MATERI DAN ENERGI DALAM LINGKUNGAN
Pengertian Energi dan Materi Ekosistem terbentuk dari interaksi antara komponen biotik dan abiotik serta terjadi aliran materi dan energi didalamnya. Materi dan energi merupakan sumber alam. Sumber alam adalah segala sesuatu yang diperlukan oleh organisme hidup, polulasi atau ekosistem yang pengadaannya hingga ketingkat mencukupi (optimum) akan meningkatkan daya pengubahan energi. Materi semula berawal dari sumber alam seperti udara, air, tanah dan mineralmineralnya. Sedangkan energi hampir seluruhnya bersumber dari matahari. Materi merupakan bahan baku untuk membuat berbagai alat, seperti: besi, timah, aluminium, emas dan bahan mineral lainnya. Atau ada konsep lain yang menyebutkan bahwa materi merupakan sesuatu pada suatu tempat dan suatu waktu. Perwujudannya adalah berupa benda, seperti: batuan, air, udara, pepohonan, dan lain-lain. Secara filsafat ada 4 unsur utama materi, yaitu: api, udara, air dan tanah. Energi adalah sesuatu yang memberikan kemampuan untuk menjalankan kerja. Secara umum energi dikelompokkan dalam 2 kategori yaitu: 1. Energi kinetik (energi aktif), adalah energi yang dalam keadaan bergerak atau
menimbulkan “aksi”. Contoh: sinar matahari, radiasi, panas, listrik, aliran angin. 2. Energi potensial (energi berkapasitas), mempunyai kemampuan menghasilkan energi kinetik. Contoh: air terjun penggerak turbin listrik, energi kimia dalam baterai, bahan peledak, kayu bakar. Energi dapat juga dibagi menjadi: 1. Energi yang tidak dapat habis, misal: energi matahari, angin, gelombang, pasang-surut, air sungai, geotermal. 2. Energi yang dapat habis, dibagi lagi menjadi:
a. Energi yang tidak dapat diperbarui, seperti minyak bumi, batu bara dan uranium. b. Energi yang dapat diperbarui, berasal dari tumbuh-tumbuhan dan hewan.
Siklus Energi dan Siklus Materi
Siklus Energi Pada siklus ini lebih ditekankan pada perputaran energi yang terjadi diantara komponen ekosistem. 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 ini dikenal dengan istilah transformasi energi. Aliran
energi
di
alam
atau
ekosistem
tunduk
kepada
hukum-hukum
termodinamika tersebut. Dengan proses fotosintesis energi cahaya matahari ditangkap oleh tumbuhan, dan diubah menjadi energi kimia atau makanan yang disimpan di dalam tubuh tumbuhan. 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. Makin tinggi aras trofiknya, makin tinggi pula efisiensi ekologinya.
Proses Aliran Energi dalam Ekosistem Aliran energi dalam ekosistem mengalami tahapan proses sebagai berikut : 1)
Energi masuk ke dalam ekosistem berupa energi matahari, tetapi tidak semuanya dapat digunakan oleh tumbuhan dalam proses fotosintesis. Hanya sekitar setengahnya dari rata-rata sinar matahari yang sampai pada tumbuhan diabsorpsi oleh mekanisme fotosintesis, dan juga hanya sebagian kecil, sekitar 1-5 %, yang diubah menjadi makanan (energi kimia). Sisanya keluar dari sistem berupa panas, dan energi yang diubah menjadi makanan oleh tumbuhan dipakai lagi untuk proses respirasi yang juga sebagai keluaran dari sistem.
2) Energi yang disimpan berupa materi tumbuhan mungkin dilakukan melalui rantai makanan dan jaring-jaring makanan melalui herbivora dan detrivora. Seperti telah diketahui, terjadinya kehilangan sejumlah energi diantara tingkatan trofik, maka aliran energi berkurang atau menurun ke arah tahapan berikutnya dari rantai makanan. Biasanya herbivora menyimpan sekitar 10 % energi yang dikandung tumbuhan, demikian pula karnivora menyimpan sekitar 10 % energi yang dikandung mangsanya. 3)
Apabila materi tumbuhan tidak dikonsumsi, maka akan disimpan dalam sistem, diteruskan ke pengurai, atau diekspor dari sistem sebagai materi organik.
