EKOLOGI SERANGGA
Oleh:
I NYOMAN TRYADI CAHYA NUGRAHA NIM. 1780911005
PROGRAM STUDI AGROTEKNOLOGI PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2018
EKOLOGI SERANGGA
Serangga
adalah
kolompok
organisme
dominan
di
bumi
baik
dari
segi
keanekaragaman taksonomi dan fungsi ekologis (E. Wilson 1992) (Gambar. 1.1). Serangga mewakili sebagian besar spesies di ekosistem darat dan air tawar, dan ekosistem laut dekat pantai. Hal ini dikarenakan serangga memiliki kemapuaan yang sangat tinggi terkait dengan adaptasi terhadap perubahan-perubahan ekosistem, bahkan mampu bersaing dengan manusia terkiat sumber daya ekosistem atau menjadi vector penyakit bagi manusia dan hewan. Serangga memainkan peran penting dalam fungsi ekosistem Mereka mewakili sumber penting makanan, predator, parasit atau vektor penyakit bagi banyak organisme lain, termasuk manusia, dan mereka memiliki kapasitas untuk mengubah tingkat dan arah dari fluks/ aliran energi dan materi (misalnya, sebagai herbivora, penyerbuk, detritivores, dan predator). Di sisi lain, upaya untuk mengendalikan serangga sering memiliki konsekuensi yang tidak diinginkan dan / atau yang tidak diinginkan untuk kualitas dan layanan ekosistem lingkungan. Jelas, pemahaman ekologi serangga sangat penting untuk manajemen yang efektif dari layanan integritas dan ekosistem lingkungan.
Gambar 1.1. Distribusi spesies utama dalam grup taksonomi. Jumlah spesies serangga, bakteri dan jamur kemungkinan akan sangat meningkat sebagai kelompok-kelompok yang lebih dikenal. Data dari E. Wilson (1992).
Tantangan utama bagi ekologi serangga adalah untuk menempatkan ekologi serangga dalam konteks ekosistem, yang mewakili efek serangga pada struktur ekosistem dan fungsi, serta keragaman adaptasi mereka dan tanggapan terhadap perubahan kondisi lingkungan. Sampai saat ini, ekologi serangga telah berfokus pada pentingnya strategi evolusi dari sejarah hidup dan interaksi dengan spesies lain, terutama sebagai penyerbuk, herbivora dan predator (Price 1997). Ekologi ekosistem telah maju pesat selama 50 tahun terakhir. langkah besar telah dibuat dalam memahami bagaimana interaksi spesies dan kondisi lingkungan mempengaruhi tingkat energi dan fluks gizi dalam jenis ekosistem yang berbeda, bagaimana menyediakan layanan ekosistem gratis (seperti produksi makanan dan senyawa farmasi, penyerbukan dan udara dan penyaringan air), dan bagaimana kondisi lingkungan baik mempengaruhi dan mencerminkan struktur komunitas (misalnya, Costanza et al. 1997, Harian 1997, H. Odum 1996).
