ekologi perairan 2007 2008 - 4 siklus biogeokimia - revisi

Download Ekologi perairan 2007 2008 - 4 siklus biogeokimia - revisi

Post on 30-Jun-2015

3.932 views

Category:

Documents

4 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • 1. DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONALUNIVERSITAS HASANUDDINFAKULTAS ILMU KELAUTAN DAN PERIKANANJl. Perintis Kemerdekaan Km. 10 Kampus Unhas Tamalanrea Makassar, 90245Tlp. 586025, Fax. 586025 EKOLOGI PERAIRANSIKLUS BIOGEOKIMIAProf. Dr. Ir. Ambo Tuwo, DEA.Fakultas Ilmu Kelautan dan Perikanan - Universitas HasanuddinMakassar2011

2. POLA & TIPE DASAR SIKLUSBIOGEOKIMIA Bio Organisme Hidup Geokimia Secara ekologi diartikan sebagai unsur-unsurkimia yang terbentuk dari hasil penguraian & dekomposisidari berbagai macam material di permukaan bumi secarateratur Biogeokimia Secara ekologi diartikan sebagai kajiantentang daur atau peredaran materi secara timbal balikantara komponen hidup & komponen tidak hidup Di dalam biosfer terdapat + 90 unsur kimia 30 - 40 diantaranya sangat penting bagi kehidupan 3. POLA & TIPE DASAR SIKLUS BIOGEOKIMIA Keterkaitan antara Siklus Biogeokimia (Aliran Material/Nutrien)dan Aliran Energi dalam suatu Ekosistem Aliran energiberjalan satu arah Aliranmaterial/nutrienbersiklus Unsur hara ygterlibat dlm siklusbiogeokimia beredarlebih cepat diban-dingkan dgn unsurhara yg berada pdsumbernya (cadaganhara) Tiga unsur yang sangat penting dalam ekologi adalah fosfor,sulfur dan nitrogen 4. POLA & TIPE DASAR SIKLUS BIOGEOKIMIA Siklus Materi Materi (unsur-unsurhara bagi kehidupanseperti karbon, nitro-gen, fosfor, dsb-nya)dapat dipergunakansecara berulang Komunitas Organisme Pengalir energi danpendaur materi 5. POLA & TIPE DASAR SIKLUSBIOGEOKIMIA SIKLUS NITROGEN (N) Mikroorganisme berperan penting dlm siklus N N dipecah dari bentuk organik ke anorganik oleh bakteri pengurai Hasil rombakan bakteri berupa amoniak & nitrat dapat diserap langsung oleh tumbuhan N masuk ke udara dgn bantuan bakteri denitrifikasi N dikembalikan ke dlm siklus melalui fiksasi bakteri & mikroorganisme pengikat nitrogen N udara dpt diikat oleh bakteri bebas & simbion Bakteri bebas Azotobacter (Aerob) & Clostridium (Anaerob) Bakteri simbion Rhizobium (Bersimbiosis dgn Leguminoseae),Actinomycetes (dgn akar tumbuhan non Leguminoseae),Rhodospirillum (Bakteri fotosintetik), Pseudomonas (Bakteri tanah) 6. POLA & TIPE DASAR SIKLUSBIOGEOKIMIA Komunitas Biotamengasimilasikan +1000 teragram Nper tahun (I tg = 106Ton) 80 % Berasaldari hasil daurulang pd stratalahan & air 20 % merupa-kan input baruyg berasal dariN atmosfir me-lalui fiksasi N Jika kandungan N tinggi Bakteri nitrifikasi terhambat aktivitasnyadalam merombak amoniak menjadi nitrat, sehingga terjadipenimbunan amoniak dlm tanah Hal ini selain mengganggu siklus N, juga mangganggu kehidupanorganisme lain karena amoniak bersifat racun 7. POLA & TIPE DASAR SIKLUS BIOGEOKIMIA Siklus Nitrogen pada ekosistem darat dan laut 8. POLA & TIPE DASAR SIKLUSBIOGEOKIMIA SIKLUS FOSFOR (P) P merupakan penyusun penting dari protoplasma P merupakan makronutrien yg sangat rawan/ terbatas Sumber P terbesar adalah batuan endapan fosfat yg tercuci/tererosi/ terlepas sedikit demi sedikit & masuk ke1: tanaman; 2: hewan; 3: bakteri dlm ekosistem pengurai; 4: bakteri sintesis P; 5: P terlarut; 6: endapan P di laut dangkal; 