04/14/2304/14/23 11

PRINSIP-PRINSIPPRINSIP-PRINSIP EKOLOGI EKOLOGI

TIM IAD UNIVERSITAS AIRLANGGA

04/14/2304/14/23 22

Pengertian EkologiPengertian Ekologi

EkologiEkologi merupakan cabang ilmu biologi yang merupakan cabang ilmu biologi yang mempelajari hubungan timbal balik antara mempelajari hubungan timbal balik antara makluk hidup dan lingkungannya.makluk hidup dan lingkungannya.

Kata Kata ekologiekologi pertama diusulkan oleh pertama diusulkan oleh Ernst Ernst Haeckel (1869; German),Haeckel (1869; German), dari kata dasar: dari kata dasar: ““oikos”oikos” = rumah; & “ = rumah; & “logos”logos” = ilmu. = ilmu. Ia mendifinisikan ekologi sebagai :Ia mendifinisikan ekologi sebagai :

””Suatu keseluruhan pengetahuan yang Suatu keseluruhan pengetahuan yang mempelajari hubungan total antara mempelajari hubungan total antara organisme dengan lingkungannya yang organisme dengan lingkungannya yang bersifat organik maupun anorganik”.bersifat organik maupun anorganik”.

04/14/2304/14/23 33

Tingkat Organisasi MateriTingkat Organisasi Materi

AtomAtomMolekulMolekul

ProtoplasmaProtoplasmaSelSel

JaringanJaringanOrganOrgan

Sistem OrganSistem OrganOrganismeOrganismePopulasiPopulasi

KomunitasKomunitasEkosistemEkosistem

EkosferEkosferBumi Bumi PlanetPlanet

Sistem SuryaSistem SuryaGalaksiGalaksi

EKOLOGI

04/14/2304/14/23 44

EKOSISTEMEKOSISTEM

A.G. Tansley (Inggris,1935) memperkenalkan konsep: A.G. Tansley (Inggris,1935) memperkenalkan konsep: Sistem Ekologi/Ekosistem Sistem Ekologi/Ekosistem Sistem antara MH dengan Sistem antara MH dengan lingkungannyalingkungannya

Ekosistem: kesatuan interaksi antara makhluk hidup dengan Ekosistem: kesatuan interaksi antara makhluk hidup dengan lingkungannyalingkungannya

Peran EkosistemPeran Ekosistem Menyangga iklimMenyangga iklim Recycle bahan kimia vital yang diperlukan tumRecycle bahan kimia vital yang diperlukan tumbb && hewan hewan Tempat pembuangan limbah manusiaTempat pembuangan limbah manusia Mengontrol hama dan penyakitMengontrol hama dan penyakit Menjaga sumberdaya genetikMenjaga sumberdaya genetik

04/14/2304/14/23 55

EkosistemEkosistem

Menurut Habitat :Menurut Habitat :1.1. Ekosistem terestrial Ekosistem terestrial hutan, savana, gurun, tundra dll hutan, savana, gurun, tundra dll2.2. Ekosistem perairan Ekosistem perairan air laut dan air tawar air laut dan air tawar3.3. Ekosistem estuaria Ekosistem estuaria payau payau

Struktur EkosistemStruktur Ekosistem Komponen abiotisKomponen abiotis Komponen biotis :Komponen biotis :

Produsen (Autotrofik)Produsen (Autotrofik) Konsumen (Heterotrofik)Konsumen (Heterotrofik) Pengurai/perombak/dekomposerPengurai/perombak/dekomposer

04/14/2304/14/23 66

EKOSISTEMEKOSISTEM

04/14/2304/14/23 77

FUNGSI EKOSISTEMFUNGSI EKOSISTEM Agar dapat bertahan hidup, makhluk hidup selain harus Agar dapat bertahan hidup, makhluk hidup selain harus

mendapatkan masukan (input) yang terus-menerus materi mendapatkan masukan (input) yang terus-menerus materi dan energi, tapi juga ada keluaran (output) yang dihasilkan dan energi, tapi juga ada keluaran (output) yang dihasilkan berupa limbah dan panas berupa limbah dan panas Organisme harus dapat Organisme harus dapat menjaga keseimbangan antara input dan outputmenjaga keseimbangan antara input dan output