I. Ruang Lingkup Ekologi Serangga
Ekologi serangga adalah studi tentang interaksi antara serangga dan lingkungan mereka. Ekologi adalah bidang multidisiplin dan integratif penelitian, untuk memahami interaksi kompleks antara organisme dan lingkungannya (Gambar. 1.2). Beberapa kemajuan terbaru yang paling menarik dalam ekologi serangga memiliki 1) menunjukkan mekanisme molekuler yang mengontrol interaksi biokimia antara organisme dan pemilihan genom terbaik disesuaikan dengan kondisi yang berlaku dan 2) menjelaskan mekanisme umpan balik yang mengontrol efek dari serangga (serta tanggapan) pada perubahan lingkungan. Meskipun ukurannya yang kecil, serangga telah menunjukkan kapasitas yang luar biasa untuk mengatur proses ekosistem yang mengontrol kondisi lingkungan lokal-to-global. Ekologi serangga memiliki tujuan baik dasar dan terapan. Tujuan dasar adalah untuk meningkatkan pemahaman dan kemampuan kita untuk model interaksi dan umpan balik, untuk memprediksi perubahan ekosistem dan kondisi global (Price 1997). tujuan yang diterapkan adalah untuk mengevaluasi dan mengelola sejauh mana respon serangga terhadap perubahan lingkungan, termasuk yang dihasilkan dari aktivitas antropogenik, mengurangi perubahan ekosistem (Croft dan Gutierrez 1991, Kogan 1998), terutama dalam mengelola ekosistem. Beberapa yang paling awal dan paling berharga data pada ekologi serangga telah memberikan kontribusi dari studi yang dirancang untuk mempelajari faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan populasi “hama” (C. Riley 1878, 1880, 1883, 1885, 1893)
Gambar 1.2. Representasi diagram dari masukan antara berbagai tingkat organisasi ekologi. Ukuran panah sebanding dengan kekuatan interaksi. Perhatikan bahwa sifat-sifat individu memiliki efek langsung menurun pada tingkat organisasi yang lebih tinggi, tetapi dipengaruhi kuat oleh umpan balik dari semua tingkatan yang lebih tinggi.
Penelitian terkiat serangga dan arthropoda terkait (ex: laba-laba, tungau, lipan, kaki seribu, krustasea) penting untuk pengembangan prinsip-prinsip dasar ekologi, seperti evolusi organisasi social (Haldane 1932, W. Hamilton 1964, E. Wilson 1973), dinamika populasi (Coulson 1979, Morris 1969, Nicholson 1958, Varley dan Gradwell 1970, Varley et al. 1973, Wellington et al. 1975), persaingan (Park 1948, 1954), tanaman-herbivora (I. Baldwin dan Schultz 1983, Feeny 1969, Fraenkel 1953, Rosenthal dan Janzen 1979) dan interaksi predator-mangsa (Nicholson dan Bailey 1935), mutualisme (Batra 1966, Bronstein 1998, Janzen 1966, morgan 1968, Rickson 1971, 1977), biogeografi (Darlington 1943, MacArthur dan Wilson 1967, Simberloff 1969, 1978), metapopulation ekologi (Hanski 1989) dan regulasi proses ekosistem, seperti produktivitas primer, siklus nutrisi dan suksesi (Mattson dan Addy 1975, JC Moore et al. 1988, Schowalter 1981, Seastedt 1984, Smalle y 1960). Serangga mengisi berbagai ekologi peran penting (fungsional) dan mempengaruhi hampir semua layanan ekosistem, baik sebagai pembantu penyerbukan tanaman, penyebaran
bibit tanaman, spora jamurm bakteri, virus atau invertebatrat lainnya (Feinsinger 1983) (J. Moser 1985, Nault dan Ammar 1989, Sallabanks dan Courtney 1992).
II. Ekosistem Ekologi
Ekosistem adalah unit dasar organisasi ekologi, ekosistem umumnya dianggap mewakili integrasi dari besar atau kecilnya diskrit dalam komunitas organisme dan kondisi abiotik (Gambar. 1.3). Namun, penelitian dan keputusan kebijakan terkait lingkungan mengakui pentingnya skala dalam mempelajari ekosistem, yaitu, memperluas penelitian atau hasil ekstrapolasi ke landscape, regional, dan bahkan global (Holling 1992, M. Turner 1989).
Gambar 1.3. Model konseptual struktur ekosistem dan fungsi. Kotak mewakili penyimpanan kompartemen, garis mewakili fluks/ aliran, dan jam pasir mewakili regulasi, garis tebal adalah transfer langsung dari energi dan materi, dan garis putus-putus adalah jalur informasi atau peraturan.
