ALIRAN ENERGI DALAM EKOSISTEM SENGLI J DAMANIK

1. PENGERTIAN Aliran energi merupakan tingkah laku energi dalam E.S., Mulai dari energi matahari yang diterima dan digunakan oleh tumbuhan [produsen], kemudian diteruskan ke herbivora, ke karnivora dst. MATAHARI TUMBUHAN TL - I HERBIVORA TL - II TL - III KARNIVORA TL - IV TL - V PENGHASIL PEMAKAI I PEMAKAI II PEMAKAI III PEMAKAI IV RANTAI MAKANAN YANG DISEDERHANAKAN PADA E.S. DARAT, MENUNJUKKAN RANGKAIAN TROPHIC LEVEL

Sebagian dari energi, terbuang melalui ekskresi. Jumlah energi yang tersedia dan yang dapat digunakan oleh organisme pada trophic level [tingkatan trophic] yang berbeda, tidak sama. Semakin tinggi T.L. Dari suatu organisme, semakin rendah jumlah energi yang diterimanya.  Energi yang tersedia untuk TL I > TL II > TL III … hal ini terjadi karena pada setiap T.L. terdapat penggunaan energi sbb: Sebagian dari energi, digunakan oleh organisme untuk respirasi, dan proses metabolisme dalam tubuhnya. Sebagian dari energi, terbuang melalui ekskresi. Terbuang, melalui organisme yang mati. Terbuang, karena tidak dapat dicerna atau diolah. ENERGY AVAILABLE TO DETRITUS FEEDERS ENERGI UNTUK KERJA ATAU HILANG DALAM BENTUK PANAS GAMBAR : SEKATAN ENERGI DIDALAM SATU MATA RANTAI DARI RANTAI MAKANAN

Energi hasil assimilasi, digunakan untuk Respirasi Ringkasan Gambar Tidak semua bahan makanan yang sudah dimakan [ingestion], dapat dicerna atau diolah dan diassimilasikan. Rambut, bulu, tulang-tulang yang terdapat pada makanan dalam bentuk hewantidak dapat diolah atau dicerna oleh kebanyakan hewan. Cellulose dan lignin pada tumbuhan tidak dapat dicerna oleh hewan herbivora. Bagian-bagian yang tidak dapat diolah tersebut dibuang oleh hewan  “EGESTION”  bahan makanan untuk dekomposer Energi hasil assimilasi, digunakan untuk Respirasi Pertumbuhan dan reproduksi Terbuang melalui ekskresi Energi yang tersimpan dalam populasi hasil pertumbuhan dan reproduksi, sebagian hilang melalui kematian organisme tersebut, atau hilang melalui daun yang gugur secara musiman. Bahan makanan dan energi yang terdapat pada : Egestion Ekskresi Bagian yang mati Merupakan sumber energi bagi organisme pengurai 

Jumlah energi yang tersedia untuk organisme pada T. L Jumlah energi yang tersedia untuk organisme pada T.L. berikutnya, adalah : Energi yang Terdapat pada bahan Makanan yang dimakan  Energi untuk : Respirasi Egestion Excretion Death Pertambahan biomas persatuan waktu dan persatuan luas, termasuk bagian-bagian yang hilang melalui egestion, excretion dan bagian-bagian yang mati, disebut Produksi Primer Bersih. PPN = B + L Atau : Produksi Primer Kotor [PPG] adalah : produksi primer bersih dan energi yang digunakan untuk respirasi. PPG = PPN + R

2. EFISIENSI ENERGI PADA ALIRAN ENERGI DALAM EKOSISTIM Persentase transfer energi dari satu T.L ke T.L berikutnya disebut: “EFISIENSI EKOLOGI”, atau “EFISIENSI RANTAI MAKANAN” dari komunitas. Efisiensi energi ini menyatakan kemampuan suatu organisme untuk memanfaatkan sumber-sumber makanan dan mengubahnya menjadi biomas. Efisiensi ekologi dipengaruhi oleh: Faktor dalam (internal); yaitu karakteristik fisiologi dari organisme. Faktor luar (eksternal); yaitu hubungan ekologi terhadap lingkungan. Untuk mengetahui dasar biologi dari efisiensi ekologi, maka setiap mata rantai dari rantai makanan harus dipisahkan tersendiri dan diuraikan dalam beberapa komponen (lihat gambar). Efisiensi ekologi tentang pada efisiensi dari 3 tingkat efisiensi dalam aliran energi, yaitu : Efisiensi Eksploitasi Efisiensi Assimilasi Efisiensi Produksi Bersih

