ilmu pengetahuan lingkungan

hasil penyusunan terjemahan petikan-petikan dari buku :

Environmental Science, The Way The World Works, Bernard J. Nebel & Richard T. Wright,

PRENTICE HALL, Upper Saddle River – New Jersey, 1998, sixth Edition,

Environmental Science, Sustaining the Earth, G.Tyler Miller, Jr.,Wadsworth Publishing Company,

Belmont - California, 1993, fourth edition

Environmental Science, Living within the system of nature,Charles E. Kupchella & Margaret C.

Hyland, Prentice Hall, Inc. , A Company of Simon & Schuster, Englewood Cliffs, NJ 07632 , 1993

, Februari 2000

ilmu pengetahuan lingkungan

Contents 1 Permasalahan Umum Lingkungan. ..................................................................................... 1

1.1 Contoh kasus Interaksi Manusia dengan Lingkungan. ................................................ 1

1.2 Kecenderungan Global. ............................................................................................... 2

1.2.1 Pertumbuhan Populasi Manusia. .......................................................................... 3

1.2.2 Degradasi Tanah................................................................................................... 4

1.2.3 Perubahan Atmosfir Global.................................................................................. 5

1.3 Hilangnya (berkurangnya) keragaman hayati (loss of biodiversity) ........................... 5

1.4 Menatap Hari Yang Akan Datang. .............................................................................. 7

1.5 Sustainable Development. ........................................................................................... 7

1.6 Agenda 21. ................................................................................................................... 8

1.7 Senarai. ........................................................................................................................ 9

1.8 Tugas 1. ..................................................................................................................... 10

2 Ecosystem : Unit of Sustainability. .................................................................................. 12

2.1 Apakah yang dimaksud dengan Ecosystem. ............................................................. 12

2.2 Ecosystem Structure. ................................................................................................. 23

2.2.1 Biotic Structure. ................................................................................................. 23

2.2.2 Abiotic Factors. .................................................................................................. 35

2.2.3 Dose of Limiting Factor. .................................................................................... 39

2.3 Implications for Humans. .......................................................................................... 40

2.4 Senarai. ...................................................................................................................... 42

2.5 Tugas 2. ..................................................................................................................... 44

3 Principles of Ecosystem Sustainability ............................................................................ 46

3.1 The First Principle of Ecosystem Sustainability. ...................................................... 46

3.2 The Second Principle of Ecosystem Sustainability. .................................................. 47

3.3 The Third Principle of Ecosystem Sustainability. ..................................................... 49

3.4 The Fourth Principle of Ecosystem Sustainability. ................................................... 49

3.5 Tugas 3. ..................................................................................................................... 50

4 Ecosystem : What are they and How do they work ? ...................................................... 52

4.1 Earth’s Life-Support Systems : An Overview ........................................................... 53

4.2 Ecosystems : Types and Components. ...................................................................... 57

4.3 Energy Flow in Ecosystems. ..................................................................................... 68

4.4 Matter Cycling in Ecosystems. .................................................................................. 72

5 Resources, Environmental Degradation and Pollution. ................................................... 84

5.1 Resources and Environmental Degradation. ............................................................. 86

5.2 Pollution. ................................................................................................................... 90

5.3 Relationship among Population , Resources Use , Technology , Environmental

Degradation , and Pollution.................................................................................................. 94

6 Terutama terkait dengan Bab 2 dan Bab 4. ...................................................................... 99

6.1 Sistem. ....................................................................................................................... 99

6.2 Levels of organization in Nature and the Scope of Ecology. .................................... 99

6.3 The Structure of Ecosystems. .................................................................................. 103

6.4 Ecosystem Function................................................................................................. 105

6.5 Photosynthesis, Respiration and Biosynthesis. ....................................................... 105

6.6 Konsep-konsep untuk diingat (3, pp. 17-18). ......................................................... 110

7 Matter and Energy Resources : Types and Concepts. .................................................... 111

7.1 Science and Environmental Science. ....................................................................... 111

7.2 Matter : Forms , Structure , and Quality. ................................................................. 113

7.3 Energy : Types , Forms , and Quality. ..................................................................... 114

7.4 Physical dan Chemical Changes and the Law of Conservation of Matter. ............. 122

7.5 Nuclear Changes. ..................................................................................................... 123

7.6 The First and Second Law of Energy. ..................................................................... 124

7.7 Energy Efficiency and Net Useful Energy. ............................................................. 127

7.8 Matter and Energy Laws and Environmental and Resources Problems.................. 131

7.9 Energy in Ecosystem. .............................................................................................. 134

- Ilmu Pengetahuan Lingkungan

hal. 1

1 Permasalahan Umum Lingkungan.

1.1 Contoh kasus Interaksi Manusia dengan Lingkungan.

Yang ditunjukkan dalam Fig. 1.1. adalah rumah-rumah tradisional yang dibuat dari kayu dan

dedaunan yang ada di hutan. Tempat tinggal tradisional yang demikian ini, walaupun

merupakan tempat tinggal yang sederhana, telah cukup merupakan tempat berlindung, sesuai

dengan keadaan iklim yang ada disana, yaitu disekitar hutan tropis dimana temperatur

berkisar antara 240 C - 29

0 C sepanjang tahun (1, p. 3).

Tidak ada keran air yang terus mengalir ataupun WC ataupun pembuang air kotor, tidak ada

listrik ataupun telepon, dan pula tidak ada toko ataupun pasar. Hutan tropis dan sungai

menyediakan semua yang dibutuhkan : ikan, binatang buruan, buah-buah-an dan bahkan

obat-obat-an. Masyarakat di tempat ini telah hidup dengan cara demikian ber-abad-abad,

dan sangat mungkin akan pula demikian dalam abad-abad yang akan datang, sepanjang cara

hidup mereka yang demikian ini tidak terganggu oleh : pengaruh peradaban modern, ekspansi

penduduk, perusakan hutan, penambangan dan eksplorasi minyak (1, p. 4).

Di tempat lain, manusia dalam perkembangan kehidupannya, menebangi pohon untuk

keperluan pertanian dan bahan bangunan, bahkan membabat habis seluruh hutan. Tanpa akar

tumbuhan, lahan yang “dibersihkan” ini tidak akan mampu menahan air, serta akan

membawa tanah terbawa hanyut ke laut, membunuh ikan dan kerang yang ada di sekitar


hal. 2

pantai. Hamparan tanah yang tererosi akan menjadi keras dan kering pada saat tidak ada

hujan (pada saat hari panas / musim kemarau) dan menjadi sangat kurang mendukung

keberhasilan pertanian (1, p. 5).

Dengan semakin berkurangnya hutan maka akan semakin rusak pula sumberdaya lahan dan

sumberdaya air. Segala upaya untuk mengadakannya kembali , menjadikannya kembali

menjadi seperti semula akan semakin sulit serta imbalan (revenue / pengembalian kapital)

yang dapat diperoleh dari upaya yang dilakukan juga akan semakin sedikit. Setiap orang

yang hidup sangat tergantung pada sistem lingkungan, untuk memenuhi kebutuhannya akan :

energi, makanan, oksigen, air dan terolahnya limbah, namun masih banyak orang yang belum

memahami implikasi tindakan-tindakannya terhadap lingkungan (1, p. 5).

Haruslah disadari bahwa apa yang dikatakan sebagai kemajuan teknologi, adalah hal yang

sangat jelas ikut mendukung terjadinya krisis lingkungan (1, p. 6).

Walaupun kemajuan ekonomi telah memungkinkan banyak orang memiliki rumah, mobil,

dan lain-lain kepemilikan lainnya, ada suatu masalah yang semakin nyata. Udara di dan di

sekitar kota-kota menjadi kotor dan menggangu mata dan sistem pernafasan. Sungai-sungai

dan pesisir semakin banyak dijejali sampah, limbah dan buangan-buangan bahan kimia.

Pencemaran dan kontaminasi udara, lahan dan air yang demikian ini sangat berpengaruh

merugikan terhadap sistem makhluk hidup (1, p. 7).

Di awal keadaan dimana lingkungan mulai dipermasalahkan, yang terutama dipermasalahkan

adalah : sumber permasalahan yang sangat spesifik dan jelas terlihat, dengan demikian

sangat mudah untuk menunjuk apa dan siapa pencemar tersebut kemudian mengambil

tindakan-tindakan yang dipandang perlu. Penanggulangan permasalahan relatif sangat jelas,

seperti : buat bangunan pengolah limbah, pasang alat pengontrol polusi, hentikan penggunaan

DDT ganti dengan pestisida yang lebih aman dll... . Sumber-sumber pencemar lingkungan

yang mudah ditunjuknya semacam ini disebut sebagai point sources. Untuk point sources

ini, teoritis, sangat mungkin untuk memperoleh perbaikan dengan membebankan segala

perbaikan yang perlu kepada si Point-Sources tersebut. Namun, kemudian ternyata,

disamping penangganan terhadap Point Sources seperti dimaksud diatas, penanganan

terhadap apa yang disebut sebagai Diffuse Sources juga perlu dilakukan. Yang dimaksud

dengan Diffuse Sources disini adalah : sumber-sumber pencemaran seperti mobil yang

mengeluarkan CO2 , kebun dan lahan-lahan pertanian yang kelebihan pemakaian pupuk dan

pestisida-nya terbawa aliran air, dll..... Walaupun kontribusi pencemaran yang dari setiap

masing-masing-nya kecil, namun apabila polusi yang dihasilkan dari masing-masing ini

dijumlahkan keseluruhannya, ternyata : banyak yang telah menunjukan angka-angka

indikator tingkat pencemaran yang cukup berarti (1, p. 8).

1.2 Kecenderungan Global.

Terkait dengan lingkungan, ada empat kecenderungan global : (a). pertumbuhan populasi dan

meningkatnya konsumsi per orang, (b) degradasi tanah, (c) perubahan atmosfir global, dan

(d) hilangnya (berkurangnya) keragaman hayati (1, p. 9).


hal. 3

1.2.1 Pertumbuhan Populasi Manusia.

Populasi manusia di dunia pada tahun 1998 adalah 6 milyar jiwa, yang dari 25 tahun

sebelumnya telah bertambah sebanyak 2 milyar jiwa. Pertumbuhan populasi ini masih akan

berlangsung dengan lebih cepat dibanding masa-masa sebelumnya, bertambah hampir 88 juta

jiwa per tahunnya. Walaupun laju pertambahan penduduk berangsur-angsur melambat,

populasi dunia pada tahun 2050 diprakirakan akan mencapai 10 milyar jiwa. Masing-masing

orang akan mempunyai kebutuhan tertentu akan sumberdaya yang ada di dunia ini dan

kebutuhan ini cenderung semakin besar menurut tingkat kemakmuran (1, p. 9).

Sumberdaya-sumberdaya vital ditekan oleh kebutuhan ganda : populasi yang meningkat dan

meningkatnya tingkat konsumsi per jiwa. Di mana-mana di dunia, kita saksikan : cadangan

air tanah semakin tipis, terjadi degradasi tanah-tanah pertanian, penangkapan ikan di laut

telah banyak yang melampaui batas, cadangan minyak bumi semakin menipis, hutan banyak

yang ditebangi dengan kecepatan melebihi kemampuan untuk menumbuhkannya kembali (1,

p. 10).

Fig. 1-8, 1-p.10. Populasi dunia mulai tumbuh dengan cepat di awal tahun 1800-an dan telah berkembang 6 kali lipat dalam 200 tahun terakhir. Yang demikian ini berlanjut tumbuh hampir 88 juta jiwa per tahun.


hal. 4

Bagaimanakah dunia ini dapat mendukung populasi manusia yang diprakirakan akan menjadi

dua kali lipat dalam 50 tahun mendatang, pada dimana pada saat yang bersamaan standar

hidupnya-pun meningkat (1, p. 10).

1.2.2 Degradasi Tanah.

Tanah yang subur merupakan fondasi untuk dapat tumbuhnya tanaman dan produksi pangan.

Yang sejauh ini masih berlangsung di seluruh dunia ini, banyak terjadi degradasi tanah akibat

erosi, semak belukar berubah menjadi padang tandus, lahan-lahan beririgasi tanahnya

menjadi mengandung kadar garam yang terlampau tinggi bagi dapat tumbuhnya tanaman,

ketersediaan pasok air untuk irigasi menjadi semakin berkurang, dan berjuta hektar lahan

pertanian terdesak oleh berbagai macam apa yang disebut sebagai pengembangan /

pembangunan (1, p. 10)

Fig. 1-10, 1-p.11 Kecenderungan temperatur global dari 1880 sampai 1995. Garis-

dasar 0 memperlihatkan rata-rata global 1950-1980. Perhatikan efek pendinginan

akibat letusan Mount Pinatubo pada tahun 1991. Temperatur global mulai terlihat naik

lagi pada tahun 1995.


hal. 5

1.2.3 Perubahan Atmosfir Global.

Dalam sejarahnya semula, polusi dipandang relatif merupakan masalah lokal, hanya sebatas

bentang sungai, danau atau pantai tertentu, atau udara di suatu kota. Namun dewasa ini, para

ilmuwan menganalisis polusi dalam skala global (dunia), dan yang telah menjadi

kekhawatiran dan pusat perhatian diantaranya adalah : bahaya pemanasan global. Produk

ikutan yang tak terhindarkan dari pembakaran bahan bakar fosil (bensin dan bahan bakar cair

lainnya yang berasal dari minyak mentah, batubara dan gas alam) adalah karbon dioksida

(CO2) (1, p. 10).

Karbon dioksida merupakan komponen alami di lapisan atmosfir bawah disamping nitrogen

dan oksigen. Bahan ini dibutuhkan tumbuhan untuk dapat berlangsungnya proses fotosintesa

dan berperan penting dalam keseimbangan energy di muka bumi dan atmosfir. Karbon

dioksida bersifat transparan terhadap cahaya yang berasal dari matahari, tapi menyerap energi

inframerah (panas) yang di-radiasi-kan dari permukaan bumi, jadi menunda pelepasannya ke

angkasa raya. Proses ini menghangatkan (lebih memanaskan) lapisan bawah atmosfir,

dimana proses yang demikian ini disebut sebagai efek rumah kaca (greenhouse effect),

Walaupun konsentrasi karbon dioksida berpersentasi kecil dalam atmosfir, perubahan kecil

dalam volumenya akan berpengaruh terhadap temperatur (1, p. 10).

Karena banyaknya jumlah bahan bakar fosil telah ter(di)bakar sejauh ini, kadar karbon

dioksida didalam atmosfir telah meningkat dari 280 ppm (part per million), atau 0.028 %

pada tahun 1900, menjadi lebih dari 370 ppm menjelang akhir abad XX (menjelang tahun

2000). Kadar karbon dioksida meningkat rata-rata 4 % per tahun dan diprakirakan akan

menjadi dua kalinya dalam abad mendatang. Kesimpulan dari Intergovernmental Panel on

Climate Change (IPCC), yang dipublikasikan tahun 1995, menyatakan bahwa (1, p. 10) :

Kegiatan umat manusia, termasuk pembakaran bahan bakar fosil ................... semakin

meningkatkan konsentrasi greenhouses gases (gas-gas rumah kaca) dalam atmosfir.

Perubahan ini .............. diproyeksikan akan merubah keadaan iklim regional maupun

global, serta juga parameter-parameter yang terkait dengan iklim seperti : temperatur,

presipitasi, kelembaban tanah dan muka laut.

Fig. 1-10 memperlihatkan keadaan temperatur dari tahun 1980 sampai sekarang dan

memberikan gambaran tentang kecenderungan pemanasan yang terjadi. Karbon dioksida

dipandang sebagai penyebab dari hampir 60 % terjadinya kecenderungan pemanasan global

(1, p. 10).

1.3 Hilangnya (berkurangnya) keragaman hayati (loss of biodiversity)

Bersamaan dengan meningkatnya populasi manusia yang demikian cepat, yang juga diiringi

dengan konsumsinya yang meningkat, terjadi percepatan konversi (perubahan) hutan, lahan-

lahan semak belukar dan lahan-lahan basah untuk pengembangan pertanian dan permukiman.

Akibat yang tak terhindarkan adalah : terbasminya tumbuhan dan binatang liar yang

bermukim hidup di habitat alami tersebut. Bila species yang terbasmi tersebut tidak terdapat

di lokasi lain, maka perubahan habitat yang terjadi telah merupakan malapetaka yang

memunahkan species tersebut. Polusi merubah habitat-habitat aquatis dan laut –

menghancurkan berbagai macam species yang menempati habitat-habitat tersebut. Juga,

ratusan species binatang menyusui, reptil, binatang amfibi, ikan, burung, kupu-kupu, dan

sejumlah tumbuhan yang jumlahnya tak terhitung di-eksploitasi untuk keuntungan-


hal. 6

keuntungan komersial, walaupun species-species tersebut dilindungi dengan hukum,

perburuan, pembunuhan, dan pemasarannya masih terus berlangsung secara ilegal (1, p. 12).

fig. 1-11, 1-p.12 The loss of biodiversity is serious problem. Record numbers of plant and animal species face extinctions. This photo shows massive clearing of tropical rainforest in Malaysia sugar plantations.

Dunia dengan cepat kehilangan banyak species – sebanyak 17 500 species per tahun menurut

perkiraan, Istilah yang dipakai untuk menyebut keragaman total makhluk hidup (tumbuhan,

binatang dan mikroba) yang mendiami planet adalah biodiversity (keragaman hayati).

Kurang lebih 1.75 juta species telah teridentifikasi, namun para ilmuwan memperkirakan

bahwa masih ada 100 juta species lagi yang belum teridentifikasi. Karena demikian

banyaknya species belum teridentifikasi, jumlah yang tepat species yang punah hanyalah

dapat diperkirakan. Pada saat ini hilang atau berkurangnya keragaman hayati berlangsung

semakin cepat dengan semakin maraknya kejadian perubahan habitat, polusi (pencemaran)

dan berbagai macam bentuk tekanan untuk berbagai kepentingan eksploitasi (1, p. 12).

Mengapa hilangnya (berkurangnya) keragaman hayati demikian kritis ? Di satu sisi, seluruh

tumbuhan dan binatang domestik yang dipakai dalam pertanian berasal dari species liar, dan

kita masih memerlukan pemasukan gen dari species liar kedalam species-species domestik

agar species domestik tetap produktif dan lebih mampu bertahan terhadap berbagai kondisi.

Di sisi yang lainnya, antara tahun 1959 s.d. 1980, 25 % obat-obat-an bahan dasarnya adalah

dari berbagai tumbuhan. Keragaman hayati merupakan landasan utama dapat hidup, tumbuh

dan berkembangnya dunia tanaman pertanian dan obat-obat-an. Hilang atau berkurangnya

keragaman hayati akan berpengaruh besar terhadap hidup, tumbuh dan berkembangnya dunia

tanaman pertanian dan obat-obat-an. Keragaman hayati merupakan faktor kritis dalam

memelihara keseimbangan sistem alam dan memungkinkan terjadinya suatu perbaikan


hal. 7

kembali setelah terjadinya kerusakan seperti terjadinya kebakaran atau meletusnya gunung

berapi (1, p. 12).

1.4 Menatap Hari Yang Akan Datang.

Semakin banyak orang dalam langkah-langkah hidup ini (baik sebagai ilmuwan, ekonom,

pebisnis, pemimpin dunia, ataupun juga sebagai akhli lingkungan profesional) menyadarkan

bahwa : kecenderungan global yang diuraikan diatas adalah not sustainable. Pikiran sehat

menyatakan bahwa kecenderungan ini seluruhnya dalam perjalanan yang saling berbenturan,

tidak hanya dengan kebutuhan manusiawi dasar, namun juga dengan sistem-sistem mendasar

yang fungsinya menjaga planet kita tetap sebagai tempat hidup yang memberikan

kenyamanan. Planet yang ada batasnya ini tak akan mampu menampung tambahan hampir

90 juta jiwa per tahunnya, dan juga tidak dapat mentolerir berbagai bentuk kehilangan tanah,

perubahan atmosfir, kepunahan berbagai species, serta semakin menipisnya sumberdaya air

yang berlangsung sejauh ini, tanpa menjurus pada satu keadaan dimana sumberdaya yang ada

menjadi tidak lagi memadai untuk mendukung kehidupan populasi manusia (1, p. 13).

Environmentalist yakin bahwa dewasa ini ada yang berbeda dibanding dengan yang ada di

saat-saat yang lampau, yaitu : (a) tekanan terhadap lingkungan terus semakin besar lebih

cepat dari yang terjadi sebelumnya, (b) kita telah sampai pada situasi dimana pemecahan

dengan (kemajuan) teknologi telah sampai pada batas maksimumnya (1, p. 14).

Dengan teknologi, manusia telah melakukan mekanisasi pertanian, meng-irigasi lahan kering,

menambahkan pupuk kimia kedalam tanah, mengembangkan varietas tanaman baru yang

lebih produktif, meningkatkan hasil tangkapan ikan dengan metoda-metoda baru

penangkapan ikan. Environmentalist melihat suatu kenyataan bahwa semua teknik-teknik

ini telah semakin mendekati potensi maksimalnya, sebagai contoh : karena ketersediaan air

yang semakin terbatas (dibanding dengan jumlah manusia yang semakin bertambah dan

jumlah air yang telah dimanfaatkan, perubahan pola iklim, dll...) irigasi akan menjadi

semakin sulit atau tidak lagi dapat dikembangkan atau diperluas, tidak lagi dapat (akan

semakin sulit) dijumpai varietas unggul yang hasilnya dua kali lipat dari telah ada sekarang,

telah banyak tempat penangkapan ikan yang ikannya telah semakin berkurang (telah

overfished), dst...... Telah nampak kecenderungan bahwa tingkat produksi per kapita menjadi

leveling off dan bahkan menurun (1, p. 14).

Para environmentalist menyatakan bahwa : sama sekali bukanlah maksud mereka

mengecilkan arti kapasitas orang untuk berkiprah dalam kemajuan teknologi, namun ingin

mengingatkan bahwa : optimisme yang berlebihan dan berjuang habis-habisan memajukan

teknologi, disamping, tak dapat dipungkiri, menghasilkan berbagai macam kemajuan, namun

juga menjuruskan kita semua ke jurang malapetaka (1, p. 14).

1.5 Sustainable Development.

Suatu sistem atau proses dikatakan sustainable bila sistem atau proses tersebut secara terus

menerus berkesinambungan dalam waktu yang tak terbatas sumberdaya material dan energi

yang diperlukannya untuk tetap beroperasi atau berfungsi tidak pernah semakin berkurang.

Istilah sustainable pertama kali dipakai dalam kaitannya dengan gagasan sustainable yield

dalam berbagai upaya manusia seperti misalnya dalam usaha kehutanan dan perikanan.