Ekosistem saling berhubungan, seperti spesies dalam mereka saling berhubungan. Keluaran dari satu ekosistem menjadi penting untuk yang lainnya (Gambar. 1.4). Energi, air, bahan organik dan nutrisi dari ekosistem darat adalah sumber utama dari sumber daya ini
bagi banyak ekosistem air. bahan organik dan nutrisi terkikis oleh angin dari ekosistem kering disaring dari aliran udara oleh ekosistem melawan arah angin. Beberapa ekosistem dalam lanskap atau DAS adalah sumber dari koloni untuk lainnya. Wabah serangga dapat menyebar dari satu ekosistem ke ekosistem yang lain. Bahan beracun atau eksogen dimasukkan ke beberapa ekosistem dapat mempengaruhi ekosistem lainnya.
Gambar 1.4. Diagram pertukaran mangsa invertebrata air dan darat dan bahan tanaman yang
memiliki efek langsung dan tidak langsung dalam aliran dan riparian jaring makanan ekosistem. Dari Baxter et al. (2005) dengan izin dari John Wiley & Sons.
Gradien tumpang tindih dalam kondisi abiotik membangun template yang membatasi pilihan untuk pengembangannkomunitas, tapi kondisi abiotik dapat dimodifikasi beberapa derajat. Sebagai contoh, tingkat minimum air dan pasokan nutrisi yang diperlukan untuk embentukan padang rumput atau hutan, tetapi sekali tutupan kanopi, dan air dan penyimpanan nutrisi kapasitas dalam bahan organik telah dikembangkan, ekosistem relatif dipengaruhi terhadap perubahan air dan pasokan gizi (J. Foley et al. 2003a, E. Odum 1969, Webster et al. 1975). Meskipun ekosistem biasanya didefinisikan atas dasar vegetasi dominan (misalnya, tundra, padang pasir, rawa, padang rumput, hutan) atau jenis badan air (sungai, kolam, danau), kumpulan serangga karakteristik juga berbeda antara ekosistem. Misalnya, serangga pelubang kayu (kumbang ambrosia, tawon kayu) merupakan ciri khas dari komunitas di ekosistem hutan (semak dan hutan ekosistem), tapi jelas tidak bisa bertahan hidup dalam ekosistem kekurangan sumber daya kayu.
A. Kompleksitas Ekosistem
Ekosistem adalah sistem yang kompleks yang memiliki struktur, diwakili oleh sumber daya abiotik dan kumpulan beragam spesies komponen dan produk mereka (seperti detritus organik dan lubang) dan fungsi, diwakili oleh fluks/ aliran energi dan materi di antara komponen biotik dan abiotik (Gambar.1.3). Distribusi heterogen terhadap kondisi lingkungan, sumber daya dan organisme adalah bagian ekologi yang mendasar (Scheiner dan Willig 2008) yang mengontrol individu dan strategi penyebaran, pola kepadatan populasi dan interaksi dengan spesies populasi lain, dan pola yang dihasilkan dari energi dan fluks/ aliran biogeokimia. Ekosistem dapat diidentifikasi di mikro dan meso-skala (misalnya, kayu lapuk atau lingkungan pohon), Patch skala (area meliputi jenis komunitas tertentu pada lanskap), skala lanskap (mosaik dari jenis yang mewakili kondisi edafis berbeda atau tahap suksesi yang membentuk jenis ekosistem yang lebih luas), skala regional atau bioma, dan skala kontinental. Selanjutnya, ekosistem cenderung berubah dari waktu ke waktu sebagaimana populasi muncul atau pergi, mengubah struktur dan fungsi komunitas dan ekosistem. Mengarah pada taksonomi, temporal dan spasial kompleksitas telah terbukti sebagai tantangan yang menakutkan untuk ekologi, yang harus memutuskan berapa banyak kompleksitas dapat diabaikan dengan aman (Gutierrez 1996, Polis 1991a, b). Evolusi dan ekosistem ekologi telah diambil kontras pendekatan untuk berurusan dengan kompleksitas dalam studi ekologi. Pendekatan evolusioner menekankan aspek adaptif dari sejarah kehidupan, dinamika populasi dan interaksi spesies. Pendekatan ini membatasi kompleksitas interaksi antara satu atau beberapa, spesies dan inang, pesaing, predator atau faktor lingkungan biotik dan abiotik lainnya.