Exploitation Efficiency = DIAGRAM : Pembagian Energi Dalam Satu Rangkaian Daripada Rantai Makanan Exploitation Efficiency Assimilation Efficiency NetProduction Efficiency Gross Production Efficiency Ecologicalor Food Chain Ingestion of Food Prey Production  Exploitation Efficiency = Yaitu : persentase jumlah makanan yang dimakan dari sejumlah makanan (mangsa) yang tersedia Besarnya tgtg pada : kecepatan dan kemampuan organisme, menangkap dan menggunakan makanan (mangsa) Semakin sulit diperoleh makanan atau mangsanya, semakin tinggi energi yang dibutuhkan dalam eksploitasi  Efisiensi Rendah

Production (Growth and Reproduction) Assimilation Ingestion  Assimilation Efficiency = Effisiensi Assimilassi adalah : Persentase makanan yang dapat diassimilasi dari total makanan yang dimakan Besarnya ditentukan oleh jumlah bagian-bagian dari makanan yang tidak dapat dicerna, seperti : bulu, rambut, tulang, cellulosa, lignin, dan chitine. Semakin banyaknya jumlah bagian-bagian tersebut, semakin rendah effisiensi assimilasi. Production (Growth and Reproduction) Assimilation Net Production Efficiency  = Yaitu : persentase assimilat yang dapat menjadi produksi Besarnya dipengaruhi oleh energi yang hilang dalam RESPIRASI, dan terbuang dalam bentuk EKSKRESI, maupun yang mati/gugur. Untuk tumbuhan, semakin tinggi suhu semakin tinggi respirasi. Untuk hewan, semakin aktif, semakin tinggi respirasi, pada suhu tinggi, respirasi 

Gross Prod. Eff = Ass.Eff x Net. Prod Eff PRODUCTION INGESTION Hasil dari Ef. Assimilasi dan Ef. Produksi Bersih, akan diperoleh Efisiensi Produksi Kotor atau Gross Production Efficiency. Gross Prod. Eff = Ass.Eff x Net. Prod Eff PRODUCTION INGESTION G . P . E . = Yaitu : persentase dari makanan yang dimakan dirubah menjadi biomas dari organisme pada T.L. berikutnya Hasil dari Ef. Eksploitasi, Ef. Assimilasi, dan Ef. Produksi Bersih merupakan EFISIENSI EKOLOGI atau ECOLOGICAL EFFICIENCY. EC. EFF = EXPL. EFF x ASS. EFF x NET PROD. EFF CONSUMER PRODUCTION PREY PRODUCTION EC. EFF = Yaitu : Persentase dari energi yang terdapat pada mangsa (makanan), dapat dirubah menjadi energi yang teradapat pada biomas dari pemakai.

Ef. Assimilasi, Ef. Produksi Bersih, dan Ef Ef. Assimilasi, Ef. Produksi Bersih, dan Ef. Produksi Kotor dari beberapa hewan dalam hubungannya dengan jenis makanannya (Ricklefs, 1979) Species Makanan Efisiensi (%) Assi milasi Produksi Bersih Kotor - Megalops cyprinoides Ikan 92 35 32 - Siput Algae 70 24 17 - Remis Phytoplankton 61 21 13 - Belalang Tumbuhan 37 14 - Kanguru Biji-bijian 81 5.2 4.2 - Gajah Afrika 1.5 0.48 - Lembu 38 11.0 - Tikus 3.0 2.1 - Kelinci 52 6.0 3.1 - Least Weasel (cerpelai) Tikus 96 2.3 2.2 - Burung rawa Insekta 0.5 0.35

Dari tabel tersebut, disimpulkan bahwa : Urutan efisiensi adalah : assimilasi > prod. bersih > prod. kotor Efisiensi prod. bersih cenderung berbanding terbalik dengan ef. assimilasi, terutama untuk hewan akuatik. Penyebab hal ini, belum diketahui. Efisiensi produksi (bersih dan kotor), berbanding terbalik dengan aktivitas hewan tersebut. Semakin aktif  semakin kecil ef. produksi. Mis: Burung Rawa. Efisiensi assimilasi dari Karnivora > efisiensi Herbivora. Mis: cerpelai (pemakan tikus) Ef. Assimilasinya lebih besar daripada Gajah (pemakan tumbuhan) yaitu: 96 > 32. Efisiensi assimilasi dari hewan pemakan biji, lebih tinggi daripada hewan pemakan tumbuhan. Mis Kanguru dengan Gajah. 81 > 32 karena, kandungan lignin dan cellulosa lebih banyak pada tumbuhan dibanding biji.