Kelangsungan ekosfer dan ekosistem sangat bergantung Kelangsungan ekosfer dan ekosistem sangat bergantung pada siklus materi dan aliran materipada siklus materi dan aliran materi

Siklus materi di Siklus materi di ekosferekosfer berlangsung sempurna berlangsung sempurna, akan tetapi , akan tetapi ssiklus materi di iklus materi di ekosistemekosistem tidak harus sempurna, karena tidak harus sempurna, karena materi dapat mengalir dari satu ekosistem ke ekosistem materi dapat mengalir dari satu ekosistem ke ekosistem lainnya.lainnya.

Siklus materi dan aliran energi merupakan sarana Siklus materi dan aliran energi merupakan sarana penghubung antara komponen utama dalam ekosistempenghubung antara komponen utama dalam ekosistem

04/14/2304/14/23 8888

FUNGSI EKOSISTEMFUNGSI EKOSISTEM Aliran energi dalam ekosistemAliran energi dalam ekosistem

termanifestasi dalam bentuk rantai termanifestasi dalam bentuk rantai makanan dan jaring-jaring makanan.makanan dan jaring-jaring makanan. Rantai makananRantai makanan : : sekuen transfer nutrien dan sekuen transfer nutrien dan

energi dari satu organisme ke organisme lainenergi dari satu organisme ke organisme lain

Daun Daun kelinci kelinci srigala srigala harimau harimau dekomposer . dekomposer .

Jaring makananJaring makanan : : banyak rantai makanan ygbanyak rantai makanan yg membentuk jaringanmembentuk jaringan

Piramida makananPiramida makanan : : penurunan jumlah/energi penurunan jumlah/energi pd setiap tingkat tropik dlm rantai mknpd setiap tingkat tropik dlm rantai mkn

hny sktr 10% energi yg ditransfer hny sktr 10% energi yg ditransfer pd tingkat tropik di atasnya pd tingkat tropik di atasnya

04/14/2304/14/23 99

a. Rantai makanana. Rantai makanan b. Jaring makananb. Jaring makanan

04/14/2304/14/23 1010

04/14/2304/14/23 1111

BIOAKUMULASIBIOAKUMULASI Proses terakumulasinya senyawa dari lingkungan ke dalam tubuh Proses terakumulasinya senyawa dari lingkungan ke dalam tubuh

organisme sehingga kandungan senyawa didalam tubuh organisme organisme sehingga kandungan senyawa didalam tubuh organisme tersebut lebih tinggi dibanding di lingkungannya.tersebut lebih tinggi dibanding di lingkungannya.

BIOMAGNIFIKASIBIOMAGNIFIKASIProses transfer senyawa dari satu organisme ke organisme lain di dalam Proses transfer senyawa dari satu organisme ke organisme lain di dalam suatu rantai makanan.suatu rantai makanan.

Contoh : Contoh : Senyawa DDTSenyawa DDT

Lumpur danau Udang di Lumpur danauLumpur danau Udang di Lumpur danau 0,014 ppm 0,4 ppm0,014 ppm 0,4 ppm

Burung pemakan ikan Ikan pemangsa UdangBurung pemakan ikan Ikan pemangsa Udang 98,8 ppm 4,0 ppm98,8 ppm 4,0 ppm

04/14/2304/14/23 1212

HABITAT & NICHEHABITAT & NICHE HABITATHABITAT : tempat tinggal suatu organisme : tempat tinggal suatu organisme

NICHENICHE : “status fungsional” organisme dalam ekosistem : “status fungsional” organisme dalam ekosistem sehubungan dgn tempat tinggal, tingkah laku, sifat atau sehubungan dgn tempat tinggal, tingkah laku, sifat atau aktivitas lainaktivitas lain

