KONSEP EKOSISTEM Drs. Sudrajat,S.U. Dosen pada FMIPA, Fak.Kedokteran, Fak.Kesmas dan Program Pasca Sarjana Ilmu Lingkungan UNMUL

Ecosystems: Components, Energy Flow, and Matter Cycling “All things come from earth, and to earth they all return”—Menander

Key Questions: What is ecology? What are the major parts of the earth’s life support systems? What are the major components of an ecosystem? What happens to matter and energy in ecosystems? What are ecosystem services? How do they affect the sustainability of the earth’s life support systems?

Ecosystem Organization Biosphere Ecosystems Communities Populations Organisms Organisms Made of cells Eukaryotic vs Prokaryotic Species Groups of organisms that resemble one another in appearance, behavior, and genetic make up Sexual vs Asexual reproduction Production of viable offspring in nature 1.5 million named; 10-14 million likely Populations Genetic diversity Communities Ecosystems Biosphere Fig. 4.2, p. 66

2.1. Pengertian Sistem SISTEM : ADALAH KUMPULAN ANASIR ( KOMPONEN) YANG SALING MEMPENGARUHI DAN MERUPAKAN SUATU KESELURUHAN YANG TERPADU SERTA MEMPUNYAI SUATU TUJUAN.

SUATU SISTEM MEMPUNYAI SUB SITEM-SUBSISTEM DAN SETERUSNYA SEHINGGA SAMPAI KEPADA ANASIR YANG DIANGGAP TUNGGAL YANG TIDAK MEMILIKI BAGIAN LEBIH KECIL LAGI.

Ciri Sistem : adanya unsur-unsur penyusun adanya suatu tatanan kesatuan utuh menyeluruh adanya proses saling interaksi di antara penyusun sistem tersebut Adanya Input Adanya Output Adanya Umpan balik

Suatu Ekosistem sejati, betapapun kecil batasnya adalah merupakan : Suatu Entitas termodinamika terbuka dan jauh lebih dari keseimbangan. Memerlukan arus masuk dan keluar yang kuat

SEHINGGA EKOSISTEM = JUMLAH LINGKUNGAN INPUT ( IE, Input Environment); AREA YANG DIHUNI OLEH SUATU BIOTA KOMUNITAS YANG DIBATASI ( S, Sistem) dan LINGKUNGAN OUTPUT ( OE, Output Environment).

Wilayah batas suatu ekosistem : Tidak dipersoalkan masalah kotak batas Yang penting adalah ada INPUT dan OUTPUT jadi suatu ekosistem bisa Sempadan Danau, Sempadan Pantai, Sempadan Sungai, Tepi Hutan, Tepi Kota, Kota, Kebun, Kolam, Laut, Akuarium, dll.

Jika Ekosistem itu bersifat tertutup, maka makhluk yang ada di dalamnya tidak akan bertahan lama. Ekosistem dunia nyata yang fungsional adalah harus mempunyai INPUT pendukung kehidupan berupa Energi dan bahan dan OUTPUT yang energi dan materi terproses.

Variabel Penentu Variasi suatu ekosistem : Ukuran sistem; Makin besar sistem, makin kurang tergantung kepada faktor-faktor luar Intensitas Metabolisme; Makin cepat metabolisme , makin tergantung kepada input dan output untuk mendukungnya Keseimbangan antara autotrof dan heterotrof; makin besar ketakseimbangan makin banyak faktor luar yg diperlukan untuk memelihara keseimbangan Stadium Perkembangan; sistem muda berbeda dari sistem dewasa. Karena sistem muda lebih dipengaruhi oleh lingkungan input daripada sistem dewasa.

Contoh : Ekosistem Hutan Vs Ekosistem Kota Lingkungan Input dan output dikota jauh lebih besar daripada hutan, karena kota hakekatnya merupakan sistem heterotrofik yang sangat bertenaga yang tergantung kepada aliran masuk energi dan materi yang sangat besar dan karenanya outputnya ditentukan oleh ENERGI TERPROSES, MATERI DAN LIMBAH.

Jadi, STUDI EKOSISTEM TIDAK DAPAT DIPAHAMI DENGAN MEMISAH-MISAHKANNYA DAN MEMPELAJARINYA SEBAGIAN DEMI SEBAGIAN, MAUPUN DITANGANI DENGAN SECARA KONSEPTUAL MENGURUNGNYA.

