NATURE AS SCIENTIFIC INQUIRY

19.30 |

(Alam sebagai Pembelajaran Ekosistem)

A. TUJUAN

Mendeskripsikan lingkungan abiotik.
Mendeskripsikan linggkungan biotik.
Menganalisis hubungan kedua lingkungan di atas.
Menemukan masalah baru dari tujuan 1,2,dan 3.

B. DASAR TEORI

Alam merupakan sumber belajar Biologi yang menyediakan berbagai gejala dan persoalan dari berbagai tingkat organisasi kehidupan. Sumber belajar dari alam merupakan sumber belajar yang konkret untuk mengungkap permasalahan sekaligus menyelesaikannya.

Alam yang menjadi topik utama dalam studi lapangan kali ini ada di tingkat ekosistem. Komponen pokok ekosistem terdiri atas dua kelompok yang sangat berbeda, tetapi terikat pada pola hubungan yang tidak dapat dipisahkan tanpa kehilangan makna masing-masing, yaitu komponen biotik dan abiotik. Dipandang dari segi sifat tropiknya, maka komponen ekosistem dibedakan menjadi 2 kolompok, yaitu komponen autotrof (yang dapat menangkap energi sinar matahari dan menggunakan bahan anorganik untuk membentuk bahan organik yang lebih kompleks) dan komponen heterotrof (yang menggunakan, menata kembali, dan memecah bahan organik bagi kepentingan hidup).

Suatu deskripsi sederhana dari struktur ekosistem adalah seperti yang dirumuskan oleh Odum (1971) sebagai berikut.

Bahan anorganik, yaitu C, N, CO₂, H₂O, dsb.
Bahan organik, yaitu protein, lipida, karbohidrat, bahan humus, dsb.
Rezim iklim, yaitu suhu, kelembaban, curah hujan, dsb
Produser, yaitu tumbuhan autotrof yang mampu mengolah bahan anorganik sederhana menjadi bahan yang lebih kompleks.
Konsumer makro atau fagotrof, umumnya hewan heterotrof (herbivora yang memakan tumbuhan dan karnivora yang makan hewan lain, dan omnivora yang makan tumbuhan dan hewan). Fagotrof dibedakn menjadi dua kelompok, yaitu biofag (yang makan makhluk yang masih hidup) dan saprofag (yang makan makhluk yang sudah mati).
Konsumer mikro atau dekomposer atau osmotrof, umumnya adalah golongan mikroba terutama bakteri dan fungi.

Deskripsi di atas dapat memberikan gambaran bahwa komponen 4 yaitu produser merupakan pintu masuk komponen abiotik ke dalam komponen biotik, dan sebaliknya komponen 6 yaitu konsumer mikro merupakan pintu keluar komponen biotik ke komponen abiotik .Kedua komponen tersebut di atas merupakan komponen kunci bagi eksistensi ekosistem dan kedua komponen tersebut merupakan syarat biotik yang harus ada. Komponen biotik lainnya, yaitu komponen 5 dapat mempercepat arus energi yangg terjadi daalam ekosistem dan oleh karenanya lebih dikenal sebagai komponen akselerator.

Sementara itu, organisme dikendalikan di dalam alam oleh dua hal, yaitu sebagai berikut.

Kuantitas dan keragaman materi yang merupakan kebutuhan minimum oleh faktor-faktor fisis yang kritis.
Batas toleran organisme yang bersangkutan terhadap faktor-faktor tersebut dan komponen lain dalam lingkungannya.

Sinar, suhu, dan air dapat menjadi faktor yang penting dalam lingkungan tanah, sementara sinar, suhu, dan salinitas adalah tiga faktor pokok untuk lingkungan lautan, dan oksigen akan menjadi faktor pembatas yang penting bagi pengaruhan lingkungan air tawar.

Beberapa faktor yang mungkin dapat berfungsi sebagai regulator dalam fungsi ekosistem tertentu, yang lebih banyak berperan antara lain adalah suhu, sinar radiasi, air, kelembaban, gas-gas atmosfirik, garam-garam biogenik (unsur makro dan mikro) arus dan tekanan (baik di lingkungan udara dan air), dan tanah sebagai faktor ekologis.