Competitive Exclusion PrincipleCompetitive Exclusion Principle tidak ada 2 spesies tidak ada 2 spesies dlm ekosistem yg sama, dpt menempati relung ekologi yg dlm ekosistem yg sama, dpt menempati relung ekologi yg samasama

Spesies berbeda Spesies berbeda mungkin mungkin dapat hidup dalam habitat yang dapat hidup dalam habitat yang sama, tetapi sama, tetapi mempunyaimempunyai relung ekologi yang berbeda relung ekologi yang berbeda

Spesies berbeda dapat menempati relung ekologi yang Spesies berbeda dapat menempati relung ekologi yang sama di dalam ekosistem, tetapi berlokasi di tempat yang sama di dalam ekosistem, tetapi berlokasi di tempat yang berbeda berbeda ecological equivalentecological equivalent

04/14/2304/14/23 1313

DAYA DUKUNG LINGKUNGAN DAYA DUKUNG LINGKUNGAN (CARRYING CAPACITY)(CARRYING CAPACITY)

Jumlah individu maksimum dari suatu spesies Jumlah individu maksimum dari suatu spesies yang dapat hidup dalam suatu ekosistem yang dapat hidup dalam suatu ekosistem ditentukan oleh luas relung yang tersedia bagi ditentukan oleh luas relung yang tersedia bagi spesies tersebut.spesies tersebut.

Konsep relung dapat digunakan untuk Konsep relung dapat digunakan untuk menjelaskan mengapa ukuran populasi dari menjelaskan mengapa ukuran populasi dari suatu spesies yang terdapat dalam ekosistem suatu spesies yang terdapat dalam ekosistem tetap konstan dari waktu ke waktu dalam waktu tetap konstan dari waktu ke waktu dalam waktu yang relatif lama meski selalu mendapatkan yang relatif lama meski selalu mendapatkan tambahan anak.tambahan anak.

04/14/2304/14/23 1414

PERUBAHAN DALAM EKOSISTEMPERUBAHAN DALAM EKOSISTEM Keseimbangan alam bukan berarti bahwa ekosistem tidak berubah.Keseimbangan alam bukan berarti bahwa ekosistem tidak berubah. Ekosistem sangat dinamis, dan tidak statis.Ekosistem sangat dinamis, dan tidak statis. Komunitas tumbuhan dan hewan yang terdapat dalam beberapa Komunitas tumbuhan dan hewan yang terdapat dalam beberapa

ekosistem secara gradual selalu berubah karena adanya perubahan ekosistem secara gradual selalu berubah karena adanya perubahan lingkungan fisiknya.lingkungan fisiknya.

Pergantian suatu komunitas dengan komunitas lain dalam ekosistem Pergantian suatu komunitas dengan komunitas lain dalam ekosistem dikenal sebagai dikenal sebagai Suksesi ekologiSuksesi ekologi

Suksesi ekologi dibedakan atas:Suksesi ekologi dibedakan atas: Suksesi primerSuksesi primer

Terjadi di ekosistem yang sebelumnya tidak berkehidupanTerjadi di ekosistem yang sebelumnya tidak berkehidupan Perubahan diawali oleh sPerubahan diawali oleh spesies pesies pionerpioner menuju menuju ekosistem ekosistem

klimaksklimaks Suksesi sekunderSuksesi sekunder

Terjadi di ekosistem yang sebelumnya telah berpenghuniTerjadi di ekosistem yang sebelumnya telah berpenghuni Penyebab: kebakaran, banjir dll.Penyebab: kebakaran, banjir dll.