Pepohonan, ikan, dan species biologis lainnya diupayakan untuk mungkin tumbuh dan

berkembang biak dengan laju lebih cepat dibanding dengan yang dibutuhkan, dengan maksud

agar populasi-nya tetap terjaga secara seimbang (1, p. 14).


hal. 8

Dengan upaya seperti yang diuraikan diatas, dimungkinkan untuk memanen sejumlah

persentase tertentu pepohonan atau ikan dalam setiap tahun tanpa semakin membuat luas

hutan semakin berkurang atau populasi ikan dibawah suatu angka dasar tertentu. Sepanjang

jumlah yang dipanen tetap dalam batas kapasitas populasi yang dipanen untuk tumbuh dan

mengganti yang hilang dengan sendirinya, praktek pemanenan dapat terus dapat dilakukan

sampai kapanpun. Cara pemanenan yang demikian ini dikatakan sustainable yield. Akan

menjadi nonsustainable bila laju penebangan dan penangkapan yang dilakukan telah

melampaui laju kemampuan species yang ditebang atau ditangkap untuk tumbuh kembali dan

berkembang biak. Konsep sustainable yield juga berlaku untuk kasus pasok air tawar,

eksploitasi lahan, dan kemampuan sistem alam seperti atmosfir atau sungai untuk menyerap

pollutant (bahan yang mencemari) tanpa menjadi rusak. Kecenderungan global yang

disebutkan dalam sub bab 1.2. , ke-empat-empat-nya dapat dilihat sebagai contoh-contoh

yang menuju keluar batas “sustainable yield” , ke-empat hal tersebut tidak sustainable.

(1, p. 14).

Mengembangkan konsep sustainability lebih lanjut, kita dapat menyebut masyarakat yang

sustainable (sustainable society) sebagai suatu masyarakat yang, dari satu generasi ke

generasi selanjutnya, tidak pernah mengalami keadaan semakin menipis atau semakin

habisnya berbagai sumberdaya dasar yang ia butuhkan akibat dari terlampauinya (akibat

kegiatan mereka) ambang batas sustainable yields, dan juga tidak menghasilkan pollutants

(bahan-bahan yang mencemari) lebih banyak dari kemampuan (kapasitas) alam untuk

menyerap , menetralisir , dan/atau “menguraikan” -nya (1, p. 14).

Dalam pengertian tradisional, kita mungkin masih mengartikan kata development (

pengembangan / pembangunan ) identik dengan pembabatan bersih areal alami agar tersedia

ruang untuk lebih banyak pusat perbelanjaan, jalur-jalur perumahan, atau tanah-tanah untuk

pertanian, suatu proses yang telah sangat jelas non-sustainable untuk kurun waktu jangka

panjang. Kita perlu memikirkan development ( pengembangan / pembangunan ) dalam

pengertian yang lebih luas yang memperhatikan prinsip-prinsip sustainability (1, p. 16).

Konsep sustainable development haruslah tidak di-sama-arti-kan dengan gagasan kembali ke

status kebudayaan primitif “hidup harmonis dengan alam” karena hidup yang demikian ini

pada kenyataannya melibatkan penderitaan, ke-tidak-nyaman-an, kesakitan, tingkat kematian

bayi yang tinggi, dan usia kematian yang lebih dini (1, p. 16).

1.6 Agenda 21.

Agenda 21 adalah dokumen resmi yang di-tanda-tangan-i oleh pemimpin-pemimpin dunia

yang mewakili 98 persen negara-negara di dunia pada United Nations Earth Summit

(Konferensi Tingkat Tinggi Dunia Perserikatan Bangsa-bangsa) yang diselenggarakan di Rio

de Janeiro, Brazil, pada bulan Juni tahun 1992. Yang tertulis dibawah ini adalah petikan

dari versi singkatan yang dibuat oleh Daniel Sitarz (Agenda 21, Boulder, CO : Earth Press,

1993, pp. 1-5) (1, p. 15) :

Agenda 21 adalah dokumen harapan yang pertama dan terpenting ...............

Dokumen ini merupakan rencana global utama untuk memerangi dan mengatasi

masalah-masalah ekonomis dan ekologis di akhir abad ke 20. Dokumen ini

menyajikan cetak biru yang komprehensif untuk kemanusiaan untuk dapat menempa

jalannya kehidupan (kelakuan) manusia menuju abad yang akan datang dengan

berkelakuan lebih halus terhadap dunia ....................

Kemanusiaan sedang di persimpangan jalan menghadapi suatu konsekuensi yang

sangat besar , yang tidak pernah dihadapi dalam peradaban manusia sebelumnya


hal. 9

serangkaian permasalahan se-kritis seperti yang dihadapi dewasa ini. Sebagaimana

menakutkan dan mengisyaratkan serta sebagaimana yang dirasakan, yang

terpancang adalah : masalah kebertahanan hidup global umat manusia di dunia ini.

..............suatu kenyataan yang dengan cepat berakumulasi adalah pengaruh manusia

terhadap alam telah sampai pada suatu titik dimana kekuatan-kekuatan alam akan

segera menjadi kewalahan. Hanya baru-baru saja penduduk bumi mulai menyadari

seriusnya bahaya yang mungkin timbul sebagai akibat dari berbagai tindakan

manusia di planet kita ini..................... Para Ilmuwan di seluruh dunia, di setiap

negara di bumi ini, sedang men-dokumentasi-kan bahaya-bahaya yang akan timbul

bila mengabaikan ketergantungan kita terhadap dunia alami........... Untuk pertama

kalinya dalam sejarah, kemanusian harus menghadapi risiko akibat perusakan /

kerusakan fondasi-fondasi hidup di dunia yang dilakukan secara tidak sengaja oleh

manusia itu sendiri................

Agenda 21 bukanlah dokumen yang sifatnya statis. Dokumen ini merupakan suatu

rencana tindak (plan of action). Dokumen ini dimaksudkan dapat menjadi

instrument yang diteruskan (diwariskan) untuk dapat menjadi panduan

pengembangan dunia dengan cara yang sustainable ..................Dokumen ini

didasarkan pada pemikiran bahwa pengembangan dunia yang sustainable bukanlah

satu pilihan sederhana : ini adalah suatu kebutuhan (persyaratan) – suatu kebutuhan

yang bebannya bertambah berat akibat keterbatasan alam untuk meredam hukuman

yang timbul akibat manusia telah melakukan kesalahan terhadapnya. Agenda 21

juga didasarkan pada pemikiran bahwa pengembangan dunia yang sustainable

sepenuhnya masih mungkin dilakukan.

Tujuan utama Agenda 21 adalah untuk menghentikan dan memperbaiki kerusakan

lingkungan didalam planet kita ini dan untuk menggalakkan pengembangan yang

secara ke-lingkungan-an layak (baik) dan sustainable di seluruh negara yang ada di

bumi. Dokumen ini merupakan cetak biru untuk tindakan di seluruh wilayah yang

terkait dengan pengembangan yang sustainable planet kita memasuki abad 21 .....

Termasuk didalamnya upaya nyata dan insentif untuk meredam dampak terhadap

lingkungan bangsa-bangsa industrialis, revitalisasi pengembangan di negara sedang

berkembang, penghapusan kemiskinan di seluruh dunia dan pen-stabil-an tingkat

populasi manusia.

Agenda 21 menyajikan banyak sekali kesempatan. Tersedia saran-saran untuk

pengembangan industri baru, pelopor teknologi-teknologi inovatif, pengembangan

teknik-teknik yang segar, dan tatanan perdagangan baru.

Berbagai pertemuan yang melibatkan para pemimpin baik organisasi pemerintah maupun

bukan pemerintah terus berlanjut diselenggarakan di seluruh dunia untuk mengembangkan,

menghaluskan, dan menerapkan strategi untuk memerangi permasalahan-permasalahan

lingkungan dunia. “ Lambat laun mulai dimengerti bahwa isu-isu kemiskinan, pertambahan

penduduk, pengembangan industri, semakin berkurangnya sumberdaya alam dan perusakan

lingkungan, kesemuanya sangat erat saling terkait “(1, p. 15).

1.7 Senarai.

menurut 1, pp. 667 – 687.

cell respiration (respirasi sel). Proses kimia yang terjadi di seluruh sel yang hidup dimana

senyawa-senyawa organik “dipecah” untuk dapat menghasilkan energi yang diperlukan untuk


hal. 10

berbagai proses hidup. Tumbuhan dan binatang membutuhkan oksigen untuk dapat

berlangsungnya proses serta mengeluarkan karbon dioksida dan air sebagai produk buangan.

cellulose (selulosa). Molekul makro organis yang merupakan bahan pembentuk utama

dinding-dinding sel tumbuhan, merupakan molekul-molekul utama dalam kayu, produk-

produk kayu, dan katun.

fosil fuels (bahan bakar fosil). Suatu sumber energi, terutama minyak mentah, batu bara dan

gas alam, yang bersumber dari produksi prasejarah fotosintetik bahan-bahan organik.

glucose (glukosa). Bentuk sederhana gula, yang merupakan produk utama proses

fotosintesis, yang merupakan bahan pembentuk dasar selulosa dan zat tepung dan juga

merupakan “bahan bakar” utama pelepasan energi melalui respirasi sell baik pada tumbuhan

maupun binatang.

photosynthesis (fotosintesis). Proses kimia yang berlangsung umumnya pada bagian-bagian

hijau tumbuhan (chlorophyll) pada mana energi cahaya dipakai untuk menghasilkan glukosa

(glucose) dari karbon dioksida dan air (+ nutrient) . Pada saat proses ini berlangsung

dihasilkan oksigen sebagai produk ikutan.

pollutant. Suatu bahan yang keberadaannya mencemari udara, tanah atau air.

pollution (polusi). Pencemaran udara, air atau tanah oleh suatu material atau panas.

ppm (part per millions). Istilah yang sering kali dipakai untuk menyatakan konsentrasi

(kadar kandungan sesuatu dalam fluida (zat cair atau gas), yaitu jumlah satuan suatu

bahan/zat yang terdapat dalam setiap satu juta satuan fluida dimaksud. Sebagai contoh : bila

5 gram fosfat terdapat dalam 5 juta gram (5 ton) air, maka konsentrasi fosfat yang terdapat

dalam air = 1 ppm.

sediment (sedimen). Partikel tanah, yang disebut sebagai : pasir, silt dan lempung, yang

terbawa aliran air, yang kemudian mengendap di suatu tempat. Karena laju pengendapan

sifatnya khas untuk setiap jenis partikel tanah, maka endapan-endapan yang terbentuk

umumnya murni pasir, silt atau lempung.

sedimentation (sedimentasi). Proses terisinya danau, reservoir (waduk), alur-alur aliran,

dll.. oleh partikel-partikel tanah. Partikel-partikel tanah ini menjadi ada karena adanya

erosi, yang umumnya sebagai akibat dari praktek-praktek konservasi lahan yang buruk dan

tidak memadai dalam kegiatan pertanian, pertambangan, dan/atau pembangunan.

1.8 Tugas 1.

1. Sebutkan kemungkinan dampak penebangan pohon dalam jumlah besar di hutan !

2. Jelaskan mengapa kemajuan teknologi sangat jelas ikut mendukung terjadinya krisis

lingkungan !

3. Berikan contoh point sources dan diffuse sources pencemaran lingkungan !

4. Terkait dengan kondisi lingkungan dunia, sebutkan kecenderungan global

permasalahan yang ada dewasa ini !

5. Jelaskan mengapa ledakan pertambahan jumlah penduduk diperkirakan akan menjadi

suatu permasalahan yang meresahkan !

6. Apa yang dimaksud dengan degradasi tanah dan apa penyebabnya ?


hal. 11

7. Apa yang dimaksud dengan greenhouse effect dan apa penyebabnya ?

8. Mengapa keragaman hayati dipandang sebagai sesuatu yang perlu dipertahankan ?

9. Hal apa yang diyakini enviromentalist kondisinya dewasa ini berbeda dengan

kondisinya di masa lalu ? Jelaskan !

10. Apa yang dimaksud dengan leveling off ?

11. Jelaskan pengertian kata sustainable ?

12. Jelaskan pengertian kata sustainable yield ?

13. Apakah yang dimaksud dengan sustainability ? , jelaskan jawaban anda !

14. Apakah yang dimaksud dengan sustainable society ?

15. Jika ingin mencapai kondisi hidup yang sustainable apakah kita harus kembali hidup

seperti orang-orang zaman dulu yang hidup “praktis tidak merusak alam”, jelaskan

jawaban anda !

16. Apakah pembabatan bersih areal alami agar tersedia ruang untuk lebih banyak pusat

perbelanjaan, jalur-jalur perumahan, atau tanah-tanah untuk pertanian termasuk dalam

apa yang disebut sebagai kegiatan pembangunan ?

17. Sehubungan dengan yang dinyatakan dalam soal no. 17, adakah sesuatu yang salah ?,

jelaskan jawaban anda !

18. Untuk dapat terwujudnya masyrakat yang sustainable , apakah persyaratan pokok yang

terlebih dahulu harus terpenuhi ? , jelaskan jawaban anda !

19. Benarkah konsep kunci untuk masa datang adalah sustainability ?, jelaskan jawaban

anda !

20. Apakah yang diharapkan dapat diperangi dan diatasi Agenda 21 ?

21. Sebutkan harapan-harapan lain selain yang dimaksud dalam soal no. 20 yang

terkandung dalam Agenda 21

22. Hasil-hasil apakah yang diharapkan Agenda 21

23. Hal, keadaan, atau masalah apakah yang me-latar-belakang-i (memacu) adanya

(lahirnya) Agenda 21 ?

24. Agar apa yang diharapkan dalam Agenda 21 dapat terwujud, menurut hemat anda,

tindak-lanjut apa sajakah yang perlu dilakukan ?

25. Bila dikatakan : “kemiskinan, pertambahan penduduk, pengembangan industri,

semakin berkurangnya sumberdaya alam dan perusakan lingkungan, kesemuanya

sangat erat saling terkait “ , benarkah menurut anda pernyataan ini, jelaskan jawaban

anda !


hal. 12

2 Ecosystem : Unit of Sustainability.

2.1 Apakah yang dimaksud dengan Ecosystem.

Sekelompok tumbuhan, binatang, dan mikroba yang kita amati pada saat kita melakukan

studi di hutan, padang rumput, kolam, terumbu karang alami atau area yang belum terganggu

lainnya disebut sebagai lapangan biota (bio = hidup) atau biotic community (komunitas

biotik). Bagian tumbuhan dari komunitas biotik adalah semua vegetasi, mulai dari pohon

besar sampai lumut mikroskopis. Bagian binatang dari komunitas biotik adalah semua jenis

binatang mulai dari binatang menyusui, burung-burung, segala jenis reptil, dan bintang

amfibi, sampai pada cacing tanah, dan serangga kecil. Mikroba terdiri dari berbagai macam

bakteri mikroskopis, jamur dan protozoa. Jadi dapat juga dikatakan bahwa komunitas biotik

(biotic community) terdiri dari komunitas tumbuhan (plant community), komunitas binatang

(animal community),dan komunitas mikroba (microbial community) (1, p. 24).

Jenis khusus komunitas biotik yang kita saksikan di suatu areal tertentu, sebagian besar,

ditentukan keberadaannya oleh faktor faktor abiotik (abiotic factors), seperti misalnya jumlah

air atau kelembaban yang ada, temperatur, salinitas, dan jenis tanah. Kondisi-kondisi

abiotik ini mendukung dan membatasi keberadaan suatu komunitas tertentu. Sebagai contoh

: kurangnya kelembaban akan menghambat pertumbuhan kebanyakan species tumbuhan,

namun mendukung pertumbuhan species tertentu. Lahan dengan kelembaban yang cukup

dan temperatur yang cocok mendukung keberadaan hutan. Adanya air merupakan faktor

utama yang dapat mendukung komunitas aquatik (1, p. 24).

Langkah awal dalam melakukan investigasi komunitas abiotik adalah menyusun katalog

seluruh species yang ada. Yang dimaksud dengan species adalah berbagai jenis tumbuhan,

binatang dan mikroba. Masing-masing species terdiri dari individu-individu yang

mempunyai kesamaan yang kuat dalam penampilan satu sama lainnya, dan sangat dapat

dibedakan dari kelompok lainnya. Kesamaan dalam penampilan mencerminkan hubungan

genetik yang sangat erat. Definisi species adalah keseluruhan populasi yang apabila

dipertemukan antara satu dengan yang lainnya menjadi dapat berkembang biak dan

menghasilkan keturunan yang subur. Dalam hal species berbeda, pertemuan antara satu

dengan lainnya umumnya tidak menjadikan berkembang biak, ataupun kalaupun yang

menjadi berkembang biak, tidak dihasilkan keturunan yang subur (1, p. 24).

Dalam membuat katalog species dalam suatu komunitas, masing-masing species dicirikan

oleh populasi tertentu, yaitu dengan sejumlah tertentu individu-individu yang dengan

kebersamaannya membentuk kelompok berkembang biak. Istilah populasi dipakai untuk

menyatakan sekelompok individu-individu dari species tertentu yang hidup di suatu areal

tertentu, sedangkan species menyatakan individu-individu dari jenis tertentu, walaupun

individu-individu tersebut dapat saja berada pada populasi dan tempat yang berbeda

(1, p. 24).

Dalam keragaman species dan komunitas yang luar biasa, sangat menarik, bahwa species

dalam suatu komunitas tergantung pada dan saling mendukung antara satu dan lainnya dalam

berbagai macam cara. Binatang tertentu tidak akan ada kecuali bila di tempat tersebut ada

tumbuhan tertentu dengan tumbuhan mana menjadi tersedia makanan dan tempat berlindung.

Komunitas tumbuhan mendukung (atau membatasi dengan ke-tidak-ber-ada-an-nya)

komunitas hewan (binatang). Selain itu setiap species tumbuhan dan binatang beradaptasi

(menyesuaikan diri) untuk dapat menghadapi faktor-faktor abiotik yang ada di tempat

tersebut. Sebagai contoh, setiap species yang hidup di daerah beriklim dingin, dengan

berbagai macam cara akan menyesuaikan diri untuk dapat bertahan terhadap musim dingin


hal. 13

dimana didalamnya terdapat periode dengan temperatur beku. Populasi yang terdiri dari

berbagai macam species dalam suatu komunitas biotik secara terus menerus saling

berinteraksi satu sama lainnya dan juga dengan lingkungan abiotik-nya (1, p. 24).

Semua yang diuraikan diatas membawa kita ke konsep ecosystem. Ecosystem adalah :

gabungan komunitas biotik (biotic community) dan kondisi abiotik didalam mana anggota

komunitas biotik hidup, termasuk didalamnya : cara-cara populasi berinteraksi satu dengan

lainnya dan juga dengan lingkungan abiotik-nya untuk berkembang biak dan menghidupkan

terus menerus keberadaan perkelompokan secara keseluruhan. Dalam satu kata, suatu

ecosystem adalah perkelompokan tumbuhan, satwa (binatang), dan mikroba yang berinteraksi

diantara masing-masing-nya dan dengan lingkungannya sedemikian rupa, menghidupkan

terus menerus keberadaan perkelompokannya Untuk keperluan suatu studi, ecosystem,

kurang lebih, dapat dipandang sebagai komunitas biotik khusus (yang dapat terbedakan dari

yang lainnya) yang hidup di suatu lingkungan tertentu. Jadi, suatu hutan, suatu padang

rumput atau belukar, suatu lahan basah, suatu tanah rawa, suatu kolam, pesisir atau terumbu

karang, satu-per-satu-nya dengan species-nya masing-masing dengan suatu lingkungannya

yang tertentu, dapat di-studi sebagai suatu distinct ecosystem (khusus, dapat terbedakan dari

yang lainnya) (1, pp. 24-25).

Karena tidak ada suatu organisme (organism) yang dapat hidup terpisah dari lingkungannya

atau terpisah dari interaksi-interaksi dengan species lainnya, maka ecosystem adalah : the

functional units of sustainable life on earth (satuan-satuan fungsional kehidupan yang

“sustainable” dalam dunia ini) (1, p. 25).

Ilmu Ekologi (The Science of Ecology) adalah ilmu yang mempelajari ecosystem dan

interaksi-interaksi yang terjadi antar organisme dan antara organisme-organisme dengan

lingkungannya yang terdapat didalam ecosystem (1, p. 25).

Dalam usaha membuat suatu pengelompokan dunia kehidupan menjadi macam-macam

ecosystem, investigasi-investigasi yang telah dilakukan telah sampai pada kesimpulan bahwa

: jarang sekali terdapat satu batas yang jelas nyata antara satu ecosystem yang satu dengan

yang terdapat berdampingan dengannya, suatu ecosystem tidak pernah secara total terisolasi

dari yang lainnya. Banyak species akan menempati (dan oleh karenanya menjadi bagian

dari) dua atau lebih ecosystem pada saat yang bersamaan. Atau, ecosystem tersebut akan

berpindah dari satu ecosystem yang satu ke ecosystem yang lainnya , seperti misalnya dalam

kasus burung-burung yang mempunyai kebiasaan ber-migrasi. Dalam berpindah dari satu

ecosystem ke lainnya, dapat teramati bahwa hanya pengurangan lambat laun dalam populasi

dari suatu komunitas biotik dan suatu kenaikan populasi di ecosystem yang berbatasan.

Suatu ecosystem dapat beralih menjadi ecosystem berikutnya melalui suatu transitional

region yang dikenal sebagai ecotone, dimana didalamnya berbaur bermacam species dan

karakteristik dari dua ecosystem yang saling berbatasan (1, p. 25).

Ecotone yang terletak diantara dua ecosystem juga dapat memiliki kondisi-kondisi yang unik

yang mendukung species-species tumbuhan atau binatang yang distinctive

(berbeda/terbedakan dari yang lainnya). Tinjau, sebagai contoh, areal rawa yang sering kali

terbentuk diantara permukaan air terbuka di danau dan lahan kering (Fig. 2-3) (1, pp. 25-26).


hal. 14

Apa yang terjadi di satu ecosystem dapat dipastikan akan berpengaruh terhadap ecosystem

yang lain. Sebagai contoh, hilang dan menciutnya hutan-hutan telah mengacaukan jalur-

jalur migrasi dan berakibat penurunan drastis populasi burung-penyanyi tertentu di Amerika

Utara. Apakah hilangnya jenis burung ini akan berpengaruh terhadap ecosystem-ecosystem

yang lainnya ? (1, p. 26).

Ecosystem-ecosystem yang serupa atau berhubungan sering kali dikelompokkan bersama

membentuk jenis-jenis utama kelompok ecosystem yang kemudian disebut sebagai biomes.

Hutan hujan tropis, padang rumput/belukar, dan gurun adalah contoh-contoh-nya.

Sementara lebih luas dari suatu ecosystem dalam lebar dan kompleksitasnya, suatu biome

pada dasarnya masih suatu komunitas biotik tertentu yang didukung dan dibatasi oleh faktor-

faktor lingkungan abiotik tertentu. Nama-nama dan uraian ringkas dari beberapa major

terrestrial biomes (biomes utama terrestrial, terrestrial = berkaitan dengan bumi) dapat dilihat

dalam lembar halaman ( no. halaman perlu dikoreksi) 18 , 19 , 20. Distribusinya di se-

entero dunia sebagai konsekuensi faktor-faktor abiotik (klimatik) diperlihatkan dalam Fig. 2.4

(1, p. 26).

