EKOLOGI II TIM BIOLOGI DASAR 2013

POKOK BAHASAN DALAM EKOLOGI II PRINSIP POPULASI Batasan Populasi Parameter Populasi Densitas Populasi Konsep Daya Dukung Lingkungan Pola Pertumbuhan Populasi Faktor Pembatas Interaksi Populasi   PRINSIP KOMUNITAS Indeks Diversitas Jenis Indeks Dominansi Indeks kesamaan EKOSISTEM

POPULASI POPULASI merupakan satuan dasar dalam telaah ekologi. Populasi memiliki pengertian yang luas dan tidak hanya dikenal dalam bidang ekologi. PADA BIODAS I hanya dibahas prinsip populasi dalam kaitannya dengan ekologi yaitu, pengertian dasar populasi dalam biologi pada umumnya dan ekologi pada khususnya, KONSEP POPULASI adalah penggunaan atau pemanfaatan parameter populasi untuk keperluan lain yang lebih luas. Konsep populasi akan lebih banyak kita bahas di mata kuliah Biologi Dasar II.

BATASAN POPULASI Populasi adalah kumpulan organisme sejenis. Pengertian jenis yang sama dapat berupa species atau kelompok lain yang anggotanya dapat saling melakukan pertukaaran informasi genetik. Dalam ekologi batasan populasi sering kali ditambahi dengan daerah atau habitat dan waktu yang sama sehingga batasannya dalam ekologi menjadi: Populasi adalah kumpulan individu sejenis yang mendiami daerah atau habitat yang sama dalam waktu yang sama.

CONTOH POPULASI Di pulau Jawa ini ada tiga daerah yang dihuni banteng yaitu, daerah Taman Nasional Ujung Kulon (TNUK), Taman Nasional Baluran (TNB), dan Taman Nasional Alas Purwo (TNAP). Letak TNUK secara geofrafis jelas terpisah sangat jauh dari kedua TN yang lain, dan banteng dari TNUK secara alami tidak mengkin saling berhubungan dan melakukan perkawinan karena adanya isolasi jarak. Dengan pengertian di atas maka banteng di TNUK dan TNB merupakan dua populasi yang berbeda. Banteng di TNB dan TNAP mungkin satu populasi mungkin juga berbeda bergantung apakah mereka saling bercampur atau tidak sebab jaraknya relatif dekat dan secara geografi boleh dikatakan tidak terpisah dibandingkan dengan yang di TNUK.

PARAMETER POPULASI Setiap populasi memiliki karakter yang khas, karakter biasanya disebut parameter populasi. Karakter populasi tersebut ada yang bersifat genetik ada pula yang bersifat ekologis. Pada saat ini kita hanya membicarakan karakter yang bersifat ekologis saja. Parameter populasi tersebut ada yang bersifat primer ada yang merupakan turunan dari karakter primer. Berikut ini adalah parameter populasi tersebut. Natalitas Mortalitas Pola pertumbuhan populasi Densitas Pola distribusi Potensi biotik

NATALITAS Natalitas adalah kemampuan suatu populasi untuk bertambah besar, biasanya dinyatakan dengan istilah angka kecepatan natalitas atau angka kecepatan kelahiran atau birth rate. Ada dua konsep tentang angka kelahiran yaitu maximum natality dan ecological natality.

Maximum Natality Maximum natality ada juga yang menyebut dengan istilah lain misalnya natalitas maksimum, natalitas abosolut, natalitas fisiologis, atau fertilitas. Natalitas maksimum adalah jumlah individu baru yang dilahirkan di bawah kondisi optimum, baik kondisi lingkungan maupun kondisi dalam tubuh individu tersebut. Natalitas maksimum sifatnya konstan dan merupakan karakter khas suatu populasi.

Ecological Natality Ecological natality, disebut juga natalitas yang senyatanya, maksudnya adalah jumlah individu baru yang dihasilkan dalam kondisi yang senyatanya, yaitu kondisi ekologis. Natalitas ekologi ini sering dituliskan dengan satu kata saja yaitu natalitas, tanpa tambahan kata sifat atau keterangan. Besarnya angka natalitas ekologi dapat berubah bergantung pada banyak faktor terutama adalah ukuran populasi dan kondisi lingkungan (termasuk ketersediaan pakan, iklim, ada tidaknya predator dan sebagainya)

(lihat diktat/handout) Angka Kelahiran Angka kelahiran biasanya dinyatakan dalam suatu angka kecepatan yang dihitung dengan cara membagi jumlah individu yang dilahirkan dengan satuan waktu tertentu (angka kelahiran absolut, rumus 2) Atau Jumlah individu baru per satuan waktu per satuan populasi (biasanya disebut specific natality rate lambangnya r atau b, rumus 3). (lihat diktat/handout)