Ekosistem klimaksEkosistem klimaks: ekosistem yang telah mencapai : ekosistem yang telah mencapai puncak puncak kestabilankestabilan. Ekosistem klimaks cenderung bertahan lama dan stabil . Ekosistem klimaks cenderung bertahan lama dan stabil selama kondisi lingkungan tidak berubah secara drastisselama kondisi lingkungan tidak berubah secara drastis

04/14/2304/14/23 1515

STABILITAS DALAM SISTEM KEHIDUPANSTABILITAS DALAM SISTEM KEHIDUPAN Organisme, populasi, komunitas, dan ekosistem mempunyai Organisme, populasi, komunitas, dan ekosistem mempunyai

kemampuan untuk melawan atau mengatasi perubahan atau kemampuan untuk melawan atau mengatasi perubahan atau tekanan dari luar (memiliki tingkatan stabilitas)tekanan dari luar (memiliki tingkatan stabilitas)

Setiap organisme mempunyai kisaran toleransi tertentu Setiap organisme mempunyai kisaran toleransi tertentu terhadap faktor lingkungan fisik dan kimia.terhadap faktor lingkungan fisik dan kimia.

Toleransi organisme terhadap faktor lingkungan menentukan Toleransi organisme terhadap faktor lingkungan menentukan kelimpahan dan distribusinya dalam ekosistem kelimpahan dan distribusinya dalam ekosistem

Ada beberapa istilah :Ada beberapa istilah : Steno Steno sempit sempit Eury Eury luas luas

contoh : steno/euryhydrik, contoh : steno/euryhydrik, steno/eurythermal, steno/eurythermal, steno/euryhalin.steno/euryhalin.

04/14/2304/14/23 1616

Kisaran toleransi organisme terhadap faktor Kisaran toleransi organisme terhadap faktor lingkunganlingkungan

Kisaran toleransi

Zona letal

Zona letal

StressStressOptimum

Intensitas faktor lingkungan

Jum

lah

org

an

ism

e y

an

g

surv

ive

04/14/2304/14/23 1717

KISARAN TOLERANSI ORGANISME KISARAN TOLERANSI ORGANISME TERHADAP FAKTOR LINGKUNGANTERHADAP FAKTOR LINGKUNGAN

Optimum

Pusat penyebaran kelimpahan

hewan terbesar

Hewan jarang

Zona Teg. Fisiologis

Zona tak toleran

Hewan tak ada

Zona Teg. Fisiologis

Hewan jarang

Zona tak toleran

Hewan tak ada

Batas bawah toleransi

Rendah Tinggi Batas atas toleransi

PO

PU

LA

SI

Gradien faktor lingkungan

04/14/2304/14/23 1818

B C

A B C

04/14/2304/14/23 1919

RESPONS ORGANISME TERHADAP RESPONS ORGANISME TERHADAP PERUBAHAN LINGKUNGANPERUBAHAN LINGKUNGAN

Strategi hewan dalam merespons Strategi hewan dalam merespons perubahan lingkungan di luar batas kisaran perubahan lingkungan di luar batas kisaran toleransinya, di antaranya:toleransinya, di antaranya: Mengubah penampakannya dan fungsi Mengubah penampakannya dan fungsi

tubuhnya.tubuhnya. Melakukan migrasi (pindah tempat)Melakukan migrasi (pindah tempat) Melakukan hibernasi (istirahat selama musim Melakukan hibernasi (istirahat selama musim

dingin atau kemarau yang panjang)dingin atau kemarau yang panjang)

04/14/2304/14/23 2020

MATERI DAN ENERGI

Materi = segala sesuatu yg memiliki massa & menempati ruang

Hukum Konservasi Materi:“Materi tidak dapat diciptakan/dimusnahkan, hanya berubah bentuk dari satu bentuk materi ke bentuk materi yang lain”

Dalam pemanfaatnya Manusia hanya mengubah dari satu bentuk materi ke bentuk lainnya manusia tidak dapat menciptakan serta menghancurkannya

04/14/2304/14/23 2121

HUKUM TERMODINAMIKAHUKUM TERMODINAMIKA

Hk. Termodinamika-IHk. Termodinamika-I : : TransmisiTransmisi/pemindahan/pemindahan & transformasi & transformasi/perubahan/perubahan

energienergi

Hk. Termodinamika-IIHk. Termodinamika-II :: Entropi sistem yang terisolasi selalu meningkatEntropi sistem yang terisolasi selalu meningkat

Termodinamika: cabang Fisika yang membahas hubungan di antara bentuk-bentuk energi

Hk. Termodinamika punya aplikasi ekologis yang sangat penting

04/14/2304/14/23 2222

Hukum Kekekalan Energi Hukum Kekekalan Energi (Hukum I Termodinamika)(Hukum I Termodinamika)

Energi tidak dapat diciptakan atau Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tetapi berubah dari satu bentuk dimusnahkan, tetapi berubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya.ke bentuk lainnya.

