EKOLOGI LANJUT KONSEP ANGGARAN ENERGI, EFISIEN EKOLOGI DAN PRODUKTIVITAS PRODUKTIVITAS (PRIMER DAN SEKUNDER)
MAKALAH
disusun untuk memenuhi tugas matakuliah Ekologi Lanjut dibina oleh Prof. Dr. Hj. Mimien Henie Irawati Al Muhdhar dan Prof. Dr. Ir. Suhadi, M.Si
Oleh kelompok 2/offering C Muhammad Khalil 170341864514 170341864514 Ella Rahmawati Hamiatin 170341864572 170341864572
UNIVERSITAS NEGERI MALANG PASCASARJANA PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI OKTOBER 2017
KONSEP ANGGARAN ENERGI, EFISIEN EKOLOGI DAN PRODUKTIVITAS (PRIMER DAN SEKUNDER) A. Konsep Anggaran Energi
Menurut Blacwell dan Kendeigh (1980) energi didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan kerja. Hal-hal
yang berkaitan dengan energi
dijelaskan melalui hukum termodinamika. 1. Hukum termodinamika I menyatakan bahwa energi dapat ditransformasikan dari satu bentuk ke bentuk yang lain, tetapi energi tidak dapat dibuat dan dirusak. 2. Hukum termodinamika II menyatakan tidak ada proses transformasi energi yang berlangsung secara spontan tanpa ada sejumlah energi yang terlepas, atau dengan kata lain proses transformasi energi tidak pernah efisien 100%. Anggaran energi merupakan istilah yang berkaitan dengan arah pemanfaatan energi yang berhasil ditambat oleh makhluk di dalam suatu ekosistem. Makhluk hidup harus memasukkan sejumlah energi dari lingkungannya dan pada suatu saat makhluk ini juga dapat melepaskan sejumlah energi ke dalam lingkungannya. Bila masukan energi lebih besar dibandingkan keluaran energi, maka makhluk hidup akan mengalami pertumbuhan dan perkembangan atau makhluk tersebut telah mengalami produktifitas (Kramadibrata, 1996) Darmawan (2005) menjelaskan bahwa proses pemasukan energi (input) idealnya sudah tentu lebih besar dari pada pengeluaran (output), jika energi yang keluar lebih besar dari energi yang masuk dalam suatu organisme, maka tentu hal ini akan menimbulkan ketidakseimbangan, sehingga mengakibatkan organisme tersebut akan kekurangan energi (lemah). Energi secara umum digunakan untuk dua tujuan yaitu kelangsungan hidup dan untuk menjaga kelestarian jenisnya dalam jangka waktu yang tidak terbatas. Kelangsungan hidup makhluk hidup dapat terjadi j ika makhluk hidup menyisihkan sejumlah energinya untuk keperluan memelihara kualitas hidup agar mampu bersaing dan mengantisipasi faktor-faktor mortalitas seperti penyakit, parasit, dan predator. Energi dipakai untuk memelihara kualitas hidup seperti melangsungkan proses fisiologis tubuh, membentuk dan mengganti s el-sel tubuh yang telah rusak, memproduksi hormone dan enzim, serta memproduksi sel-sel kekebalan tubuh.
Energi juga digunakan untuk menjaga kelestarian jenis makhluk hidup dengan cara menyisihkan sebagian energinya untuk keperluan reproduksi yaitu membentuk selsel kelamin dan hormon-hormon kelamin, melangsungkan perkembangan embrio, memberi nutrisi pada embrio, dan makhluk hidup muda yang baru dilahirkan (Sukarsono. 2009). Blacwell dan Kendeigh (1980) memaparkan bahwa proses aliran energi berlangsung dengan adanya proses rantai makanan. Tumbuhan dimakan oleh herbivora, dengan demikian energi makanan dari tumbuhan mengalir masuk ke tubuh herbivora. Herbivora dimakan oleh karnivora, sehingga energi makanan dari herbivora masuk ke tubuh karnivora. Di alam rantai makanan itu tidak sederhana, tetapi ada banyak, satu dengan yang lain saling terkait atau berhubungan sehingga membentuk jaring-jaring makanan. Organisme-organisme yang memperoleh energi makanan dari tumbuhan dengan jumlah langkah yang sama dimasukkan ke dalam aras trofik yang sama. Menurut Wirakusumah (2003) struktur trofik dapat digambarkan dalam bentuk diagram yang kemudian dikenal sebagai piramida ekologi. Aras trofik I (produsen) diletakkan sebagai dasar piramida, kemudian diatasnya adalah aras-aras trofik yang berikutnya (herbivora, karnivora) sebagai konsumen primer, sekunder, tersier dan seterusnya sampai ke tingkat yang tertinggi. Berikut ini adalah piramida ekologi yang memiliki tiga macam tipe yaitu. 1. Piramida jumlah: yang menggambarkan jumlah individu pada masingmasing aras trofik
Gambar 1. Piramida Jumlah Ekologi
2. Piramida biomassa: yang menggambarkan besarnya biomassa pada masingmasing aras trofik. Biomassa dapat dinyatakan dalam satuan berat kering atau berat abu.