Tanah terdiri dari empat komponen utama yaitu bahan mineral, bahan organik, udara, dan air tanah. Pada gambar di bawah diperlihatkan susunan utama tanah berdasarkan volume dari suatu jenis tanah dengan tekstur lempung berdebu dengan perbandingan bahan padat dan ruang udara tanah yang seimbang.

Mineral anorganik dalam tanah berasal dari pecahan-pecahan batuan yang berukuran kecil serta jenis-jenis mineral lainnya merupakan sumber hara potensialdan dapat menyediakan hampir semua unsur hara, kecuali nitrogen. Ukuran mineral anorganik sangat bervariasi dari yang berukuran kecil seperti liat sampai berukuran besar seperti pasir dan kerikil. Ukuran koloid liat sangatlah kecil sehingga hanya dapat dilihat mengggunakan mikroskop elektron.

Mineral-mineral tanah ada yang mudah lapuk dan ada yang susah melapuk seperti kuarsa. Bahan organik yang belum atau sudah melapuk merupakan sumber unsur N yang utama dalam tanah. Hasil pelapukan bahan organik antara lain adalah humus yang bersama-sama dengan koloid liat adalah bahan aktif dalam tanah sebagai gudang penyimpanan atau pelepasan unsur hara bagi tanaman (Dasar-Dasar Ilmu Tanah,1986).

Regulasi ekosistem dapat terjadi secara optimal jika ekosistem berada di tingkatan klimaks yaitu pada saat hubungan antarkomponen dalam keadaan optimal. Pada tingkat klimaks ini, komposisi regulasi (spesies) penyusun komunitas dipertahankan tetap sepanjang waktu, selama tidak terdapat faktor-faktor eksogenous yang sangat kuat. Respon yang alami dapat diberikan oleh ekosistem adalah fluktuasi struktur dan fungsi tertentu yang dimaksud sebagai jawaban terhadap faktor-faktor yang ekstrim sampai mencapai kondisi harmoni diantara komponen-komponen ekosistem.

Kelenturan ekosistem untuk berkembang dari satu tingkat ke tingkat klimaks berikutnya memberikan inspirasi pada manusia untuk melakukan berbagai upaya restorasi, yaitu upaya mengembalikan kedudukan ekosistem yang rusak kembali ke kondisi klimaks tertentu dengan bantuan manusia

C. ALAT

Termometer; Higrometer; Luxmeter; Rol meter; Tabung reaksi; Rafia; Pipet; pH stick; Patok; Penggaris; Cetok

D. PEMBAHASAN

Pengamatan dengan tema “Nature as Scientific Inquiry” ini dilakukan di Hutan Konservasi Kali Kuning. Dari pengamatn ini, kami dapat mengetahui hubungan antara lingkungan abiotik dan biotik dalam suatu ekosistem.

Ekologi adalah kajian ilmiah mengenai interaksi antara organisme dengan lingkungannya. Lingkungan meliputi komponen abiotik (faktor-faktor kimiawi dan fisik tak hidup seperti suhu, cahaya, air, dan nutrien). Selain itu, yang penting pengaruhnya terhadap organisme adalah komponen biotik (hidup) semua organisme lain yang merupakan bagian dari lingkungan suatu individu.

Dalam ilmu ekologi yang lebih banyak dibahas adalah interaksi antara organisme dengan lingkungannya (baik komponen abiotik dan biotik), tetapi dengan kehadiran dan aktivitasnya organisme itu juga akan mengubah lingkungannya.

Pengaruh timbal-balik antara mahluk hidup dengan lingkungannya akan menghasilkan suatu kondisi sistem yang seimbang, yang sesuai dengan kebutuhan kelangsungan hidup mahluk hidup yang bersangkutan. Keadaan sekeliling organisme baik yang bersifat abiotik maupun biotik akan menentukan segala bentuk aktivitas fungsi dari struktur tubuh individu tersebut.

Ekosistem terjadi karena adanya pengaruh komponen biotik dan abiotik.

Komponen Biotik

Dalam sistem biotik, yang mengandung unsur hidup selalu terjadi interaksi dengan semua unsur di lingkungannya. Komponen biotik ini meliputi segala unsur yang hidup seperti organisme yang hidup di dalamnya, baik yang tingkat seluler maupun hingga tingkat bioma. Sebagai komponen dan sistem biotik, organisme atau unsur hidup yang di dalamnya tidak hanya memberi sumbangan pada lingkungannya, seperti materi dan energi yang dapat keluar masuk dari sistem biotik.

