Ekosistem merupakan satuan
kehidupan yang terdiri atas suatu komunitas makhluk hidup yang saling
berinteraksi membentuk suatu system baik biotik maupun abiotik. Di dalam sebuah
ekosistem juga terdapat satuan-satuan makhluk hidup yang meliputi individu,
populasi, komunitas dan biosfer. Kehidupan di bumi dapat berjalan karena adanya
energi yang diambil dari matahari, secara langsung maupun tak langsung.
Organisme autotrof/produsen seperti tumbuhan memperoleh energi langsung dari
cahaya matahari. Organisme autotrof memiliki klorofil yang mampu menangkap
cahaya matahari.
Energi
cahaya tersebut digunakan dalam proses fotosintesis untuk membentuk zat organik
dari zat-zat anorganik. Produk fotosintesis adalah zat organik (gula) yang di
dalamnya terkandung energi kimia. Konsumen sebagai organisme heterotrof
mendapatkan energi matahari secara tidak langsung dengan cara memakan produsen
atau memangsa konsumen lain. Organisme heterotrof tidak memiliki klorofil
sehingga tidak mampu membuat makanan sendiri. Organisme ini mendapat makanan sekaligus
energi melalui organisme lain.
Organisme yang telah mati akan
diurai oleh dekomposer. Dekomposer memperoleh energi dari hasil penguraian.
Sebagian besar energi hilang sebagai panas. Energi yang tersisa akan digunakan
oleh organisme untuk kelangsungan hidupnya. Energi yang berpindah ke organisme
berikutnya menjadi semakin kecil karena sebagian besar telah terpakai dan
terbuang. Konsumen puncak selalu mendapatkan energi dengan jumlah yang paling
kecil. Tumbuhan memperoleh 0,01% energi dari matahari, 99,99% terbuang dalam
bentuk panas. Konsumen primer mendapatkan 10 % energi dari tumbuhan, 90% hilang
dalam bentuk panas. Konsumen sekunder mendapatkan 10% energi dari konsumen
primer, 90% hilang dalam bentuk panas. Konsumen tersier mendapatkan 10% energi
dari konsumen sekunder, 90% hilang dalam bentuk panas. Dekomposer memperoleh
energi dari hasil penguraian tubuh organisme yang telah mati dan juga dari
hasil ekskresi maupun eliminasi dari organisme yang masih hidup.
Energi dari sinar matahari
merupakan tenaga pengendali dari semua ekosistem. Tumbuhan dengan memanfaatkan
tenaga yang berasal dari cahaya matahari
mempunyai kemampuan untuk menyerap dan mengumpulkan nutrisi dari tanah dan gas
dari udara untuk menghasilkan makanannya. Energi beredar dalam ekosistem dalam
bentuk rantai makanan dan jaring-jaring makanan dari suatu tingkat rofik ke
tingkat trofik berikutnya. Dengan cara demikianlah energi mengalir dalam sistem
alam ini.
1. Rantai makanan
Rantai makanan merupakan proses
aliran energi melalui memakan dan dimakan antarorganisme yang berlangsung
secara teratur dan membentuk suatu garis tertentu. Rantai makanan dimulai dari
organisme autotrof dengan mengubah energi cahaya dari matahari menjadi energi
kimia. Energi kimia ini akan diteruskan pada konsumen tingkat pertama atau
primer, tingkat kedua atau sekunder, dan seterusnya sampai kelompok organisme
pengurai atau dekomposer.
Contoh rantai makanan adalah
sebagai berikut :
Padi sebagai produsen, tikus sebagai konsumen primer, ular sebagai
konsumen sekunder, dan elang sebagai konsumen tersier.
2. Jaring-jaring makanan
Setiap organisme memakan lebih
dari satu makanan. Sehingga hubungan makan dan aliran energi pada ekosistem
alami lebih kompleks dibandingan hanya sekedar rantai makanan. Interaksi ini
disebut dengan jaring makanan.
