aliran energi dalam ekosistem

ALIRAN ENERGI DALAM EKOSISTEM

Disusun untuk memenuhi tugas

Mata kuliah Interaksi Makhluk Hidup

Yang dibimbing oleh Bapak Istamar Syamsuri

Oleh :

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

PRODI S1 PENDIDIKAN IPA

Februari, 2014

Aliran Energi dalam Ekosistem 1

Nama : Evi Normawati

NIM : 120351410915

Prodi/Off : Pendidikan IPA / A

PEMBAHASAN

1. Energi

Setiap tahap kehidupan tentu selalu menunjukkan berbagai macam kegiatan. Jantung

tikus berdenyut meskipun tikus tersebut lagi tidur, berbagai tumbuhan tumbuh dan

berkembang (Idjah, 1988). Semua kegiatan tersebut memerlukan energi. Energi dapat

didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan pekerjaan; pekerjaan ialah hasil dari

suatu energi yang melintasi suatu jarak. Baik makhluk hidup maupun tak hidup mempunyai

energi bahkan tiap materi itu merupakan suatu bentuk energi. Dalam alam, energi terdapat

dalam bermacam-macam bentuk. Batu, air, dan udara juga memiliki energi. Batu yang

terletak di lereng bukit memiliki energi yang disebut energi potensial. Berbeda dengan batu

yang menggelinding dari bukit, batu tersebut memiliki energi yang disebut energi kinetik.

Makanan yang biasa kita makan juga mengandung energi potensial berupa karbohidrat

(tepung,gula), lemak, dan protein. Tetapi karena jenis-jenis makanan tersebut menurut

sifatnya adalah bahan kimia, maka lebih sering dikatakan memiliki energi kimia

(Dwidjoseputro, 1990).

Energi tidak dapat diciptakan, hanya saja bisa diubah menjadi bentuk energi yang

lain. Hal ini sesuai Hukum Kekelan Energi yang menyatakan bahwa “Energi tidak dapat

diciptakan ataupun dimusnahkan”. Contoh dari pengubahan bentuk energi adalah sebagai

berikut: dalam suatu mesin mobil, pembakaran dari bensin dapat mengubah energi kimia

menjadi energi mekanik. Mesin dapat menggerakkan mobil, sehingga energi mekani tersebut

diubah menjadi energi kinetik. Bentuk lain dari energi adalah energi panas (Idjah, 1988).

Energi kimia yang terkandung dalam makanan, tidaklah semata-mata langsung ada.

Sumber energi dalam bumi ini adalah Matahari. Hal tersebut dapat dibuktikan dengan

meletakkan suatu benda, misalnya sepotong besi dibawah sinar matahari. Besi itu lama-

kelamaan akan menjadi panas. Jadi energi dalam sinar matahari telah berubah menjadi energi

panas. Energi sinar inilah yang menjadi sumber energi tumbuhan hijau. Dan sumber dari

energi sinar ini adalah matahari (Idjah, 1988). Cahaya yang dipancarkan oleh Matahari terdiri

atas berbagai jenis sinar, ada yang berpanjang gelombang pendek ada yang berpanjang

gelombang panjang. Pancaran matahari yang sampai di bumi tidak seluruhnya dimanfaatkan

oleh bumi, akan tetapi 35% dipancarkan kembali ke angkasa. Tumbuhan hanya

memanfaatkan kurang dari 1%, dan energi inilah yang diubah menjadi bentuk-bentuk energi

lain untuk menghidupi konsumen. Para konsumen, yaitu pemakan tumbuhan (herbivora),


pemakan daging (karnivora), pemakan bahan nabati maupun hewani (omnivora), masih juga

memerlukan energi yang langsung dari matahari, misalnya untuk pemanasan badan, namun

jumlahnya tidak sebanyak yang diperlukan tumbuhan (Dwidjoseputro, 1990).

