) kask ade) sehingga dapat mengk mengkonsumsi onsumsi spesiess pesiesspesies hanya dari tingkat yang lebih rendah dan hanya dapat dikonsumsi oleh spesies dari tingkat yang lebih tinggi
TERIMA KASIH
Perbedaan Siklus Materi dengan Siklus Energi Siklus energi ini diawali dari energi matahari yang ditangkap oleh produsen, kemudian terus berputar tiada henti pada konsumen dan semua komponen ekosistem yang. hal ini karena menurut hukum termodinamika bahwa energi dapat berubah bentuk, tidak dapat dimusnahkan serta diciptakan. Perubahan bentuk energi inn dikenal dengan istilah transformasi energi. Siklus materi lebih ditekankan pada perputaran materi yang terjadi diantara komponen ekosistem. Materi yang menyusun tubuh organisme berasal dari bumi. Materi yang berupa unsur unsur terdapat dalam senyawa kimia yang merupakan Materi dasar makhluk hidup dan tak hidup. Materi itu antara lain siklus air, siklus oksigen, siklus karbon, siklus nitrogen, dan siklus sulfur siklus materi dibedakan atas dua tipe, yaitu tipe gas dan tipe sidimeter sidimeter..
Rantai Makanan Rantai makanan adalah pengalihan energi dari sumbernya dalam tumbuhan melalui sederetan organisme yang makan dan yang dimakan. Para ilmuwan ekologi mengenal tiga macam rantai pokok, yaitu rantai pemangsa, rantai parasit, dan rantai saprofit. 1. Rantai Pemangsa Rantai pemangsa landasan utamanya adalah tumbuhan hijau sebagai produsen. Rantai pemangsa dimulai dari hewan yang bersifat herbivora sebagai konsumen I, dilanjutkan dengan hewan karnivora yang memangsa herbivora sebagai konsumen ke-2 dan berakhir pada hewan pemangsa karnivora maupun herbivora sebagai konsumen ke-3. 2. Rantai Parasit Rantai parasit dimulai dari organisme besar hingga organisme yang hidup sebagai parasit. Contoh organisme parasit antara lain cacing, bakteri, dan benalu. 3. Rantai Saprofit Rantai saprofit dimulai dari organisme mati ke jasad pengurai. Misalnya jamur dan bakteri. Rantai-rantai di atas tidak berdiri sendiri tapi saling berkaitan satu
Piramida Ekologi Ada 3 jenis piramida ekologi, ekologi, yaitu piramida jumlah, piramida biomassa, dan piramida energi. a. Piramida jumlah Organisme dengan tingkat tingkat trofik masing - masing dapat dap at disajikan dalam piramida jumlah. Organisme Organisme di tingkat trofik trofik pertama biasanya biasanya paling melimpah, sedangkan organisme di tingkat trofik kedua, ketiga, ketiga, dan selanjutnya makin berkurang. Dapat dikatakan dikat akan bahwa pada keban kebanyakan yakan komunitas komunitas normal, jumlah tumbuhan selalu lebih banyak daripada organisme herbivora. herbivora. Piramida jumlah ini di dasarkan atas jumlah organisme di tiap tingkat trofik. b. Piramida biomassa Biomassa adalah ukuran berat berat materi hidup di waktu tertentu. Untuk mengukur biomassa di tiap tingkat trofik maka rata-r rata-rata ata berat organisme di tiap tingkat t ingkat harus diukur kemudian barulah jumlah organisme di tiap tingkat diperkirakan. Piramida biomassa berfungsi menggambarkan perpaduan massa seluruh organisme di habitat tertentu, dan diukur dalam gram. c. Piramida energi .Piramida .Pirami da energi yang dibuat berdasarkan observasi yang dilakukan dalam waktu yang lama. Piramida energi mampu memberikan gambaran paling akurat tentang aliran
Glosarium Glosa rium Terjemah erjemahan an Exergy adalah Energy yang terubah menjadi Work, bukan kemudahan pengambilan energy. Jadi dalam aliran energy terkandung sejumlah "Exergy", dimana nilai exergynya bisa bertambah jika telah diketahui bagaimana memanfaatkan energy tsb menjadi kerja. Katabolisme adalah reaksi pemecahan / pembongkaran senyawa kimia kompleks yang mengandung energi tinggi menjadi senyawa sederhana yang mengandung energi lebih rendah. Tujuan utama katabolisme adalah untuk membebaskan energi yang terkandung di dalam senyawa sumber. Anabolisme adalah suatu peristiwa perubahan senyawa sederhana menjadi senyawa kompleks, nama lain dari anabolisme adalah peristiwa sintesis atau penyusunan. Anabolisme memerlukan energi, misalnya : energi cahaya untuk fotosintesis, energi kimia untuk kemosin kemosintesis. tesis. Trofik kaskade = ketika predator dalam jaring makanan menekan mangsanya, melepaskan tingkat trofik yang lebih rendah dari predasi
Biomassa adalah bahan organik yang terbuat dari tumbuhan dan hewan. Biomassa mengandung energi tersimpan yang berasal berasal dari matahari. Tanaman Tanaman menyerap energi matahari dalam proses yang disebut fotosintesis. Energi kimia dalam tumbuhan akan diteruskan ke hewan dan orang-orang yang memakannya. Biomassa adalah sumber energi terbarukan terbarukan karena karena kita selalu dapat menanam menanam lebih banyak pohon dan tanaman, dan sampah akan selalu ada. Beberapa contoh bahan bakar biomassa adalah kayu, tanaman, pupuk, dan beberapa jenis sampah. Connectance: sejumlah tindakan dan statistik ringkasan menggambarkan dan membandingkan jaring makanan
digunakan
untuk
Pelagis: ikan yg hidup di lapisan permukaan perairan pantai atau di perairan pantai bottom-up adj : suatu pendekatan untuk masalah yang dimulai dengan rincian dan bekerja sampai ke tingkat konseptual tertinggi top-down adj : suatu pendekatan terhadap suatu masalah yang dimulai pada tingkat konseptual konsep tual tertinggi dan bekerja sampai ke detail kohort adalah suatu kelompok orang yang memiliki suatu pengalaman yang sama dalam suatu periode tertentu
Intraguild predasi, atau IGP, adalah membunuh dan makan dari pesaing potensial. Interaksi ini merupakan kombinasi dari predasi dan kompetisi, karena kedua spesies memanfaatkan sumber daya mangsa yang sama dan juga mendapat manfaat dari memangsa satu sama lain.