MORTALITAS Mortalitas merujuk pada angka kematian individu dalam suatu populasi, biasanya dilambangkan dengan huruf d (dari kata death) tetapi tidak mutlak demikian. Parameter ini dapat dianggap sebagai lawan kata dari angka kelahiran, kalau angka kelahiran menambah besar populasi maka angka kematian akan mengurangi jumlah individu dalam populasi jadi mengecilkan ukuran populasi. Cara menghitungnya seperti cara menghitung angka kelahiran. Konsepnya juga ada dua yaitu angka kematian ekologi (ecological death rate) dan angka kematian teoritis tetapi disebutnya angka kematian minimum (minimum death rate).

Zero Population Growth (ZPG) Bila angka kelahirannya lebih tinggi daripada angka kematian maka populasi tersebut akan bertambah besar. Bila angka kematian lebih tinggi daripada angka kelahiran berarti populasi tersebut akan punah. Bila angka kelahiran sama besarnya dengan angka kematian maka jumlah individu dalam populasi tersebut akan stabil atau ukuran populasi akan tetapi sama, inilah konsep dari zero population growth (ZPG). Dalam konsep ZPG tidaklah berarti tidak ada kelahiran sama sekali, melainkan tingkat kelahiran sama dengan tingkat kematian. Bila tidak ada kelahiran sama sekali populasi tersebut juga akan punah disebabkan oleh usia.

Migrasi: Imigrasi dan Emigrasi Migrasi adalah perpindahan individu dari satu populasi ke populasi lain. Imigrasi adalah masuknya individu ke suatu populasi, sedangkan emigrasi adalah keluarnya atau perginya individu dari suatu populasi. Imigrasi menyebabkan bertambahnya individu dalam populasi sedangkan emigrasi menyebabkan berkurangnya individu. Apabila keempat parameter ini diberi tanda matematika maka angka kelahiran dan imigrasi memiliki tanda + (positif) sedang angka kematian dan emigrasi memiliki tanda – (negatif). Hubungan keempat parameter ini dengan populasi dapat divisualkan sebagaimana disajikan pada Gambar 8.

Gambar 8. Hungan antar empat parameter populasi dan ukuran populasi.

DENSITAS POPULASI Densitas atau kepadatan populasi adalah istilah yang digunakan untuk menunjukkan ukuran populasi dalam hubungannya dengan satuan luas atau satuan volume. Densitas biasanya dinyatakan dengan jumlah individu persatuan luas, misalnya dalam 1m2 ditemukan 100 batang tumbuhan orang-aring, maka densitas orang-aring di area tersebut dinyatakan sebagai 100/m2. Untuk organisme perairan, misalnya planton maka densitas atau kerapatan dapat dinyatakan per volume, misalnya 100/L; 2500/cc, bergantung besar kecilnya organisme dan tujuannya.

Metode Sensus dan Metode Sampling Untuk menentukan besarnya kepadatan populasi suatu organisme ada dua metode dasar yaitu metode sensus, dan metode sampling Dalam metode sensus maka harus dihitung semua individu yang menjadi objek penelitian. Contoh penggunaan metode sensus adalah sensus penduduk. Dalam metode sampling kita hanya akan menghitung jumlah individu di area yang sangat terbatas. Misalnya untuk mengetahui kepadatan cacing di suatu lahan pertanian kita dapat menghitung jumlah cacing tanah di lahan seluas 0,5 x 0,5 m2, lahan seluas 0,5 m2 inilah yang disebut dengan lahan sampel dan teknik menghitung jumlah individu berdasar sampel itu dinamakan teknik sampling.

Sumber Daya Bersifat Terbatas Bila suatu populasi bertumbuh terus maka dengan sendirinya jumlah individunya bertambah banyak, tentu sumberdaya yang diperlukan untuk mempertahankan kehidupannya juga akan bertambah. Sumberdaya tersebut meliputi banyak hal jadi bersifat multidimensi, misalnya sumberdaya makanan, tempat bersarang, dan juga untuk keperluan reproduksi.

