Bumi Pendukung Kehidupan dan Teori Ekosistem Drs. Sudrajat,S.U. Dosen pada FMIPA, Fak.Kedokteran, Fak.Kesmas dan Program Pasca Sarjana Ilmu Lingkungan UNMUL Tahun 2008

Apa pendukung keberlanjutan kehidupan di Bumi ? Troposfer Stratosfer Hidrosfer Litosfer Biosfer Gb.1

Apa Keberlanjutan Kehidupan di Bumi ? Oceanic crust Continental crust Atmosphere Vegetation and animals Biosphere Lithosphere Soil Upper mantle Rock Crust Asthenosphere Lower mantle Core Mantle Crust (soil and rock) Biosphere (living and dead organisms) Lithosphere (crust, top of upper mantle) Hydrosphere (water) Atmosphere (air) Gb.2.

Sistem Pendukung Kehidupan di Bumi Satu arah aliran energi berkualitas tinggi Siklus Materi Gravitasi Gb.3.

Sistem-sistem pendukung Kehidupan Biosphere Carbon cycle Phosphorus cycle Nitrogen cycle Water cycle Oxygen cycle Heat in the environment Heat Heat Heat Gambar 4

Aliran Energi Matahari ke dan dari Bumi Gb.5.

Aliran Energi Matahari ke dan dari Bumi Heat radiated by the earth Solar radiation Absorbed by ozone UV radiation Visible light by the earth Reflected by atmosphere (34%) Energy in = Energy out Radiated by atmosphere as heat (66%) Lower Stratosphere (ozone layer) Troposphere Greenhouse effect Heat Gb.6.

Mengapa Bumi cocok untuk kehidupan? Ketersediaan air Temperatur Gravitasi Atmosfer

Apa ekologi ? Ekologi adalah studi bagaimana organisme berinteraksi dengan lingkungannya; Faktor-faktor apa yang mengontrol penyebaran dan kelimpahan suatu organisme ? “Eco” dari kata “Oiko” = “rumah ”

Berasal dari Kata latin yakni Oeco (Yunani, oikos= rumah) dan logos ( ilmu). Jadi Ekologi merupakan ilmu yang mempelajari rumah tempat tinggal makhluk. Istilah ini pertama kali digunakan oleh seorang biologiwan Jerman, Haeckel pada tahun 1896.

Haeckel menganggap Ekologi itu sebagai pengetahuan mengenai keseluruhan hubungan berbagai organisme dengan lingkungan dunia luar, dan dengan keadaan kehidupan organik dan anorganik ..

Odum,E.P.1983.menyatakan bahwa Ekologi adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari hubungan antara organisme dan lingkungannya.

Gambar Spektrum Organisasi ( Sumber : Odum, 1983) Cara mudah memahami ruang lingkung ekologi dapat dilakukan dengan memahami KONSEP JENJANG ORGANISASI BENDA DAN SPEKTRUM BIOLOGI berikut. Komponen Biotik G e n a S e l Organ Makhluk Populasi Komunitas + Komp. Abiotik MATERI ENERGI Sistem Sist. Sist. Sist. Sist. Sist. Ekosistem Biologi Gen. Sel. Organ Organisme Populasi Gambar Spektrum Organisasi ( Sumber : Odum, 1983)

Hubungan interaksi antara komponen BIOTIK dengan komponen ABIOTIK akan membentuk suatu SISTEM KEHIDUPAN ( BIOSISTEM). Gen, Sel, Organ, Makhluk, Populasi dan Komunitas adalah komponen-komponen hayati ( biotik), sedangkan Unsur ( bahan) sampai ke energi adalah yang mewakili abiotik ( benda mati).

Dari gambar tersebut, tampak bahwa KEDUDUKAN EKOLOGI DALAM JENJANG ORGANISASI INI ADALAH DIMULAI PADA TENGAH-TENGAH YAKNI LEVEL SISTEMORGANISME, POPULASI , KOMUNITAS, EKOSISTEM DAN EKOSFER.

Tipe-tipe Ekologi Organisma (fisiologis dan tingkah laku ) Populasi Komunitas Ekosistem Global

Ekologi Organisma Pertanyaan utama adalah bagaimana organisme merespon faktor biotik dan abiotik di sekitarnya Fisiologi. Morfologi dan tingkah laku What physiological and morphological adaptations allow cacti to persist in hot, dry (I.e. stressful) environments? How do diving whales select feeding areas (behavioral)?