2. Aliran Energi dalam Ekosistem

Aliran energi dalam ekosistem adalah proses berpindahnya energi dari suatu tingkat

trofik ke tingkat trofik berikutnya yang dapat digambarkan dengan rantai makanan atau

dengan piramida biomasa. Ekosistem mempertahankan diri dengan siklus energi dan nutrisi

yang diperoleh dari sumber eksternal. Meskipun sumber energi adalah Matahari cahaya

matahari juga dapat diperoleh setiap makhluk hidup (manusia dan hewan) akan tetapi manusia

dan hewan tentulah tidak akan bisa bertahan hidup hanya dengan cahaya matahari saja. Energi

dalam cahaya harus diubah terlebih dahulu menjadi energi yang berupa materi; dengan kata

lain, energi cahaya harus diubah terlebih dahulu menjadi energi kimia. Pengubahan atau

transformasi itu dilangsungkan dalam tubuh tumbuhan yang mengandung molekul-molekul

yang disebut klorofil. Proses pengubahan tersebut disebut dengan fotosintesis. Dalam proses

itu diperlukan sinar, oleh karena itu ada foto yang berarti cahaya. Dalam proses itu terjadi

penyatuan (sintesis) dua komponen, yaitu air dan karbondioksida, oleh karena itu ada kata

sintesis yang berarti penyatuan atau penggabungan.

Adapun yang dipersatukan ialah air (H2O) dan karbondioksida (CO2). Yang

menyatukan adalah klorofil dengan bantuan cahaya. Keempat komponen tersebut harus

lengakap dan ada semua; apabila salah satu komponen tidak ada maka proses fotosintesis

tidak dapat berlangsung. Proses fotosintesis tersebut dapat dituliskan sebagai berikut :

6 H2O + 6 CO2 C6H12O6 + 6 O2

Air karbondioksida karbohidrat oksigen

Dari persamaan kimia ini dapat disimpulkan, bahwa sebelum ada kehidupan, dalam

alam hanya tersedia zat-zat yang lain, seperti hidrogen, besi, magnesium, dan lain-lainnya

lagi. Tumbuhan berklorofil mampu menyusun zat organik karbohidrat dengan sinar. Tanpa

sinar, tak akan terjadi fotosintesis. Jadi di dalam gua yang tak pernah kena sinar atau pantulan

sinar matahari, di situ tak dapat terjadi fotosintesis, dan dengan sendirinya tak ada kehidupan.

Demikian pula di dalam laut yang di luar batas tembus sinar matahari, tak mungkin ada

bentuk kehidupan yang mampu mengadakan fotosintesis.


klorofil

cahaya

Karbohidrat yang disusun tanaman hijau merupakan bahan dasar untuk penyusunan

lemak, protein, dan macam-macam zat organik yang lain yang diperlukan oleh semua

makhluk hidup. Dalam ekologi, tumbuhan disebut produsen. Fungsi produsen ialah

menyediakan bahan jadi. Semua makhluk hidup yang menggunakan bahan jadi ini disebut

konsumen (Dwidjoseputro, 1990).

Dari bagan di atas, dapt diketahui bahwa sinar matahari diterima oleh

tumbuhan berklorofil untuk fotosintesis, sehingga dapat dihasilkan karbohidrat dan oksigen.

Energi yang dihasilkan oleh tumbuhan berupa energi kimia yang selanjutnya tumbuhan

tersebut dimakan oleh konsumen tingkat I. Tetapi tidak seluruh energi yang semula ditangkap

oleh produsen berpindah ke konsumen tingkat I, melainkan hanya sebagian saja. Hal ini

dikarenakan produsen jga memiliki “aktivitas” yang menyebabkan energi yang dimiliki

produsen sebagian berubah menjadi energi panas. Begitu pula aliran energi yang terjadi dari

konsumen tingkat I ke konsumen tingkat II, ada sebagian energi yang berubah menjadi energi

panas. Hal ini dinyatakan dalam Hukum Thermodinamika :

a. Hukum Thermodinamika I: energi dapat diubah dari suatu bentuk energi menjadi

bentuk energi lain, tetapi energi tidak pernah dapat diciptakan dan tidak dapat

dimusnahkan. Contoh: energi matahari diubah menjadi energi panas atau energi

potensial dalam bentuk makanan.

Jumlah energi dalam alam semesta adalah konstan. Artinya jumlah energi tidak dapat

bertambah atau berkurang.


b. Hukum Thermodinamika II: setiap terjadi perubahan bentuk energi, pasti terjadi

degradasi energi dari bentuk energi yang terpusat menjadi energi yang terpencar.

Contoh: benda panas pasti menyebarkan panas (energi) ke lingkungan sekitar yang

lebih rendah suhunya.

Ketika produsen dan konsumen mati maka mereka akan diuraikan oleh pengurai.