Gambar 2. Piramida Biomassa Ekologi
3. Piramida energi: yang menggambarkan laju aliran energi atau produktivitas pada setiap aras trofik, energi dapat dinyatakan dalam satuan kalori.
Gambar 3. Piramida Energi Ekologi
B. Efisiensi dalam Ekologi
Efisiensi ekologi merupakan perbandingan dari beberapa parameter aliran energy di dalam dan antar tingkatan trofik, populasi, dan individu organisme. Terdapat berbagai macam diantaranya adalah efisiensi fotosintesis, efisiensi produksi, efisiensi pertumbuhan, efisiensi reproduksi dan efisiensi eksploitasi dan efisiensi trofik. Transfer energi dan biomasa yang terjadi pada suatu sis tem trofik terdiri dari tiga komponen: konsumsi, asimilasi, dan produksi; yang menentukan jumlah energi dan biomasa yang ditransfer selama proses amakan dimakan (feeding event). Semakin besar energi atau biomasa yang ditransfer, maka efisiensi trofiknya semakin tinggi (Newton, 2007). Produksi pada setiap tingkatan trofik (Prodn) bergantung pada besarnya produksi yang terjadi tingkatan trofik sebelumnya (Prodn-1) dan efisiensi trofik (Trophic Efficiency – Etroph), di mana produksi mangsa (Prodn-1) dikonversi ke produksi konsumen (Prodn) (Chapin et al., 2002). Pada ekosistem terrestrial, distribusi biomasa yang terjadi pada setiap tingkatan trofik dapat digambarkan dengan piramida yang serupa dengan piramida energi, dengan biomasa terbesar terdapat pada produsen primer dan semakin mengecil pada tingkatan di atasnya (Chapin et al., 2002). Hal ini dapat terjadi karena: (1) piramida energi menghasilkan ketersediaan energi untuk tingkatan trofik di atasnya semakin berkurang, karena adanya nergi yang dilepaskan pada setiap tingkatan trofuik sebelumnya. (2) Besarnya proporsi yang dilakukan oleh tumbuhan terrestrial pada jaringan strukturalnya memperkecil proporsi dari produksdi tumbuhan yang dapat diperoleh secondary production (Chapin et al., 2002).
1. Efisiensi Konsumsi (Consumption E fficiency)
Energi yang hilang di setiap tingkatan trofik membatasi produksi pada tingkatan trofik di atasnya. Faktor utama yang membedakan variasi efisiensi konsumsi pada herbivora adalah perbedaan alokasi tumbuhan pada strukturnya. Cara menghitung efisiensi konsumsi ini dapat dilihat pada persamaan di bawah ini (Chapin et al., 2002).