Energi yang hilang dari sistem sama dengan Energi yang hilang dari sistem sama dengan energi yang ditangkap oleh lingkungannya.energi yang ditangkap oleh lingkungannya.

Input energi selalu sama dengan output energiInput energi selalu sama dengan output energi

04/14/2304/14/23 2323

Hukum-II Termodinamika: Semua proses (dalam sistem energi

mengalir) tidak dapat berbalik, dan selalu dibarengi dengan penurunan keteraturan (penurunan kualitas)

Energi selalu terdegradasi menjadi bentuk yang lebih terdispersi sebagai panas pada suhu rendah

04/14/2304/14/23 2424

Konversi Energi Matahari ke Energi Konversi Energi Matahari ke Energi Kimia dalam MakananKimia dalam Makanan

Matahari

Energi kimia (fotosinte-sis)

Energi kimia (makanan)

Energi mekanik (bergerak, berfikir,dll)

Limbah panas

Limbah panas

Limbah panas

Limbah panas

04/14/2304/14/23 2525

Hukum konservasi materi dan hk termodinamika (I & II) memberikan kunci pemahaman dan penyelesaikan thd permasalahan lingkungan

Diaplikasikan oleh masyarakat “matter-recycling” (masyarakat berkelanjutan) reusing & recycling --- meningkatkan pertumbuhan ekonomi tanpa menurunkan SDA

Bukan pada masyarakat “throwaway” (penghasil dan pembuang sampah) tipe masyarakat ini hny dapat berkelanjutan dgn suplai energi yg tak terbatas

HK. KONSERVASI MATERI, HK. TERMODINAMIKA

DAN KRISIS LINGKUNGAN

04/14/2304/14/23 2626

Masyarakat Satu-ArahMasyarakat Satu-ArahTidak-BerkelanjutanTidak-Berkelanjutan

MasyarakatSatu Arah (One-Way or Throwaway)

Materi

Limbah di air, darat dan udara

EnergiH-Q

Energi L-Q

Panas

04/14/2304/14/23 2727

Masyarakat Masyarakat BerkelanjutanBerkelanjutanRecyclingRecycling

Energi

H-Q

Materi

Masya-rakat

Berke-lanjutan

Energi

L-Q

Panas

Kontrol

Pencemaran

Recycle & Reuse

Output

Materi

Limbah Materi

04/14/2304/14/23 2828

ENERGI SURYA : SUMBER ENERGI ENERGI SURYA : SUMBER ENERGI UNTUK KEHIDUPAN DI BUMIUNTUK KEHIDUPAN DI BUMI

Energi Surya = Energi Energi Surya = Energi RadiantRadiant atau atau Radiasi Elektromagnetik bergerak melalui Radiasi Elektromagnetik bergerak melalui udara sebagai gelombang listrik dan udara sebagai gelombang listrik dan magnet magnet (Gel. (Gel. ElektromagnetikElektromagnetik))

Kecepatan gelombang elektromagnetik ini Kecepatan gelombang elektromagnetik ini 300300..000 km/detik, mencapai bumi000 km/detik, mencapai bumi sktr sktr 8 8 menit menit jarajarakk matahari matahari – bumi = – bumi = 150 juta 150 juta km km

Hanya 0,000000002 dari total energi surya Hanya 0,000000002 dari total energi surya yang diterima oleh bumi.yang diterima oleh bumi.