Contoh Lain: Ekosistem Muara Mahakam Muara ini sangat besar sehingga dipengaruhi oleh anak-anak sungai Detritus penyusun ekosistem tersebut diimpor oleh Sungai, mendominasi komunitas muara. Airnya yang keruh dan sangat berwarna coklat membawa dataran lumpur, banyak tiram, tempat berkembang biaknya beberapa jenis hewan periodik/musiman, berhubungan dengan curah hujan dan aliran sungai.

-- INPUT dari Muara ke sungai-sungai disekitarnya adalah air pasang surut dari lautan terbuka, jernih dan dasar teluk didominasi oleh rumput laut. Produksi fitoplankton rendah. Dengan demikian ekosistem Muara bersifat khusus dibandingkan dg ekosistem laut / sungai.

2.2.Di dalam ekosistem ada dinamika internal, yakni : Aliran Energi Pendaurulangan materi Organisasi jaringan makanan Dan seterusnya Telah banyak dikaji !

Namun dinamika eksternal suatu ekosistem belum banyak ditelaah Namun dinamika eksternal suatu ekosistem belum banyak ditelaah. Karena ekosistem adalah sistem terbuka, maka pertimbangan lingkungan INPUT maupun lingkungan Output merupakan bagian penting. JADI STUDI EKOSISTEM HARUS MELIBATKAN LINGKUNGAN INPUT MAUPUN LINGKUNGAN OUTPUT. E = IE + s + OE

Namun dinamika eksternal suatu ekosistem belum banyak ditelaah Namun dinamika eksternal suatu ekosistem belum banyak ditelaah. Karena ekosistem adalah sistem terbuka, maka pertimbangan lingkungan INPUT maupun lingkungan Output merupakan bagian penting. JADI STUDI EKOSISTEM HARUS MELIBATKAN LINGKUNGAN INPUT MAUPUN LINGKUNGAN OUTPUT. E = IE + s + OE

Besarnya lingkungan INPUT dan OUTPUT, ditentukan oleh sejumlah variabel yakni : Ukuran sistem, makin besar sistem makin kurang tergantung kepada faktor-faktor luar Intensitas metabolisme, makin cepat laju metabolisme makin tergantung kepada INPUT dan OUTPUT Keseimbangan antara autotrof dan heterotrof, makin tidak seimbang makin banyak faktor luar yang diperlukan untuk mengatur keseimbangan tersebut. Stadium perkembangan, sistem muda berbeda dengan sistem dewasa dimana sistem muda lebih banyak dipengaruhi oleh lingkungan INPUT daripada sistem dewasa.

Gambar Sibernetika Ekosistem Alamiah Dikontrol oleh umpan balik dari banyaknya jaringan subsistem yang bergabung

Gambar Sibernetika Ekosistem buatan manusia ( Sistem Organismik) dikontrol oleh pengontrol khusus yakni target/tujuan Gambar Sibernetika Ekosistem buatan manusia ( Sistem Organismik)

2.3. KONSEP EKOSISTEM Suatu ekosistem (Sistem Ekologis) adalah keseluruhan komunitas hayati dan nir-hayati di daerah tertentu dan diantara unsur-unsur tersebut terjadi hubungan timbal balik.

2.3. KONSEP EKOSISTEM Menurut Undang-Undang PLH RI No. 23 Tahun 1997, dinyatakan bahwa ekosistem merupakan suatu tatanan kesatuan secara utuh dan menyeluruh antara segenap unsur lingkungan hidup yang saling mempengaruhi.

2.3.1. Komponen abiotik dan biotik. A. Komponen Abiotik Terdiri atas beberapa faktor fisika dan kimiawi. Beberapa faktor fisika antara lain : cahaya matahari, rata-rata suhu dan interval suhu, rata-rata curah hujan dan distribusinya, angin, posisi letak geografis secara latudinal dari khatulistiwa ( lintang), letak altitusi, sifat-sifat tanah, api, aliran air, TSS untuk ekosistem perairan. Sedangkan faktor-faktor kimiawi antara lain konsentrasi air dan udara dalam tanah, kadar nutrient terlarut dalam tanah/ air, kadar bahan toksis, salinitas, konsentrasi oksigen, dll.