4)
Organisme-organisme pada setiap tingkat konsumen dan juga pada setiap tingkat pengurai memanfaatkan sebagian energi untuk pernafasannya, sehingga terlepaskan sejumlah panas keluar dari sistem
5) Dikarenakan ekosistem adalah suatu sistem terbuka, maka beberapa materi organik mungkin dikeluarkan menyeberang batas dari sistem. Misalnya akibat pergerakan sejumlah hewan ke wilayah, ekosistem lain, atau akibat aliran air sejumlah gulma air keluar dari sistem terbawa arus.
Siklus Materi Pada siklus ini 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 Secara struktural setiap siklus materi terdiri dari bagian cadangan dan bagian yang mengalami pertukaran. Di dalam bagian cadangan, unsur kimia tersebut akan terikat dan sulit bergerak, atau pergerakannya lambat. Di dalam bagian pertukaran, unsur kimia tersebut aktif bergerak atau mengalami pertukaran. siklus materi dibedakan atas dua tipe, yaitu tipe gas dan tipe sidimeter. Siklus nitrogen merupakan salah satu siklus materi tipe gas. Bagian cadangannya terdapat di dalam atmosfer. sedangkan siklus fosfor merupakan contoh siklus materi tipe sedimenter. Bagian cadangan siklus fosfor terdapat di dalam tanah atau kerak bumi dan sukar terlarut, sehingga siklus ini mudah terganggu. Siklus Nitrogen Semua organisme memerlukan unsur nitrogen untuk pembentukan protein dan berbagai molekul organik esensial lainnya. Unsur nitrogen sebagian besar terdapat di atmosfer dalam bentuk gas nitrogen (N2) dan kadarnya 78% dari semua gas di atmosfer. Gas nitrogen ini di atmosfer masuk ke dalam tanah melalui fiksasi nitrogen oleh bakteri (Rhizobium, Azotobacter, Clostridium), alga biru (Anabaena, Nostoc) dan jamur (Mycorhiza) nitrogen yang masuk ke tanah melalui fiksasi diubah menjadi amonia (NH3) oleh bakteri amonia. Proses penguraian nitrogen menjadi amonia disebut amonifikasi. Nitrogen yang masuk ke tanah
bersama kilat dan air hujan berupa ion nitrat (NO3−), sedangkan nitrogen yang ada di dalam tubuh tumbuhan dan akan hewan melalui proses mineralisasi oleh bakteri pengurai menjadi amonia. Amonia yang dihasilkan melalui proses amonifikasi dan mineralisasi oleh bakteri nitrit (nitrosomonas dan nitrosococcus)
dirombak menjadi ion nitrit (NO2−), selanjutnya ion nitrit dirombak bakteri nitrat (nitrobacter) menjadi ion nitrat (NO3−). Perombakan amonia menjadi ion nitrit, ion nitrit menjadi ion nitrat disebut nitrifikasi. Tumbuhan umumnya menyerap nitrogen dalam bentuk ion nitrat, sedangkan hewan mengambil nitrogen dalam bentuk senyawa organik (protein) yang terkandung pada tumbuhan dan hewan yang
dimakan. Sebagian
ion
nitrat
dirombak
oleh
bakteri
denitrifikasi
(Thiobacillus
denitrificans,
Pseudomonas
denitrificans)
menjadi
nitrogen.
Nitrogen yang dihasilkan akan kembali ke atmosfer.
Siklus fosfor Fosfor merupakan unsur kimia yang jarang terdapat di alam dan merupakan faktor pembatas produktivitas ekosistem, serta merupakan unsur yang penting untuk pembentukan asam nukleat, protein, ATP dan senyawa organik vital lainnya. Fosfor satu-satunya daur zat yang tidak berupa gas, sehingga daurnya tidak melalui udara. Sebagian besar fosfor mengalir ke laut dan terikat pada endapan di perairan atau dasar laut. Begitu sampai di laut hanya ada dua mekanisme untuk daur ulangnya ke ekosistem darat, salah satunya melalui burung-burung laut yang mengambil fosfor melalui rantai makanan laut dan mengembalikan ke darat melalui kotorannya kemudian masuk ke rantai makanan.
SUMBER : http://rahma-kurnia.blogspot.com/2006/09/materi-dan-energi.html http://pobersonaibaho.wordpress.com/2011/05/11/siklus-energi-siklus-materisiklus-biogeokimia-daur-biogeokimiadan-nitrifikasi/ http://aktivitaspraktikumektum.blogspot.com/2011/06/ekosistem-aliran-energidan-siklus.html