Energi sedikit demi sedikit akan hilang dari sistem kehidupan. Akhirnya semua energi yang

ditangkap oleh produsen akan kembali ke alam tak hidup. Atau energi juga dapat diubah oleh

pengurai menjadi zat anorganik serta energi panas. Karena panas tidak dapat digunakan dalam

fotosintesis, maka energi mengalir ke luar melalui jaring-jaring kehidupan. Berbeda dengan

energi, zat anorganik atau materi yang dihasilkan oleh pengurai dapat digunakan oleh

produsen. Sehingga dalam ekosistem tidak terjadi daur energi melainkan daur materi (Idjah,

1988).

3. Produktivitas

Setiap ekosistem atau komunitas, atau bagian-bagian lain memiliki produktivitas

dasar atau disebut produktivitas primer. Pengertian produktivitas primer adalah kecepatan

penyimpanan energi potensial oleh organisme produsen melalui proses fotosintesis dan

kemosintesis dalam bentuk bahan-bahan organik dapat digunakan sebagai bahan pangan.

Dalam konsep produktivitas, faktor satuan waktu sangat penting, karena sistem kehidupan

adalah proses yang berjalan secara sinambung. Selain waktu, faktor ruang merupakan faktor

penting yang menentukan produktivitas suatu ekosistem.

Contoh: produktivitas hutan tropis alam di Semenanjung Malaya lebih tinggi

daripada hutan iklim sedang di Inggris. Di Malaya hutan tumbuh sepanjang tahun tanpa waktu

istirahat, sesuai dengan iklim tropis. Di Inggris, hutan hanya pada musim semi dan musim

panas (Riberu, 2002).

4. Daur Biogeokimia

Dalam suatu ekosistem, materi pada setiap tingkat trofik tidak hilang. Materi berupa

unsur-unsur penyusun bahan organik tersebut didaur-ulang. Unsur-unsur tersebut masuk ke

dalam komponen biotik melalui udara, tanah, dan air. Daur ulang materi tersebut melibatkan

makhluk hidup dan batuan (geofisik) sehingga disebut daur biogeokimia. Fungsi daur

biogeokimia adalah sebagai siklus materi yang mengembalikan semua unsur-unsur kimia

yang sudah terpakai oleh semua yang ada di bumi baik komponen biotik maupun komponen


abiotik, sehingga kelangsungan hidup di bumi dapat terjaga. Macam-macam daur biogeokmia,

antara lain :

Daur Air (H2O)

Tiap makhluk hidup membutuhkan air. Air merupakan sekitar 70% dari berat badan

tumbuhan maupun hewan (Dwidjoseputro, 1990). Proses fotosintesis oleh tumbuhan hanya

dapat berlangsung jika ada air. Air di atmosfer berada dalam bentuk uap air. Uap air berasal

dari air di daratan dan laut yang menguap karena panas cahaya matahari. Sebagian besar uap

air di atmosfer berasal dari laut karena laut mencapai tigaperempat luas permukaan bumi. Uap

air di atmosfer terkondensasi menjadi awan yang turun ke daratan dan laut dalam bentuk

hujan. Air hujan di daratan masuk ke dalam tanah membentuk air permukaan tanah dan air

tanah.

Tumbuhan darat menyerap air yang ada di dalam tanah. Dalam tubuh tumbuhan air

mengalir melalui suatu pembuluh. Kemudian melalui tranpirasi uap air dilepaskan oleh

tumbuhan ke atmosfer. Transpirasi oleh tumbuhan mencakup 90% penguapan pada ekosistem

darat. Hewan memperoleh air langsung dari air permukaan serta dari tumbuhan dan hewan

yang dimakan, sedangkan manusia menggunakan sekitar seperempat air tanah. Sebagian air

keluar dari tubuh hewan dan manusia sebagai urin dan keringat.

Air tanah dan air permukaan sebagian mengalir ke sungai, kemudian ke danau dan ke

laut. Siklus ini di sebut Siklus Panjang. Sedangkan siklus yang dimulai dengan proses

Transpirasi dan Evapotranspirasi dari air yang terdapat di permukaan bumi, lalu diikuti oleh

Presipitasi atau turunnya air ke permukaan bumi disebut Siklus Pendek.