7: P merupakan elemenP yg hilang sbg endapan; 8: ikan burung yg lebih langka & laut; 9: batuan P, deposit Guano & dibandingkan dengan fosil tulang; 10: sintesis protoplasma; 11: N (dlm air 1 : 23)ekskresi; 12: tulang & gigi. 9. POLA & TIPE DASAR SIKLUS BIOGEOKIMIA Aliran P ke laut lebih besar daripada aliran P ke darat P banyak mengendap di dasar lautdangkal & dalam Penambangan P dan pabrik pupukP mempercepat laju aliran P daridarat ke laut Manusia menambang 1 - 2 juta tonbatuan P per tahun utk pupuk,dimana sebagian besar hilangtercuci ke laut Manusia hanya mengembalikan Psekitar 60.000 ton/thn dari hasilpenangkapan ikan1: tanaman; 2: hewan; 3: bakteripengurai; 4: bakteri sintesis P; 5: P Burung laut mempunyai peranan terlarut; 6: endapan P di laut dangkal;penting dlm proses pengembalian P 7: P yg hilang sbg endapan; 8: ikandari laut ke daratburung laut; 9: batuan P, deposit Timbunan kotoran (Guano) burung Guano & fosil tulang; 10: sintesislaut di pantai Peru mengandungprotoplasma; 11: ekskresi; 12: tulangbanyak P& gigi. 10. POLA & TIPE DASAR SIKLUSBIOGEOKIMIA Siklus fosfor pada ekosistem darat dan laut 11. POLA & TIPE DASAR SIKLUSBIOGEOKIMIA SIKLUS SULFUR (S) Sedimenmerupakansumber utamaS Hanya sedikitS yg berasaldari atmosfir Perananmikroorganis-me sangatpenting pdsiklus S Mikroorganis-me berperandlm oksidasi& reduksi S 12. KAJIAN KUANTITATIF DARI SIKLUS BIOGEOKIMIA Laju perpindahan unsur dari satu komponen ke komponen lain lebihberperan dlm penentuan struktur & fungsi ekosistem dari pd jumlah unsuryg terdapat pd suatu ekosistem Untuk memahami peranan suatu unsur, maka kita harus mengetahui lajuperedaran materi secara kuantitatif Konsep daur ulang atau turn-over sangat penting dlm memahami/mempelajari/membandingkan laju pertukaran unsur pd berbagai komponendlm suatu ekosistem Daur ulang adalah perbandingan antara materi yg beredar & yg terkandungdlm suatu ekosistem Laju daur ulang adalah jumlah unit senyawa yg keluar dari suatu komponendibagi dgn jumlah unit senyawa yg terdapat dlm komponen pd suatu waktutertentu Waktu daur ulang adalah waktu yg diperlukan utk mengganti semua unitsenyawa yg terdapat pd suatu komponen Contoh : Jika 1000 unit senyawa terdapat di dalam komponen dan 10 unit senyawa keluar atau masuk setiap jam, maka : Laju daur ulang =10 / 1000 = 0,01 per jam atau 1 % per jam Waktu daur ulang = 1000 / 10 = 100 jam 13. KAJIAN KUANTITATIF DARI SIKLUS BIOGEOKIMIA Pada umumnya waktu daur ulang air & unsur pd suatu danaukecil atau dangkal hanya memerlukan waktu beberapa hariatau minggu, sedangkan utk danau besar memerlukan sampaiberbulan-bulan Waktu Daur Keda- Ulang Rasio antara PLuasDanaulaman yg mengalir &(Km2)Sedi- (m)AirP total dlm air men Bluf0,40 7,0 5,4 34 6,4 Punch- 0,30 6,0 7,6 37 4,7 borts Crecy 2,04 3,8 17,01768,4 14. KAJIAN KUANTITATIF DARI SIKLUS BIOGEOKIMIA Peredaran unsur tdkkontinyu & tdk linier Ada dua gudang fosfor Sedimen & detritus Ada tiga komponen palingaktif Air, Spartina/Rumput Rawa & Organismepemakan detritus Ada dua koefisien variableyaitu (D)t & (C)t Koefisien ini mengikuti Angka dlm kotak menunjukkansiklus musim dlm hal cadangan tetap (Standing Stocks)pelepasan fosfor dlm mg P/m2 Pada musim panas fosfor Angka pd panah menunjukkandiserap oleh akar rumput-aliran dlm mg P/m3/harirumputan dari dalam zonaanaerob (jenuh) Angka dlm kurung