B. Komponen Biotik Terdiri atas Produser (Autotroph) dan Konsumer ( Heterotroph) yakni Konsumer Primer, Konsumer Sekunder, Konsumer Tertier, Omnivore, Detritivore ( Dekomposer).

Major Components of Freshwater Ecosystems Sun Producers (rooted plants) Producers (phytoplankton) Primary consumers (zooplankton) Tertiary consumers (turtles) Secondary consumers (fish) Dissolved chemicals Sediment Decomposers (bacteria and fungi) Fig. 3-9, p. 42

Major Components of a Field Ecosystem Oxygen (O2) Sun Producer Carbon dioxide (CO2) Secondary consumer (fox) Primary consumer (rabbit) Producers Falling leaves and twigs Precipitation Soil decomposers Water Soluble mineral nutrients Fig. 3-10, p. 42

2.3.2. Komponen Ekosistem menurut fungsinya Berdasarkan atas fungsinya, suatu ekosistem dibedakan atas 2 komponen yaitu : a. Komponen autotrofik (autos; sendiri; trophikus ; menyediakan makanan). Yaitu organisme yang mampu menyediakan/mensintesis makanannya sendiri yang berupa bahan-bahan organik dari bahan-bahan anorganik dengan bantuan energi matahari dan klorofil.

b. Komponen heterotrofik (hetero ; berbeda ; trophikus; menyediakan makanan). Yaitu organisme yang mampu memanfaatkan bahan-bahan organik sebagai bahan makanannya dan bahan tersebut disediakan oleh jasad lain. Kelompok ini terdiri atas hewan, jamur dan mikro-organisme.

 Suatu ekosistem (Sistem Ekologis) adalah keseluruhan komunitas hayati dan nir-hayati di daerah tertentu dan diantara unsur-unsur tersebut terjadi hubungan timbal balik. Organisme hidup AIR bumi atmosfer

Bagan di atas mewujudkan rumusan pengertian ekosistem sebagai interaksi antara biota, yaitu dunia kehidupan ( biosfera) sesamanya dengan lingkungan fisik di sekitarnya yakni abiotik yang terdiri dari air ( hidrosfera), bumi ( litosfera) dan atmosfer, Dalam interaksi yang dinamik, dunia kehidupan mendapatkan sumber materinya dari aspek-aspek abiotik air, atmosfer dan bumi; tetapi untuk memperolehnya itu biota harus memerlukan sumber lain yaitu energi yang didapatkannya dari energi sinar matahari.

SATUAN POKOK EKOLOGI ADALAH EKOSISTEM ATAU SISTEM EKOLOGI, merupakan satuan kehidupan yang terdiri atas suatu komunitas makhluk hidup dengan berbagai komponen fisik yang berinteraksi membentuk suatu sistem. Sistem biologik yang paling besar disebut dengan biosfer. Ekosistem adalah tatanan unsur lingkungan hidup yang merupakan kesatuan utuh menyeluruh dan saling mempengaruhi membentuk keseimbangan, stabilitas, dan produktifitas lingkungan hidup (UU RI no 23 th. 1997 tentang Pengelolaan L. H.).

Average annual precipitation Major Biomes Average annual precipitation 100–125 cm (40–50 in.) 75–100 cm (30–40 in.) 50–75 cm (20–30 in.) 25–50 cm (10–20 in.) below 25 cm (0–10 in.) 4,600 m (15,000 ft.) 3,000 m (10,000 ft.) 1,500 m (5,000 ft.) Coastal mountain ranges Sierra Nevada Mountains Great American Desert Rocky Mountains Great Plains Mississippi River Valley Appalachian Mountains Coastal chaparral and scrub Coniferous forest Desert Coniferous forest Prairie grassland Deciduous forest Fig. 3-8, p. 41

2.3.3. Komponen Ekosistem menurut Sifat Strukturnya dapat dibedakan atas komponen-komponen : Substansi anorganik, terdiri atas zat anorganik seperti C, N,C02,H20,dll; b. Substansi organik, terdiri dari protein, KH, lemak, dan sebagainya; c. Iklim, terdiri atas suhu, kelembaban, angin, curah hujan, dsbnya; d. Produsen, terdiri atas tumbuhan ototrof; e. Konsumer, terdiri dari hewan herbivora, carnivore (golongan heterotroph); f. Pengurai/Dekomposer, sering disebut juga mikrokonsumer. Terdiri dari jamur dan bakteri yang mampu mengurai bahan organik menjadi anorganik, dan selanjutnya dilepas ke ekosistem dan dipakai lagi oleh produsen. Dengan demikian terjadilah suatu peredaran hara dalam ekosistem tersebut.