Konsep Daya Dukung Lingkungan Sumberdaya di alam sifatnya tidak tak terbatas, dan kemampuan suatu area menyediakan sumberdaya untuk hidup itu bervariasi antar area, habitat, dan juga antar jenis. Kemampuan suatu area menyediakan sumberdaya untuk kehidupan suatu organisme dinamakan daya dukung lingkungan (carrying capacity) dari area atau daerah tersebut, biasanya diberi simbol dengan huruf K Bila jumlah individu dalam suatu populasi masih jauh di bawah nilai K, biasanya populasi tersebut akan tumbuh pesat, tetapi bila jumlah individu sudah jauh melebihi nilai K maka dengan sendirinya pertumbuhan akan menurun atau bahkan bersifat negatif sebab kekurangan pakan misalnya atau tidak dapat melakukan reproduksi.

POLA PERTUMBUHAN POPULASI Pertumbuhan populasi memiliki pola atau bentuk, dan pola pertumbuhan populasi merupakan salah satu karakter populasi. Ada dua pola dasar partumbuhan populasi yaitu bentuk J, dan bentuk S atau sigmoid. Tetapi pola pertumbuhan ini dapat merupakan kombinasi antar keduanya, artinya ada bentuk gabungan jadi tidak selalu terpisah secara mutlak.

Gambar 9. Pola pertumbuhan populasi Gambar 9. Pola pertumbuhan populasi. A: bentuk J, pertambahannya bersifat eksponensial, tidak dipengaruhi daya dukung lingkungan. B: bentuk S, pertambahannya bersifat aritmatik, dipengaruhi daya dukung lingkungan.

Pola Pertumbuhan Bentuk J Pertumbuhan populasi sangat cepat karena jumlah individu bertambah secara eksponensial. Pertumbuhan ini akan berhenti secara tiba-tiba bila ada gangguan terhadap lingkungannya. Pertumbuhan bentuk J biasanya terjadi pada lingkungan yang daya dukungnya sangat besar atau boleh dikata tak terbatas untuk populasi tersebut. Bentuk pertumbuhan ini dapat dinyatakan dalam persamaan matematika sebagaimana dituliskan pada rumus 4 dan kurvanya dapat dilihat pada Gambar 9. Bentuk pertumbuhan ini juga dapat terjadi pada masa awal-awal pertumbuhan populasi yaitu ketika jumlah individunya masih jauh di bawah batas daya dukung lingkungan.

Pola Pertumbuhan Bentuk S Pola pertumbuhan bentuk S terjadi bila faktor pembatas pertumbuhan populasi diperhitungkan, misalnya faktor daya dukung lingkungan. Ketika jumlah individu mendekati batas daya dukung lingkungan maka pertumbuhan akan semakin melambat dan secara teoritis pertumbuhan akan sama atau mendekati (limit) 0, populasi tidak tumbuh. Bila pertambahan individu pada pola J bersifat eksponensial maka pada pola S bersifat aritmatik. Pernyataan matematik untuk model pertumbuhan S dapat dilihat pada Rumus 5 dan bentuk kurvanya disajikan pada Gambar 9B.

FLUKTUASI POPULASI Populasi akan terus tumbuh sampai mencapai batas daya dukung lingkungan. Pada saat mencapai batas daya dukung lingkungan boleh dikatakan pertumbuhan populasi (ΔN/Δt) memiliki nilai rata-rata = 0. Pada saat ini jumlah individunya akan berfluktuasi di atas dan di bawah daya dukung lingkungan. Fluktuasi ini dapat terjadi karena berbagai macam sebab antara lain, sebagai tanggapan atas perubahan lingkungan; kelambatan populasi dalam merespon batas daya dukung lingkungan,atau dapat juga terjadi karena adanya interaksi antar individu maupun antar populasi.

Fluktuasi Biasanya Selalu Terjadi Dengan berbagai penyebab fluktuasi juga dapat terjadi di lingkungan yang sangat stabil sekalipun. Dalam keadaan normal dan di bawah lingkungan yang stabil fluktuasi populasi akan terus mengecil mendekati batas daya dukung lingkungan.

Dua Macam Perubahan Ukuran Populasi Di Alam Di alam perubahan ukuran populasi dapat dibedakan menjadi dua macam yaitu: Perubahan ukuran populasi yang disebabkan perubahan musim. Dalam hal ini besarnya populasi dikontrol oleh perubahan musim. Fluktuasi periodik. Fluktuasi jenis ini dapat dibedakan menjadi dua yaitu: dikontrol atau disebabkan oleh adanya perubahan lingkungan terutama faktor fisik, atau dapat dikatakan dikontrol oleh faktor eksternal. dikontrol atau disebabkan oleh faktor dari dalam populasi itu sendiri atau biasanya disebut sebagai dinamika populasi. Pola perubahan yang dikontrol oleh faktor internal bersifat lebih teratur dan biasanya disebut dengan istilah osilasi.

