Pertemuan ke-4EKOSISTEM TANAH

Yatnanta Padma DeviaFakultas Teknik – Universitas Brawijaya

Malang2010

Definisi Ekologi• Arti ekologi secara popular

Proses alam yang berkesinambungan mengikuti apa yang dinamakan HUKUM ALAM

• Kata ekologi dikenalkan pertama kali oleh ahli biologi Jerman (1869), Ernest Haeckel

Oikos = tempat tinggal ; logos = studiEkologi = ilmu tentang tempat tinggal makhluk

• Definisi ekologi berkembang menjadi Ilmu yang mempelajari tentang hubungan timbal balik antara makhluk hidup dengan lingkungannya.

Lanjutan definisi ekologi..

• Odum (1993) menyatakan bahwa ekologi adalah suatu studi tentang struktur dan fungsi ekosistem atau alam dan manusia sebagai bagiannya.

• Struktur ekosistem menunjukkan suatu keadaan dari sistem ekologi pada waktu dan tempat tertentu termasuk keadaan densitas organisme, biomassa, penyebaran materi (unsur hara), energi, serta faktor-faktor fisik dan kimia lainnya yang menciptakan keadaan sistem tersebut.

Lanjutan definisi ekologi..

• Fungsi ekosistem menunjukkan hubungan sebab akibat yang terjadi secara keseluruhan antar komponen dalam sistem.

• Ini jelas membuktikan bahwa ekologi merupakan cabang ilmu yang mempelajari seluruh pola hubungan timbal balik antara makhluk hidup yang satu dengan makhluk hidup lainnya, serta dengan semua komponen yang ada di sekitarnya.

Lanjutan definisi ekologi• Pembahasan ekologi tidak lepas dari pembahasan

ekosistem dengan berbagai komponen penyusunnya, yaitu faktor abiotik dan biotik.

• Faktor abiotik antara lain suhu, air, kelembaban, cahaya, dan topografi, sedangkan faktor biotik adalah makhluk hidup yang terdiri dari manusia, hewan, tumbuhan, dan mikroba.

• Ekologi juga berhubungan erat dengan tingkatan-tingkatan organisasi makhluk hidup, yaitu populasi, komunitas, dan ekosistem yang saling mempengaruhi dan merupakan suatu sistem yang menunjukkan kesatuan.

Definisi Ekosistem• Ekosistem merupakan hubungan timbal balik yang kompleks

antara organisme dan lingkungannya baik yang hidup maupun tak hidup yang secara bersama-sama membentuk sistem ekologi

• Menurut UURI no 32/2009 Tentang Perlindungan dan Pengelolaan Lingkungan Hidup, ekosistem adalah tatanan unsur lingkungan hidup yang merupakan kesatuan utuh menyeluruh dan saling mempengaruhi dalam membentuk keseimbangan, stabilitas dan produktivitas lingkungan hidup.

• Ekosistem juga disebut mikrokosm, holocoen, biosistem, atau bioinert body

Komponen penyusun ekosistem

• Bahan tak hidup (abiotik, non hayati) : komponen fisik kimia : air, udara, tanah, sinar matahari, dll

• Produsen (autotroph)• Konsumen (heterotroph)• Pengurai (dekomposer)

Uraian penyusun ekosistem

• Produksi (autotroph)CO2 + H2O energi CnH2nOn + O2

klorofil • Konsumen (heterotroph)

CnH2nOn + O2 energi Energi + H2O + CO2

• Pengurai (dekomposer) : anaerobik (tanpa O2) dan aerobik (dengan O2)

Klasifikasi ekosistem terestrial/darat

• Ada banyak klasifikasi/pembagian untuk ekosistem terestrial/darat.

• Salah satu pelopor, Victor Shelford membagi berdasarkan komunitas tumbuhan dan hewan yang tergantung pada tumbuhan

• R.G Bailey membagi berdasarkan ekoregion yang mempertimbangkan iklim, tanah dan topografi daerah.

Ekoregion

• Menurut UU 32/2009, ekoregion adalah wilayah geografis yang memiliki kesamaan ciri iklim, tanah, air, flora dan fauna asli serta pola interaksi manusia dengan alam yang menggambarkan integritas sistem alam dan lingkungan hidup.