menunjukkan variabel transfer rata-rata 15. TERIMA KASIH 16. BIOGEOKIMIA DI DAERAH ALIRAN SUNGAI (DAS) Perairan bukan suatu sistem tertutup,melainkan suatu bagian dari sistemdaerah aliran sungai yg lebih besar Model kuantitatif dari siklus atau aliranunsur pada DAS dpt diprediksi ataudiperkirakan Contoh budget kalsium pd DAS NewHampshire Masukan Dari air hujan + 3 kg/ha/thn Dari hasil pelapukan tanah &butuan + 5 kg/ha/thn Keluaran Keluar bersama aliran air sungaiadalah + 8 kg/ha/thn Kesimpulan Aliran masuk & keluar unsurkalsium seimbang 17. BIOGEOKIMIA DI DAERAH ALIRAN SUNGAI (DAS) DAS yg tdk mengalamikerusakan aliran masuk & ke- luar seimbang atau relatif samaContoh : DAS yg mengalami kerusakan Kerusakan hutan menye-hutan akan terjadibabkan kehilanganketidakseimbangan mineral 3 - 15 kali Kerusakan hutanmenyebabkankehilangan kalsium (Ca)6 kali lipat & nitrogen (N)15 kali lipat Pemulihan populasihutan akan mengurangilaju kehilangan nutrien Diperlukan waktu 3 5thn utk memulihkan ataumenyeimbangkan budget Diperlukan 10 20 thnutk mengembalikan ke 18. SIKLUS KARBON (C0 2 ) Jumlah cadangan karbondi atmosfir sgt kecildibandingkan dgn yg adadi laut, minyak bumi &cadangan lain yg ada didlm kerak bumi Saat ini kandungankarbon di udara terusmeningkat krn adanyamasukan baru yg berasaldari aktivitas industri, Angka dinyatakan dlm 109 Tonpertanian & penebanganhutan Pada masa pra-industrialisasi peredaran atau siklu karbon diatmosfir, daratan & laut selalu seimbang (garis tebal) Pada masa industrialisasi terjadi ketidakseimbangan karena adamasukan baru dari aktivitas agroindustri (garis putus-putus) Kapasitas pengaliran CO2 oleh tumbuhan hijau melampauikemampuan kontrol Cybernetik 19. SIKLUS KARBON (C0 2 ) Jalur Siklus Karbon Jalur utama siklus karbon adalah dari atmosfer keorganisme hidup kemudian kembali ke atmosfer Mula-mula CO2 diserap oleh tanaman utk membentuk senyawa organik dgn bantuan sinar matahari Senyawa organik ini akan digunakan oleh konsumen, sehingga terjadi pembebasan CO2 ke atmosfer atau ke dalam air Organisme saprotrof menyempurnakan proses pelepasan karbon dari kotoran atau organisme yg mati Kadang-kadang proses pembebasan (penguraian) yg dilakukan oleh saprotrof ini berjalan lambat, sehinga senyawa karbon dpt menumpuk dlm bentuk gambut, batu bara & minyak bumi Beberapa organisme laut (Hewan Karang) dpt memanfaatkan karbon utk membentuk batuan (batu karang) sehinga karbon tertimbun sebagai batuan 20. SIKLUS KARBON (C0 2 ) 1800 (awal revolusi industri) CO2 di atmosfir + 290 ppm 1958 CO2 di atmosfir menjadi + 315 ppm 1980 CO2 di atmosfir menjadi + 335 ppm Pertengahan abad ini diperkirakan menjadi + 670 ppm Akibatnya akan terjadi kenaikan suhu 1,5 4,5oC Akan diikuti dgn kenaikan permukaan air laut & perubahan pola curah hujan yg akan mengganggu produksi pertanian Bentuk senyawa karbon lainnya di atmosfir Karbon Monoksida (CO) 0,1 ppm & Metan (CH4) 1,6 ppm Waktu peredaran kedua gas ini singkat CO 0,1 tahun dan CH4 3,6 tahun Keduannya berasal dari proses dekomposisi bahanorganik secara anaerob Gas CH4 berperan dlm mempertahankan kestabilan 21. SIKLUS KARBON (C0 2 ) SIKLUS CO2 SEBELUM ERA INDUSTRIALISASI 22. SIKLUS KARBON (C0 2 ) SIKLUS CO2 PADA ERA INDUSTRIALISASI 23. SIKLUS KARBON (C0 2 )Konsentasi CO2 di atmosfir Mauna Loa Hawai 24. SIKLUS AIR Jumlah air yg ada di atmosfir sgt kecil