Lagi-lagi, sebenarnya secara umum tidak ada batas yang tegas diantara satu biome dengan

biome yang lainnya, namun beralih ke yang selanjutnya melalui region-region transisi. Lagi

Fig. 2-2, 1, p. 25. Ecosystem tidak terisolasi satu dengan lainnya. Satu ecosystem berbaur dengan ecosystem yang berbatasan dengannya dalam suatu transitional region, yang disebut sebagai ecotone , dimana terdapat banyak species yang terdapat di kedua ecosystem yang

berbatasan tersebut.


hal. 15

pula, sebenarnya tidak ada kesepakatan umum diantara ecologist, apakah jenis tertentu

ecosystem harus dimasukkan ke dalam satu biome utama ataukah dimasukkan kedalam

biome tersendiri. Oleh karenanya, sangatlah mungkin ada peta serupa Fig. 2-4 yang

menggambarkan lebih banyak atau lebih sedikit biomes (1, p. 26).

Serupa seperti yang diuraikan diatas, terdapat banyak sekali macam aquatic ecosystem dan

wetland ecosystem yang terutama ditentukan oleh kedalaman, salinitas, dan ke-permanen-an

air., dimana beberapa diantaranya dapat dilihat dalam lembar halaman ( no. halaman perlu

dikoreksi) 21 , 22 ,23. Kemudian terdapat bermacam-macam marine (ocean) ecosystem

yang ditentukan oleh kedalaman, tekstur dasar (lumpur s.d. lapisan batu), dan tingkat

kandungan nutrient, dan juga temperatur air. Jadi, marine (ocean) ecosystem lebih

ditentukan faktor-faktor lingkungan fisik di lokasi-nya dibanding oleh faktor-faktor klimatik

umum seperti dalam kasus terrestrial biomes. Oleh karenanya, lebih sering disebut sebagai

marine environment dibanding disebut sebagai marine biomes. (1, pp. 26-27).

Bagaimanapun kita memilih untuk mengelompokkan dan menamai berbagai ecosystem yang

ada, yang terpenting untuk disadari adalah semua ecosystem-ecosystem tersebut tetap saling

terkait (interconnected) dan saling tergantung (interdependent). Terrestrial biomes saling

dikaitkan satu sama lain dengan aliran sungai yang ada di lingkungan mereka dan oleh

binatang-binatang yang mempunyai kebiasaan berpindah (migrating animals). Sediments dan

nutrients yang terhanyutkan dari lahan-lahan di daratan dapat “memberi makan” atau dapat

pula mencemari laut. Burung-burung laut dan binatang-binatang menyusui menghubungkan

lautan dengan daratan, dan seluruh biomes “berbagi” atmosfir dan siklus air yang sama

(1, p. 27).

Fig. 2-3, 1, p. 26. Suatu ecotone dapat membentuk habitat yang unik dimana bermukim

species-species khusus yang tidak dijumpai ecosystem yang berbatasan dengannya.


hal. 16

Semua species yang ada di dunia ini dan lingkungan-lingkungan-nya dapat dilihat sebagai

satu ecosystem yang sangat besar yang disebut sebagai biosphere. Walaupun ecosystem-

ecosystem lokal merupakan satuan-satuan sustainability yang individual, semua ini saling

terkait membentuk biosphere.


hal. 17


hal. 18


hal. 19


hal. 20


hal. 21


hal. 22

-

Ilmu Pengetahuan Lingkungan

hal. 23

2.2 Ecosystem Structure.

Struktur berkenaan dengan bagian-bagian dan cara seluruh bagian-bagian tersebut menjadi

terpadu. Ada dua aspek kunci untuk seluruh ecosystem : biota atau komunitas biotik dan

faktor-faktor lingkungan abiotik. Cara berbagai katagori organisme menjadi satu paduan

disebut sebagai biotic structure (struktur biotik) (1, p. 27).

2.2.1 Biotic Structure.

Bagaimanapun keragaman ecosystem-ecosystem yang ada, semuanya mempunyai kesamaan

struktur biotik, ditinjau dari saling keterkaitan makan-memakan (feeding relationship)

(1, pp. 27-28).

Katagori Organisme.

Katagori utama organisme

adalah sbb. : (1) producers, (2)

consumers dan (3) detritus

feeders dan decomposers.

Secara bersama-sama,

kelompok-kelompok ini

menghasilkan makanan, mene-

ruskannya kedalam flood chains

(rantai-rantai makanan) dan

mengembalikan material awal

kembali menjadi bagian abiotik-

abiotik dari lingkungan

(1, p. 28).

Producers. Yang tergolong

sebagai producers terutama

tumbuhan-tumbuhan hijau,

yang menggunakan energi

cahaya yang berasal dari

matahari untuk merubah karbon

dioksida (yang diserap dari

udara atau air) dan air menjadi

zat gula (glucose / glukosa) dan

juga melepaskan oksigen

sebagai produk ikutan.

Konversi kimia-wi yang

demikian ini, yang dipacu oleh

energi cahaya (energi surya),

disebut photo-synthesis

(fotosintesis). Tumbuhan

dapat membentuk semua

molekul-molekul yang

kompleks (rumit) yang

membentuk tubuhnya dari glukosa yang dihasilkan dari proses foto-sintesis, ditambah dengan

beberapa mineral nutrients seperti nitrogen, phosphorus, potasium, dan sulfur yang

diserapnya dari tanah atau dari air (1, p. 28).

**Fig. 2-5, 1, p. 28. Producers dalam seluruh ecosystem utama adalah tumbuhan hijau, karena tumbuhan tersebut mengandung pigmen hijau, chlorophyll. Chlorophyll menyerap energi cahaya, yang kemudian dipakai untuk menghasilkan glukosa dari karbon dioksida dan air, serta melepaskan oksigen sebagai produk ikutan.... Glucose, bersama dengan beberapa mineral nutrient tambahan dari tanah, dipakai dalam menghasilkan seluruh jaringan tumbuhan, yang menjadikannya tumbuh.

-


hal. 24

Molekul tumbuhan yang berfungsi menyerap energi cahaya untuk proses fotosintesis adalah

apa yang disebut sebagai chlorophyll, pigment (zat warna) berwarna hijau. Oleh karenanya,

tumbuhan yang menjalankan fotosintesis dengan mudah dapat dikenali dari warnanya yang

hijau. Dalam beberapa kasus, warna hijau berbaur dengan tambahan warna lain yaitu merah

dan coklat. Itulah sebabnya ganggang merah dan ganggang coklat juga menjalankan

fotosintesis. Producers terdapat dalam rentang keragaman mulai dari yang mikroskopis,

ganggang ber-sel tunggal, tumbuhan berukuran sedang seperti rumput, sampai ke pohon-

pohon berukuran raksasa. Setiap ecosystem utama, baik aquatic maupun terrestrial, memiliki

producers tertentu yang melangsungkan fotosintesis (1, p. 28).

Istilah organic dipakai untuk menyatakan bahwa : keadaannya yang terkait dengan seluruh

material yang membentuk organisme hidup, sebagai contoh misalnya : molekul-molekul

seperti protein, lemak, dan karbohidrat. Demikian juga, material-material yang merupakan

produk-produk spesifik dari organisme hidup, seperti daun-daun yang mati, kulit, gula dan

kayu, dipandang termasuk organik. Di sisi lain, material-material dan zat-zat kimia yang ada

dalam udara, air , bebatuan dan mineral-mineral, yang ada terpisah dari aktifitas organisme

hidup, dipandang termasuk inorganic. Ciri kunci dari material dan molekul-molekul organik

adalah dalam bagian terbesar terbentuk dari ikatan atom karbon dan hidrogen, yang

merupakan suatu struktur yang tidak dijumpai dalam material-material inorganik. Struktur

karbon-hidrogen bermula dari proses fotosintesis. Atom hidrogen diambil dari molekul

udara dan atom karbon diambil dari karbon dioksida yang dipadukan bersama membentuk

senyawa organik dalam proses fotosintesis. Tumbuhan-tumbuhan hijau mempergunakan

cahaya sebagai sumber energi untuk menghasilkan mulokul-molekul organik yang kompleks

Fig. 2-6, 1, p. 29. Organik dan inorganik. Air dan molekul-molekul sederhana yang dijumpai dalam udara, bebatuan, dan tanah adalah inorganik. Producers, mempergunakan energi cahaya, merubah bahan-bahan inorganik menjadi bahan-bahan organik. Material-material organik kemudian diuraikan kembali menjadi material-material inorganik dengan jalan pembakaran atau pencernaan, yang juga melepaskan energi. Secara kimiawi, senyawa organik mengandung ikatan-ikatan karbon-karbon dan karbon-hidrogen yang tidak dijumpai dalam material-material

inorganik.

-


hal. 25

yang dibutuhkan oleh tubuhnya dari bahan-bahan kimia sederhana (karbon dioksida, air, dan

nutrients minerals) yang terdapat dalam lingkungan. Pada saat konversi dari inorganik

menjadi organik terjadi, sejumlah energi cahaya menjadi tersimpan dalam senyawa-senyawa

organik (1, p. 29).

Seluruh organisme dalam ecosystems selain tumbuhan hijau memakan material-material

organik baik sebagai sumber energi ataupun nutrients. Yang demikian ini tidak hanya

semua binatang, tapi juga fungi (jamur) serta organisme-organisme serupa, kebanyakan

bakteri, dan bahkan beberapa tumbuhan tingkat yang lebih tinggi yang tidak diperlengkapi

dengan chlorophyll yang oleh karena ini tidak dapat melangsungkan fotosintesis(1, pp. 29-

30).

Oleh karena itu, tumbuhan hijau, yang dapat menjalankan proses fotosintesis, mutlak

memegang peran penting untuk seluruh komponen ecosystems. Fotosintesis yang

berlangsung didalamnya dan pertumbuhannya adalah proses menghasilkan material-material

organik yang menunjang seluruh organisme lainnya dapat tetap bertahan hidup dalam

ecosystem-nya yang terkait (1, p. 29).

Seluruh organisme yang ada dalam biosfir dapat dibagi dalam 2 katagori : autotrophs dan

heterotroph , berdasarkan apakah organisme tersebut menghasilkan atau tidak menghasilkan

senyawa-senyawa organik yang dibutuhkannya untuk dapat bertahan hidup dan tumbuh.

Organisme-organisme seperti tumbuhan hijau, yang menghasilkan sendiri material-material

organik dari bahan-bahan inorganik yang terdapat dalam lingkungan dengan mempergunakan

sumber energi eksternal (yang berasal dari luar) disebut autotroph. Seperti telah disebutkan

terdahulu, autotroph yang terpenting dan terkenal sejauh ini adalah tumbuhan hijau (green

plants), yang mempergunakan Chlorophyll untuk menangkap energi cahaya untuk

fotosintesis. Walaupun demikian, beberapa bakteri mempergunakan pigmen warna ungu

untuk fotosintesis, dan beberapa bakteri lainnya mendapatkan energi dari zat-zat kimia

inorganik tertentu yang mengandung banyak energi. Organisme lain yang harus terlebih

dahulu mengkonsumsi material organik untuk memperoleh energi dan nutrients disebut

heterotroph Heterotroph dapat dibagi dalam beberapa sub-katagori, dua sub-katagori

utama adalah : consumer (yang memakan mangsa hidup), detritus feeders, dan decomposers

yang ke-dua-dua-nya mengkonsumsi organisme-organisme mati atau produk-produk-nya

(1, p. 30).

Consumers. Consumers terdiri dari organisme yang sangat bervariasi, mulai dari yang

berukuran mikroskopis seperti bakteri, sampai yang berukuran sebesar ikan paus biru,

termasuk juga dalam kelompok ini ; berbagai jenis protozoa, cacing, ikan dan kerang,

serangga, reptil, binatang amfibi, burung-burung, binatang-binatang menyusui (termasuk

manusia) (1, p. 30).

Untuk dapat memahami struktur ecosystem, consumer dibagi dalam beberapa sub-kelompok

menurut sumber makanan-nya. Binatang-binatang, dari yang sebesar gajah sampai yang

sekecil rayap yang memakan langsung producers disebut sebagai primary consumers, yang

juga sering kali disebut sebagai herbivores (herbivora = pemakan tumbuhan) (1, p. 30).

Binatang-bintang yang memangsa / memakan primary consumers disebut secondary

consumers.

-


hal. 26

Rusa-rusa besar yang

pemakan tumbuhan adalah

primary consumers, sedang-

kan srigala-srigala pemakan

rusa besar adalah secondary

consumers. Masih ada lagi

third, fourth, atau tingkat

consumers yang lebih

tinggi, dan binatang-

binatang ter-tentu dapat

menempati lebih dari satu

posisi dalam tingkat skala

consumers. Sebagai

contoh misalnya, manusia,

dia adalah primary

consumers pada saat dia

makan sayur-sayur-an, na-

mun juga secondary con-sumers pada saat dia makan daging, dan third-level consumer pada

saat dia makan ikan yang hidupnya dari memakan ikan yang lebih kecil yang hidupnya dari

memakan ganggang. Secondary dan consumers dalam urutan selanjutnya disebut carnivores

(karnivora = pemakan daging). Consumers yang memakan baik tumbuhan maupun binatang

disebut omnivores (omnivora = pemakan segala) (1, p. 30).

Dalam suatu hubungan dimana satu binatang menyerang, membunuh, dan memakan binatang

lainnya, binatang penyerang dan pembunuh tersebut disebut predator , dan binatang yang

terbunuh disebut prey. Diantara kedua binatang ini terdapat suatu hubungan yang disebut

sebagai predator-prey relationship (1, p. 30).

Parasit adalah katagori penting lainnya dari kelompok consumers. Parasit adalah organisme,

baik tumbuhan atau binatang, yang menjadi terkait erat dengan mangsanya dan mengambil

makanan dari mangsanya tersebut dalam waktu yang relatif lama, pada umumnya tidak

bersifat membunuh (paling tidak, tidak segera), namun sering kali melemahkan mangsanya

sehingga menjadi lebih rentan untuk dapat terbunuh oleh predator lainnya atau oleh kondisi-

Fig. 2-9, 1, p.31. Macam-macam parasit. Hampir seluruh kelompok besar organisme paling tidak beberapa anggotanya yang bersifat parasit terhadap anggota lainnya. Diperlihatkan disini (a) benalu, yang merupakan parasit tumbuhan. Yang seperti tali-tali berwarna oranye adalah ranting-ranting benalu dengan mana ia mengisap getah-getah tumbuhan yang menjadi mangsanya, benalu yang diperlihatkan disini tidak mempunyai daun dan tidak juga memiliki chlorophyll. (b) Cacing-casing Ascaris lumbricoides , parasit terhadap manusia yang terbesar dapat mencapai panjang sampai 35 cm. (c) Lamprey menyerang ikan salmon. Lamprey merupakan parasit untuk ikan.

-


hal. 27

kondisi yang merugikan. Tumbuhan atau binatang tempat dimana parasit mendapat

makanannya disebut host. Jadi yang dibicarakan dalam alinea ini juga tentang adanya suatu

hubungan yang disebut sebagai host-parasites relationship (1, pp. 30-31).

Banyak sekali ragamnya organisme-organisme yang bersifat parasit. Berbagai macam

cacing adalah contoh yang sudah amat dikenal, juga protozoa-protozoa tertentu, serangga,

dan bahkan binatang menyusui tertentu, seperti kelelawar pengisap darah dan juga tumbuhan

tertentu (benalu) termasuk dalam jenis parasit. Banyak dari penyakit tumbuhan dan

beberapa penyakit binatang disebabkan oleh fungi (jamur). Bahkan, sebenarnya setiap

kelompok utama organisme paling tidak memiliki satu anggota yang bersifat parasit. Parasit

dapat hidup didalam atau diluar mangsanya (1, p. 31).

Contoh producers dan consumers, dan feeding relationship diantara ke-dua-nya, diperlihatkan

dalam Fig. 2-10.

fig.2-10, 1-p.32 Common feeding (trohic) relationships among producers and

consumers.

-


hal. 28

Detritus Feeders dan Decomposers. Material tumbuhan yang mati seperti daun-daun yang

gugur, ranting dan batang pohon yang mati, rumput dan alang-alang yang telah mati, kotoran

bintang, dan tubuh binatang yang mati disebut sebagai detritus (dibaca : di-TRI-tus). Banyak

organisme yang terkhususkan pemakan detritus, yang kemudian consumers jenis ini disebut

sebagai detritus feeders atau detritivores contohnya : cacing tanah, rayap, semut dll....

(1, p. 31).

Kelompok terpenting detritus feeders utama adalah decomposers, yang disebut fungi (jamur)

atau bacteria (bakteri). Organisme-organisme ini mengeluarkan enzim-enzim yang

melancarkan pencernaan yang menyebabkan menjadi hancurnya kayu, sebagai contoh

misalnya, menjadi gula sederhana dimana kemudian jamur atau bakteri menyerapnya untuk

keperluan kelangsungan hidupnya. Walaupun jamur dan bakteri disebut sebagai

decomposers karena kelakuannya yang unik, jamur dan bakteri dikelompokkan dalam

detritus feeders karena fungsinya dalam ecosystem adalah sama. Pada gilirannya,

decomposers akan dimakan oleh semacam secondary detritus feeders seperti protozoa, rayap,

serangga dan cacing. Pada saat jamur atau decomposers lainnya mati, tubuhnya menjadi

bagian dari detritus dan sumber energi serta nutrients untuk yang menjadi detritus feeders dan

decomposers selanjutnya (1, p. 31).

Ringkasnya, walaupun ecosystem tampil dalam satu keragaman, semua memiliki struktur

biotik (biotic structure) yang sama. Semuanya dapat dijelaskan dalam batasan autotrophs

atau producers, yang menghasilkan bahan-bahan organik yang kemudian menjadi sumber

energi dan nutrients untuk heterotrophs, yang dapat kemudian dikelompokkan lagi dalam

berbagai katagori sebagai consumers, detritus feeders dan decomposers (1, p. 31).

Feeding Relationship : Food Chains, Food Webs, and Trophic Levels. Dalam

menjelaskan struktur biotik ecosystem, sangat jelas bahwa interaksi-interaksi utama diantara

organisme yang melibatkan feeding relationships. Kita dapat menyebutkan tak terkira

banyaknya jalur pintasan dimana satu organisme dimakan oleh yang berikutnya, yang

kemudian dimakan lagi oleh yang berikutnya lagi, dst....... Masing-masing jalur pintasan

tersebut disebut food chain (rantai makanan) (1, p. 33).

Suatu populasi herbivora memakan berbagai jenis tumbuhan, dan kemudian herbivora ini

dimangsa oleh beberapa secondary consumer atau omnivora. Sebagai konsekuensinya,

sebenarnya seluruh rantai-rantai makanan saling berkaitan dan membentuk suatu “complex

web of feeding relationship”. Istilah food web dipakai untuk menyatakan jaringan yang

kompleks dari rantai-rantai makanan yang saling berkaitan (interconnected) (1, p. 33).

Walaupun rantai makanan teoritis jumlahnya banyak dan food webs rumit sifatnya, terdapat

pola keseluruhan yang sederhana : Semua rantai makanan pada dasarnya menjurus pada

serangkaian tahap atau tingkatan, dari producers kepada primary consumer (atau primary

detritus feeders) kemudian ke secondary consumers (atau secondary detritus feeders), dan

seterusnya... Feeding Levels yang semacam ini disebut trophic levels. Seluruh producers

termasuk dalam trophic level 1, seluruh primary consumers (dalam kata lain : herbivora) baik

yang memakan producers yang masih hidup ataupun yang telah mati, termasuk dalam trophic

level 2, organisme yang memakan herbivora-herbivora ini termasuk dalam trophic level 3,

dan seterusnya .... (1, p. 33).

-


hal. 29

Fig. 2-11, 1, p. 32. Feeding (Trophic) relationship antara primary detritus feeders, secondary

detritus feeders, dan consumers. Organisme-organisme yang memakan detritus mendukung banyak organisme lainnya untuk dapat hidup dalam tanah, dan ini, pada gilirannya, akan dimakan oleh consumers yang lebih besar.

Fig. 2-12, 1-p. 33. Ringkasan tentang bagaimana organisme hidup secara ekologis dikelompokkan menurut atribut apa yang menjadi makanannya.

-


hal. 30

Apakah menunjukkan struktur biotik dari suatu ecosystem menurut rantai makanan, food

webs, atau trophic levels, haruslah terlihat, melalui masing-masing feeding step , bahwa

disana ada pergerakan mendasar nutrients kimiawi dan penyimpanan energi yang terkandung

didalam yang dimakan dari satu organisme (atau dari satu tingkat organisme) ke yang

berikutnya. Pembandingan diagramatis dari rantai makanan, food web, dan trophic level

diperlihatkan dalam Fig. 2-13a. Marine food web diperlihatkan dalam Fig. 2-13b (1, p. 33).

-


hal. 31

Ada berapa trophic level disana ? Biasanya, dalam suatu ecosystem tidak lebih dari tiga atau

empat. Jawaban yang demikian ini diperoleh dari observasi langsung. Biomass, atau berat

total gabungan (netto kering), semua organisme pada masing-masing trophic level yang dapat

diperkirakan dengan mengumpulkan (atau menangkap) dan menimbang sample yang

diperoleh. Dalam terrestrial ecosystems, biomass kurang lebih 90 – 99 % lebih sedikit pada

masing-masing trophic level yang lebih tinggi. Bila biomass producers di suatu lahan

rumput adalah 10 ton (20 000 pounds) per acre, biomass herbivora tidaklah akan lebih dari

2 000 pounds, kemudian karnivora tidak akan lebih dari 200 pounds. Mengambarkan hal

yang demikian ini secara grafis, maka dihasilkan sesuatu yang disebut sebagai biomass

pyramid seperti yang diperlihatkan dalam Fig. 2-14 (1, p. 33).

Biomass berkurang demikian banyak pada saat naik ke tingkat berikutnya terutama karena

banyak makanan yang dikonsumsi oleh heterotroph tidak di-konversi menjadi jaringan tubuh

heterotroph tersebut, melainkan diuraikan sehingga energi yang terkandung didalamnya

dilepaskan dan dipergunakan oleh heterotroph tersebut. Sangat jelas untuk diamati bahwa

semua heterotroph tergantung pada masukan menerus bahan-bahan organik segar yang

dihasilkan oleh autotroph (tumbuhan hijau). Tanpa input yang demikian, heterotroph

semuanya akan kehabisan makanan dan menderita kelaparan (1, pp. 33-35).

Fig. 2-14, 1-p. 35. Biomass pyramid (Piramida Biomasa). Representasi grafis biomasa (total

gabungan masa organisme) pada trophic level berurutan membentuk semacam piramida.

-


hal. 32

Pada saat terjadi penguraian material-material organik, elemen-elemen kimiawi dilepaskan

kembali ke lingkungan dalam keadaan inorganik, yang kemudian akan diserap kembali oleh

autotroph (producers). Jadi, terdapat suatu siklus nutrients dari lingkungan melalui

organisme dan kembali ke lingkungan. Energi yang dipakai, di sisi lain, hilang sebagai

panas yang dilepaskan dari tubuh-tubuh masing-masing (lihat Fig. 2-15).