Ekologi Populasi Suatu populasi adalah sekelompok organisme yang terdiri dari satu spesies hidup di tempat sama dan waktu sama Pertanyaan yang relevan adalah faktor-faktor apa yang memperngaruhi jumlah individu yang hidup di satu habitat antara lain, - ukuran, distribusi populasi ? - laju kelahiran dan laju kematian ? - Laju pertumbuhan populasi ?

Ekologi Komunitas Suatu komunitas terdiri atas organisme-organisme yang hidup di suatu area dan berinteraksi Pertanyaan kunci diarahkan ke Interaksi antar organisme antar organisme (Siapa memangsa siapa, Siapa membantu siapa ) Bagaimana interaksi mempengaruhi struktur komunitas

Kompetisi Mutualisme Interaksi Spesies Predator dan parasit

Struktur Komunitas Faktor-faktor apa yang mempengaruhi struktur komunitas ? Faktor-faktor : abioti (a.l., iklim, uap air ) dan biotik (interaksi spesies ) Struktur komunitas : Komposisi spesies, jumlah , Kelimpahan Komunitas Padang Rumput dan perbatasan dg savannah

Ekologi Ekosistem Suatu ekosistem terdiri dari komunitas biotik dan faktor-faktor yg mempengaruhinya. Faktor-faktor abiotik adalah zat-zat seperti tanah, atmosfer, air, nutrient, energi , suhu Pertanyaan ditekankan kepada aliran energi dan siklus nutrien

Siklus nitrogen dalam tanah denitrification N2 N-fixation litter decomp. Bacteria and fungi leaching uptake Effects of different biota (plant species? Herbivores? Soil microbes? Soil fauna?) Effects of abiotic factors: water availability? Light? Temperature? NO3- mineralization NH4+ nitrification

Ekologi Global Kontrol dan pola sirkulasi energi dan nutrien di dunia Atmospheric CO2 and Temp. Kontrol dan pola sirkulasi energi dan nutrien di dunia Global Net Primary Productivity

Bioma Daerah-daerah di dunia yang memiliki tipe organisme sejenis meskipun di dalamnya terjadi variasi spesies Sebagian ditentukan oleh faktor iklim-suhu, air , musim faktor-faktor lain – tanah, topografi Changing temp: forests – trop., temp, con, a&a tundra Changing precip: temp for  grassland  desert Not just means, some regions of overlap  seasonality, soils Bioma di Amerika Utara

Bioma di Dunia Broad patterns – temperature, latitude - moisture, latitude variation – topography: mountain ranges, rain shadows What factors drive these broad scale patterns? Need to look at the global patterns of sunlight, atmospheric circulation.

Temperatur Temperature is partly determined by the amount of solar radiation hitting an area Depends on latitude, angle of incidence

Setelah diketemukan api, pengubahan alam lingk. > drastis 1.2. PERKEMBANGAN EKOLOGI Periode awal sejarah, Untuk Kepentingan Praktis Manusia sebagai pengetahuan lingk. Pencarian sumber-sumber energi, sumber-sumber makanan. Setelah diketemukan api, pengubahan alam lingk. > drastis

Pertumbuhan manusia >, IPTEK > ------- Power untuk mengubah alam > Awal abad 20 ( 1900 - an ), Ekologi merupakan bagian biologi Akhir Abad 20-an, Ekologi berkembang pesat sbg sarana untuk menciptakan dan memelihara mutu peradaban manusia ( ILMU LINGKUNGAN)

1.3. ILMU LINGKUNGAN Ilmu lingkungan mengintegrasikan berbagai disiplin ilmu untuk mempelajari hubungan antara jasad hidup (termasuk manusia) dengan lingkungannya.

Ilmu-ilmu tersebut antara lain biologi, geologi, kimia, fisika, sosiologi, epidemiologi, kesehatan masyarakat, planologi, geografi, ekonomi, metereologi, hidrologi, pertanian, kehutanan, perikanan, peternakan, dll yang dipandang dalam perspektif yang luas dan saling berkaitan.

Ilmu lingkungan dapat dipandang sebagai poros tempat berbagai AZAS DAN KONSEP ANEKA RAGAM ILMU YANG TERPENCAR DAN KHUSUS DIGABUNGKAN KEMBALI SECARA SALING MELENGKAPI UNTUK MENGATASI MASALAH YANG MENYANGKUT HUBUNGAN ANTARA JASAD HIDUP DAN LINGKUNGAN -NYA.