Peristiwa makan dan dimakan
antar organisme dalam suatu ekosistem membentuk struktur trofik yang
bertingkat-tingkat. Setiap tingkat trofik merupakan kumpulan berbagai organisme
dengan sumber makanan tertentu. Tingkat trofik pertama adalah kelompok
organisme autotrop yang disebut produsen. Contohnya adalah tumbuhan hijau dan
fitoplankton.
Tingkat tropik kedua ditempati
oleh berbagai organisme yang tidak dapat menyusun bahan organik sendiri yang
disebut organisme heterotrof. Organisme heterotrof ini hanya menggunakan zat
organik dari organisme lain sehingga disebut juga konsumen. Pembagian konsumen
adalah sebagai berikut.
a. Konsumen Primer
Organisme pemakan produsen atau dinamakan herbivora yang
menempati tingkat trofik kedua.
b. Konsumen Sekunder
Organisme pemakan herbivora yang dinamakan karnivora kecil yang
menempati tingkat trofik ketiga.
c. Konsumen Tersier
Organisme pemakan konsumen sekunder yang dinamakan karnivora
besar yang menempati tingkat trofik keempat.
Aliran energi dalam ekosistem
mengalami tahapan proses sebagai berikut :
·
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.
·
Energi
yang disimpan berupa materi tumbuhan mungkin dilakukan melalui rantai makanan
dan jaring-jaring makanan melalui herbivora dan detrivora. Seperti telah
diungkapkan sebelumnya, 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.
·
Apabila
materi tumbuhan tidak dikonsumsi, maka akan disimpan dalam sistem, diteruskan
ke pengurai, atau diekspor dari sistem sebagai materi organik.
·
Organisme-organisme
pada setiap tingkat konsumen dan juga pada setiap tingkat pengurai memanfaatkan
sebagian energi untuk pernafasannya, sehingga terlepaskan sejumlah panas keluar
dari system.
·
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.
3. Piramida Biomassa
Merupakan gambaran diagramatik
dari organisme pada berbagai tingkatan trofik dalam ekosistem. Umumnya biomasa
herbivora akan lebih sedikit daripada produsen. Biomasa karnivor akan lebih
sedikit daripada herbivor dan seterusnya. Inilah yang disebut dengan piramida
biomasa.
A.
Siklus Biokimia Dalam Ekosistem
Materi yang menyusun tubuh
organisme berasal dari bumi. Materi yang berupa unsurunsur terdapat dalam
senyawa kimia yang merupakan Materi dasar makhluk hidup dan tak hidup. Siklus
biogeokimia atau siklus organikanorganik adalah siklus unsur atau senyawa kimia
yang mengalir dari komponen abiotik ke biotik dan kembali lagi ke komponen
abiotik. Siklus unsur-unsur tersebut tidak hanya melalui organisme, tetapi jugs
melibatkan reaksireaksi kimia dalam lingkungan abiotik sehingga disebut siklus
biogeokimia.
Siklus-siklus tersebut antara
lain: siklus air, siklus oksigen, siklus karbon, siklus nitrogen, dan siklus
fosfor.
1. Siklus Air
Siklus air atau siklus hidrologi
adalah sirkulasi air yang tidak pernah berhenti dari atmosfer ke bumi dan
kembali lagi ke atmosfer melalui proses kondensasi, prespitasi, evaporasi, dan
transpirasi.
Pemanasan air samudera oleh
sinar matahari merupakan kunci proses siklus hidrologi dapat berjalan secara
kontinu.
Air berevaporasi kemudian jatuh
sebagai prespitasi dalam bentuk hujan, salju, hujan es, hujan salju bercampur
es (sleet), hujan gerimis, atau kabut. Pada perjalanan menuju bumi, beberapa
prspitasi dapat berevaporasi kembali ke atas atau langsung jatuh ke bumi yang
kemudian ditangkap oleh tanaman sebelum mencapai tanah. Setelah mencapai tanah,
siklus hidrologi tersebut bergerak secara kontinu dalam tiga cara berbeda,
yaitu:
·
Evaporasi
Air yang ada di laut, di daratan, di sungai, di tanaman, dan di
tempat-tempat lain akan menguap ke atmosfer dan kemudian akan menjadi awan.