Seluruh rantai makanan, food webs, dan trophic levels harus dimulai dengan producers ,

dan producers harus mempunyai kondisi lingkungan yang menunjang pertumbuhannya.

Menurut konsep biomass pyramid, populasi semua heterotroph, termasuk manusia, benar-

benar terbatasi oleh apa yang dapat dihasilkan oleh tumbuhan, bila ada faktor yang

Fig. 2-15, 1-p. 36. Gerakan nutrients (panah warna biru) dan gerakan energi (panah warna merah) dan gerakan ke-dua-dua-nya (panah warna coklat) melalui ecosystem. Nutrients mengikuti suatu siklus, yang dipakai lagi, dan lagi. Energi cahaya diserap oleh producers dilepaskan dan hilang sebagai energi panas pada saat ia “dimanfaatkan”.

-


hal. 33

menyebabkan kapasitas produktif tumbuhan hijau menjadi menurun, maka semua organisme

lain pada trophic level yang lebih tinggi juga akan menjadi berkurang (1, p. 35).

Nonfeeding Relationships. Mutually Supportive Relationship. Struktur keseluruhan dari

ecosystems didominasi oleh feeding relationships. Dalam suatu feeding relationship, kita

umumnya berfikir bahwa satu species memperoleh keuntungan, sementara yang lainnya

menjadi terancam. Sebenarnya, terdapat banyak hubungan-hubungan (relationships) yang

menghasilkan kondisi saling menguntungkan, fenomena ini disebut sebagai mutualism.

Contoh yang sudah dikenal adalah hubungan antara bunga dan serangga. Serangga

diuntungkan dengan menemukan minuman yang sangat lezat dari bunga-bunga dan

tumbuhan diuntungkan dengan

terbantu dalam dapat terjadinya

proses penyerbukan. Contoh

lain dijumpai di laut-laut tropis :

Ikan Badut (Clownfish) kebal

terhadap racun yang terdapat

pada gurita suatu tumbuhan laut,

yang digunakan untuk

menghentikan gerak mangsanya,

sehingga ikan-ikan ini dapat

memakan detritus yang terdapat

di sekeliling tumbuhan laut

tersebut, dimana pada saat yang

sama juga memperoleh

perlindungan dari serangan

predator yang mungkin ada yang

tidak kebal terhadap racun yang

dikeluarkan tumbuhan laut

tersebut, sementara tumbuhan

laut diuntungkan dengan

dilakukannya suatu pembersihan oleh ikan tersebut (1, p. 35).

Dalam beberapa kasus, hubungan mutualistik telah menjadi sedemikian erat sehingga species

yang terlibat tidak mampu lagi hidup sendiri. Contoh klasiknya adalah kelompok tumbuhan

yang disebut lichens. Tumbuhan lichens sebenarnya terdiri dari 2 organisme : jamur dan

ganggang. Jamur memberikan perlindungan terhadap ganggang, membuat ganggang

menjadi dapat bertahan hidup dalam habitat-habitat yang kering, dimana ganggang pada

kondisi demikian tidak dapat hidup menyendiri, dan ganggang, yang termasuk sebagai

producers, menyediakan makanan untuk jamur, yang termasuk jenis heterotroph. Dua

species yang hidup bersama dalam hubungan yang sangat erat disebut mempunyai suatu

hubungan symbiotic . Arti kata symbiosis itu sendiri memang berarti ”hidup bersama” dalam

suatu kesatuan yang erat (sym = bersama, bio = hidup), namun tidak tegas/jelas apakah saling

menguntungkan atau menghasilkan kerugian di satu fihak atau di kedua fihak. Oleh karena

itu, hubungan symbiotic dapat berupa parasitic relationships, namun juga dapat berupa

mutualistic relationships (1, p. 37).

Sementara yang tidak terkatagorikan mutualistik, tak terhitung banyak relationships dalam

suatu ecosystem yang dapat dipandang sebagai pendukung sustainability keseluruhan.

Sebagai contoh, detritus yang berasal dari tumbuhan menjadikan adanya makanan untuk

decomposers dan detritus feeders yang tinggal dalam tanah seperti cacing tanah. Jadi

Fig. 2-16, 1-p. 36. Hubungan mutualistik, dimana kedua species saling diuntungkan, yang terjadi antara ikan badut dengan sejenis tumbuhan laut.

-


hal. 34

organisme-organisme ini diuntungkan dengan adanya tumbuhan, namun juga tumbuhan

diuntungkan karena aktifitas organisme-organisme ini merupakan alat pelepas nutrients dari

detritus serta mengembalikan nutrients kedalam tanah sehingga nutrients tersebut kembali

menjadi dapat dipakai oleh tumbuhan. Dalam contoh lain, burung-burung pemakan daging

diuntungkan oleh tumbuhan dengan menjadi tersedianya bahan untuk membuat sarang dan

tempat di pepohonan, sementara komunitas tumbuhan diuntungkan karena burung-burung

tersebut memakan dan oleh karenanya menurunkan populasi serangga herbivora. Bahkan

dalam predator-prey relationships, beberapa kondisi saling menguntungkan dapat terjadi.

Terbunuhnya mangsa-mangsa individual yang lemah atau telah terkena penyakit akan

menguntungkan populasinya secara keseluruhan karena menjadi terjaganya tetap sehat.

Predators dan parasites juga dapat mencegah populasi herbivora menjadi demikian berlimpah

yang akan menjadikan lingkungannya menjadi overgraze (rerumputan, semak belukar,

tumbuhan diambil/terambil melampaui batas) (1, p. 37).

Competitive Relationships. Menyimak konsep food webs, dapat terlihat bahwa species

binatang berada dalam kompetisi besar yang “free-for-all” antara satu sama lain. Dalam

kenyataannya kompetisi yang dahsyat jarang sekali terjadi, karena masing-masing species

cenderung untuk mengkhususkan dan menyesuaikan diri pada habitat dan/atau niche – nya

masing-masing (1, p. 37).

Habitat terkait dengan jenis tempat, ditentukan oleh komunitas tumbuhan dan lingkungan

fisik, dimana suatu species secara biologis beradaptasi (menyesuaikan diri) untuk hidup.

Sebagai contoh, hutan deciduous (tumbuhan yang berganti daun), rawa, lahan terbuka ber-

rumput/alang-alang/semak-belukar (an open grassy field) menunjukan tipe-tipe habitat.

Tipe-tipe hutan (misalnya conifer vs. deciduous, conifer = kayu / pohon jarum, deciduous =

tumbuhan yang berganti daun) menyajikan habitat yang jelas dapat di-per-beda-kan dan

mendukung beragam kehidupan liar (wildlife) (1, p. 37).

Walaupun pada mana species yang berbeda mendiami habitat yang sama, kompetisi yang

terjadi jarang terjadi atau sama sekali tidak terjadi, hampir seluruhnya, karena masing-masing

species memiliki niche-nya sendiri-sendiri. Suatu animal’s niche (niche-nya binatang, niche

= ceruk, relung atau tempat) mengacu pada : yang dimakannya, dimana makannya, kapan

makannya, dimana binatang tersebut menemukan tempat bersembunyi/berlindung, dan

dimana bersarang. Terlihat bahwa para pesaing dapat sama-sama berada dalam habitat yang

sama namun mempunyai niches yang berbeda. Sebagai contoh, wood-pecker (pematuk

kayu), yang memakan serangga-serangga yang terdapat dalam kayu yang mati, tidak ber-

kompetisi dengan burung-burung yang makanannya biji-biji-an. Banyak species burung-

bernyanyi (songbirds) sama-sama berada di hutan, namun burung-burung tersebut memakan

serangga dari level yang berbeda pada pohon. Kelelawar dan burung kepinis ke-dua-dua-

nya makanannya serangga terbang, namun mereka tidak berkompetisi, karena kelelawar

makannya malam dan burung kepinis makannya siang (1, p. 37).

Sering kali terjadi kompetisi interspecies dimana terjadi overlap habitat atau niches. Bila

dua species memang bersaing langsung dalam segala hal, sebagaimana kadang-kadang terjadi

bila suatu species dimasukkan (masuk) dari benua lain, satu diantaranya umumnya binasa

dalam kompetisi tersebut, yang demikian ini disebut competitive exclusion principle.

(1, p. 37).

-


hal. 35

Seluruh tumbuhan hijau membutuhkan air, nutrients, dan cahaya dan dimana mereka tumbuh

pada lokasi yang sama, satu species akan meng-eliminasi yang lainnya melalui suatu

kompetisi. Walaupun demikian, masing-masing species mampu dapat mempertahankan

dirinya melawan kompetisi bila kondisinya sangat cocok untuk itu. Konsep yang sama

berlaku untuk species hidup di aquatic dan marine ecosystems (1, p. 37).

2.2.2 Abiotic Factors.

Seperti telah disebutkan terdahulu, lingkungan melibatkan “permainan” antara banyak

faktor-faktor fisik dan kimiawi, atau abiotic factors (faktor-faktor abiotik), yang paling utama

adalah hujan/rainfall (jumlah dan distribusi sepanjang tahun dan/atau kelembaban tanah yang

ada), temperatur (panas dan dingin ekstrim, dan juga rata-rata), cahaya, angin, nutrients

kimiawi, pH (keasaman), salinitas, dan api. Dalam aquatic ecosystems, faktor abiotik yang

menentukan (kunci) adalah : salinitas (air tawar vs. air asin), temperatur, nutrients kimiawi,

tekstur dasar (bebatuan vs. lanau), kedalaman (depth) dan kekeruhan (turbidity) air (yang

menentukan sedalam mana cahaya dapat masuk kedalam air), dan aliran. Tingkat sejauh

mana masing-masing faktor ada atau tidak ada, tinggi atau rendah, nyata sekali berpengaruh

terhadap sejauh mana suatu organisme dapat bertahan hidup. Walaupun demikian, masing-

masing species akan dipengaruhi/terpengaruhi oleh masing-masing faktor secara berbeda.

Fig. 2-18, 1-38. 5 species burung berkicau di Amerika Utara mengurangi kompetisi diantara

mereka dengan mencari makan di ketinggian dan bagian pohon yang berbeda.

-


hal. 36

Akan dapat terlihat bahwa : perbedaan dalam respon terhadap lingkungan dari masing-

masing species ini menentukan species yang mana akan atau tidak akan menempati suatu

kawasan tertentu atau areal tertentu dalam kawasan. Pada gilirannya, organisme yang mana

yang dapat atau tidak dapat bertahan hidup menentukan sifat alami dari ecosystem tersebut

(1, p. 38).

Optimum, Zone of Stress, and Limit of Tolerance. Beberapa makhluk hidup tetap hidup

di tempat dimana kondisinya sangat basah, yang lainnya di tempat yang relatif kering.

Beberapa tumbuh subur di tempat yang hangat, sementara yang lainnya tumbuh paling subur

di situasi yang lebih dingin. Beberapa tolerate terhadap keadaan beku, yang lainnya tidak.

Beberapa membutuhkan matahari yang terang, yang lainnya tumbuh paling baik di tempat

yang banyak bayangan (terlindung dari matahari). Sistem aquatic dibagi menjadi air tawar

dan air asin, masing-masing dengan ikan dan organisme lainnya sendiri-sendiri (1, p. 38).

Eksperimen laboratorium secara jelas menunjukkan kenyataan bahwa species yang berbeda

paling baik beradaptasi pada kondisi yang berbeda pula. Organisme dapat tumbuh dibawah

kendali kondisi-kondisi dimana satu faktor kondisinya bervariasi, sementara faktor-faktor

lainnya dijaga agar konstan. Eksperimen ini menunjukkan bahwa : untuk masing-masing

faktor ada suatu optimum-nya, level tertentu pada mana suatu organisme berada pada kondisi

paling baik. Pada level yang lebih tinggi atau lebih rendah, organisme tersebut tidak berada

pada kondisi yang terbaik, dan pada kondisi ekstrim selanjutnya, organisme tersebut sama

sekali tidak lagi dapat bertahan hidup. Konsep ini secara grafis diperlihatkan dalam Fig. 2-

19. Temperatur diperlihatkan sebagai variabel dalam gambar tersebut, namun sebenarnya

hal yang serupa berlaku juga untuk faktor-faktor abiotik lainnya yang terkait (1, p. 38).

Titik dimana respon terbaik terjadi disebut optimum , namun karena yang demikian ini sering

kali terjadi pada suatu rentang tertentu, adalah umum untuk menyebutnya sebagai optimum

range (rentang optimum). Keseluruhan rentang/bentang yang memungkinkan untuk

tumbuh disebut range of tolerance . Titik-titik diujung tertinggi dan terendah dalam range

of tolerance disebut limit of tolerance . Diantara rentang optimal dengan batas atas dan

batas bawah limit tolerance terdapat apa yang disebut zones of stress. Yaitu zona dimana

pada saat faktor naik atau turun menjauh dari rentang optimal, organisme akan mengalami

peningkatan stress (tekanan), hingga, pada saat sampai limit of tolerance atas atau bawah,

organisme tersebut tidak dapat lagi bertahan hidup (1, p. 38).

Tentu saja, tidak semua species telah di-test untuk setiap faktor, walaupun demikian,

konsistensi dari observasi yang semacam ini menjuruskan kita pada suatu kesimpulan bahwa

hal yang berikut ini adalah prinsip biologis yang fundamental (1, p. 38).:

Setiap species (baik tumbuhan maupun binatang) , dalam kaitannya dengan faktor-

abiotik , memiliki rentang optimum (optimum range) , zone of stress , dan limit of

tolerance.

-


hal. 37

Jalur eksperimentasi ini juga menunjukkan bahwa species yang berbeda bervariasi dalam

karakteristik yang terkait dengan nilai pada mana kondisi optimum dan limit of tolerance

terjadi. Sebagai contoh : berapa banyak air-kah untuk suatu species dapat menimbulkan

stress untuk yang ke dua, dan mengakibatkan kematian pada yang ke tiga. Beberapa

tumbuhan tidak dapat tolerate terhadap temperatur beku, lainnya dapat tolerate sedikit saja,

namun tidak tolerate terhadap yang intents, dan beberapa yang lainnya justru membutuhkan

fig. 2-19, 1-p.39 For every factor influencing growth, reproduction, and survival, ther is an optimum level. Above and below the optimum, there is increasing stress, until survival becomes impossible at the limits of tolerance. The total range between the high and low limits is the range of the tolerance. Levels at which the optimum, zones of stress, and limits of tolerance occur are different for each species and are a function of the genetic makeup and variability within the species population. The genetic makeup is the basis of a species’ adaptation to its environment. Not only are individuals more robust at the optimums, but they are also more nomerous.

-


hal. 38

beberapa minggu temperatur beku untuk dapat melengkapi siklus hidupnya. Juga ada

beberapa species yang mempunyai range of tolerance yang lebar, sementara yang lainnya

mempunyai rentang (range) yang lebih sempit. Sementara kondisi optimum dan limit of

tolerance berbeda untuk masing-masing species, terdapat banyak overlap-overlap diantara

ranges of tolerance.

Konsep range of tolerance tidak sekedar berpengaruh terhadap pertumbuhan individuals, ,

sebagaimana kesehatan dan tenaga dari masing-masing individuals berpengaruh terhadap hal

per-kembang-biak-an dan kemampuan bertahan hidup generasi penerusnya, maka populasi

akan banyak dipengaruhi oleh faktor-faktor yang ada dalam range of tolerance tersebut.

Population density of species (kepadatan populasi species = jumlah individual species per

satuan areal) akan terbesar bila seluruh kondisi adalah optimal, dan population density akan

menurun bila salah satu atau beberapa kondisi keluar dari rentang optimum. Dapatkah anda

mulai untuk mengkaitkan hal ini dengan keberadaan suatu ecotones, peralihan dari satu

ecosystem atau biome ke ecosystem atau biome lainnya, seperti yang dijelaskan dalam bab

terdahulu ? (1, pp. 38-39).

Law of Limiting Factors (Hukum Faktor-faktor Pembatas). Ada kondisi optimum dan limit

of tolerance untuk setiap satu faktor abiotik. Oleh karena itu, berlaku keadaan yaitu bila

salah satu faktor berada di luar rentang optimal, maka faktor tersebut akan menyebabkan

stress (tekanan) dan membatasi (menghambat) pertumbuhan, per-kembang-biak-an, atau

bahkan ke-bertahan-an hidup populasi terkait. Faktor yang membatasi (menghambat)

pertumbuhan disebut limiting factor. Apa yang diuraikan diatas disebut sebagai law of

limiting factors (1, p. 39).

Perlu diperhatikan bahwa yang menjadi limiting factor mungkin karena persoalan “terlampau

banyak”, namun mungkin juga karena persoalan “terlampau sedikit”. Sebagai contoh,

tumbuhan dapat stressed (tertekan) atau terbunuh (menjadi mati) bukan hanya oleh

kekurangan air atau kekurangan pupuk, namun juga karena kelebihan air atau kelebihan

pupuk, dimana keadaan kelebihan ini adalah kegagalan yang umum dialami pe-kebun

pemula. Limiting factor dapat berubah dari satu waktu ke waktu lain. Sebagai contoh,

dalam suatu musim tanam tunggal, temperatur akan menjadi “pembatas” di awal musim semi,

namun nutrients akan menjadi “pembatas” kemudian, dan kemudian air akan merupakan

“pembatas” bila terjadi kekeringan. Juga, bila satu limiting factor diperbaiki, pertumbuhan

akan meningkat hanya bila faktor-faktor lainnya dapat turut menunjang. Tentu saja,

potensial genetik organisme merupakan limiting faktor penentu utama. Bunga Aster tidak

akan pernah tumbuh menjadi setinggi pohon, atau tikus tidak akan pernah tumbuh menjadi

sebesar gajah, sebaik dan se-optimal bagaimanapun faktor-faktor lingkungan yang

mendukungnya (1, p. 40).

Law of Limiting Factors untuk pertama kalinya dikemukakan oleh Justus von Liebig pada

tahun 1840 dalam kaitannya dengan observasi yang dilakukannya tentang efek-efek dari

nutrients kimiawi terhadap pertumbuhan tanaman. Liebig melihat bahwa membatasi salah

satu dari beberapa nutrient yang berbeda pada sembarang waktu telah akan memberikan efek

yang sama : yaitu membatasi (menjadi terbatas/terhambat-nya) pertumbuhan (1, p. 40).

Observasi yang telah dilakukan sejak zaman Liebig memperlihatkan bahwa Law of Limiting

Factors dapat diterapkan lebih luas : Pertumbuhan dapat terhambat tidak hanya akibat faktor-

faktor abiotik, tapi juga oleh faktor-faktor biotik. Sehingga, limiting factor untuk suatu

populasi mungkin saja kompetisi atau predation dengan/oleh species lainnya. Yang

demikian ini adalah kasus nyata yang dihadapi dalam bidang tanaman pertanian, dimana ada

-


hal. 39

perjuangan yang secara konstan perlu dilakukan untuk menjaga tanaman tetap tidak

terhambat pertumbuhannya atau bahkan menjadi berkurang oleh berbagai macam serangan

hama dan penyakit (1, p. 40).

Sementara satu faktor dapat ditunjuk sebagai limiting faktor untuk waktu tertentu, beberapa

faktor diluar yang optimum dapat menunjang untuk sama-sama menyebabkan tambahan

stress atau bahkan kematian. Khususnya pollutant mungkin beraksi dengan jalan/cara yang

menyebabkan organisme menjadi lebih rentan terhadap penyakit dan kekeringan. Kasus-

kasus demikian adalah contoh-contoh dari apa yang disebut sebagai synergistic effects, atau

synergisms, yang didefinisikan sebagai berikut : dua atau lebih faktor berinteraksi sedemikian

rupa sehingga menyebabkan suatu efek lebih besar dibanding bila masing-masing faktor

mengakibatkan secara sendiri-sendiri (1, p. 40).

Dalam synergisms, efek yang terjadi dapat diibaratkan sebagai : 1 + 1 2 tapi 1 + 1 > 2, dan

juga 1 + 1 + 1 3 tapi 1 + 1 + 1 > 3, dst. ..........(dd)

2.2.3 Dose of Limiting Factor.

Faktor-faktor lingkungan, khususnya temperatur dan hujan, selalu berubah-rubah.

Bagaimana kita mengatakannya, sebagai contoh, bahwa hujan adalah limiting factor jika

keadaan iklim itu sendiri hampir selalu berubah-rubah.

Pernyataan tentang suatu limiting factor harus selalu memasukan concept of dose (konsep

takaran/dosis). Takaran atau dosis didefinisikan sebagai level of exposure (tingkat

“terbukanya”) dikalikan dengan lama waktu terjadinya “exposure”. Mungkin anda pernah

mengalami hal yang diuraikan berikut ini sendiri. Sebagai contoh, untuk beberapa detik

anda dapat masuk kedalam suatu freezer besar atau expose diri anda sendiri terhadap panas

yang intense yang keluar dari oven , (kemungkinan besar) anda tidak akan mengalami

sedikitpun ke-tidak-nyaman-an yang khusus, namun bila exposure terhadap dingin dan panas

yang demikian ini dilakukan lebih lama atau cukup lama , maka (hampir dapat dipastikan)

akibatnya adalah : penderitaan yang serius, bahkan mungkin juga fatal. Anda sangat

mungkin tidak akan apa-apa bila mengisap gas beracun untuk waktu yang sangat pendek,

namun exposures yang lebih lama sangat mungkin akan menyebabkan kematian.

Hal yang serupa berlaku pada limiting factor yang menyebabkan kematian suatu species,

limiting factor melibatkan intensitas (intensity) faktor tersebut dan juga duration of exposure

(lamanya terbuka/kena) pada itu. Sebagai contoh, kebanyakan tumbuhan dapat tolerate

terhadap kekeringan sampai tingkat tertentu, dan sampai tingkat tertentu disini dapat diartikan

berapa lama tumbuhan tersebut dapat tolerate terhadap kekeringan yang terjadi. Kaktus dan

jenis tumbuhan gurun pasir lainnya dapat tolerate terhadap kekeringan lebih lama dibanding

yang bukan species padang pasir. Serupa seperti yang telah diuraikan, bukanlah

masalahnya apakah tumbuhan tertentu dapat tolerate terhadap banjir, namun yang

dipermasalahkan adalah berapa lama tumbuhan tersebut dapat tolerate bila kebanjiran.

Tumbuhan rawa, tentu saja, dapat hidup subur di lahan yang terus menerus kebanjiran,

berbeda dengan bila lebih dari sehari saja terjadi banjir maka akan banyak terrestrial species

yang terbunuh.

Sehingga keseimbangan diantara ecosystems bukanlah keseimbangan steady-state yang

sempurna yang mempergunakan perbedaan dalam hujan rata-rata sebagai garis pemisah yang

tajam. Yang sebenarnya terjadi , pada pertemuan hutan dengan padang rumput (belukar),

sebagai contoh, pepohonan akan masuk merambah kedalam padang rumput pada saat tahun-

tahun hujan normal, namun pada saat terjadi kekeringan pohon-pohon di padang rumput

-


hal. 40

tersebut akan kembali mati, kemudian siklus dimulai lagi. Jadi , disana ada seesaw effect

(seesaw = papan jungkat jungkit) diantara ecosystems yang berdampingan yang tergantung

pada kapan terjadinya limiting doses dari satu faktor atau faktor lainnya. Seesaw effect

seperti ini khususnya yang penting diperhatikan dalam menghadapi global warming

(pemanasan global).