Konsep Density Dependent dan Indensity Dependent Density dependent adalah faktor internal yang bekerja bila kepadatan populasi telah mencapai batas atau jumlah tertentu. Faktor yang bekerja berdasar ukuran populasi disebut density dependent. Termasuk dalam density dependent adalah kompetisi antar individu dalam satu populasi, epidemi, parasitisme dan sebagainya. Density independent adalah faktor fisik lingkungan bekerjanya tidak bergantung pada kepadatan populasi disebut density indepent, termasuk dalam katagori ini adalah bencana alam seperti gunung meletus, banjir, gempa, badai, perubahan cuaca atau iklim dan sebagainya.

Pola Distribusi Internal Pola distribusi internal adalah pola penyebaran individu dalam suatu populasi. Ada tiga jenis pola dasar penyebaran atau distribusi individu dalam populasi yaitu teratur, berkelompok, dan random. Pola penyebaran internal suatu organisme pada kenyataannya dapat merupakan kombinasi dari ketiganya.

Potensi Biotik Setiap mahluk hidup memerlukan tenaga atau energi untuk mempertahankan hidupnya. Organisme yang memperoleh tenaganya dari organisme lain disebut konsumen. Organisme yang mampu mengasimilasi tenaga dari sumber non biotik disebut sebagai produsen. Setiap individu dari setiap jenis organisme tersusun dari suatu masa biologi yang merupakan simpanan energi bagi organisme lain, inilah yang disebut sebagai potensi biologi yang secara umum lebih dikenal dengan istilah biomasa.

Biomasa Satuan biomasa adalah berat yang kemudian dapat diubah menjadi satuan tenaga yang disebut kalori. Penggambaran suatu populasi dengan menggunakan parameter densitas tidak dapat secara langsung menggambarkan potensi biologi yang tersimpan dalam populasi tersebut, sebab ukuran individu dalam satu jenis populasi dapat sangat heterogen, apalagi antar jenis. Sebagai contoh 100 individu rumput teki tentu memiliki potensi biologi yang jauh berbeda dengan 100 batang beringan atau 100 ekor kijang. Karena itu dalam beberapa hal, mengukur biomasa suatu populasi jauh lebih informatif daripada menghitung jumlah individu, terutama dalam kaitannya dengan aliran energi dalam suatu sistem ekologi atau ekosistem.

FAKTOR PEMBATAS Pertumbuhan organisme, bergantung pada berbagai faktor biotik maupun abiotik. Ketersediaan atau hilangnya suatu kondisi tertentu dapat sangat menentukan organisme tersebut untuk tumbuh dan melakukan reproduksi. Kebutuhan dasar tersebut bervariasi antar jenis organisme, antar kondisi dan, antar kelompok umur. Kebutuhan dasar untuk pertumbuhan dan reproduksi tersebut dinamakan faktor pembatas. Faktor pembatas seringkali kuantitasnya sangat minimum, atau diperlukan dalam jumlah yang sedikit.

Hukum Minimum Liebig Liebig: pertumbuhan tanaman bergantung pada sekelompok nutrisi yang diperlukan dalam jumlah minimum (Odum 1971). Pernyataan Liebig tersebut kemudian (oleh para ahli lain) dikenal dengan Hukum Minimum Liebig. Hukum minimum tersebut kemudian dikembangkan pada berbagai jenis organisme lain dan komponen lain yang memperngaruhi partumbuhan organisme tertentu, termasuk faktor fisik, kimia, dan biologi. Penggunaan kata minimum dalam pernyataan Liebig tersebut digunakan untuk menghindari kerancuan dengan gagalnya suatu organisme untuk tumbuh karena faktor yang diperlukan tersebut melebihi batas maksimum, keduanya kemudian disatukan menjadi hukum tolerasi.

Hukum Toleransi Shelford Keberadaan atau keberhasil suatu organisme untuk bertahan hidup bergantung pada ketersediaan semua kondisi yang diperlukan. Punahnya atau kematian suatu organisme dapat disebabkan oleh kekurangan atau karena kelebihan pada salah satu atau beberapa faktor yang diperlukan. Jadi organisme memiliki persyaratan minimum dan maksimum untuk dapat bertahan hidup. Konsep ini menunjukkan adanya batas toleransi bagi setiap mahluk hidup. Konsep batas maksimum dikemukakan pertama kali oleh V.E. Shelford pada tahun 1913 karena itu hukum toleransi biasanya juga menggunakan nama Shelford.