Komponen Abiotik

Komponen abiotik dari lingkungan meliputi segala ruang, waktu, sifat, keadaan materi tak hidup yang sangat mempengaruhi kelangsungan hidup komponen biotiknya. Komponen biotik ini contohnya adalah suhu, pH, kelembaban, keadaan geografis, struktur tanah dan udara, intensitas cahaya, dll.

Faktor-faktor utama abiotik meliputi:

Suhu

Suhu lingkungan merupakan faktor penting dalamn persebaran organisme, karena pengaruhnya terhadap proses biologis dan ketidakmampuan sebagian organisme mengatur suhu tubuhnya secara tepat. Sejumlah organisme dapat mempertahankan suatu metabolisme yang cukup aktif pada suhu yang sangat rendah atau pada suhu yang snagt tinggi. Adaptasi yang luar biasa memungkinkan beberapa organisme hidup di luar kisaran suhu tersebut. Sebagian besar organisme tidak dapat mempertahankan suhu tubuhnya lebih tinggi beberapa derajat di atas atau di bawah suhu lingkungan sekitarnya.

Air sangat penting bagi kehidupan, tetapi ketersediaannya sangat bervariasi secara dramastis bagi suatu habitat.

Cahaya Matahari

Cahaya matahari memberikan energiyang menggerakkan hampir seluruh ekosistem. Meskipun hanya tumbuhan dan organisme fotosintetik lain yang menggunakan sumber energi ini secara langsung, cahaya juga penting bagi perkembanggan dan perilaku banyak tumbuhan dan hewan yang sensitif terhadap fotoperiode, yaitu panjang relatif siang dan malam hari. Fotoperiode merupakan suatu indikator yang dapat lebih dipercaya dibandingkan dengan suhu, dalam memberi petunjuk mengenaik keadaan musiman, seperti perbungaan atau perpindahan (migrasi).

Angin

Angin memperkuat pengaruh suhu lingkungan pada organisme dengan cara meningkatkan hilangnya panas melalui penguapan (evaporasi) dan konveksi (pendinginan oleh angin). Angin yang menyebabkan hilangnya air di organisme dengan cara meningkatkan laju penguapan pada hewan dan laju ttranspirasi pada tumbuhan. Selain itu angin dapat menyebabkan pengaruh yang sangat mendasar pada bentuk pertumbuhan tumbuhan, yaitu dengan cara mengahambat pertumbuhan anggota tubuh pahon yang terdapat pada sisi arah tiupan angin.

Batu dan Tanah

Strukur fisik, pH, dan komposisi mineral batuan serta tanah akan membatasi persebaran tumbuhan dan hewan yang memakannya, sehingga menjadi salah satu penyebab timbulnya pola mengelompok pada areal tertentu yang acak pada ekosistem terestrial.

Vegetasi di areal plot mayoritas ditumbuhi oleh rumput gajah dan Pinus mercusi, karena daerah tersebut merupakan daerah dataran tinngi yang intensitas ccurah hujannya tinggi. Kepadatan tanaman untuk plot X, yang berukuran 5x5 m2 permukaan tanahnya ditumbuhi oleh rumput gajah dan 2 pohon pinus.

Komponen-komponen yang ada pada plot tersebut berupa komponen biotik dan abiotik. Komponen abiotik terdiri atas tanah, air, batu, dan udara. Komponen biotik terdiri atas rumout gajah, pohon pinus, ulat, belalang, laba-laba, tumbuhan paku, dan lumut.

Dalam pengamatan ini, kami membagi areal tersebut menjadi tiga plot. Pada setiap plot tersebut kami mengamati relief tanah, kelembaban udara, suhu udara, kelembaban tanah, suhu tanah, pH tanah, struktur tanah, dan intensitas cahaya.