 Bila diketahui bahwa : Efisiensi ekologi suatu E.S. = 10% Jumlah energi yang dihasilkan tumbuhan dan dapat digunakan (tersedia) atau Produksi Primer Bersih = 104 kilo kalori (104 kcal) Maka : Energi pada Herbivora baru = 103 kcal Energi pada Karnivora I = 102 kcal Energi Karnivora II = 101 kcal Rantai makanan Detritus, merupakan tapak utama (major pathway) dari aliran energi pada E.S. Darat. Sisa-sisa tanaman Tumbuhan dan hewan mati Bagian yang tidak dapat dicerna ekskresi Oleh pengurai atau “pemakan Detritus” digunakan sebagai sumber makanan.  Menjadi sumber makanan Atau energi bagi tumbuhan

O. K. bagian yang dipanen dari tumbuhan, hanay sebagian kecil saja dari produksi bersih maka peranan Detritus sangat penting dalam “menyediakan kembali” energi bagi tumbuhan, dan seterusnya bagi herbivora dan karnivora. DIAGRAM : Nasib Energi Pada Perkebunan Pinus Selama 18 Tahun, dalam 107 kcal/Ha. (Kormondy, 1976)

Dekomposisi dari Detritus , dipengaruhi oleh: keadaan lingkungan fisik, terutama oleh SUHU dan KELEMBABAN. Hal ini disebabkan oleh karena: Aktivitas pengurai sangat dipengaruhi oleh suhu dan kelembaban. Pembentukan Detritus tumbuhan , bila suhu dan kelembaban . Dibanding herbivora maupun karnivora Detritus dari tumbuhan relatif tinggi. Lamanya Aliran Energi Melalui Komunitas Dalam Ekosistim. Untuk mengetahui dinamika E.S., harus diketahui : Karateristik organisme yang dapat mengakibatkan sulitnya pencernaan oleh organisme lain, mengakibatkan kelambatan assimilasi  Transit Time, LAMA. Waktu yang dibutuhkan energi dan bahan, bergerak dalam E.S (=Transit Time) BIOMAS (g.m-2) Produktivitas Bersih (g.m-2.THN-1) “TRANSIT TIME” (TAHUN)  =

 TRANSIT TIME dari energi dalam organisme hidup didalam komunitas, sama dengan jumlah energi yang disimpan dalam E.S., sebagai biomas, dibagi dengan laju aliran energi dalam E.S. tersebut Transit Time juga dapat diperoleh dari persamaan berikut. Litter Accumulation (g.m-2) Rate of Litter Fall (g.m-2.yr-1) = TRANSIT TIME Contoh : Produksi Bersih bahan kering dari hutan tropis = 2000 gram/m2/THN Produksi Biomas/m2/THN = 45 000 gram 45000 = 22.5 THN 2000  Transit Time = Daerah tropik suhu dan kelembaban tinggi  Transit Time Cepat

Rata-rata Transit Time Energi dalam Biomas Tumbuhan Hidup, pada Berbagai E.S. (Ricklefs, 1979) EKOSISTIM PRODUKSI PRIMER BERSIH (g.m2.THN-1) BIOMAS (g.m-2) TRANSIT TIME (THN) - Tropical Rain Forest 2000 45000 22.5 - Temperate Deciduous Forest 1200 30000 25.0 - Boreal Forest 800 20000 - Temperate Grassland 500 1500 3.0 - Desert Shrub 70 700 10.0 - Swamp and Harsh 2500 15000 6.0 - Lake and Stream 20 0.04 - Algal Beds and Reefs 1.0 - Open Ocean 125 0.024

Penentuan Panjang Rantai Makanan Dalam Komunitas. Dapat diduga dari: Produksi Primer Bersih Rata-rata Efisiensi Ekologi Rata-rata energi yang keluar-masuk dari populasi predator O.K energi yang sampai ke T.L. merupakan hasil dari Produksi Primer Bersih dan rata-rata efisiensi ekologi, maka jumlah Trophic-Level dalam komunitas dapat ditentukan oleh persamaan berikut. Jumlah T.L = Predator Ingestion Net Primary Production 1 + Log : Log (AV. Ecological Efficiency PERSAMAAN TERSEBUT DIPEROLEH SBB Mis. Energi yang tersedia bagi predator yang terdapat pada Trophic Level ke-n, adalah E (n) Besarnya E(n) = NPP . EFF.n-1 Dimana : NPP = Net Primary Production EFF = Rata-rata Ef. Ekologi dari T.L ke-1 – ke-n n-1 = Jumlah rangkaian dalam R.M antara TL ke-1 dan ke-n

  Dari persamaan diatas diperoleh : Atau : (n-1) log (EFF) = log (E(n) / NPP)  

 SEMAKIN TINGGI EFISIENSI EKOLOGI, SEMAKIN BANYAK JUMLAH T.L Energi Komunitas dan Rata-Rata Jumlah T.L. pada Bebagai E.S. (Ricklefs, 1979) E.S. N P P (K.cal.m-2..yr-1) Predator Ingestion EC. EF (%) Jumlah T.L Open Ocean 500 0.1 25 7.1 Coastal Marine 8000 10.0 20 5.1 Temperate Grassland 2000 1.0 10 4.3 Tropical Forest 5 3.2  SEMAKIN TINGGI EFISIENSI EKOLOGI, SEMAKIN BANYAK JUMLAH T.L