 Energi  Zat atau Materi  Ruang  Waktu dan  Keanekaragaman. Di dalam ilmu lingkungan, tekanan ditujukan untuk menyatukan kembali berbagai disiplin ilmu yang menyangkut masalah lingkungan ke dalam katagori variabel yang serupa yakni :  Energi  Zat atau Materi  Ruang  Waktu dan  Keanekaragaman.

Sehingga ,Ilmu Lingkungan merupakan lintasan berbagai llmu yang membahas hubungan antara makhluk hidup dan lingkungannya yang intinya menelaah masalah yang serupa di dalam ekologi yakni proses pemindahan energi dalam berbagai sistem,materi didalam suatu ruang, waktu dan keanekara-gamannya.

Dengan demikian, Ilmu lingkungan tidak lain merupakan Ekologi Terapan yang menerapkan berbagai azas dan konsepnya kepada masalah yang lebih luas yang menyangkut hubungan manusia dan lingkungannya.

1.4. PEMBAGIAN EKOLOGI Ekologi dapat dibedakan atas Autoekologi dan Synekologi. Autoekologi ( Autos ; diri sendiri) berarti mempelajari hubungan antara individu dengan lingkungannya. Jadi yang dipelajari ialah organisme secara individual atau spesies dalam hubungannya dengan lingkungannya. Studi ini menekankan aspek siklus hidup, adaptasi terhadap lingkungan, sifat parasit atau non parasit, dan lainnya.Mis. Studi Pola Makan Bekantan di Hutan Sei Wein, Balikpapan.

 Synekologi (Syn: Bersama ; ilmu pengetahuan yang mempelajari mereka yang bersama mempunyai satu rumah/satu tempat tinggal), yaitu studi mengenai berbagai kelompok organisme sebagai suatu kesatuan yang saling berinteraksi dalam suatudaerah tertentu. Mis. Studi ekosistem hutan Dipterocarpacea dataran rendah di Kalimantan Timur.

Berdasarkan atas habitatnya, ekologi dapat dibedakan atas : a. Ekologi Kelautan (Marine Ecology); b. Ekologi Perairan Tawar (Fresh Water Ecology/Lymnology); c. Ekologi Darat (Terrestrial Ecology ); d. Ekologi Kuala (Estuary Ecology ); e. Ekologi Pesisir ; f. Ekologi Hutan (Forest Ecology) ; g.Ekologi Padang Rumput; i. Dan lain-lainnya.

Berdasarkan objek studinya dapat pula dikelompokkan atas ekologi tumbuhan, ekologi hewan, ekologi manusia,ekologi serangga, ekologi ikan, ekologi orang utan, dll. Bidang-bidang telaahan ekologi saat ini telah berkembang sangat pesat, sehingga satu bidang kajian ekologi telah melahirkan cabang ekologi baru seperti Ekologi Komunitas Ekologi populali, Biogeografi, Palaeoekologi, Ekofisiologi, Ekologi Modeling, dan lainnya.

1.5. OBJEK EKOLOGI Objek utama studi ekologi adalah : Populasi dan Komunitas.

POPULASI adalah suatu kelompok individu dari jenis yang sama di suatu daerah tertentu. KOMUNITAS meliputi semua populasi yang berada di suatu daerah tertentu. Komunitas dengan lingkungan nir-hayati (benda tak hidup) membentuk suatu sistem ekologik yang disebut dengan ekosistem.

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.

Pendekatan studi ekologi :  PENDEKATAN HOLOLOGIK yakni studi ekosistem secara menyeluruh dikaji bersama-sama, kemudian komponen-komponen ekosistem tersebut ditelaah.  PENDEKATAN MEROLOGIK yakni pendekatan dengan menggunaan kajian terhadap komponen - komponen utama terlebih dulu kemudian disin- tesis menjadi satu kesatuan sistem.

Pendekatan studi ekologi :  Berdasarkan lokasi kegiatan studinya, pendekatan studi ekologi dapat dilakukan dengan melalui:  STUDI LAPANGAN,  STUDI LABORATORIK ATAU  PEMODELAN MATEMATIS.

1.5.ASPEK KAJIAN FUNGSIONAL DI DALAM SUATU EKOSISTEM  sirkuit-sirkuit energi  rantai-rantai makanan pola-pola keanekaragaman dalam waktu dan ruang  daur-daur makanan ( biogeokimia)  perkembangan dan evolusi  pengendalian ( cybernetics)