B. Hierarki Subsistem
Sistem yang kompleks dengan mekanisme umpan balik dapat dipartisi menjadi komponen subsistem, yang terdiri dari sub-subsistem. Melihat ekosistem sebagai hirarki subsistem (Tabel 1.1), Masing-masing dengan sifat dan proses tertentu (Coulson dan Crossley 1987, Kogan 1998, O 'Neill et al. 1986), memfasilitasi pemahaman kompleksitas. Setiap tingkat hirarki dapat dipelajari pada tingkat yang sesuai detail dan sifat-sifatnya dijelaskan oleh integrasi subsistem. Sebagai contoh, Respon populasi terhadap perubahan kondisi lingkungan mencerminkan fisiologis bersih dan respon perilaku individu yang menentukan kelangsungan hidup dan reproduksi mereka. Perubahan struktur komunitas mencerminkan dinamika populasi komponen. Aliran energi dan materi melalui ekosistem mencerminkan organisasi komunitas dan interaksi. Struktur lansekap mencerminkan proses
ekosistem yang mempengaruhi pergerakan dari individu. Oleh karena itu, integrasi struktur dan fungsi pada setiap tingkat menentukan sifat pada tingkat yang lebih tinggi.
Pada saat yang sama, kondisi yang dihasilkan pada setiap tingkat membangun konteks, atau template, untuk respon di tingkat bawah. struktur populasi yang dihasilkan dari kelangsungan hidup individu, penyebaran dan reproduksi menentukan kelangsungan hidup masa depan, penyebaran dan reproduksi individu. Kondisi ekosistem yang dihasilkan dari interaksi komunitas mempengaruhi perilaku berikutnya organisme individu, populasi, dan komunitas. Hipotesis yang diperoleh adalah serangga berfungsi sebagai regulator cybernetic yang menstabilkan ekosistem (MD Hunter 2001b, Mattson dan Addy 1975, Schowalter 1981) menjadi salah satu konsep yang penting dan kontroversi dari ekologi serangga. Ekosistem merupakan gambaran dari integrasi proses di tingkat komponen komunitas. Komponen komunitas yang subsistem, yaitu, kumpulan kurang lebih diskrit organisme berbasis sumber daya tertentu. Sebagai contoh, fauna tanah yang relatif berbeda terkait dengan jamur, sumber bakteri atau tanaman akar mewakili komunitas yang berbeda (JC Moore dan Hunt 1988). Komunitas terdiri dari populasi spesies individu, dengan berbagai strategi untuk mendapatkan dan mengalokasikan sumber daya. populasi spesies, pada
gilirannya, terdiri dari organisme individu dengan variasi dalam fisiologi dan perilaku individu. Ekosistem dapat diintegrasikan di tingkat lanskap atau bioma, dan bioma terintegrasi di (biosfer) tingkat global. Tantangan yang paling signifikan kepada pemodel ekosistem tetap a) integrasi submodels tepat rinci pada setiap tingkat, dalam rangka meningkatkan prediksi penyebab dan konsekuensi dari perubahan lingkungan, dan b) evaluasi kontribusi dari berbagai taksa (termasuk serangga tertentu) atau kelompok fungsional ekosistem struktur dan fungsi. Beberapa spesies atau struktur memiliki efek yang tidak proporsional dengan kelimpahan atau biomassa mereka.