2.4. Interaksi antar Komponen dalam Ekosistem Antara komponen biotik dan abiotik di dalam suatu ekosistem saling melakukan interaksi membentuk suatu peranan sehingga terdapat suatu arus energi dari struktur biotik ke struktur biotik lain lewat proses transfer energi dan dari struktur biotik ke komponen anorganik lewat proses daur biogekimia. Komponen dan proses yang membuat suatu ekosistem berfungsi adalah KOMUNITAS, ALIRAN ENERGI DAN SIKLUS MATERI. Atas dasar ini ekologi menekankan kajiannya terhadap adanya gerakan energi dan unsur hara (kimia) di antara komponen-komponen biotik (hayati) dan abiotik (nir-hayati) dari ekosistem itu.

Perlu diperhatikan di sini, arus energi tersebut bersifat searah; sebagian energi sinar matahari yang datang ke dalam ekosistem diubah dan dijadikan menjadi energi kimia lewat proses fotosintesis. Sebagian energi dikeluarkan lagi dari ekosistem tersebut, dan sebagian disimpan di dalam ekosistem tersebut, lalu diumpan balik atau diekspor, tetapi tidak dapat dipergunakan kembali (Lihat Gambar ).

Struktur rantai/ jaring-jaring makanan Keaneka ragaman makhluk hidup; Antara kehidupan makhluk hidup dengan faktor lingkungan fisiknya melakukan interaksi dan saling ketergantungan yang diwujudkan secara jelas dalam bentuk : Struktur rantai/ jaring-jaring makanan Keaneka ragaman makhluk hidup; dan  Siklus perputaran hara.

2.5. KOMPONEN DAN PROSES-PROSES DI DALAM SUATU EKOSISTEM Terdapat 3 komponen dasar yakni :  Komunitas,  Aliran energi dan  Siklus materi. Gerakan energi dan unsur hara (kimia) di antara komponen-komponen biotik ( hayati) dan abiotik ( nir-hayati) dari ekosistem itu dapat dilihat dalam Gambar

2.6.SUMBER ENERGI EKOSISTEM : Ekosistem adalah suatu sistem yang terbuka, yaitu suatu sistem yang menerima masukan/input dan menghasilkan luaran/output sehingga ekosis tem tersebut dapat berfungsi dan memelihara ekosistem tersebut.

Masukan dan luaran tersebut dapat berupa :  ENERGI,  MATERI, ATAU MAKHLUK HIDUP dari migrasi atau imigrasi

SUMBER ENERGI EKOSISTEM ALAM adalah ENERGI SINAR MATAHARI dan ENERGI BAHAN BAKAR KIMIAWI. Ekosistem yang sebagian besar energinya tergantung kepada enegi matahari disebut ekosistem tanpa subsidi energi. Misalnya Samudera, Hutan Primer, Padang Rumput Savana yang luas. Ekosistem ini berdaya rendah dan produktivitasnya rendah. Hewan-hewan dan tumbuhan yang menghuni daerah-daerah tersebut akan beradaptasi agar mampu bertahan hidup di dalam kondisi lingkungan demikian.

Ekosistem ini dibedakan atas : Sedangkan ekosistem bersubsidi energi adalah ekosistem yang sebagian besar energinya tidak tergantung kepada sinar Matahari. Ekosistem ini dibedakan atas : Ekosistem yang energinya disubsidi alam . Ekosistem yang disubsidi oleh alam misalnya adalah ekosistem estuaria di pantai yang mendapat energi dari pasang surut, ombak dan arus air laut.

b. Ekosistem yang energinya disubsidi oleh manusia b.Ekosistem yang energinya disubsidi oleh manusia. Contohnya adalah lahan pertanian, tambak, dengan subsidi benih, pemupukan, irigasi, mekanisasi pertanian, dan lainnya.