INTERAKSI POPULASI Di alam suatu organisme tidak hidup sendiri dan memang tidak dapat hidup sendiri, oleh karena itu pasti terjadi interaksi antar organisme. Interaksi antar organisme dapat terjadi antar individu maupun antar populasi. Di sini kita hanya membahas interaksi antar dua jenis organisme. Secara teoretis interaksi antar dua populasi dapat dibagi menjadi enam jenis dengan sembilan tipe, di antaranya ada yang menguntung ada pula yang merugikan baik untuk salah satu pihak maupun keduanya.

Berbagai Tipe Interaksi Antar Dua Jenis Organisme Netralisme: Tidak ada populasi yang dirugikan maupun diuntungkan Kompetisi: merugikan kedua populasi Amensalisme: salah satu mendapat kerugian, yang lain tidak mendapat apapun. Komensalisme: salah satu mendapat keuntungan, yang lain tidak mendapat apapun Predasi dan parasitisme: Salah satu mendapat keuntungan yang lain dirugikan. Mutualisme dan protokooperasi: menguntungkan kedua populasi

PRINSIP KOMUNITAS Komunitas adalah kumpulan dari banyak populasi yang hidup di suatu area atau habitat fisik tertentu. Dalam suatu komunitas terjadi interaksi antar anggotanya terutama dalam hal transformasi hasil metabolism sebagai sumber tenaga. Dalam suatu komunitas juga harus terjadi interaksi sehingga semua jenis organisme anggota komunitas tersebut memiliki peluang untuk tetap dapat hidup bersama, Jadi harus terjadi interaksi yang menguntungkan semua anggotanya secara terintegrasi. Secara garis besarnya, anggota suatu komunitas dapat dikelompokkan berdasarkan fungsinya menjadi empat golongan yaitu produsen, konsumen, detritivor dan saprotrof (pengurai).

Pembagian Komunitas Berdasar kemampuan suatu komunitas menyelenggarakan fungsinya, komunitas dapat dibagi menjadi dua yaitu: Komunitas mayor (mayor community) dan komunitas minor (minor community). Komunitas mayor adalah suatu komunitas yang cukup besar dan lengkap organisasinya sehingga boleh dikata tidak bergantung komunitas lain, hanya memerlukan sinar matahari sebagai sumber utama energinya, kebutuhan lainnya dapat dipenuhi dari dalam komunitas itu sendiri. Komunitas minor adalah komunitas yang masih memerlukan komunitas lain untuk menjamin keberadaan anggotanya. Telaah ekologi yang tinjauannya meliputi komunitas disebut synecology, sedangkan bila hanya menelaah satu populasi saja disebut outecology.

Deskripsi Komunitas Ada beberapa jenis parameter untuk mendeskripsi suatu komunitas, parameter tersebut dinyatakan dalam bentuk indeks antara lain yaitu: Indeks diversitas jenis Indeks dominansi Indeks kesamaan antar dua komunitas

EKOSISTEM KOMUNITAS AKAN MENYATU DENGAN LINGKUNGAN ABIOTIKNYA MEMBENTUK SISTEM EKOLOGI YANG DISEBUT EKOSISTEM. Dengan demikian dalam suatu ekosistem akan terdapat komponen-komponen berikut ini. Bahan anorganik (C, N, CO2, air, dan sebagainya) Komponen organik (protein, karbohidrat, lemak, humus dan sebagainya). Iklim (suhu, dan faktor fisik lainnya) Produser Konsumer, yang meliputi makrokonsumer (hewan-hewan besar) dan mikrokonsumer (saprotrof).

HOMEOSTASIS Suatu ekosistem memiliki kemampuan melakukan mekanisme homeostasis, yaitu kemampuan sistem biologi untuk menanggapi perubahan yang terjadi baik internal maupun eksternal sehingga kondisinya tetap stabil dalam arti fungsi yang disandangnya tetap dapat berlangsung. Ekosistem juga memiliki batas toleransi. Bila daur biogeokimia terganggu maka ekosistem akan menanggapi perubahan tersebut dengan berbagai cara termasuk mengubah komposisi keanekaragamannya. Bila sudah di luar batas toleransi maka boleh jadi akan ada komponen yang harus dikorbankan supaya daur biogeokimia tetap dapat berlangsung.

PENCEMARAN Penambahan bahan tertentu ke dalam ekosistem, baik berupa komponen biotik maupun abiotik dapat mengubah alur perpindahan energi. Pencemaran adalah masuknya salah satu bahan ke suatu ekosistem sehingga mengganggu daur biogeokimia atau setidaknya mengganggu alur perpindahan energi. Peristiwa ini yang akan ditanggapi oleh suatu ekosistem dan mungkin saja akibatnya merugikan manusia sebagai salah satu komponen dalam suatu ekosistem.