C. Peraturan
Sebuah aspek penting dari hirarki fungsional ini adalah “munculnya” sifat yang tidak mudah diprediksi dengan hanya menambahkan kontribusi dari komponen konstitutif. sifat muncul mencakup proses umpan balik pada setiap tingkat hirarki. Sebagai contoh, organisme individu memperoleh dan mengalokasikan energi dan sumber daya biokimia, yang mempengaruhi ketersediaan sumber daya dan struktur populasi dengan cara mengubah lingkungan dan menentukan pilihan masa depan untuk akuisisi dan alokasi sumber daya yang sama. Peraturan kepadatan dan sumber daya digunakan muncul pada tingkat populasi melalui umpan balik negatif, melalui penurunan ketersediaan sumber daya dan meningkatkan predasi pada ukuran populasi yang lebih besar, yang berfungsi untuk mencegah eksploitasi berlebihan dan/ atau melalui umpan balik positif, yang mencegah kepunahan. Demikian pula, populasi spesies memperoleh dan sumber daya transportasi, tetapi pengaturan aliran energi dan daur biogeokimia muncul di tingkat ekosistem. Peraturan Potensi kolam atmosfer dan karbon dan nutrisi di tingkat global mencerminkan integrasi daur biogeokimia dan energi fluks/ aliran antara ekosistem bumi, misalnya, penyerapan kelebihan karbon di atmosfer dari pembakaran bahan bakar api atau fosil kayu (di hutan) atau kalsium karbonat (terumbu). proses arus informasi dan umpan balik adalah mekanisme regulasi. Interaksi langsung dan masukan adalah fitur umum dari ekosistem. Misalnya, herbivora makan di atas tanah mengubah ketersediaan sumber daya untuk organisme pemakan akar (Gehring dan Whitham 1991, 1995, Masters et al 1993.); Herbivora diawal musim dapat mempengaruhi ketersediaan pakan untuk herbivore musim selanjutnya (Harrison and Karban 1986, M.D. Hunter 1987).
Informasi dapat ditransmisikan sebagai senyawa volatil yang
mengiklankan lokasi dan kondisi fisiologis mangsa, kedekatan calon pasangan dan status populasi predator (Bruinsma dan Dicke 2008, Kessler dan Baldwin 2001, Turlings et al.
1995). Pertukaran informasi tersebut sangat penting untuk penemuan host yang cocok, pemikat pasangan, regulasi kepadatan populasi dan pertahanan terhadap predator oleh serangga.
III. Perubahan Lingkungan dan Gangguan
Perubahan lingkungan merupakan komponen penting dari pendekatan ekosistem ekologi serangga. Serangga sangat responsif terhadap perubahan lingkungan, termasuk yang disebabkan aktivitas antropogenik. Banyak serangga memiliki kapasitas yang cukup untuk penyebaran jarak jauh, yang memungkinkan mereka untuk menemukan dan menjaja h sumber sumber yang terisolasi. Serangga yang tidak terbang rentan terhadap perubahan lingkungan atau fragmentasi habitat. Karena ukuran kecil, masa hidup pendek, dan tingkat reproduksi yang tinggi, kelimpahan spesies dapat berubah beberapa kali lipat pada skala waktu musiman atau tahunan. Perubahan tersebut adalah mudah terdeteksi dan membuat serangga lebih berguna sebagai indikator perubahan lingkungan. Pada gilirannya, respon serangga terhadap perubahan lingkungan dapat mempengaruhi struktur ekosistem dan fungsi secara dramatis. Beberapa spesies phytophagous yang terkenal karena kemampuan mereka, pada tingkat populasi yang tinggi, untuk mengurangi kepadatan tanaman inang dan produktivitas tanaman. Perubahan lingkungan umumnya terjadi memerlukan waktu jangka panjang, sedangkan gangguan yang akut, dapat terjadi jangka pendek (Walker dan Willig 1999, P. Walker dan Pickett 1985). Perubahan jangka panjang mungkin sulit untuk dideteksi selama beberapa dekade atau abad, yang mengarah ke perselisihan tentang apakah perubahan diukur mewakili fluktuasi atau tren jangka panjang. Peristiwa akut, seperti kebakaran atau badai, lebih dikenali sebagai gangguan yang memiliki efek dramatis pada skala waktu detik ke jam. Wabah serangga tradisional telah dipandang sebagai gangguan (Walker dan Willig 1999, P. White dan Pickett 1985). P. White dan Pickett (1985) mendefinisikan “gangguan” sebagai peristiwa yang relatif diskrit dalam waktu yang menyebabkan perubahan terukur dalam populasi, komunitas atau ekosistem struktur atau fungsi. Definisi ini jelas menggabungkan wabah serangga. Demikian pula, aktivitas manusia telah menjadi agen gangguan dan perubahan lingkungan. Wabah serangga sebanding dengan gangguan fisik dalam hal keparahan, frekuensi dan skala. Serangga dapat menggundulkan atau membunuh kebanyakan tanaman inang di daerah yang luas (misalnya, Furniss dan Carolin 1977). Sebagai contoh, 39% dari lanskap hutan pegunungan di Colorado telah terkena wabah serangga (kumbang cemara, Dendroctonus rufipennis) sejak sekitar 1633, dibandingkan dengan 59% kebakaran dan 9% oleh longsoran salju (Veblen et al. 1994).