Klasifikasi ekosistem tanah/terestrialEkosistem terestial dibagi menjadi 4 bagian besar :a. Hutan (forests)

Berbeda tergantung kepadatan pohon dan tingkatan hujan mulai dari medium sampai tinggi. Dibedakan :- hutan hujan tropis : diversitas hewan dan tumbuhan tinggi , curah hujan tinggi- hutan tundra/boreal : hutan kayu dengan area penutup bawah- hutan coniferous : hutan pohon kayu /pohon jarum - hutan broadleaf : terdiri dari 4 lapisan : kanopi , bawah kanopi, tanaman perdu dan tanaman penutup tanah- hutan pesisir, dll

. Padang rumput ( grasslands)Dibedakan menjadi :- padang rumput tropis (savana)- padang rumput temperate- padang rumput kutub

c. Padang pasir (deserts)Lingkungan cukup keras kehidupannya karena dapat beradaptasi dengan curah hujan rendah 25 cm/tahun.

d. Pegunungan (mountains)Iklim di daerah pegunungan berbeda-beda karena ketinggiannya cukup bervariasi (lembah, bukit, puncak, dsb)

Hutan

Klasifikasi lain dari ekosistem darat1. Bioma gurun

Beberapa Bioma gurun terdapat di daerah tropika (sepanjang garis balik) yang berbatasan dengan padang rumput.

• Ciri-ciri bioma gurun adalah gersang dan curah hujan rendah (25 cm/tahun). Suhu siang hari tinggi (bisa mendapai 45°C) sehingga penguapan juga tinggi, sedangkan malam hari suhu sangat rendah (bisa mencapai 0°C). Perbedaan suhu antara siang dan malam sangat besar. Tumbuhan semusim yang terdapat di gurun berukuran kecil. Selain itu, di gurun dijumpai pula tumbuhan menahun berdaun seperti duri contohnya kaktus, atau tak berdaun dan memiliki akar panjang serta mempunyai jaringan untuk menyimpan air. Hewan yang hidup di gurun antara lain rodentia, ular, kadal, katak, dan kalajengking.

2. Bioma padang rumput

Bioma ini terdapat di daerah yang terbentang dari daerah tropik ke subtropik. Ciri-cirinya adalah curah hujan kurang lebih 25-30 cm per tahun dan hujan turun tidak teratur. Porositas (peresapan air) tinggi dan drainase (aliran air) cepat. Tumbuhan yang ada terdiri atas tumbuhan terna (herbs) dan rumput yang keduanya tergantung pada kelembapan. Hewannya antara lain: bison, zebra, singa, anjing liar, serigala, gajah, jerapah, kangguru, serangga, tikus dan ular

3. Bioma Hutan Basah

Bioma Hutan Basah terdapat di daerah tropika dan subtropik.Ciri-cirinya adalah, curah hujan 200-225 cm per tahun. Species pepohonan relatif banyak, jenisnya berbeda antara satu dengan yang lainnya tergantung letak geografisnya. Tinggi pohon utama antara 20-40 m, cabang-cabang pohon tinngi dan berdaun lebat hingga membentuk tudung (kanopi). Dalam hutan basah terjadi perubahan iklim mikro (iklim yang langsung terdapat di sekitar organisme). Daerah tudung cukup mendapat sinar matahari. Variasi suhu dan kelembapan tinggi/besar; suhu sepanjang hari sekitar 25°C. Dalam hutan basah tropika sering terdapat tumbuhan khas, yaitu liana (rotan), kaktus, dan anggrek sebagai epifit. Hewannya antara lain, kera, burung, badak, babi hutan, harimau, dan burung hantu.

4. Bioma hutan gugur Bioma hutan gugur terdapat di daerah beriklim sedang,Ciri-cirinya adalah curah hujan merata sepanjang tahun. Terdapat di daerah yang mengalami empat musim (dingin, semi, panas, dan gugur). Jenis pohon sedikit (10 s/d 20) dan tidak terlalu rapat. Hewannya antara lain rusa, beruang, rubah, bajing, burung pelatuk, dan rakoon (sebangsa luwak).

5. Bioma taigaBioma taiga terdapat di belahan bumi sebelah utara dan di pegunungan daerah tropik. Ciri-cirinya adalah suhu di musim dingin rendah. Biasanya taiga merupakan hutan yang tersusun atas satu spesies seperti konifer, pinus, dap sejenisnya. Semak dan tumbuhan basah sedikit sekali. Hewannya antara lain moose, beruang hitam, ajag, dan burung-burung yang bermigrasi ke selatan pada musim gugur.