Tidak perlu dipertanyakan lagi bahwa kebanyakan species akan tolerate terhadap temperatur

rata-rata akan menjadi beberapa derajat naik bila hanya ini faktor yang terlibatkan.

Masalahnya adalah, bagaimana dampak kenaikan temperatur rata-rata yang beberapa derajat

ini terhadap : kemungkinan terjadinya gelombang panas, durasi kekeringan, dan banjir ?

Dengan bentuk pemanasan yang semacam ini dapat dihasilkan suatu limiting factor doses

yang mempunyai efek jangkauan sangat jauh dan sulit diprakirakan. Terkait dengan global

warming, para ilmuwan telah menelusuri perubahan habitat yang terjadi sehubungan dengan

ini.

2.3 Implications for Humans.

Natural Ecosystems telah ada dan menghidupkan terus menerus dirinya diatas bumi ini untuk

ratusan juta tahun, sementara manusia relatif pendatang baru dalam babakan ini.

Bagaimanakah kita manusia ini, dengan segala kegiatan terkaitnya seperti : pertanian,

industri, dan transportasi, saling terkait dengan natural ecosystems. Apakah human system

juga merupakan ecosystems ? Apakah yang seharusnya ditinjau dalam studi natural systems,

dan apakah yang harus dilakukan, dalam kaitannya dengan the sustainability of our human

systems ?

Pengembangan pertanian menjadikan pasok makanan lebih berlimpah dan lebih layak.

Melaksanakan kegiatan pertanian, tidak saja hanya memungkinkan, tapi membutuhkan

permukiman yang permanen (atau paling tidak untuk jangka panjang) serta spesialisasi

tenaga kerja. Sebagian penduduk permukiman mengkhususkan diri dalam mengelola

pertanian, membebaskan sebagian lainnya untuk mengkhususkan diri dalam usaha-usaha lain.

Dengan spesialisasi tenaga kerja dalam permukiman yang permanen, menjadi ada daya tarik

untuk pengembangan teknologi : peralatan yang lebih baik, rumah yang lebih baik, sarana

transportasi air dan material lain yang lebih baik. Jual-beli antar permukiman mulai terjadi,

kemudian lahirlah apa yang disebut perniagaan atau perdagangan. Tinggal di permukiman

memungkinkan pemeliharaan diri dan perlindungan yang lebih baik untuk setiap orang,

sehingga jumlah kematian menjadi menurun. Penurunan laju mortalitas (mortality rate),

juga terdukung oleh produksi makanan yang lebih memadai, mendukung terjadinya

pertumbuhan jumlah penduduk, yang pada gilirannya didukung pula oleh perluasan

pertanian. Kita dapat melihat bahwa : kecenderungan historis yang menerus dari

pertumbuhan jumlah penduduk menghasilkan permukiman (kota) yang bertambah besar dan

terus bertambah besar didukung oleh perluasan pertanian dan revolusi industri yang terus

masih berlangsung (1, pp. 46-47).

Dengan kemajuan pertanian (termasuk kemajuan peternakan) manusia memperoleh yang

terlihat seperti suatu kemerdekaan terhadap alam. Telah dianggap menjadi benar dan

dipandang sepatutnya untuk merubah natural ecosystems menjadi bentuk-bentuk

pengembangan pertanian atau bentuk pengembangan lainnya dalam rangka mendukung

pertumbuhan jumlah penduduk. Lebih jauh dari itu, telah menjadi benar dan sepatutnya

untuk berusaha membasmi “musuh-musuh alam” seperti apa yang disebut sebagai : tanaman

pengganggu, hama serangga dan predator yang mengganggu pertanian , dengan

-


hal. 41

menggunakan segala cara yang tersedia. Dengan alasan demi pertanian , menjadi dipandang

layak untuk meng-eksploitasi species lain, walaupun sampai punah, hanya untuk keuntungan,

tanpa harus membayar konsekuensi nyata yang dengan segera muncul. Singkatnya, kita dapat

melihat kelakukan manusia terhadap alam sebagai sesuatu yang sifatnya, menaklukkan,

meng-eksploitasi, atau menekan keluar dari sifat aslinya dengan pengembangan pertanian.

(1, p. 47).

Banyak orang mengatakan bahwa jika manusia tidak melakukan eksploitasi sumberdaya alam

dengan cara seperti yang telah dilakukan sejauh ini, kita masih akan tinggal di gua-gua dan

memburu binatang liar dengan tombak yang ujungnya dipasangi batu yang tajam. Tidak

dapat diragukan, memang agaknya akan demikian. Walaupun demikian , apakah kenyataan

memperlakukan alam yang dipandang merupakan fase yang (“katanya”) telah “memajukan”

umat manusia sampai sejauh ini, yang kecenderungannya masih akan terus berlanjut, di hari

esok dapat terus berlanjut dengan tidak lagi menghasilkan dampak dan/atau dampak ikutan

yang merugikan (1, p. 48).

Dari sudut pandang ekologis, dapat dilihat bahwa setiap species memperbanyak dan

menyebar sampai batas kapasitasnya, yakni terbatasi hanya oleh physical barriers dan

limiting factor serta dalam range-of-tolerance-nya. Manusia telah mampu mengatasi

“barriers” (penghalang-penghalang) dan the limiting factors yang oleh hewan dan tumbuhan

“tak teratasi”. Sehingga manusia telah mampu dan masih terus meng-eksploitasi setiap

biome dan marine environment di bumi ini bahkan dengan intensitas yang lebih besar serta

kecepatan eksploitasi-nya yang semakin cepat. Ecosystems yang rusak karena polusi

(pencemaran) semakin bertambah. Dari sudut pandang ecology, manusia telah memperoleh

kapasitas untuk mengatasi “barriers” dan the limiting factors yang membatasi species lain

(1, p. 48).

Dengan kata-kata lain, manusia dengan pertanian dan teknologi-nya telah mengembangkan

dirinya menjadi super consumers yang mampu merampas setiap natural ecosystems di dunia

ini. Sudah dan akan menjadi masalahkah yang demikian ini ? (1, p. 48).

Dengan melakukan pengembangan / pembangunan lebih dan lebih banyak lagi, namun

dengan alam yang tersisa menjadi lebih dan lebih sedikit lagi, akankah yang demikian ini

akan benar-benar menguntungkan ? Apakah dunia yang murni artificial yang ingin kita

bangun untuk diri kita sendiri atau generasi mendatang ? Akankah dunia yang seperti ini

yang menjanjikan, dalam jumlah yang lebih besar, apa-apa yang untuk diri kita benar-benar

bernilai ? Terhadap pertanyaan-pertanyaan ini, ternyata semakin banyak orang yang

memberikan jawaban “tidak” (negatif). Nilai keindahan alami yang tidak terganggu

semakin banyak dihargai (setelah hilang ?). Bahkan lebih dari itu, untuk sebagian orang,

telah menjadi kewajiban moral bahwa : “species lain juga memiliki hak yang sama untuk

hidup di dunia ini seperti halnya kita “ (1, p. 48).

Kita menyaksikan natural systems telah banyak digantikan oleh human systems (istilah, yang

dalam lingkup pembahasan ini, akan dipakai sebagai untuk menyatakan sistem total manusia

dimana termasuk didalamnya peternakan, pertanian,, dan semua bentuk pembangunan /

pengembangan oleh manusia lainnya). Kita dapat melihat proses dominasi manusia pada

lingkungan sebagai suatu penggeseran atau penggantian satu ecosystem menjadi yang

lainnya, suatu fenomena yang terjadi hanya sesekali saja secara alami (1, p. 48).

Human system memiliki ciri-ciri yang sama dengan natural ecosystem, yaitu rangkaian

trophic levels mulai dari producers sampai ke human consumers sebagai salah satu

-


hal. 42

contohnya. Akan tetapi, di sisi lainnya, jauh dari mempunyai nilai, seperti misalnya

(1, p. 48) :

gagal untuk menghancurkan / menguraikan dan men-daur-ulang (recycle) “detritus”-

nya seperti : sampah, limbah-limbah kimia, serta berbagai produk ikutan lainnya,

menderita akibat pencemaran yang diakibatkannya,

(karena masih tetap tergantung pada fosil fuel (bahan bakar fosil) menderita akibat semakin bertumpuknya karbon dioksida dalam atmosfir.

Tingkah laku yang mencerminkan sikap “kita tidak terikat pada (merdeka dari) natural

ecosystems dan biosfir” ternyata lebih salah lagi. Bahkan sementara kita memperoleh

kenaikan proporsi makanan dan material dari pertanian, pertanian masih tetap tergantung

pada pemasokan gene (plasma pembawa sifat) secara periodik dari species-species liar untuk

dapat mempertahankan kekuatan dan kesehatan-nya. Banyak ilmuwan dan akhli pertanian

tidak percaya bahwa : kita akan dapat mempertahankan sistem pertanian dapat hidup terus

tanpa dukungan dari natural biodiversity (keragaman hayati alami) (1, p. 48).

Telah dijelaskan bahwa seluruh ecosystems saling terkait (interconnected) membentuk apa

yang disebut sebagai biosfir serta menjadikan biosfir tersebut mendukung seluruh

ecosystems. Human system tidak dapat melepaskan dirinya sendiri dari interaksi seperti

yang dijelaskan diatas. Begitu kita mulai melakukan tindakan yang berpengaruh terhadap

dunia natural, sampai ke tingkat yang berakibat berubahnya parameter-parameter biosfir,

seperti misalnya : pemanasan global dan rusaknya lapisan ozone stratospheric, bukan saja

hanya berakibat terhadap satu ecosystem dalam satu areal terbatas, namun, tak terhindarkan

akan berpengaruh terhadap keseimbangan diantara seluruh species dan ecosystems di bumi

ini (1, p. 48).

2.4 Senarai.

menurut 1, pp. 667 – 687.

abiotic (abiotik). Yang tidak hidup, terkait dengan faktor-faktor dan sesuatu yang terpisah

dan tidak tergantung pada sesuatu yang hidup

abiotic factors. Seluruh faktor lingkungan fisik : kelembaban, temperatur, cahaya, angin,

pH, tipe tanah, salinitas, dll....

biodegradable. Dapat dikonsumsi dan teruraikan menjadi zat alami seperti karbon dioksida

dan air oleh organisme biologis, khususnya decomposers.

biome. Pengelompokkan semua ecosystems dengan type yang sama, misalnya : hutan-

hutan tropis, padang-padang rumput/belukar, dll....

biosphere (biosfir). Seluruh species dan faktor-faktor fisik yang berfungsi sebagai satu

ecosystem yang sangat besar.

biota. Refer to any and all living organisms and the ecosystems in which they exist.

biotic. Living or derived from living things.

biotic community (komunitas biotik). Seluruh populasi dari berbagai tumbuhan, binatang

dan mikroba yang bermukim di areal tertentu.

biotic structure. Peng-organisasi-an organisme hidup dalam suatu ecosystem menjadi

kelompok seperti producers, consumers, detritus feeders, dan decomposers.

-


hal. 43

chlorophyll. The green pigment responsible for absorbing the light energy required for

photosynthesis.

consumers. In ecosystem, those organisms that derive their energy from feeding on other

organisms or their products.

decomposers. Organisme yang aksi makannya mengakibatkan material organik menjadi

lapuk dan busuk. Jamur (fungi) dan bakteri adalah decomposers utama.

ecology. The study of any and all aspect of how organisms interact with each other and with

their environment.

ecosystem. Gabungan antara komunitas biotik dan faktor-faktor abiotik, serta seluruh

interaksi yang terjadi antar anggota komunitas biotik dan antara komunitas biotik dengan

faktor-faktor abiotik.

ecotone. Region transisi antara dua ecosystems yang berisi beberapa species dan karakteristik

dari dua ecosystem yang berbatasan tersebut dan juga species-species tertentu yang ber-

karakteristik region transisi.

food chains. The transfer of energy and material through a series of organism as each one is

fed upon by next.

food web. kombinasi dari seluruh feeding relationships yang ada dalam suatu ecosystem.

habitat. The specific environment (woods, desert, swamp) in which an organism lives.

mikroba. Suatu istilah yang dipakai untuk menyatakan organisme mikroskopis, terutama

bakteri, virus dan protozoa.

niche. The total of all the relationship that bear on how an organism copes with both biotic

and abiotic factors it faces.

nutrients. Dalam kaitannya dengan binatang : Material-material tertentu seperti : protein,

vitamin dan mineral yang diperlukan untuk tumbuh, memelihara dan memperbaiki tubuh dan

material-material seperti karbohidrat yang diperlukan untuk dapat memiliki energi. Dalam

kaitannya dengan tumbuhan : Elemen esensial dalam ion tertentu atau molekul yang dapat

diserap dan dipakai oleh tanaman, seperti : karbon, hidrogen, nitrogen dan phosphorus (yang

disebut sebagai elemen esensial ; karbon dioksida, air (H2O), nitrat (NO3- ) dan fosfat (PO4

3-)

adalah nutrients yang merupakan senyawa beberapa elemen esensial.

organism (organisme). Segala apa yang hidup : tumbuhan, binatang dan mikroba.

photosynthesis. The chemical process carried on by green plants through which light energy

is used to produce glucose from carbon dioxide and water. Oxygen is released as a

byproduct.

population. Seluruh anggota dari species tertentu yang bermukim di areal tertentu.

protozoan (protozoa). Any of large group of microscopic organism that consist of a single,

relatively large complex cell or in some cases small groups of cells. All have some means of

movement. Amoebae and paramecia are examples

species. Seluruh anggota kelompok spesifik tumbuhan, binatang, atau mikroba, dimana

pengelompokkan dicirikan oleh keserupaan/kesamaan penampilan dan/atau kapasitas untuk

kawin berkembang biak, dan menghasilkan keturunan yang subur.

-


hal. 44

2.5 Tugas 2.

1. Apa yang dimaksud dengan ecosystem ?

2. Mengapa ecosystems disebut sebagai “satuan-satuan fungsional kehidupan yang

sustainable dalam dunia ini” ?

3. Apakah perubahan di satu ecosystem akan berpengaruh terhadap ecosystem lainnya ?,

bila “ya, akan berpengaruh” berikan 3 contoh !

4. Apa yang dimaksud dengan biomes ? sebutkan lima contoh biomes !

5. Sebutkan enam nama biomes terrestrial utama !

6. Sebutkan region dimana biomes seperti yang dimaksud dalam soal no. 6 berada !

7. Jelaskan keadaan iklim dan tanah terkait dengan biomes seperti yang dimaksud dalam

soal no. 6 !

8. Sebutkan vegetasi utama biomes seperti yang dimaksud dalam soal no. 6 !

9. Sebutkan binatang-binatang dalam biomes seperti yang dimaksud dalam soal no. 6 !

10. Jelaskan kepedulian terhadap lingkungan yang perlu ada sehubungan dengan biomes

seperti yang dimaksud dalam soal no. 6 !

11. Sebutkan 6 macam aquatic ecosystem !

12. Sebutkan lokasi dimana masing-masing aquatic ecosystem seperti yang dimaksud

dalam soal no. 11 berada !

13. Jelaskan parameter lingkungan terkait dengan masing-masing aquatic ecosystem

seperti yang dimaksud dalam soal no. 11 !

14. Sebutkan jenis-jenis vegetasi yang ada di masing-masing aquatic ecosystem seperti

yang dimaksud dalam soal no. 11

15. Sebutkan binatang-binatang yang terdapat dalam masing-masing aquatic ecosystem

seperti yang dimaksud dalam soal no. 11

16. Jelaskan kepedulian terhadap lingkungan yang perlu ada sehubungan dengan masing-

masing aquatic ecosystem seperti yang dimaksud dalam soal no. 11

17. Apa yang dimaksud dengan marine biomes ?

18. Mengapa marine biomes lebih sering disebut sebagai marine environment ?

19. Apakah yang menjadi aspek kunci untuk seluruh ecosystem ?

20. Disebut apakah bagian tumbuhan yang fungsinya menyerap energi cahaya ?

21. Sebesar apakah yang disebut producers itu ?

22. Apa yang dimaksud dengan nutrients ?

23. Jelaskan mengapa tumbuhan hijau dipandang memegang peran penting untuk seluruh

komponen ecosystems !

24. Apakah yang menjadi sumber energi setiap producer ?

25. Apabila tidak ada tanaman hijau dapatkah manusia bertahan hidup ? Jelaskan jawaban

anda !

26. Apa yang dimaksud dengan parasit ?

27. Apakah parasit itu langsung mematikan host ?

28. Apakah perbedaan dan keserupaan antara parasit dengan predator ?

29. Jelaskan mengapa biomass pada trophic level yang lebih tinggi lebih kecil dibanding

dengan biomass pada trophic level yang ada dibawahnya !

-


hal. 45

30. Mengapa bila biomass dari beberapa trophic level yang diurutkan dari atas ke bawah

mulai dari trophic level yang tertinggi disebut sebagai biomass pyramid ?

31. Jelaskan hubungan yang ada antara : (1) sinar matahari, tumbuhan, (2) binatang

pemakan rumput, (3) binatang pemakan daging, (4) detritus feeders dan decomposers,

(5) energy gerak binatang dan manusia, (6) siklus gas, air dan mineral-mineral !

32. Berikan 4 contoh serta penjelasan tentang hubungan mutualistik antara dua species !

33. Berikan contoh-contoh dan penjelasannya sehubungan dengan relationship yang tidak

dikatagorikan mutualistik namun dipandang sebagai pendukung sustainability !

34. Atribut apa sajakah yang melekat pada suatu niche binatang ?

35. Dengan memakai hal-hal yang merupakan jawaban soal no. 34, jelaskan mengapa dua

species jenis makanannya sama dan hidup dalam habitat yang sama dapat hidup

dengan tidak saling bersaing memperebutkan makanan. Berikan beberapa contoh

kasus !

36. Sebutkan faktor-faktor abiotik lingkungan non-aquatic yang terpenting !

37. Dalam aquatic ecosystems , faktor-faktor abiotik apakah yang paling menentukan ?

38. Sehubungan dengan kehidupan organisme , jelaskan apa yang dimaksud dengan :

optimum , optimum range , range of tolerance , limit of tolerance , zone of stress ?

39. Apa yang dimaksud dengan synergism ?

40. Jelaskan mengapa dalam menyatakan suatu limiting factors harus juga dimasukkan

konsep takaran !

41. Menurut konsep takaran , dalam menyatakan suatu limiting factors apa-apa saja yang

dinyatakan (harus ada penjelasannya) ?

42. Apa arti dan bandingkan antar masing-masing-nya istilah-istilah sebagai berikut :

species, population, biotic community, abiotic environmental factors, ecosystem.

43. Sebutkan tiga katagori utama organisme yang membentuk biotic structure setiap

ecosystem, jelaskan masing-masing peran yang dimainkannya.

44. Sebutkan empat katagori consumers yang ada dalam ecosystems dan jelaskan masing-

masing peran yang dimainkannya.

45. Jelaskan keserupaan dan perbedaan antara detritus feeders dan decomposers dalam

kaitannya dengan apa yang dilakukan dan bagaimana melakukannya, serta sebutkan

jenis-jenis organisme yang terlibat dalam masing-masing katagori.

46. Semua organisme dapat dibagi dalam dua katagori utama. Sebutkan dan jelaskan

atribut yang melekat pada masing-masing dari dua katagori utama ini.

47. Apa perbedaan antara food chains, food web, dan trophic levels ?

48. Jelaskan tiga nonfeeding relationships yang ada diantara organisme ?

49. Mengapa persaingan diantara species consumers yang berbeda menjadi banyak dapat

terkurangi ?

50. Sebutkan lima abiotic factors yang berpengaruh terhadap organisme.

51. Apakah efek terhadap suatu populasi bila beberapa abiotic factors bergeser dari

optimum ke limit of tolerance, dan bagaimana pula kalau bergeser keluar dari limit of

tolerance ?

-


hal. 46

3 Principles of Ecosystem Sustainability

Uraian dalam bab 3 ini seperti yang tertulis dalam buku : Environmental Science, Nebel B. J.

& Wright R. T. Prentice Hall, Upper Saddle River – New Jersey, 1998, sixth Edition,

halaman ( no. halaman perlu dikoreksi) 73 s.d. 77 serta halaman ( no. halaman perlu

dikoreksi) 104.

3.1 The First Principle of Ecosystem Sustainability.

Untuk tercapainya sustainability, ecosystem membuang bahan sisa dan mengisi lagi nutrient-

nutrient dengan men-daur-ulang (recycling) seluruh elemen-elemen. (1, p. 73).

Fig. 3-20, 1-p. 74. Berbeda dengan yang berlaku pada ecological principle of nutrient cycling, masyarakat manusia telah mengembangkan pola aliran satu arah nutrient. Menjadi ada masalah di kedua ujungnya. Gambar yang ditampilkan memberikan ilustrasi aliran satu arah phosphorus, namun banyak skema serupa yang berlaku untuk banyak elemen lainnya yang banyak dipakai dalam keseharian kita.

Berbeda dengan pen-daur-ulang-an (recycling) yang dilakukan sangat baik dalam natural

ecosystem, human system sebagian besar dibangun dengan sistem aliran elemen-elemen

satu arah. Fertilize - nutrient phosphate, yang ditambang dari sumbernya, berakhir dengan

mengalir masuk ke alur-alur aliran air (sebagai pencemar ?). Aliran satu arah yang serupa

dapat juga terjadi dalam hal berbagai macam logam, seperti : alumunium, mercury (air raksa),

timah yang merupakan “nutrient-nutrient” dari berbagai macam kegiatan industri. Di satu

ujung, logam-logam tersebut ditambang dari dalam perut bumi, di ujung yang satu-nya lagi,

logam-logam ini berakhir di dumps (tempat penimbunan sampah / besi tua) dan landfill ,

yang merupakan barang-barang tidak terpakai lagi. Patut dipertanyakan apakah ada yang

terus menipis atau berkurang serta mungkin suatu saat akan habis, namun di ujung lainnya,

terjadi penumpukan serta timbul masalah akibat pencemaran (1, pp. 73-74).

Masalah polusi (pencemaran) sangat menonjol saat ini. Dunia ini memiliki deposits hampir

seluruh mineral yang sangat besar, namun kapasitas ecosystems (bahkan seluruh biosfir)

-


hal. 47

untuk menyerap material-material buangan atau kotoran (wastes) tanpa dibuat menjadi

tersebar terhitung sangat terbatas (1, p. 74).

Keterbatasan ini, diperparah dan diperparah lagi dengan adanya kenyataan bahwa amat

banyak sekali produk-produk yang kita pakai merupakan material yang non-biodegradle

(1, p. 74).