Namun, tidak seperti gangguan abiotik, wabah serangga adalah tanggapan biotik yang merubah kondisi lingkungan. Tapi nyatanya tindakan manajemen wabah serangga sering lebih merusak ekosistem daripada wabah serangga itu sendiri. Misalnya, insektisida, seperti arsenicals dan hidrokarbon diklorinasi, memiliki jangka panjang, efek non-selektif pada organisme non-target. Menghilangkan tanaman inang terinfeksi, dan bahkan tanaman hidup, sebelum kolonisasi serangga, telah menyebabkan gangguan serius tanah dan erosi, serta perubahan struktur komunitas. Terdapat fakta oleh J. Thomas et al. (2004) meneliti spesies kupu-kupu Inggris, burung dan tanaman, dan menemukan bahwa hilangnya spesies kupukupu telah lebih besar dari burung dan tanaman; hilangnya spesies mewakili kepunahan dalam 450 juta tahun terakhir. Berdsaarkan hal ini perlu penerapan Prinsip pengelolaan hama terpadu (PHT) telah meningkatkan pendekatan untuk mengelola serangga dengan menekankan kepatuhan terhadap prinsip-prinsip ekologi
IV. Pendekatan Ekosistem Ekologi Serangga
Ekologi serangga dapat didekati dengan menggunakan model hirarkis dijelaskan di atas (Coulson dan Crossley 1987). Kondisi ekosistem mewakili lingkungan, yaitu, kombinasi dari kondisi fisik, berinteraksi spesies dan ketersediaan sumber daya, yang menentukan kelangsungan hidup dan reproduksi oleh serangga individu, tetapi kegiatan serangga, pada gilirannya, mengubah tutupan vegetasi, sifat tanah, organisasi komunitas, dll (Gambar. 1.2). Pendekatan hirarkis menawarkan cara mengintegrasikan evolusi dan ekosistem pendekatan untuk mempelajari ekologi serangga. Pendekatan evolusi berfokus pada tingkat yang lebih rendah dari resolusi (individu, populasi dan komunitas) dan menekankan adaptasi individu dan populasi dengan kondisi lingkungan variabel melalui seleksi alam. Pendekatan ekosistem berfokus pada tingkat yang lebih tinggi dari resolusi (komunitas, ekosistem dan lansekap) dan menekankan efek organisme pada kondisi lingkungan. Seleksi alam dapat dilihat sebagai umpan balik dari perubahan kondisi ekosistem oleh organisme. Pendekatan evolusioner telah memberikan penjelasan yang berharga untuk cara di mana interaksi yang kompleks muncul, masalah lingkungan saat ini membutuhkan pemahaman tentang bagaimana peran fungsional serangga mempengaruhi ekosistem, lanskap dan proses global. Ekologi serangga telah diakui sebagai komponen penting dari ekosistem serangga, tetapi hanya baru-baru mulai mengeksplorasi peran kunci bahwa serangga bermain sebagai pengendali ekosistem. Serangga mempengaruhi produktivitas primer, berpotensi mengatur, suksesi ekologi, daur biogeokimia, fluks/ aliran karbon dan energi, albedo, dan
hidrologi, mungkin mempengaruhi iklim regional dan global juga. peran-peran ini dapat melengkapi atau memperburuk perubahan yang berhubungan dengan aktivitas manusia.