Plot pertama relief tanahnya adalah bergelombang. Kelembaban udaranya adalah 56%. Suhu udaranya adalah 28C. Kelembaban tanahnya adalah 69%. Suhu tanahnya adalah 22C. pH tanahnya adalah 6 (asam). Struktur tanah terdiri atas humus 1%, tanah liat 39%, dan pasir 60%. Intensitas cahayanya adalah 1 candela. Vegetasi jenis tumbuhan yang ada pada plot I adalah Pinus sejumlah satu, cara hidupnya soliter; Paku sejumlah 15, cara hidupnya soliter; Rumput Gajah sejumlah 30%, cara hidupnya koloni; dan Lumut jumlahnya tak hingga, cara hidupnya koloni. Vegetasi hewan yang ada pada plot I adalah Belalang sejumlah sepuluh, cara hidupnya soliter; Laba-laba sejumlah tujuh, cara hidupnya soliter; dan rayap sejumlah tak terhingga, cara hidupnya koloni.

Plot kedua relief tanahnya adalah bergelombang. Kelembaban udaranya adalah 56%. Suhu udaranya adalah 28C. Kelembaban tanahnya adalah 69%. Suhu tanahnya adalah 22C. pH tanahnya adalah 6 (asam). Struktur tanah terdiri atas humus 1%, tanah liat 39%, dan pasir 60%. Intensitas cahayanya adalah 1 candela. Vegetasi jenis tumbuhan yang ada pada plot II adalah Pinus sejumlah satu, cara hidupnya soliter; Paku sejumlah 20, cara hidupnya soliter; Rumput Gajah sejumlah 30%, cara hidupnya koloni; dan Lumut jumlahnya tak hingga, cara hidupnya koloni. Vegetasi hewan yang ada pada plot II adalah Belalang sejumlah enam, cara hidupnya soliter; Laba-laba sejumlah enam, cara hidupnya soliter; Ulat sejumlah dua, cara hidupnya soliter; dan Kupu-kupu sejumlah satu, cara hidupnya soliter.

Plot ketiga relief tanahnya adalah bergelombang. Kelembaban udaranya adalah 56%. Suhu udaranya adalah 28C. Kelembaban tanahnya adalah 69%. Suhu tanahnya adalah 22C. pH tanahnya adalah 6 (asam). Struktur tanah terdiri atas humus 1%, tanah liat 39%, dan pasir 60%. Intensitas cahayanya adalah 1 candela. Vegetasi jenis tumbuhan yang ada pada plot III adalah Jamur sejumlah 1%, cara hidupnya soliter; Paku sejumlah 19%, cara hidupnya koloni; dan Rumput Gajah sejumlah 80%, cara hidupnya koloni. Vegetasi hewan yang ada pada plot III adalah Belalang sejumlah tujuh, cara hidupnya soliter; dan Rayap sejumlah tak terhingga, cara hidupnya koloni.

E. SIMPULAN

Lingkungan abiotik adalah komponen tak hidup dalam suatu wilayah yang secara langsung maupun tidak langsung mempengaruhi lingkungan di sekitarnya. Berdasarkan pengamatan, lingkungan abiotik misalnya relief tanah, kelembaban udara, suhu udara, kelembaban tanah, suhu tanah, pH tanah, struktur tanah, dan intensitas cahaya.

Lingkungan biotik adalah komponen hidup dalam suatu wilayah yang secara langsung maupun tidak langsung mempengaruhi lingkungan di sekitarnya. Berdasarkan pengamatan, lingkungan biotik meliputi tumbuhan dan hewan.

Lingkungan abiotik berinteraksi dengan lingkungan biotik membentuk sebuah hubungan saling ketergantungan. Lingkungan abiotik menyediakan unsur kebutuhan bagi makhluk hidup, misalnya udara menyediakan karbondioksida untuk tumbuhan berfotosintesis. Hasil fotosintesis dimanfaatkan makluk hidup lain, misalnya manusia mempergunakan oksigen hasil fotosintesis yang ada di udara untuk respirasi. Respirasi menghasilkan zat sisa berupa karbondioksida yang akan dilepaskan ke udara. Begitu seterusnya hingga terbentuk sebuah siklus interaksi dan ketergantungan antara lingkungan abiotik dan biotik.

DAFTAR PUSTAKA

Campbel. 1999. BIOLOGI. Jakarta: Erlangga

Paidi. 2008. Petunjuk Praktikum Biologi Umum. Jogja: UNY

Suryadarma,dkk. 1997. Diktat Kuliah Biologi. Yogya: UNY

_. 2009. LKM. Jogja: UNY