6. Bioma tundra

Bioma tundra terdapat di belahan bumi sebelah utara di dalam lingkaran kutub utara dan terdapat di puncak-puncak gunung tinggi. Pertumbuhan tanaman di daerah ini hanya 60 hari. Contoh tumbuhan yang dominan adalah Sphagnum, liken, tumbuhan biji semusim, tumbuhan kayu yang pendek, dan rumput. Pada umumnya, tumbuhannya mampu beradaptasi dengan keadaan yang dingin. Hewan yang hidup di daerah ini ada yang menetap dan ada yang datang pada musim panas, semuanya berdarah panas. Hewan yang menetap memiliki rambut atau bulu yang tebal, contohnya muscox, rusa kutub, beruang kutub, dan insekta terutama nyamuk dan lalat hitam.

Ekosistem terestrial berdasarkan vegetasi

– Vegetasi pamah : menyusun bagian terbesar hutan hujan tropis. Terletak pada ketinggian 0 – 1000 m dpl.

– Vegetasi pegunungan : menyusun hutan di pegunungan dengan ketinggian 1000 – 3000 m dpl

– Vegetasi monsun : terdapat di daerah beriklim kering dengan evapotranspirasi kurang dari 1500 mm/tahun

SIKLUS BIOGEOKIMIAWI• Biogeokimiawi merupakan proses biologi, geologi, dan kimia. Siklus

biogeokimiawi berkaitan dengan materi. Tubuh manusia, hewan, dan tumbuhan, dan lain-lain tersusun oleh materi.

• Materi terdiri dari unsur kimia, seperti: karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O), nitrogen (N), dan fosfor (P).

• Materi serta energi yang dibutuhkan untuk menyusun tubuh manusia didapat dari makanan.

• Di alam terjadi proses makan memakan. Tumbuhan hijau dimakan ulat. Ulat dimakan burung prenjak dan burung prenjak dimakan ular. Proses makan memakan disebut rantai makanan, karena terdiri atas banyak rantai. Rantai makanan itu bercabang-cabang merupakan jaring-jaring, sehingga disebut jaring-jaring makanan.

Lanjutan biogeokimiawi....

• Materi mengalir dari mata rantai makanan yang satu ke mata rantai yang lain. Apabila makhluk mati, tidak berarti aliran materi terhenti, melainkan makhluk yang mati menjadi makanan makhluk lainnya. Materi tak habis-habisnya, mengalir dari tubuh yang satu ke tubuh makhluk yang lain dan dari dunia hidup ke dunia tak hidup serta kembali ke dunia hidup.

• Daur materi seperti itu disebut daur biogeokimiawi.

Siklus biogeokimiawi

• 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 sulfur.

Siklus air/hidrologi

Komponen siklus hidrologi

Komponen-komponen penting dalam siklus hidrologi :•Presipitasi (hujan)•Evaporasi/evapotranspirasi (penguapan)•Infiltrasi (peresapan) dan perkolasi (peresapan sampai mencapai muka air tanah)•Run off/limpasan•Air tanah

Siklus Karbon dan Oksigen• Di atmosfer terdapat kandungan CO2 sebanyak 0.03%. Sumber-sumber CO2 di

udara berasal dari respirasi manusia dan hewan, erupsi vulkanik, pembakaran batubara, dan asap pabrik.

• Karbondioksida dimanfaatkan tumbuhan untuk berfotosintesis dan menghasilkan oksigen yang digunakan manusia dan hewan 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 CO2 di udara.

• Di ekosistem air, pertukaran CO2 dengan atmosfer berjalan tidak langsung. Karbondioksida 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, CO2 yang mereka keluarkan menjadi bikarbonat. Jumlah bikarbonat dalam air adalah seimbang dengan jumlah CO2 di air.

Gambar Siklus Karbon dan Oksigen

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.

Lanjutan Siklus 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.

Gambar Siklus Nitrogen

Siklus Fosfor • Daur fosfor lebih sederhana daripada daur-daur lainnya karena daur fosfor tidak

melibatkan atmosfer.• 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 dan digunakan untuk sintesis senyawa organik. Siklus ini berulang terus menerus.

• Humus dan partikel tanah mengikat fosfat, hal ini menyebabkan daur fosfat bersifat lokal.

Gambar Siklus Fosfor

Tugas Kelas A

• Mencari permalahan-permasalahan yang timbul di ekosistem darat yang menyebabkan bencana ekologis, baik karena aktivitas manusia maupun secara alamiah, beserta solusinya.

• Per kelompok 5 orang,• Dikumpulkan minggu depan Kamis, 7 Oktober

2010