Efisiensi konsumsi herbivora yang paling rendah umumnya terjadi di ekosistem hutan (kurang dari 1 % hingga 5 %) karena besarnya alokasi tumbuhan hutan pada struktur kayunya, yang tidak mudah untuk dikonsumsi herbivora (Chapin et al., 2002). Pada ekosistem padang rumput, efisiensi konsumsi hebivora lebih tinggi daripada di hutan (10 – 60 %) karena sebagian besar materi tumbuhannya bukan berupa materi berkayu. Efisiensi konsumsi herbivora tertinggi terdapat pada ekosistem pelagik (umumnya, lebih besar dari 40 %), ekosistem dengan sebagian besar biomasa tumbuhannya lebih banyak dialokasikan pada isi sel daripada dinding selnya (seperti alga) (Chapin et al ., 2002). Kandungan toksik alami tumbuhan (seperti kandungan metabolit sekunder tumbuhan)
membatasi
efisiensi
konsumsi
herbivora
pada
ekosistem
terrestrial(Chapin et al., 2002). Selain itu, efisiensi konsumsi karnivora seringkali lebih tinggi daripada herbivora, yaitu antara 5-100%. Contohnya vertebrata predator yang memakan mangsa vertebrata lainnya, memiliki efisiensi konsumsi lebih besar dari 50%, menunjukkan bahwa lebih banyak mangsa yang dimakan daripada yang memasuki pool tanah sebagai detritus (Chapin et al., 2002). 2. Efisiensi Asimilasi (Assimilation Efficiency)
Efisiensi asimilasi ini merupakan proporsi dari energi yang dicerna (In) dan diasimilasikan (An) ke dalam aliran darah. Efisiensi Asimilasi dipengaruhi oleh kualitas makanan dan fisiologi konsumen. Materi yang tidak terasimilasi kemudian dikembalikan ke tanah dalam bentuk feces, komponen input bagi detritus-sistem. Cara menghitung efisiensi asimilasi ini ditunjukkan dengan persamaan di bawah ini (Chapin et al., 2002).
Efisiensi asimilasi seringkali lebih besar (sekitar 5-80%) daripada efisiensi konsumsi (0,1-50%). Karnivora pemakan vertebrata cenderung memiliki efisiensi asimilasi yang lebih tinggi (sekitar 80 %) daripada herbivora terrestrial (5-20%)
karena karnivora tersebut memakan makanan dengan struktural yang lebih kecil daripada yang terdapat pada tumbuhan terrestrial (Chapin et al., 2002). 3. Efisiensi Produksi (Production E fficiency)
Efisiensi produksi adalah proporsi dari energi yang terasimilasi yang dikonversi terhadap produksi hewan. Efisiensi produksi ini meliputi pertumbuhan dari individu dan proses reproduksi untuk membentuk individu baru. Efisiensi produksi ini terutama dipengaruhi/ditentukan oleh metabolisme hewan. Cara menghitung efisiensi produksi ini ditunjukkan dengan persamaan di bawah ini (Chapin et al., 2002).
Energi asimilasi yang tidak tergabung dalam produksi hilang ke lingkungan dalam bentuk respiratory heat. Efisiensi produksi untuk setiap individu hewan bervariasi dari kurang dari 1 % hingga 50 % dan sangat berbeda antara homoeterm (Eprod 1-3%) dan poikiloterm (Eprod 10-50%) (Chapin et al., 2002). Homoeterm menghabiskan
sebagian
besar
energi
yang
diasimilasikannya
untuk
mempertahankan suhu tubuh agar konstan. Efisiensi produksi pada homoiterm ini berkurang dengan semakin kecilnya ukuran tubuh. Efisiensi produksi pada poikiloterm relatif tinggi (sekitar 25%) dan cenderung menurun dengan bertambahnya ukuran tubuh (Chapin et al., 2002).
DAFTAR RUJUKAN
Blacwell, O. dan Kendeigh, S. C. 1980. Ecology with Special Reference to Animal and Man. New jersey: Prentice Hall Press. Chapin, F.S., P. A. Matson., H. A. Mooney. 2002. Principles of Terrestrial Ecosystem Ecology. United States of America: Springer. Darmawan, A. 2005. Ekologi Hewan. Malang: Universitas Negeri Malang Press. Kramadibrata, H. 1996. Ekologi Hewan. Bandung: Institut Teknologi Bandung Press. Paul C.D. Newton, R. Andrew C., Grant, R.E. and Pascal, A.N. 2007. Agroecosystem in Changing Climate. USA: CRC Press Taylor & Francis Group. Sukarsono. 2009. Pengantar Ekologi Hewan. Malang: Universitas Muhammadiyah Malang Press. Wirakusumah, S. 2003. Dasar-Dasar Ekologi. Jakarta: Universitas Indonesia Press.