Apakah perlu perluasan penerapan konsep pen-daur-ulang-an tidak hanya terbatas pada

kertas, botol, dan barang-barang pecah belah lainnya, tapi juga semuanya, mulai dari

tumpukan tempat sampah sampai pada buangan industri (1, p. 74).

3.2 The Second Principle of Ecosystem Sustainability.

Fig. 3-21, 1-p.76. Dari sinar matahari yang sampai di bumi, 30 % dipantulkan awan, permukaan air dan permukaan tanah. 60 % diserap oleh, dan masuk memanaskan tanah, air dan udara. Pemanasan ini mengakibatkan terjadinya penguapan air dan sirkulasi udara dan air, menghasilkan sesuatu yang disebut sebagai iklim. Hanya 10 % dari energi surya diserap oleh vegetasi (tentu saja persentasi ini sangat bervariasi diantara masing-masing ecosystem, musim dalam satu tahun, dan lokasi di bumi ini). Pada fotosintesis dengan efisiensi rendah, hanya 2 – 5 % dari 10 % yang diserap vegetasi (0.2-0.5% dari total energi surya) terperangkap sebagai biomass pada trophic level 1, namun jumlah energi yang sedemikian ini mendukung seluruh bagian ecosystem sisanya. Diperkirakan bahwa hanya 0.1 % sinar matahari yang sampai pada permukaan bumi akan memasok seluruh kebutuhan manusia dan tidak terpengaruh oleh dinamika yang terjadi dalam biosfir.

Untuk tercapainya sustainability, ecosystem mempergunakan sinar surya sebagai sumber

energi-nya.

Berbeda dengan solar energy (energi surya) yang tidak mencemari dan tidak semakin

berkurang , manusia telah banyak membangun suatu human system yang sangat tergantung

pada fosil fuel seperti batu bara, gas alam, dan crude oil (minyak mentah). Crude oil

-


hal. 48

merupakan bahan dasar untuk refinement seluruh bahan bakar cair seperti : bensin, solar,

minyak tanah, dll... Bahkan dalam memproduksi makanan, yang pada dasarnya sebagian

besar didukung oleh sinar surya dan fotosintesis, diperkirakan masih dipergunakan sekitar

10 % kalori yang berasal dari fosil fuel untuk setiap kalori dalam makanan yang dikonsumsi.

Tambahan energi dari sumber fosil fuel dipakai dalam kegiatan : penyiapan lapang (persiapan

tanah), pemupukan, pengendalian hama, panen, pemrosesan, penyimpanan, transportasi, dan

memasak (1, p. 74).

Lagi-lagi, masalah yang paling menekan, dalam kaitannya dengan mempergunakan bahan

bakar yang berasal dari fosil fuel, kapasitas biosfir yang terbatas untuk menyerap material

buangan produk ikutan yang dihasilkan akibat “membakar” bahan bakar jenis ini. Masalah

pencemaran udara seperti misalnya : urban smog (kabut campur asap yang meliputi

perkotaan), hujan asam, pemanasan global potensial adalah merupakan akibat dari adanya

produk ikutan tersebut. Juga yang telah dan akan dipermasalahkan adalah ketersediaan

cadangan sumber crude oil yang terus menerus akan semakin menipis dan habis (1, p. 74).

Sumber energi surya sebenarnya demikian berlimpah, jadi pemenuhan energi dengan

mengolah dari sumber energi surya dan tenaga-tenaga lain yang ada sebagai akibat adanya

matahari (seperti misalnya : angin, tenaga air dalam siklus hidrologi) perlu sekali

dikembangkan lebih lanjut (1, p. 74).

-


hal. 49

3.3 The Third Principle of Ecosystem Sustainability.

Untuk tercapainya sustainability,

besarnya populasi consumers haruslah

dijaga sedemikian rupa sehingga tidak

terjadi overgrazing dan bentuk-bentuk

lain overuse (1, p. 74).

Dalam natural ecosystem, keberadaan

biomass yang tepat terpelihara

sedemikian rupa sehingga ada jaminan

untuk kelangsungan produksi lebih

lanjut. Loss biodiversity , loss of

rainforest, overfishing of the ocean,

overgrazing of range lands adalah

contoh-contoh penggunaan yang

melampaui batas, yang apabila

dipandang sebagai suatu masalah,

merupakan suatu kesadaran yang

menghendaki berlakunya prinsip

sustainability (1, p. 76).

Dalam bab 1 telah disebutkan tentang

rapidly growing human population

dan increasing per capita consumption

. Human population telah meningkat

lebih dari enam kalinya dari jumlah

200 tahun lalu, dan masih berlanjut

meningkat pada laju 88 juta jiwa per

tahun, 10 kali lebih cepat dibanding

yang terjadi pada tahun 1800. Itulah sebabnya, kegagalan atau keberhasilan usaha-usaha ke

arah stabilizing population dipandang akan mempunyai implikasi yang sangat nyata

sehubungan dengan sustainability (1, p. 76).

Perlunya menstabilkan populasi menjadi terasa lebih penting bila dipertimbangkan trend lain,

yaitu : meningkatnya konsumsi per kapita. Kehidupan yang lebih baik praktis membuat

konsumsi terhadap hampir semua hal meningkat. Contoh kasus yang disajikan dalam tulisan

ini, sehu-bungan dengan kecenderungan pening-katan konsumsi daging di banyak negara.

Sehubungan dengan prinsip biomass pyramid, dibutuhkan 16 kg biji-biji-an untuk dapat

diperoleh 1 kg daging sapi (untuk daging babi dan daging ayam lebih sedikit) seperti yang

digambarkan dalam Fig. 3-23. Hal ini berarti, untuk setiap tingkat kenaikan kebutuhan

konsumsi daging sapi, akan ada 16 kali kenaikan kebutuhan produksi tumbuhan, yang terkait

dengan kenaikan kebutuhan pemakaian lahan, pupuk dan obat-obat-an, energi, serta juga

kenaikan pencemaran dari kegiatan ini. Implikasi dari ini sangat kentara dalam simakan

terhadap areal tanam yang ada di Amerika Serikat bahwa : separuhnya lahan tanam adalah

penghasil makanan ternak (1, p. 76).

3.4 The Fourth Principle of Ecosystem Sustainability.

Untuk tercapainya sustainability, keragaman hayati perlu terpelihara dan dipertahankan.

Fig. 3-23, 1-p. 77 Untuk memperoleh 1 pound daging, ayam atau telur, petani harus bermodal biji-bijian dan kedelai seperti diperlihatkan dalam gambar diatas. Untuk dapat memperoleh 1 pound daging dibutuhkan 16 pounds makanan. Dengan kata-kata lain, biji-biji-an yang dikonsumsi untuk mendukung 1 orang yang makan daging dapat mendukung 16 orang pemakan langsung biji-biji-an.

-


hal. 50

Ecosystems yang paling seimbang adalah yang tingkat keragaman hayatinya tertinggi.

Dalam sistem sederhana, seperti sistem budi-daya tunggal, telah melekat menjadi sifatnya

bahwa yang demikian ini tidak stabil. Kebanyakan atau seluruh succession tergantung pada

perlindungan (sejauh mana terlindungnya) keragaman hayati, dan succession merupakan

landasan pokok bagi ecosystem untuk dapat memperbaiki dirinya dari berbagai macam

kerusakan (1, p. 104).

succession . Perubahan yang lambat-laun, namun adakalanya juga cepat, species di suatu

areal tertentu, akibat adanya serangan beberapa species dan menjadi lebih banyak sementara

yang lainnya berkurang dan kemudian punah. Succession disebabkan oleh perubahan satu

atau lebih faktor abiotik atau biotik yang menguntungkan species tertentu diatas beban /

penderitaan yang lainnya. Primary succession : Munculnya secara lambat-laun, melalui

serangkaian tahapan, climax ecosystem di suatu areal yang tidak pernah ditempati

sebelumnya. Secondary succession : Munculnya kembali secara lambat-laun, melalui

serangkaian tahapan, climax ecosystem di suatu areal dari yang sebelumnya “tersapu”

(1, p. 685).

climax ecosystem. Tahap akhir dalam ecosystem succession. Satu ecosystem didalam

mana populasi-populasi seluruh organisme dalam keadaan keseimbangan antara satu dengan

lainnya dan juga dengan faktor-faktor abiotik yang ada (1, p. 669).

3.5 Tugas 3.

Tugas 3 ini dalam garis besarnya adalah meminta anda untuk :

memahami Principle of Ecosystem Sustainability,

memperhatikan kenyataan lingkungan yang ada disekitar anda atau yang anda ketahui, dengan tujuan : memperoleh kesimpulan sejauh mana lingkungan yang diperhatikan

tersebut selaras dengan Principle of Ecosystem Sustainability yang diuraikan dalam

bab 3 ini,

kesimpulan yang diperoleh dipergunakan untuk dapat menyelesaikan exercise dibawah

ini :

Setelah anda memperhatikan lingkungan anda (kota Garut dan sekitarnya atau tempat lain) :

52. sebutkan jenis, lokasi dan produk ikutan kegiatan yang dapat dikatagorikan sebagai

sistem aliran elemen-elemen satu arah seperti yang dimaksud dalam sub bab 3.1.

53. Sebutkan lokasi tempat-tempat penumpukan sampah yang ada jumpai serta luas lahan

yang tertempatinya !

54. Perhatikan jenis-jenis sampah seperti yang dimaksud dalam 2, sebutkan jenis-jenis

sampah yang non-degradable serta perkirakan berapa %-kah kuantitas sampah jenis

ini.

55. Sehubungan dengan soal no. 2, menurut anda, adakah fihak yang peduli dan/atau

“mengelola” ini sehingga tidak semakin menumpuk dan berdampak ke-tidak-nyaman-

an ?

56. Menurut hemat anda, apakah yang dikonsumsi atau dipergunakan untuk keperluan

bukan makan oleh masyarakat di sekitar anda sumbernya akan terus menipis kemudian

suatu saat dapat habis ?

-


hal. 51

57. Walaupun nampaknya berskala kecil, apakah ada kasus pencemaran yang anda jumpai

atau pernah anda lihat,? Sebutkan jenis pencemaran, sumber dan lokasinya !

58. Apakah di lingkungan yang pernah anda lihat / perhatikan dijumpai adanya kasus

ecosystem “sudah kewalahan atau tidak mampu lagi” menyerap material-material

buangan atau kotoran (wastes) ? Bila ada sebutkan dimana lokasinya, pada areal

berluas berapa (kira-kira), material-material buangan apa saja yang ada disana !

59. Sebutkan macam-macam energi yang banyak dipakai oleh anda dan masyarakat di

sekitar anda kemudian sebutkan sumber dari mana dan/atau dari apa energi tersebut

berasal, kemudian sebutkan pula apakah sumber energi ini termasuk jenis yang

semakin menipis atau selalu dapat diperbaharui (renewable) !

60. Menurut perkiraan anda, bagaimanakah keadaan pertambahan populasi penduduk

disekitar anda, jelaskan apa yang menjadi dasar perkiraan anda !

61. Bila jawaban terhadap soal no. 9 seperti yang anda berikan, bagaimanakah menurut

perkiraan anda kondisi populasi penduduk di tahun-tahun mendatang ?

62. Bila jawaban terhadap soal no. 10 seperti yang anda berikan, sehubungan dengan yang

telah di bahas dalam bab 1, 2 dan 3, apakah menurut anda ada yang perlu

dikhawatirkan atau diwaspadai atau dicegah ? Jelaskan !

-


hal. 52

4 Ecosystem : What are they and How do they work ?

Organisme apakah yang hidup di suatu bentang lahan atau suatu kolam ? Bagaimanakah

mereka memperoleh sumberdaya zat dan energi sehingga mereka tetap dapat hidup ?

Bagaimanakah organisme-organisme ini berinteraksi diantara sesamanya dan dengan yang

lainnya, dan bagaimana pula mereka berinteraksi dengan lingkungan fisik dan kimiawi-nya ?

Perubahan-perubahan apakah yang mungkin terjadi di bentang lahan dan kolam tersebut

dalam perjalanan waktu yang berjalan ini ?

Ecology adalah ilmu pengetahuan yang mencoba untuk dapat menjawab pertanyaan-

pertanyaan sehubungan dengan bagaimana alam ini bekerja. Ecology adalah suatu studi

tentang bagaimana organisme berinteraksi antara satu dan lainnya dan juga dengan

lingkungan non-hidup fisik dan kimiawi (2, p. 61)

General Questions and Issues :

1. Apakah fundamental natural processes (proses-proses alam yang mendasar) yang membuat kita semua dan organisme lain hidup ?

2. Apakah yang dimaksud dengan ecosystem, dan apakah apa sajakah komponen-komponen hidup dan non-hidup –nya yang utama ?

3. Apakah yang terjadi pada energi dalam ecosystem ?

4. Apakah yang terjadi pada zat-zat dalam ecosystem ?

5. Peran-peran apakah yang dilakukan oleh berbagai macam organisme dalam ecosystem,

dan bagaimanakah organisme berinteraksi ?

-


hal. 53

4.1 Earth’s Life-Support Systems : An Overview THE BIOSPHERE AND THE ECOSPHERE.

Beberapa bagian saling berinteraksi berperan dalam menjadikan kehidupan di dunia ini tetap

dapat berlangsung.

Kita merupakan bagian dari apa yang oleh ecologist disebut sebagai biosphere keseluruhan

dunia dimana kehidupan dijumpai. Biosphere relatif tipis, tebalnya zona kehidupan ini

kurang lebih 20 kilometer dengan rentang mulai dari lantai lautan terdalam sampai puncak

gunung tertinggi (2, p. 61)

Fig. 4.2. – 2 , p. 62. Sistem pendukung kehidupan kita : struktur

umum dunia. Atmosfir terdiri dari beberapa lapis, yang paling dalam disebut troposphere, dan lapisan kedua disebut stratosphere.

-


hal. 54

Kumpulan organisme hidup didalam dunia (dijumpai didalam biosphere) berinteraksi antara

satu dengan yang lainnya dan juga dengan lingkungan non-hidup (energi dan zat) yang

melingkupi dunia ini yang disebut sebagai ecosphere. Bila dunia diibaratkan sebuah apel,

maka ecosphere tidak akan lebih tebal dari kulit apel tersebut, yang terdapat antara bagian

dalam bumi yang mencair karena panas dan ruang (space = ruang angkasa) yang dingin

dimana tidak ada kehidupan. Tujuan ecology adalah untuk mempelajari bagaimana lapisan

tipis kulit bumi yang berupa udara, air, tanah dan organisme bekerja serta bagaimana

organisme sustains itself (2, p. 62).

ENERGY FLOW AND MATTER CYCLING (aliran energi dan siklus zat). Kehidupan

di dunia sangat tergantung pada dua proses fundamental (2, p. 62) :

Fig. 4.3. – 2 , p. 63 Kehidupan dalam dunia tergantung pada siklus elemen-elemen kritis/penting (garis utuh melingkari lingkaran) dan aliran satu arah energi dari matahari melalui ecosphere (garis putus-putus). Yang diperlihatkan dalam gambar ini gambaran yang sangat disederhanakan yang memperlihatkan hanya beberapa dari banyak elemen yang di-recycle.

-


hal. 55

The one way flow of high-quality (usable) energy (aliran satu arah energi kualitas tinggi

(bermanfaat)) dari matahari, melalui material-material dan apa-apa yang hidup pada

atau dekat permukaan bumi, kemudian kedalam lingkungan (kebanyakan sebagai low-

quality heat yang tersebar ke udara atau molekul-molekul air yang ber-temperatur

rendah), dan kedalam angkasa sebagai infrared radiation (radiasi inframerah)

Siklus zat yang dibutuhkan oleh organisme hidup melalui bagian-bagian ecosphere.

THE SUN : SOURCE OF ENERGY FOR LIFE (matahari : sumber energi untuk

kehidupan).

Sumber energi yang membuat kehidupan ini masih tetap dapat berlangsung adalah matahari.

Dia menerangi dan menghangatkan bumi dan memasok energi yang dipakai tumbuhan-

tumbuhan hijau dan beberapa bakteri untuk men-synthesize (mengumpulkan dan menjadikan

satu, mempersatukan) senyawa-senyawa kimia yang membuatnya tetap dapat hidup dan

menjadi makanan untuk hampir seluruh organisme lain. Energi surya juga menggerakkan

recycling bentuk-bentuk dasar zat dan mengendalikan sistem-sistem iklim dan cuaca yang

mendistribusikan panas dan air segar ke seluruh permukaan bumi (2, p. 62).

Fig. 4.4. – 2 , p. 63 Aliran energi ke dan dari bumi.

-


hal. 56

Sekitar 34 % energi surya yang mencapai bagian terendah atmosfir (troposphere) segera

dipantulkan balik ke angkasa oleh awan, zat-zat kimia, dan debu, serta permukaan bumi yang

berbentuk tanah atau air seperti yang diperlihatkan dalam Fig. 4.4.- 2 , p. 42. Kebanyakan

sisanya yang 66 % menghangatkan troposphere dan lahan, menguapkan air dan

memutarkannya dalam ecosphere, serta menjadikan adanya angin. Bagian yang sangat

sedikit (023 %) diperangkap kebanyakan oleh tumbuhan-tumbuhan hijau dan oleh beberapa

bakteri serta dipakai dalam proses fotosintesa untuk membuat senyawa-senyawa organik

yang dibutuhkan oleh tanaman itu sendiri serta organisme lain yang memakannya untuk tetap

dapat bertahan hidup (2, p. 64).

Kebanyakan dari energi surya yang 66 % tidak terpantul kemana saja, namun ber-degradasi

menjadi lower-quality infrared radiation (yang kita rasakan sebagai panas) pada saat dia

berinteraksi dengan bumi (lihat Fig. 4.4.- 2 , p. 42). Laju pada mana aliran panas melalui

atmosfir ini dan kemudian ke angkasa dipengaruhi oleh keberadaan heat trapping gases (gas-

gas yang dapat memperangkap panas) seperti uap air, karbon dioksida, methane, nitrous

oxide dan ozone (2, p. 64).

Kehidupan kita berdampak menambah kuantitas karbon dioksida yang cukup banyak dan

juga beberapa jenis lain heat trapping gases kedalam troposphere. Efek rumah kaca yang

diakibatkan oleh ini dapat merubah pola-pola iklim planet, mengacaukan pola-pola

pertumbuhan (tanaman) pangan, dan habitat-habitat kehidupan liar (wildlife), dan

kemungkinan menaikkan permukaan air laut rata-rata (2, p. 64).

BIOGEOCHEMICAL CYCLES. Elemen apa saja yang dibutuhkan organisme untuk

hidup, tumbuh, dan berkembang biak disebut sebagai nutrient-nutrient. Kurang lebih ada

40 elemen yang sifatnya penting untuk organisme, walaupun jumlah dan jenis elemen-elemen

ini dapat beragam untuk beragam jenis organisme. Elemen-elemen dari nutrient ini biasanya

terdapat dalam berbagai senyawa (2, p. 64).

Kebanyakan zat kimia bumi ini tidak berada dalam bentuk-bentuk yang dapat dimanfaatkan

oleh organisme hidup. Elemen-elemen dan senyawa-senyawa-nya yang dibutuhkan sebagai

nutrient untuk hidup secara berkesinambungan di-daur (cycled) dalam lintasan-lintasan yang

rumit melalui bagian-bagian yang hidup dan non-hidup dari ecosphere dan dirubah menjadi

bentuk yang dapat dimanfaatkan dengan kombinasi proses-proses biologis, geologis dan

kimiawi (2, p. 64).

Siklus nutrient-nutrient dari lingkungan non-hidup (tampungan dalam atmosfir, hidrosfir dan

kerak bumi) ke organisme hidup, dan kembali ke lingkungan non-hidup berlangsung dalam

suatu yang dinamakan biogeochemical cycles (bio = hidup, geo = bumi, chemical = kimiawi

= perubahan zat dalam siklus). Siklus ini, dipacu secara langsung ataupun tidak langsung

oleh energi masuk yang berasal dari matahari, dan juga siklus-siklus karbon, oksigen,

nitrogen, phosphorus, sulfur, dan hidrologi (air), lihat Fig. 4.3. – 2 , p. 63 (2, p. 64).

Zat kimia dapat merupakan bagian dari organisme pada suatu saat dan menjadi bagian dari

lingkungan organisme pada suatu saat yang lain. Sebagai contoh : sebutir molekul oksigen

yang anda hisap, mungkin adalah yang pernah ada hisap di waktu yang lalu, mungkin juga

yang dulu pernah dihisap nenek anda, dan juga mungkin yang pernah dihisap oleh Patih

Gajahmada. Hal yang serupa, beberapa atom karbon dalam kulit tangan anda mungkin saja

pernah menjadi bagian dari satu lembar daun, atau kulit dinosaurus atau pernah terdapat

dalam suatu lapisan batuan kapur (2, p. 64).

-


hal. 57

4.2 Ecosystems : Types and Components.

THE REALM OF ECOLOGY. (dunia / bidang ecology). Ecology terutama peduli

terhadap interaksi diantara 5 tingkat organisasi zat seperti yang diperlihatkan dalam Fig. 3.1.

– 2 , p. 38 yaitu : organisme (organism), populasi (populations), komunitas (communities),

ecosystem, dan ecosphere. Organisme adalah berbagai bentuk yang hidup. Seluruh

organisme dikelompokkan menjadi species yang membentuk keragaman hayati (2, p. 64).

Satuan yang hidup terkecil suatu organisme disebut cell (sel) . Seluruh sel terbungkus oleh

suatu membrane atau dinding terluar. Masing-masing sel berisi material genetik dalam

bentuk DNA dan komponen-komponen lain yang melaksanakan fungsi-fungsi yang ter-

spesialisasi yang perlu berlangsung agar dapat hidup. Organisme seperti bakteri (bacteria)

terdiri dari hanya satu sel, namun kebanyakan organisme terdiri dari beberapa atau banyak

fig. 3-1, 2-p.38 Level of organization of matter, according to size and function. This is

one way scientists classify patterns of matterfound in nature. Part of this chapter is

devoted to a discussion of three lowest levels of organization of matter – subatomic

particles, atoms, and molecules – that make up the basic components of all higher levels

-


hal. 58

sel. Sel diklasifikasikan sebagai eukaryotic dan prokaryotic berdasarkan struktur

internalnya. Seluruh sel, kecuali bakteri, adalah eukaryotic, yaitu yang memiliki nucleus,

satu region material genentik yang dikelilingi oleh suatu membrane. Membrane juga

membungkus berbagai macam bagian-bagian internal lain sel eukaryotic. Bakteri dikatakan

prokaryotic karena tidak memiliki nucleus yang jelas, selain itu bagian-bagian internal

lainnya tidak terbungkus oleh membrane (2, p. 64).