Daur Karbondioksida (CO2)

Seperti halnya dengan air, CO2 mutlak diperlukan dalam fotosintesis. Akan tetapi

CO2 juga dihasilkan dari proses respirasi. Persamaan kimia dari proses respirasi adalah

sebagai berikut :

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + energi

karbohidrat oksigen karbondioksida air

Proses respirasi menyebabkan kembalinya CO2 ke udara. Pembakaran maupun

penguraian sampah dan bahan lain yang mengandung senyawa karbon berarti mengembalikan

CO2 ke udara. Jadi lewat pabrik-pabrik, kendaraan bermotor, pembakaran sampah, merokok,

CO2 dapat terlepas ke udara dan dapat digunakan kembali oleh tumbuhan untuk

berfotosintesis.

Daur Belerang (S)

Tiap makhluk hidup membutuhkan belerang. Unsur ini merupakan komponen

penting dalam banyak protein. Tumbuhan menyerap belerang dalam bentuk sulfat (SO4-)

(Dwidjoseputro, 1990). Perpindahan sulfat terjadi melalui proses rantai makanan, lalu semua

mahluk hidup mati dan akan diuraikan komponen organiknya oleh bakteri. Beberapa jenis

bakteri terlibat dalam daur sulfur, antara lain Desulfomaculum dan Desulfibrio yang akan

mereduksi sulfat menjadi sulfida dalam bentuk hidrogen sulfida (H2S). Kemudian H2S


digunakan bakteri fotoautotrof anaerob seperti Chromatium dan melepaskan sulfur dan

oksigen. Sulfur di oksidasi menjadi sulfat oleh bakteri kemolitotrof seperti Thiobacillus.

Pada awal mulanya belerang terdapat dalam tanah. Gunung berapi mengeluarkannya

sebagai gas dan sebagai zat padat di sekitar kawah. Air hujan mengubah sebagian dari

belerang tersebut menjadi sulfat yang diasimilasi oleh tumbuhan. Sebagian lain terbawa oleh

air hujan yang kemudian mengumpul dalam sungai yang mengalir ke danau atau ke laut, dan

di situ dimanfaatkan oleh hewan dan tumbuhan perairan. Kelebihannya akan mengendap di

dasar danau atau di dasar laut. Kalau dasar itu sangat dalam, sehingga tidak dapat dihunii oleh

makhluk hidup, maka belerang akan menetap di situ dan hilang dari peredaran. Dengan kata

lain, belerang tersebut merupakan sumber daya alam yang tak dapat dipulihkan kembali.

Tumbuhan maupun hewan-hewan perairan yang telah mengandung belerang dapat

tertangkap oleh konsumen-konsumen darat. Kotoran burung laut dapat dijadian pupuk

sehingga belerang pun akan kembali ke tubuh tumbuhan.

Daur Fosfor (P)

Fosfor merupakan komponen penting dalam senyawa ATP, ADP, dan AMP

(Adenosin Tri Fosfat, Adenosin Di Fosfat, Adenosin Mono Fosfat), yaitu senyawa kimia yang

menyelenggarakan transfer energi dalam sel hidup (Dwidjoseputro, 1990).

Fosfor terdapat di alam dalam bentuk ion fosfat (PO43-). Ion Fosfat terdapat dalam

bebatuan. Adanya peristiwa erosi dan pelapukan menyebabkan fosfat terbawa menuju sungai

hingga laut membentuk sedimen. Adanya pergerakan dasar bumi menyebabkan sedimen yang


mengandung fosfat muncul ke permukaan. Di darat tumbuhan mengambil fosfat yang terlarut

dalam air tanah. Herbivora mendapatkan fosfat dari tumbuhan yang dimakannya dan

karnivora mendapatkan fosfat dari herbivora yang dimakannya. Seluruh hewan mengeluarkan

fosfat melalui urin dan feses. Bakteri dan jamur mengurai bahan-bahan anorganik di dalam

tanah lalu melepaskan fosfor kemudian diambil oleh tumbuhan.

Fosfor di laut berasal dari air sungai yang telah melintasi daerah-daerah yang

mengandung fosfor. Fosfat diserap oleh vegetasi laut, terutama fitoplanktonnya

(Dwidjoseputro, 1990). Fitoplankton yang telah menyerap fosfat akan dimakan oleh ikan laut.

Adanya kotoran burung yang berlapis-lapis sejak ribuan tahun sepanjang pantai Chili di

Amerika Selatan. Lapisan kotoran burung pemakan ikan laut ini disebut guano. Guano

tersebut dapat dijadikan pupuk dan dimanfaatkan oleh vegetasi darat.