Pada keadaan jenuh awan uap air tersebut akan menjadi bintik-bintik air yang
yang selanjutnya akan turun (precipitation) dalam bentuk hujan, salju, es, dan
lain-lain.
·
Infiltrasi/perkolasi
Air bergerak ke dalam tanah melalui celah-celah dan pori-pori
tanah dan batuan menuju permukaan tanah. Air dapat bergerak akibat aksi kapiler
atau secara vertical dan horizontal di bawah permukaan tanah hingga air
tersebut memasuki kembali sistem air permukaan.
·
Air
permukaan
Air bergerak di atas permukaan tanah di dekat aliran utama dan
danau. Makin landai lahan dan makin sedikit pori-pori tanah, maka aliran
permukaan semakin besar. Aliran permukaan tanah dapat dilihat pada daerah urban
(perkotaan). Sungai-sungai kecil bergabung dan membentuk sungai utama yang
membawa seluruh air permukaan disekitar aliran sungai menuju laut. Proses
perjalanan air di daratan terjadi dalam komponen-komponen yang membentuk sistem
DAS (Daerah Aliran Sungai).
2. Siklus Nitrogen
Gas nitrogen banyak terdapat di
atmosfer, yaitu 80% dari udara. Nitrogen bebas dapat ditambat/difiksasi
terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan
beberapa jenis ganggang. Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen
atau oksigen dengan bantuan kilat/ petir. Tumbuhan memperoleh nitrogen dari
dalam tanah berupa amonia (NH3), ion nitrit (N02- ), dan ion nitrat (N03- ).
Beberapa bakteri yang dapat
menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain, misalnya
Marsiella crenata. Selain itu, terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat
nitrogen secara langsung, yakni Azotobacter sp. yang bersifat aerob dan
Clostridium sp. yang bersifat anaerob. Nostoc sp. dan Anabaena sp. (ganggang
biru) juga mampu menambat nitrogen. Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk
amonia. Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri.
Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit, yaitu Nitrosomonas dan
Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar
tumbuhan. Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan, nitrat diubah menjadi amonia
kembali, dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara. Dengan
cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem.
3. Siklus Karbon dan Oksigen
Di atmosfer terdapat kandungan
COZ sebanyak 0.03%. Sumber-sumber COZ di udara berasal dari respirasi manusia
dan hewan, erupsi vulkanik, pembakaran batubara, dan asap pabrik. Karbon
dioksida di udara dimanfaatkan oleh tumbuhan untuk berfotosintesis dan menghasilkan
oksigen yang nantinya akan digunakan oleh manusia dan hewan untuk berespirasi.
Hewan dan tumbuhan yang mati, dalam waktu yang lama akan membentuk batubara di
dalam tanah. Batubara akan dimanfaatkan lagi sebagai bahan bakar yang juga
menambah kadar C02 di udara.
Di ekosistem air, pertukaran C02
dengan atmosfer berjalan secara tidak langsung. Karbon dioksida berikatan
dengan air membentuk asam karbonat yang akan terurai menjadi ion bikarbonat.
Bikarbonat adalah sumber karbon bagi alga yang memproduksi makanan untuk diri
mereka sendiri dan organisme heterotrof lain. Sebaliknya, saat organisme air
berespirasi, COz yang mereka keluarkan menjadi bikarbonat. Jumlah bikarbonat
dalam air adalah seimbang dengan jumlah C02 di air.
4. Siklus Fosfor
Di alam, fosfor terdapat dalam
dua bentuk, yaitu senyawa fosfat organik (pada tumbuhan dan hewan) dan senyawa
fosfat anorganik (pada air dan tanah). Fosfat organik dari hewan dan tumbuhan yang mati diuraikan oleh
dekomposer (pengurai) menjadi fosfat anorganik. Fosfat anorganik yang terlarut
di air tanah atau air laut akan terkikis dan mengendap di sedimen laut. Oleh
karena itu, fosfat banyak terdapat di batu karang dan fosil. Fosfat dari batu
dan fosil terkikis dan membentuk fosfat anorganik terlarut di air tanah dan
laut. Fosfat anorganik ini kemudian akan diserap oleh akar tumbuhan lagi.
Siklus ini berulang terus menerus.