Didalam tulisan bab ini, organisme-organisme bumi diklasifikasikan dalam lima kerajaan

utama (2, pp. 64-65) :

Bakteri (bacteria) – prokaryotic, organisme ber-sel tunggal. Kebanyakan decomposers, yang

mendapat nutrient yang dibutuhkannya dengan cara menguraikan senyawa organik yang

kompleks (rumit) yang terdapat dalam jaringan organisme hidup atau yang telah mati

menjadi senyawa nutrient inorganik yang lebih sederhana. Lainnya, seperti

cyanobacteria (sebelumnya disebut sebagai blue-green algae = ganggang biru-hijau) ,

mempergunakan sinar matahari untuk menggabungkan bahan-bahan kimia inorganik agar

dapat dibuat senyawa nutrient organik yang dibutuhkannya (fotosintesis). Beberapa

lainnya menggabungkan bahan-bahan kimia inorganik tanpa adanya cahaya untuk dapat

dibuat nutrient organik yang diperlukan (chemosynthesis) (2, p. 64).

Protists – eukaryotic, kebanyakan organisme ber-sel tunggal seperti diatoms, amoebas,

beberapa jenis algae (coklat emas dan kuning-hijau), protozoan, dan slime molds.

Fungi (jamur) - eukaryotic, kebanyakan organisme ber-sel banyak (multicelled) seperti :

mushrooms, molds, dan yeast. Semuanya decomposers yang mengambil nutrient-

nutrient yang dibutuhkan dengan mengeluarkan enzim-enzim yang menguraikan zat-zat

organik yang terdapat dalam jaringan organisme hidup atau mati. Kemudian fungi

menyerap nutrient-nutrient yang dihasilkan.

Plants (tumbuh-tumbuhan) - eukaryotic, kebanyakan organisme ber-sel banyak (multicelled)

seperti : algae (merah, biru, dan hijau), mosses, fern, flowers, cacti, grasses, beans,

wheat, rice, dan trees. Organisme-organisme jenis ini menghasilkan nutrient-nutrient

organik dengan cara fotosintesis untuk dirinya sendiri dan organisme lain yang

memakannya. Terrestrial plants memperoleh air dan nutrient-nutrient inorganik dari

dalam tanah, dan aquatic plants memperoleh air dan nutrient-nutrient inorganik dari

dalam air. Beberapa tanaman evergreens, yang mempertahankan keberadaan daunnya

sepanjang tahun. Contoh-contohnya adalah : ferns (pakis/paku), pohon-pohon tinggi

berdaun lebar, yang hidup di hutan-hutan hujan yang hangat dan lembab, dan cone-

bearing trees (conifers) seperti : firs, spruces, pines, redwoods, dan sequoias.

Deciduous plants, seperti : oak dan maple trees, bertahan hidup dalam musim kering

atau musim dingin dengan menggugurkan daunnya. Succulent plants, seperti cacti

(kaktus), yang dapat bertahan hidup di tempat-tempat beriklim kering dengan tidak

mempunyai daun, karenanya mengurangi kehilangan air yang langka. Kaktus

menyimpan air dan mempergunakan sinar matahari untuk menghasilkan makanan yang

dibutuhkannya dalam jaringan berdaging tebal (thick fleshy tissue) di batang dan ranting-

ranting-nya.

Animals (binatang) - eukaryotic, organisme ber-sel banyak (multicelled) seperti : sponge

(bunga karang) , jellyfish, arthropods (insects, shrimp, lobsters), mollusks (snail, clams,

oysters, octopuses), fish, amphibians (frogs, toads, salamanders), reptiles (turtles,

lizards, alligators, crocodiles, snakes), birds, dan mammals (kangaroos, bats, cats,

rabbits, elephants, whales, porpoises, monkeys, apes, humans). Binatang-binatang ini

-


hal. 59

memperoleh nutrient-nutrient organik dengan memakan tumbuhan (herbivores =

herbivora), memakan binatang lainnya (carnivores = karnivora), atau memakan

tumbuhan dan binatang lainnya (omnivores = omnivora). Beberapa binatang disebut

vertebrates (vertebrata) , yaitu binatang yang mempunyai tulang belakang , dan yang

tidak bertulang belakang disebut invertebrates (invertebrata). Beberapa binatang

berdarah dingin (invertebrata, ikan, binatang amfibi dan reptile), dan ada juga yang

berdarah hangat (burung dan binatang menyusui).

Population (populasi) adalah kelompok individu-individu (individuals) dari species yang

sama yang menempati areal tertentu pada saat yang bersamaan. Tempat dimana populasi

(atau organisme individual) hidup disebut habitat-nya. Contoh-contoh populasi : seluruh

ikan matahari yang ada di kolam, kelompok tupai abu-abu yang ada di suatu hutan, pohon-

pohon oak putih yang ada di suatu hutan, manusia yang ada di satu negara, atau manusia yang

ada di dunia ini (2, p. 66).

Populasi-populasi (populations) dari semua species yang menempati suatu tempat tertentu

membentuk apa yang disebut community atau biological community. Apa yang terdapat

dalam satu community tergantung pada ukuran (luasnya) tempat yang kita inginkan menjadi

perhatian kita. Sebagai contoh, yang dipandang 1 community bisa keseluruhan satu hutan,

bisa juga bagian kecil dari satu hutan, bisa juga 1 pohon, atau bisa juga satu batang kayu

(2, p. 66).

Ecosystem adalah sebuah community yang terdiri dari berbagai species yang saling

berinteraksi satu dengan yang lainnya serta juga berinteraksi dengan lingkungan non-hidup-

nya yang terdiri dari : faktor-faktor fisik dan faktor-faktor kimiawi. Suatu ecosystem

merupakan jaringan interaksi biologis, kimiawi dan fisik yang terus berubah (dinamis) yang

membuat suatu community berkesinambungan dan memungkinkannya ber-reaksi terhadap

perubahan-perubahan kondisi lingkungan-nya. Seluruh ecosystems yang ada di dunia

membentuk apa yang disebut ecosphere (2, p. 66).

Climate (iklim) = pola umum kondisi-kondisi cuaca (weather conditions), variasi musiman,

dan cuaca ekstrim (minimum dan maksimum) suatu areal dalam jangka waktu yang panjang.

Iklim merupakan faktor utama yang menentukan tipe-tipe dan keberadaan makhluk hidup,

khususnya tumbuh-tumbuhan, yang dapat dijumpai di areal lahan tertentu. Biologists telah

membagi bagian terrestrial dari biosfir menjadi biomes, region-region besar ekologis yang di-

habitat-i oleh tipe-tipe makhluk hidup tertentu, khususnya vegetasi (tumbuh-tumbuhan), lihat

Fig. 4.9. – 2 , p. 65. Contoh-contoh dari zona-zona vegetational berskala besar ini adalah :

hutan-hutan, gurun-gurun, dan padang-padang rumput (2, p. 66).

Masing-masing biome berisi sejumlah besar ecosystems yang komuniti-komuniti-nya telah

menyesuaikan diri dengan perbedaan-perbedaan kecil iklim, tanah dan faktor-faktor

lingkungan lainnya yang ada dalam biome tersebut. Bagian laut dan air tawar dari biosfir

juga dapat dibagi menjadi zona-zona makhluk hidup, masing-masing dibentuk oleh beberapa

ecosystems (2, p. 66).

-


hal. 60

ABIOTIC COMPONENTS OF ECOSYSTEMS. Ecosystems terdiri dari berbagai macam

komponen non-hidup (abiotic = abiotik) dan komponen hidup (biotic = biotik). Fig. 4.10. –

2 , p. 68 dan Fig. 4.11. – 2 , p. 68 adalah diagram yang sangat disederhanakan yang

memperlihatkan beberapa komponen ecosystems dalam kolam air tawar dan di lapang

(2, p. 66).

Yang termasuk komponen non-hidup atau abiotik suatu ecosystem adalah berbagai macam

faktor fisik dan kimiawi. Faktor-faktor fisik yang berpengaruh besar terhadap ecosystems

adalah (2, p. 66) :

sinar matahari dan tempat teduh,

temperatur rata-rata dan rentang temperatur,

presipitasi rata-rata dan distribusinya sepanjang masing-masing tahun,

angin,

latitude (jarak dari khatulistiwa),

altitude (tinggi diatas muka laut),

sifat tanah (untuk terrestrial ecosystems)

api (untuk terrestrial ecosystems)

aliran-aliran air (dalam aquatic ecosystems)

fig. 4-9, 2-p.67 Gradual transition from one major biome to another along the 39th

parallel crossing the United Satates. These transitions are caused primarily by changes in

climate, which are due mainly to differences in average temperature and average

precipitation.

-


hal. 61

jumlah material padat melayang (suspended solid materials) (untuk aquatic ecosystems)

Faktor-faktor kimiawi yang berpengaruh besar terhadap ecosystems adalah (2, p. 66) :

taraf air dan udara dalam tanah,

taraf nutrient-nutrient tumbuh-tumbuhan yang terlarut dalam kelembaban tanah untuk

terrestrial ecosystem, dan yang terlarut dalam air untuk aquatic ecosystems,

salinitas air untuk aquatic ecosystems,

taraf oksigen terlarut (dissolved oxygen) untuk aquatic ecosystems.

BIOTIC COMPONENTS OF ECOSYSTEMS. Organisme yang membentuk komponen-

komponen hidup (biotik) biasanya diklasifikasikan sebagai : producers dan consumers , yang

didasarkan pada bagaimana ia memperoleh makanan atau nutrient-nutrient organik yang

dibutuhkannya untuk dapat hidup, lihat Fig. 4.10. – 2 , p. 68 dan Fig. 4.11. – 2 , p. 68

(2, p. 66).

Producers. Kadang-kadang disebut sebagai autotrophs (memasok makanannya sendiri)

yang dapat membuat senyawa-senyawa organik yang dibutuhkannya sebagai nutrient-nutrient

dari senyawa-senyawa inorganik sederhana yang diperoleh dari lingkungannya. Pada

kebanyakan terrestrial ecosystems, tumbuh-tumbuhan hijau adalah producers. Pada

kebanyakan aquatic ecosystems , kebanyakan producers adalah phytoplankton, dimana yang

disebut sebagai phytoplankton adalah berbagai macam bakteri dan protists (2, p. 66).

fig. 4-10, 2-p.68 Some principal components of a freshwater pond ecosystem.

-


hal. 62

Kebanyakan producers membuat nutrient-nutrient organik yang dibutuhkannya melalui

fotosintesa. Walaupun pada saat proses fotosintesa berlangsung, terjadi ratusan perubahan

kimiawi secara berturutan , keseluruhan rangkaian perubahan-perubahan kimiawi tersebut

dapat disederhanakan sebagai berikut (2, pp. 66-67) :

karbon dioksida + air + energi matahari glukosa +oksigen

Beberapa organisme producer, kebanyakan bakteri-bakteri tertentu, dapat menyerap senyawa-

senyawa inorganik dari lingkungannya dan merubahnya menjadi nutrient organik tanpa

bantuan sinar matahari, proses yang demikian disebut chemosynthesis. (2, p. 67).

Seluruh organisme-organisme dalam ecosystems selain producers disebut sebagai :

consumers atau heterotrophs, yang tidak dapat menghasilkan sendiri nutrient organik yang

dibutuhkannya, oleh karenanya, mendapatkan nutrient organik yang dibutuhkannya dengan

cara memakan jaringan producers atau consumers. Consumers dikelompokkan menurut

sumber-sumber makanannya sebagai berikut (2, p. 67) :

Primary consumers yaitu yang memakan langsung tumbuh-tumbuhan (herbivores =

herbivora) atau juga yang memakan langsung producers lainnya.

Secondary consumers yaitu yang memakan hanya primary consumers. Kebanyakan

secondary consumers adalah binatang.

Tertiary atau higher-level consumers yaitu yang memakan binatang pemakan binatang

(carnivores = karnivora)

Omnivores = omnivora (pemakan segala) dapat memakan tumbuh-tumbuhan maupun

binatang, misalnya : babi, tikus, srigala, dan manusia.

fig. 4-11, 2-p.68 Some principal components of an ecosystem in a field.

-


hal. 63

Detrivores (decomposers dan detritus feeders). Organisme yang mati disebut detritus ,

dapat berupa bagian-bagian dari organisme yang mati dan kotoran-kotoran atau buangan

(wastes) dari organisme hidup, lihat Fig. 4.12. – 2 , p. 69 . Decomposers mencerna

detritus dengan menguraikan molekul-molekul organik yang kompleks yang terdapat

dalam detritus menjadi senyawa-senyawa inorganik yang lebih sederhana dan menyerap

nutrient-nutrient yang dapat larut. Yang termasuk decomposers : berbagai macam

bakteri dan fungi (jamur), kebanyakan molds dan mushrooms , lihat Fig. 4.13. – 2 , p. 69.

Detritus feeder, seperti crabs, carpenter ants, termites, dan earthworm, menyerap

nutrient dari partikel-partikel zat-zat organik yang telah sebagian membusuk.

fig. 4-13 2-p.

fig. 4-12,

-


hal. 64

Energi kimiawi yang tersimpan dalam glukosa dan senyawa-senyawa nutrient organik

lainnya dipakai producers dan consumers untuk dapat mengendalikan proses-proses

hidupnya. Producer memperoleh glukosa dan senyawa-senyawa nutrient organik lainnya

dari proses fotosintesa sedangkan consumer dari makanan yang dimakannya. Energi ini

kemudian dilepaskan dalam proses yang disebut aerobic respiration , dimana aerobic

organism (organisme yang membutuhkan oksigen untuk tetap dapat hidup)

mempergunakan oksigen yang dihasilkan dalam sel-sel-nya atau dipindahkan ke sel-sel-

nya dari lingkungannya untuk menguraikan glukosa dan senyawa-senyawa nutrient

organik lainnya kembali menjadi karbon dioksida dan air. Pada saat proses aerobic

respiration berlangsung, terjadi ratusan perubahan kimiawi secara berturutan ,

keseluruhan rangkaian perubahan-perubahan kimiawi tersebut dapat disederhanakan

sebagai berikut (2, p. 70) :

glukosa +oksigen karbon dioksida + air + energi

Walaupun tahapan-tahapan detail dalam proses-proses rumit fotosintesa dan aerobic

respiration berbeda, jaringan perubahan kimiawi untuk aerobic respiration adalah kebalikan

dari proses fotosintesa (2, p. 70).

Kebertahanan hidup individu organisme yang manapun tergantung pada matter flow (aliran

zat) dan energy flow (aliran energi) yang melalui tubuhnya. Komuniti organisme dalam

suatu ecosystem bertahan hidup terutama oleh karena kombinasi dari matter recycling (daur-

ulang zat) dan one-way flow of energy (aliran satu arah energi) , lihat Fig. 4.14. – 2 , p. 70.

Fig. 4.14. – 2 , p. 70 memperlihatkan bahwa decomposers berperan dalam melengkapkan

siklus zat-zat dalam siklus hidup-mati dengan cara menguraikan senyawa-senyawa organik

yang ada dalam detritus menjadi nutrient-nutrient organik yang dapat dipakai oleh producers.

Tanpa ada decomposers, seluruh dunia akan segera tenggelam dalam sampah tumbuhan,

tubuh-tubuh binatang yang mati, kotoran hewan dan limbah. Fig. 4.14. – 2 , p. 70 juga

memperlihatkan bahwa ecosphere dan ecosystems-nya membutuhkan keberadaan producers

dan decomposers. Hal ini berarti bahwa kita dan seluruh consumers lainnya, kecuali

decomposers, bukanlah bagian yang penting dari ecosphere (2 , p. 70).

-


hal. 65

TOLERANCE RANGES OF SPECIES TO ABIOTIC FACTORS. Alasan mengapa

organisme tidak menyebar dimana saja adalah : populasi species mempunyai range of

tolerance tertentu terhadap faktor-faktor kimiawi dan fisik, seperti : temperatur, yang ada

dalam lingkungannya, lihat Fig. 4.15. – 2 , p. 71. Didalam tolerance range (rentang

toleransi) terdapat optimum range (rentang optimum) didalam mana populasi species hidup

paling efisien. Didalam rentang toleransi tapi diluar (“diatas” dan “dibawah”) rentang

optimum faktor-faktor abiotik , terdapat rentang dimana faktor-faktor abiotik hanya dapat

mendukung populasi yang lebih sedikit. Manakala nilai faktor-faktor abiotik melampaui

limit toleransi bawah ataupun atas, kalaupun ada hanya beberapa saja organisme dari species

tertentu yang masih dapat bertahan hidup (2 , pp. 70-71).

Observasi-observasi yang diuraikan diatas disimpulkan dalam law of tolerance : keberadaan,

keberlimpahan, dan distribusi species dalam suatu ecosystem ditentukan oleh apakah level

satu atau lebih faktor fisik dan kimiawi berada dalam rentang yang di-toleransi oleh species.

Suatu species mungkin memiliki range of tolerance yang lebar untuk beberapa faktor, namun

range of tolerance yang sempit untuk faktor lainnya. Kebanyakan organisme dalam suatu

species kurang tolerant dalam juvenile stage atau reproductive stage dalam siklus hidupnya.

Species yang sangat tolerant sangat mungkin akan mampu hidup dalam rentang habitat-

habitat dengan kondisi yang berbeda-beda (2 , p. 71).

Beberapa species dapat menyesuaikan toleransi-nya terhadap faktor fisik seperti, temperatur,

bila expose-nya terhadap kondisi tersebut berubah secara lambat-laun. Sebagai contoh, anda

fig. 4-14

-


hal. 66

dapat tolerate terhadap air bertemperatur tinggi, bila pada saat awal, anda masuk kedalam bak

air yang panas-nya dapat anda tolerate, kemudian ditambahkan secara perlahan air yang lebih

panas, kemudian lebih panas lagi dst ....... (2 , p. 71).

Penyesuaian terhadap perubahan kondisi baru secara perlahan-lahan, atau acclimation,

merupakan suatu protective device yang bermanfaat. Walaupun demikian , terdapat limit

atau batas acclimation dan hal ini dapat membahayakan. Pada setiap tahap perubahan,

species menjadi lebih dekat terhadap limit of tolerance –nya . Tiba-tiba, tanpa ada warning

signals , perubahan kecil selanjutnya memacu suatu threshold effect , reaksi yang merugikan

bahkan fatal karena tolerance limit telah dilampaui , banyak mirip ketika menambahkan

sebatang jerami yang merontokkan punggung unta yang memang telah kelebihan beban

(2, p. 71).

Threshold effect sebagiannya menjelaskan mengapa banyak masalah-masalah lingkungan

kelihatannya meningkat tiba-tiba, walaupun sebenarnya persoalan telah terbangun dalam

waktu yang cukup panjang sebelumnya. Sebagai suatu contoh : satu atau lebih species

pohon di hutan tertentu mulai mati dalam jumlah besar setelah prolonged exposure terhadap

sejumlah pollutants udara. Kita biasanya baru menyadari permasalahannya hanya bila

seluruh hutan telah habis, seperti yang terjadi di sebagian Eropa dan Amerika Utara. Yang

demikian ini adalah karena telah melakukan keterlambatan 10-20 tahun dalam mencegah

terjadinya kerusakan. Threshold effect juga menjelaskan mengapa kita perlu menekankan

perlunya pencegahan pencemaran , tidak lain , sebenarnya , dengan maksud untuk mencegah

jangan sampai threshold-nya dilampaui (2, p. 71).

fig. 4-15

-


hal. 67

LIMITING FACTORS IN ECOSYSTEMS. Ecological Principle lainnya terkait dengan

law of tolerance adalah limiting factor principle : terlampau banyak atau terlampau sedikit

keberadaan suatu faktor abiotik dapat membatasi atau menghambat pertumbuhan populasi

suatu species dalam suatu ecosystem, walaupun seluruh faktor-faktor lainnya berada pada

atau dekat pada optimum range of tolerance untuk species tersebut. Faktor tunggal yang

ternyata membatasi pertumbuhan populasi suatu species dalam suatu ecosystem disebut

sebagai limiting factor (2, pp. 71-72).

Contoh-contoh limiting factors untuk biomes dan terrestrial ecosystems adalah temperatur,

air, sinar, dan soil nutrient-nutrient. Sebagai suatu contoh, tinjau seorang petani yang

menanam jagung di kebunnya dimana tanahnya terlampau sedikit mengandung phosphorus.

Walaupun kebutuhan air, nitrogen, potassium, dan nutrient-nutrient lainnya untuk jagung

tersebut terpenuhi , jagung tersebut tetap akan terhambat tumbuh, dan berhenti tumbuh

manakala seluruh phosphorus yang tersedia telah habis . Dalam kasus ini, ketersediaan

phosphorus merupakan limiting factor yang menentukan sebanyak atau sejauh mana jagung

akan tumbuh di kebun tersebut . Pertumbuhan juga dapat terbatasi dengan keberadaan suatu

faktor abiotik tertentu yang terlampau banyak. Sebagai contoh : tanaman dapat mati bila

terlampau banyak air atau terlampau banyak pupuk (2, p. 72).

Dalam aquatic ecosystem, salinity (= salinity = jumlah berbagai macam garam terlarut

dalam sejumlah volume air) merupakan limiting factor. Salinitas menentukan species yang

dapat dijumpai dalam marine ecosystems, seperti lautan, dan dalam freshwater ecosystem ,

seperti sungai dan danau. Aquatic ecosystems juga dapat dibagi menjadi : surface live zone,

middle life zone, dan bottom layers life zone. Ada tiga limiting factors yang penting yang

menentukan jumlah dan tipe organisme dalam lapis-lapis kehidupan yang berbeda ini yaitu :

temperatur, sinar matahari, dan dissolved oxygen content (kandungan oksigen terlarut =

jumlah oksigen terlarut dalam volume air tertentu pada temperatur dan tekanan tertentu)

(2, p. 72).

-


hal. 68

4.3 Energy Flow in Ecosystems.

FOOD CHAINS AND FOOD WEBS. Natural ecosystems dalam menjalankan fungsinya

tidak menghasilkan yang terbuang. Seluruh organisme, mati atau hidup, merupakan sumber

makanan potensial untuk organisme yang lain. Seekor caterpillar memakan daun, seekor

robin makan caterpillar , kemudian seekor hawk memakan robin . Manakala tumbuhan

caterpillar, robin , dan hawk mati , pada gilirannya semua akan dikonsumsi oleh

decomposers (2, p. 72).

fig. 4-16

Urutan umum (rangkaian) dari : siapa yang makan atau siapa yang di-decomposes dalam

suatu ecosystem disebut food chain , contohnya adalah seperti yang diperlihatkan dalam Fig.

4.16. – 2 , p. 72. Hubungan ini memperlihatkan bagaimana energi di-transfer dari satu

organisme ke organisme lainnya pada saat ia “mengalir” dalam suatu ecosystem (2, p. 72).

Ecologist memasukkan setiap organisme dalam suatu ecosystem ke dalam suatu trophic level

tergantung pada apakah organisme tersebut termasuk producer atau consumer dan tergantung

pada yang dimakannya atau yang di-decomposes-nya (Fig. 4.16. – 2 , p. 72) Producers

dimasukkan ke trophic level ke 1 ; primary consumers adalah pemakan producers, apakah

memakan producers yang hidup ataupun yang mati, dimasukkan ke trophic level ke 2;

secondary consumer (pemakan daging) dimasukkan ke trophic level ke 3, dan seterusnya...

Kelas khusus consumers, detrivores, memperoleh energi dan material dari detritus yang

berakumulasi berasal dari seluruh trophic level (2, p. 72).