Daur Nitrogen (N)

Udara mengandung 79% nitrogen. Kebanyakan nitrogen diasimilasikan tumbuhan

lewat perakaran dalam bentuk nitrat. Adanya petir akan menyebabkan nitrogen bebas (N2) di

udara akan berubah menjadi nitrat sehingga dapat diserap oleh tumbuhan. Akan tetapi ada

beberapa akar tanaman seperti kacang-kacangan yang bersimbiosis dengan mikroorganisme

seperti Rhizobium, Azotobacter , Clostridium pasteurianum , Nostoc , Anabaena sehingga


tanaman tersebut langsung dapat mengikat nitrogen bebas di udara. Tumbuhan menyusun

protein untuk keperluan sendiri dan untuk keturunannya; protein it disimpan dalam biji dan

bagian-bagian lain. Herbivora mencukupi keperluannya akan protein hanya dari satu sumber

saja, seperti halnya dengan kebutuhannya akan karbohidrat, yaitu dari tumbuhan. Karnivora

dan omnivora memperoleh protein dari daging dan telur hewani. Nitrogen yang telah

diasimilasikan dalam tubuh makhluk hidup pada umumnya berupa protein, akan kembali ke

udara lewat penguraian mikroorganisme.

Penguraian organisme baik tumbuhan maupun hewan yang telah mati akan

menghasilkan amonium. Selanjutnya amonium ini akan diubah menjadi nitrit oleh bakteri

Nitrosomonas, Nitrosococcus dan beberapa spesies lainya. Proses pengubahan amonium

menjadi nitrit disebut nitrifikasi. Sedangkan pengoksidasian nitrit menjadi nitrat dilakukan

oleh Nitrobacter. Apabila oksigen dalam tanah terbatas, nitrat dengan cepat ditransformasikan

menjadi gas nitrogen atau oksida nitrogen oleh proses yang disebut denitrifikasi. Pada

akhirnya nitrat dan nitrogen yang terlepas akan dapat diserap oleh tumbuhan kembali.


KESIMPULAN

Energi didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan suatu pekerjaan. Energi

tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan, energi hanya bisa berubah bentuk dari bentuk

yang satu menjadi bentuk lainnya. Aliran energi dalam ekosistem adalah proses berpindahnya

energi dari suatu tingkat trofik ke tingkat trofik berikutnya. Sumber energi adalah matahari.

Tumbuhan melakukan fotosintesis dengan bantuan cahaya matahari. Melalui proses

fotosintesis tersebut akan dihasilkan karbohidrat dan gas oksigen. Karbohidrat dalam

tumbuhan akan sebagian didapatkan oleh konsumen tingkat I, selanjutnya energi dari

konsumen tingkat I akan mengalir ke konsumen tingkat II. Dalam aliran energi, energi yang

dihasilkan oeh produsen tidak sama persis dengan yang diterima oleh konsumen karena baik

produsen maupun konsumen juga menghasilkan energi panas. Apabila produsen dan

konsumen mati maka pengurai akan menguraikan energi kimia yang ada dalam tubuh

produsen menjadi energi panas dan sebagian materi. Hasil penguraian pengurai tidak dapat

digunakan produsen sebagai cahaya dalam fotosintesis.

Daur biogeokimia adalah siklus materi yang mengembalikan semua unsur-unsur

kimia yang sudah terpakai oleh semua yang ada di bumi baik komponen biotik maupun

komponen abiotik, sehingga kelangsungan hidup di bumi dapat terjaga. Macam-macam daur

biogeokimia adalah daur air, daur karbondioksida, daur belerang, daur fosfor, serta daur

nitrogen.


DAFTAR PUSTAKA

Dwidjoseputro, D. 1990. Ekologi Manusia dengan Lingkungannya. Jakarta: Erlangga.

Heddy, Suwasono. 1989. Pengantar Ekologi. Jakarta: Rajawali.

Riberu, Paskalis. 2002. Pembelajaran Ekologi. Jurnal Pendidikan Penabur, (Online), 1 (1):

125-132, diakses 20 Januari 2014

Soemarwoto, Idjah. 1988. Biologi Umum I. Jakarta: PT. Gramedia.


aliran energi dalam ekosistem

Documents