04/14/2304/14/23 2929

Spektrum Gelombang Spektrum Gelombang Elektromagnetik MatahariElektromagnetik Matahari

Sinar Kosmik

Sinar Gama

Sinar X=Xrays

UltraViol-Jauh

UltraViol-dekat

SinarTampak

Infra Mer-dekat

Infra Mer-jauh

Micro wave

TV wa-ve

Radio wave

Energi Tinggi, Gel. Pendek

Energi Rendah, Gel. Panjang

Energi matahari yang sampai ke

bumi

Kembali ke angkasa

04/14/2304/14/23 3030

Komponen Dasar Suatu EkosistemKomponen Dasar Suatu Ekosistem

Makrokonsumer sekunder

Makrokonsumerprimer

Produser

Dekomposer atau

Mikrokonsumer

Abiotik (nutrien

tumbuhan)Panas

Panas

Panas

Panas

Panas

Aliran energi satu arahSiklus bahan kimia

04/14/2304/14/23 3131

Bioma: Ekosistem Utama Bioma: Ekosistem Utama DaratanDaratan Struktur suatu ekosistem ditentukan oleh Struktur suatu ekosistem ditentukan oleh

adanya fadanya faktor pembatasaktor pembatas f faktor tunggal aktor tunggal yang paling tidak tercukupi dalam sebuah yang paling tidak tercukupi dalam sebuah ekosistem ekosistem && menjadi faktor penentu ada menjadi faktor penentu ada tidaknya suatu spesies tumbuhan dan tidaknya suatu spesies tumbuhan dan hewanhewan curah hujan curah hujan

BiomaBioma Hutan hujan tropisHutan hujan tropis, hutan musim, savana, , hutan musim, savana,

gurun,gurun, tundra tundra

04/14/2304/14/23 3232

SIKLUS KIMIA DALAM EKOSISTEMSIKLUS KIMIA DALAM EKOSISTEM

Kehidupan disusun oleh: Karbon, Oksigen, Kehidupan disusun oleh: Karbon, Oksigen, Hidrogen, Nitrogen, Fosfor dan Sulfur = 95% Hidrogen, Nitrogen, Fosfor dan Sulfur = 95% massa makhluk hidup, massa makhluk hidup, nutrien makronutrien makro

Nutrien mikroNutrien mikro = besi, mangan, tembaga, = besi, mangan, tembaga, yodium dan lainnyayodium dan lainnya

Nutrien makro harus secara kontinyu didaurNutrien makro harus secara kontinyu didaur--ulang melalui ulang melalui siklus biogeokimiasiklus biogeokimia..

Terdapat 3 tipe siklus biogeokimia: gas, Terdapat 3 tipe siklus biogeokimia: gas, sedimen, dan hidrologi.sedimen, dan hidrologi.

04/14/2304/14/23 3333

SIKLUS BIOGEOKIMIASIKLUS BIOGEOKIMIA

Siklus gas meliputi siklus karbon, oksigen, dan Siklus gas meliputi siklus karbon, oksigen, dan nitrogen; di mana atmosfer merupakan nitrogen; di mana atmosfer merupakan reservoarreservoar utama dari siklus ini. utama dari siklus ini.

Siklus sedimen memindahkan materi dari Siklus sedimen memindahkan materi dari daratan ke laut, kemudian kembali lagi ke daratan ke laut, kemudian kembali lagi ke daratan; meliputi siklus fosfor, kalsium, sulfur, daratan; meliputi siklus fosfor, kalsium, sulfur, magnesium, dan kalium.magnesium, dan kalium.

Siklus hidrologi merupakan siklus pergerakan Siklus hidrologi merupakan siklus pergerakan air dari laut ke daratan, dan kemudian kembali air dari laut ke daratan, dan kemudian kembali lagi ke laut.lagi ke laut.

04/14/2304/14/23 3434

04/14/2304/14/23 3535

SIKLUS COSIKLUS CO22

04/14/2304/14/23 3636

SIKLUS NITROGENSIKLUS NITROGEN

04/14/2304/14/23 3737