Dalam suatu ecosystem, anda akan sulit menemukan food chain sesederhana seperti yang

diperlihatkan dalam Fig. 4.16. – 2 , p. 72 . Kebanyakan consumers memakan dua atau lebih

jenis organisme. Beberapa binatang memakan organisme-organisme yang terdapat dalam

beberapa trophic level. Hal ini berarti bahwa : organisme-organisme dalam kebanyakan

ecosystem terlibat dalam jaringan beberapa feeding relationships yang saling berkaitan yang

kompleks yang disebut sebagai food web. Contoh food web untuk kasus di Antarctica yang

disederhanakan diperlihatkan dalam Fig. 4.17. – 2 , p. 73. Trophic level dapat dimasukkan

ke dalam food web seperti memasukkannya kedalam food chain (2, p. 74).

-


hal. 69

-


hal. 70

ENERGY FLOW PYRAMIDS. Biomass adalah zat-zat organik yang dihasilkan oleh

tumbuh-tumbuhan dan photosynthetic producers lainnya. Dalam suatu food chain atau food

web, biomass ditransfer dari satu trophic level ke trophic level yang lainnya. Sebelum

ditransfer , sebagian dari biomass ini diuraikan oleh producers, dimana pada saat penguraian

ini ada energi yang dilepaskan berbentuk panas ke lingkungan yang ada di sekitarnya. Hal

ini berarti bahwa : high quality energy yang tersedia untuk primary consumers lebih sedikit

dari pada yang tersedia untuk producers. Juga, biomass yang tersedia untuk organisme pada

trophic level selanjutnya tidak semuanya dimakan, atau dicerna atau diserap (2, p. 74).

Tambahan hilangnya high quality energy dalam biomass terjadi pada masing-masing urutan

trophic level. Reduksi dalam high quality energy yang tersedia untuk organisme pada

masing-masing urutan trophic level dalam food web atau food chain kebanyakan sebagai

akibat adanya inevitable-quality tax yang dikenakan oleh second law of energy (2, p. 74).

Persentasi high quality energy yang tersedia dari satu trophic level untuk yang selanjutnya

bervariasi antara 5 % - 20 % (jadi hilangnya 80 % - 95 %) tergantung pada species yang

mana dan berlangsung di ecosystem yang mana. Diagram berbentuk piramid seperti yang

diperlihatkan dalam Fig. 4.18. – 2 , p. 74 menggambarkan hilangnya high quality energy pada

masing-masing tingkat dalam satu food chain sederhana, dengan anggapan terjadi kehilangan

sebesar 90 % dalam masing-masing transfer dari satu trophic level ke tingkat selanjutnya.

fig. 4-18

-


hal. 71

Pyramid of energy flow yang seperti yang diperlihatkan dalam Fig. 4.18. – 2 , p. 74

menunjukan bahwa semakin tinggi taraf trophic level dalam food web atau food chain, maka

akan semakin besar kehilangan komulatif high quality energy (2, p. 74).

Energy flow pyramid menjelaskan mengapa populasi manusia yang lebih besar akan dapat

didukung bila manusia tersebut makanannya berada pada trophic level yang lebih rendah,

misalnya bila menkonsumsi langsung biji-biji-an, seperti padi misalnya, padi manusia

dibanding kalau manusia tersebut mengkonsumsi daging binatang yang memakan biji-biji-an

(biji-biji-an binatang manusia) (2, p. 74).

PRODUCTIVITY OF PRODUCERS. Laju pada mana producers dalam suatu ecosystem

menangkap dan menyimpan sejumlah energi kimiawi tertentu sebagai biomass dalam suatu

waktu tertentu disebut sebagai primary productivity dari ecosystem tersebut. Jumlah energi

yang sebenarnya tergantung pada keseimbangan antara : laju biomass dapat dihasilkan oleh

producer ecosystem tersebut dengan laju producers mempergunakan sebagian biomass ini

(biasanya dengan cara aerobic respiration) untuk tetap hidup. Perbedaan antar 2 “laju” ini

disebut sebagai net primary productivity dari ecosystem tersebut (2, pp. 74-75).

net primary

productivity

=

laju producers menghasilkan

energi kimiawi yang disimpan

dalam biomass melalui

fotosintesis

-

laju producers mempergunakan

energi kimiawi yang tersimpan

dalam tersimpan dalam biomass

melalui aerobic respiration

Net primary productivity biasanya dilaporkan sebagai energy output dari producers di suatu

areal untuk jangka waktu tertentu (2, p. 75).

Net primary productivity dapat dipandang sebagai sumber makanan dasar atau “income”

consumers dalam suatu ecosystem. Ecologist telah memperkirakan rata-rata tahunan net

primary production producers per meter persegi untuk terrestrial dan aquatic ecosystems

utama. Fig. 4.19. – 2 , p. 75 memperlihatkan bahwa ecosystems dan zona kehidupan

dengan net primary productivity rata-rata tertinggi adalah : estuaries, swamps and marshes,

dan rain forests, yang terendah adalah tundra (arctic grassland), open ocean, dan desert

(2, p. 75).

-


hal. 72

Anda mungkin berkesimpulan bahwa : untuk dapat tersedianya makanan bagi populasi

manusia yang terus berkembang , kita harus membersihkan (menebangi) tropical forest untuk

bercocok tanam tumbuhan pangan dan kita juga harus memanen tumbuh-tumbuh-an yang

tumbuh di estuaries, swamps and marshes,, namun kesimpulan yang demikian itu salah.

Salah satu alasannya adalah : yang tumbuh di estuaries, swamps and marshes kebanyakan

rerumputan yang tidak dapat dimakan manusia, walaupun demikian rerumputan ini sangat

penting artinya sebagai sumber-sumber makanan dan areal tempat bertelur ikan, udang dan

bentuk-bentuk lain kehidupan aquatik yang menjadikan tersedianya protein untuk kita dan

consumers lainnya. Oleh karenanya, kita harus melindunginya, tidak memanen atau merusak

tumbuhan yang ada di estuaries, swamps and marshes tersebut (2, p. 75).

Dalam tropical forests , kebanyakan dan lebih banyak nutrient-nutrient tersimpan dalam

pohon-pohon dan vegetasi lainnya dibanding yang tersimpan dalam tanah. Bila pohon-

pohon ditebangi , the low level of nutrient-nutrient dalam tanah yang menjadi (lebih) terbuka

akan dengan cepat berkurang akibat hujan yang sering terjadi dan tumbuhan yang ditanam.

Oleh karenanya, tanaman pangan hanya dapat tumbuh dalam waktu pendek saja bila tidak

banyak diberi masukan commercial fertilizers yang mahal. Oleh karenanya, seharusnya kita

melindungi tropical forests , bukan menebanginya (2, p. 75).

Kita telah consuming , diverting, and wasting kurang lebih 27 % dari net primary

productivity dunia ini, dimana 40 % -nya dihasilkan pada lahan tanah. Net primary

productivity dunia sisanya dipakai untuk mendukung seluruh species-species dunia lainnya,

yang juga merupakan kapital dunia yang vital yang membuat kita masih tetap dapat hidup.

Apakah yang akan terjadi bila populasi menjadi dua kalinya dalam 40 tahun mendatang dan

dalam prosesnya banyak mengurangi keragaman hayati dunia dengan mempergunakan 54 %

potensi net primary productivity dunia yang 80 % -nya dihasilkan dari lahan tanah ?

(2, p. 75).

4.4 Matter Cycling in Ecosystems.

BIOCHEMICAL CYCLES. Nutrient-nutrient , zat kimia esensial untuk hidup, di-daur

dalam ecosphere (lihat Fig. 4.3. – 2 , p. 63) dan dalam ecosystems yang sudah matang dalam

siklus-siklus (daur-daur) biogeochemical (Fig. 4.20. – 2 , p. 76) Dalam siklus-siklus ini ,

nutrient-nutrient berpindah dari lingkungan, melalui organisme, dan kemudian kembali ke

lingkungan. Semuanya digerakkan , secara langsung atau tidak langsung oleh energi dari

matahari dan oleh gravitasi (2, p. 75).

Ada tiga jenis siklus biogeochemical yang saling berkaitan, yaitu : gaseous cycles,

sedimentary cycles, dan hydrologic cycle. (2, p. 76).

Dalam gaseous cycles, nutrient-nutrient beredar kebanyakan diantara atmosfir, hidrosfir

(air), dan organisme-organisme hidup. Dalam kebanyakan siklus-siklus ini elemen-elemen

di-daur-ulang dengan cepat, sering kali dalam hitungan jam atau hari. Gaseous cycles yang

utama adalah siklus-siklus karbon, oksigen, hidrogen dan nitrogen (2, p. 76).

Dalam sedimentary cycles, nutrient-nutrient beredar kebanyakan diantara : earth’s crust

(kerak bumi yaitu : tanah, batuan, dan sedimen di lahan dan dasar laut) , hidrosfir (air), dan

organisme-organisme hidup. Dalam kebanyakan siklus-siklus ini elemen-elemen di-daur-

ulang lebih lambat dibanding siklus-siklus yang terjadi di atmosfir , karena elemen-elemen

terikat pada sedimentary rock untuk jangka waktu yang lama, sering kali ratusan bahkan

-


hal. 73

jutaan tahun. Phosphorus dan sulfur adalah dua dari 36 elemen-elemen yang di-daur-ulang.

(2, p. 76).

Dalam hydrologic cycle Air bersirkulasi diantara : lautan (laut) , udara , lahan , dan

organisme hidup. Siklus ini juga mendistribusikan panas dari matahari ke seluruh

permukaan bumi (2, p. 76).

CARBON CYCLE. Karbon merupakan blok pembangun dasar : karbohidrat, lemak,

protein, nucleic acids seperti DNA dan RNA, dan senyawa-senyawa organik lainnya yang

penting sifatnya untuk kehidupan. Siklus karbon berdasar pada gas karbon dioksida, yang

hanya membentuk sekitar 0.003 % volume atmosfir bawah dan juga terlarut dalam air.

Producers menyerap karbon dioksida dari atmosfir (terrestrial producers) atau air (aquatic

producers) dan melalui fotosintesa mengkonversi karbon dalam karbon dioksida menjadi

karbon dalam senyawa-senyawa organik yang kompleks seperti glukosa. Kemudian

producers dan consumers yang mengkonsumsi oksigen melaksanakan aerobic respiration

dalam rangka menguraikan glukosa dan senyawa-senyawa organik yang kompleks lainnya

kemudian mengkonversinya menjadi karbon yang kembali menjadi karbon dioksida dalam

atmosfir atau air untuk dipergunakan lagi oleh producers (2, p. 76).

Keterkaitan antara fotosintesa yang dilakukan producers dan aerobic respiration yang

dilakukan producer dan consumers adalah : memutarkan karbon dalam ecosphere dan

merupakan bagian utama dari siklus karbon dunia (lihat Fig. 4.21. – 2, p. 77). Oksigen dan

hidrogen, elemen lainnya dalam glukosa, dan nutrient-nutrient organik lainnya, beredar

(cycle) bersama-sama dengan karbon (2, p. 76)

-


hal. 74

Fig. 4.22. – 2, pp. 78-79 memperlihatkan bagian-bagian lain siklus karbon dunia dalam

terrestrial ecosystems dan marine ecosystems. Sebagian karbon dunia telah terikat dalam

periode waktu yang panjang di perut bumi yang dalam yang dikenal dengan nama fossil fuels

yang kebanyakan berupa batubara, petroleum, dan gas alam. Karbon dalam fossil fuels

lepas ke atmosfir sebagai karbon dioksida pada saat fossil fuels di-extraksi dan di-“bakar”.

Karbon dioksida juga dilepaskan ke udara pada saat terjadi aerobic respiration dan pada saat

terjadi letusan gunung berapi (2, p. 76).

Dalam marine ecosystems, beberapa organisme mengambil CO2 terlarut atau ion-ion karbon

(CO32-

) dari air laut kemudian membentuk kalsium karbonat (CaCO3) yang sedikit dapat

terlarut sehingga terbentuk kulit kerang , batu-batu-an , dan kerangka marine organisms,

mulai dari protozoans yang berukuran kecil sampai ke batu karang yang berukuran besar.

Pada saat organisme-organisme yang ber-kulit-kerang mati, partikel-partikel kecil dari kulit

kerang dan tulang punggung-nya bertumpuk di kedalaman lautan serta tertimbun dalam

kurun waktu yang ber-abad-abad lamanya dalam sedimen-sedimen dasar (2, pp. 76-77)

-


hal. 75

-


hal. 76

-


hal. 77

fig. 4.22.

-


hal. 78

Karbon yang terdapat pada sedimen-sedimen di kedalam dasar lautan kembali masuk

kedalam siklus sangat lambat, yaitu bila ada sedimen yang larut dan membentuk karbon

dioksida terlarut yang dapat masuk ke dalam atmosfir. Kejadian geologi jangka panjang

juga dapat mengangkat dasar sedimen ke permukaan , menjadikan batuan karbonat terbuka

pada serangan kimiawi dan berubah menjadi gas karbon dioksida (2, p. 77).

Khususnya sejak 1950 , sebagai mana populasi dunia dan pemakaian sumberdaya meningkat

dengan cepat, manusia telah melakukan intervensi terhadap siklus karbon terutama dalam dua

cara sebagai berikut (2, p. 77) :

Penebangan hutan-hutan dan vegetasi lainnya tanpa penanaman kembali yang memadai,

sehingga jumlah vegetasi yang dapat menyerap CO2 menjadi lebih sedikit.

Membakar karbon yang terdapat dalam fossil fuel serta pembakaran kayu lebih cepat dari

yang mampu ditumbuhkan kembali. Yang demikian ini menghasilkan karbon dioksida

yang mengalir masuk ke atmosfir. Beberapa ilmuwan memperkirakan bahwa : karbon

dioksida ini, bersama zat-zat kimia lain yang tertambahkan ke atmosfir, dapat

meningkatkan efek rumah kaca alami dunia, merubah pola iklim, mengganggu produksi

pangan dunia dan habitat-habitat kehidupan alam bebas.

NITROGEN CYCLE. Organisme membutuhkan nitrogen dalam berbagai bentuk zat

kimiawi untuk men-sintesa (to synthesize) .protein-protein , nucleic acids (asam-asam

nucleic) seperti DNA dan RNA , dan nitrogen yang mengandung senyawa-senyawa organik

-


hal. 79

lainnya. Gas nitrogen (N2) yang mengisi 78 % volume atmosfir bagian bawah tidak dapat

dipakai langsung sebagai nutrient oleh tumbuhan ber-sel banyak dan oleh binatang. Gas

nitrogen di-konversi menjadi senyawa-senyawa ion yang dapat larut dalam air yang

mengandung ion-ion nitrat (NH3-) dan ion-ion ammonium (NH4

+) yang kemudian diserap

akar-akar tumbuhan sebagai satu bagian dari rangkaian siklus nitrogen. Siklus gas yang

dijelaskan ini diperlihatkan dalam bentuk yang disederhanakan dalam Fig. 4-23 – 2, p. 80

(2, p. 77).

Konversi gas nitrogen atmosfir menjadi bentuk-bentuk kimia lainnya yang bermanfaat untuk

tumbuhan disebut nitrogen fixation. Nitrogen fixation dilaksanakan terutama oleh bakteri-

bakteri jenis tertentu (cyanobacteria) dalam tanah dan air dan oleh rhizobium bacteria yang

hidup dalam gelembung-gelembung kecil yang terdapat dalam akar-akar tanaman tertentu

seperti : alfalfa, clover , peas , beans , dan tumbuhan polong (legume) lainnya (2, p. 77).

Tumbuhan mengkonversi ion-ion nitrogen inorganik dan ion-ion ammonium yang diperoleh

dari dalam air yang ada dalam tanah menjadi protein-protein , DNA dan berbagai nitrogen

yang mengandung senyawa-senyawa organik yang diperlukannya .. Binatang-binatang

memperoleh nitrogen yang mengandung nutrient dengan memakan tumbuhan atau dengan

memakan binatang lainnya yang memakan tumbuhan (2, p. 77).

Setelah nitrogen “melakukan tugasnya” dalam organisme-organisme hidup, pasukan-

pasukan specialized decomposer bacteria mengkonversi nitrogen yang mengandung

senyawa-senyawa organik yang dijumpai dalam buangan-buangan (wastes) , partikel-partikel

usang , tubuh-tubuh organisme mati , menjadi senyawa-senyawa inorganik yang lebih

sederhana , seperti : gas ammonia (NH3) dan garam-garam yang larut dalam air yang

mengandung ion-ion ammonium (NH4+). Kelompok khusus bakteri lainnya kemudian

mengkonversi bentuk-bentuk inorganik nitrogen kembali menjadi ion-ion nitrit (NO2-) dan

nitrat (NO3-) dalam tanah dan kemudian menjadi gas nitrogen , yang lepas ke atmosfir untuk

memulai siklus-nya lagi (2, p. 78).

Manusia (sadar atau tidak sadar) ikut campur tangan dalam siklus nitrogen diantaranya dalam

berbagai cara sebagai berikut (2, p. 78) :

Pemancaran sejumlah besar oksida nitrat (nitric oxide) kedalam atmosfir pada saat kayu atau bahan bakar lainnya dibakar. Kebanyakan dari NO ini dihasilkan pada saat

molekul-molekul nitrogen dan oksigen dalam udara bersatu, yaitu pada saat temperatur

tinggi, misalnya pada saat bahan-bahan bakar dibakar. Oksida nitris yang bersatu dengan

gas oksigen didalam atmosfir membentuk gas nitrogen dioksida (NO2) , yang dapat

bereaksi dengan uap air yang terdapat dalam atmosfir membentuk asam nitris (HNO3).

Asam ini merupakan komponen tumpukan asam yang merusak pohon-pohon dan

membunuh ikan di berbagai bagian dunia.

Pemancaran gas oksida yang mengandung nitrat yang memperangkap panas (N2O)

kedalam atmosfir oleh aksi yang dilakukan oleh bakteri tertentu yang terdapat dalam

pupuk inorganik komersial dan buangan-buangan peternakan.

Penambangan deposit mineral yang berbentuk senyawa-senyawa yang mengandung ion-ion nitrat dan ammonium untuk dipakai dalam pupuk inorganik komersial.

Berkurangnya ion-ion nitrat dan ammonium akibat pemanenan tanaman-tanaman yang banyak mengandung nitrogen.

-


hal. 80

Tertambahkannya secara berlebihan ion-ion nitrat dan ammonium kedalam aquatic

ecosystems dalam bentuk luah (runoff) buangan-buangan hewan dari kawasan peternakan

, luah pupuk-pupuk nitrat komersial dari lahan-lahan pertanaman , dan pengaliran

untreated and treated municipal sewage. Pasok yang berlebihan dari nutrient-nutrient

tumbuhan yang demikian memicu (merangsang) tumbuh dengan cepatnya ganggang dan

berbagai tumbuhan aquatik lainnya. Penguraian ganggang yang mati oleh aerobic

decomposers mengakibatkan menjadi berkurangnya kandungan gas oksigen terlarut

(dissolved oxygen gas) dalam air , yang selanjutnya dapat mengakibatkan kematian ikan

dalam jumlah besar.

PHOSPHORUS CYCLE. Phosphorus , terutama dalam bentuk tipe-tipe tertentu ion-ion

phosphorus (PO43-

dan HPO42-

) , merupakan nutrient esensial baik untuk tumbuhan maupun

binatang. Ion-ion phosphorus ini merupakan bagian dari molekul-molekul DNA , dimana

didalamnya tersimpan energi kimiawi

yang dapat digunakan oleh organisme

untuk dalam melaksanakan cellular

respiration (2, p. 79).

Berbagai bentuk phosphorus di-daur

terutama melalui air , kerak bumi dan

organisme hidup oleh apa yang disebut

sedimentary phosphorus cycle , seperti

yang dalam bentuk yang

disederhanakan diperlihatkan dalam

Fig. 4.25. – 2, p. 81. Dalam siklus ini, phosphorus bergerak perlahan dari

phosphate deposits pada tanah dan

sedimen-sedimen laut dangkal ke

organisme-organisme hidup kemudian

kembali ke tanah dan laut (2, p. 79).

Phosphorus yang dilepaskan oleh

penguraian perlahan, atau pelapukan,

dari deposit-deposit batuan phosphorus

dilarutkan air tanah dan diisap oleh

akar-akar tumbuhan. Angin dapat

pula membawa partikel phosphorus

untuk jarak yang cukup jauh.

Kebanyakan tanah hanya sedikit

mengandung phosphorus karena

senyawa-senyawa phosphorus hanya

agak larut dalam air dan hanya

dijumpai dalam beberapa jenis batuan

saja. Sehingga, phosphorus merupakan limiting factor untuk pertumbuhan tumbuhan di

banyak tanah dan aquatic ecosystems (2, p. 79).

Binatang memperoleh phosphorus dengan cara memakan producers atau dengan memakan

binatang lain yang pemakan producers. Buangan-buangan binatang dan produk-produk

pembusukan dari binatang-binatang dan tumbuhan yang mati mengembalikan banyak

-


hal. 81

phosphorus ke dalam tanah , aliran dan akhirnya ke dasar laut sebagai deposit-deposit batuan

phosphorus yang agak dapat larut (2, p. 79).

Sebagian phosphate dikembalikan ke tanah sebagai guano , pupuk yang banyak mengandung

phosphate yang dihasilkan oleh burung-burung pemakan ikan seperti : pelicans , gannets ,

dan cormorants. Walaupun pengembalian semacam ini jumlahnya kecil dibanding dengan

jumlah phosphate yang ditransfer dari tanah ke laut setiap tahunnya oleh proses-proses alam

ataupun kegiatan-kegiatan manusia (2, p. 79).

Melalui kurun waktu jutaan tahun , proses-proses geologis mungkin mengangkat dan

memunculkan lantai laut. Pelapukan kemudian secara perlahan melepaskan phosphorus dari

batuan-batuan yang ter-expose dan memungkinkan siklus kembali dimulai (2, p. 79).

Manusia bercampur tangan dalam siklus phosphorus dalam dua cara sebagai berikut

(2, pp. 79-80) :

penambangan dalam jumlah besar batuan phosphate untuk menghasilkan pupuk-pupuk

organik komersial dan senyawa-senyawa detergent.

penambahan kelebihan ion-ion phosphate kedalam aquatic ecosystems dalam bentuk luah buangan-buangan binatang dari peternakan, luah dari pupuk-pupuk organik komersial

dari tanah-tanah pertanaman, dan pengaliran untreated and treated municipal sewage.

Seperti halnya dengan ion-ion nitrat dan ammonium , pasok yang berlebihan dari nutrient

ini akan menyebabkan ledakan pertumbuhan cyanobacteria , ganggang , dan berbagai

macam tumbuhan aquatik yang merusak kehidupan dalam aquatic ecosystems.

HYDROLOGIC CYCLE. Siklus hidrologi atau siklus air , yang mengumpulkan ,

menjernihkan (purifies) , dan mendistribusikan pasok air dunia yang tetap , diperlihatkan

dalam bentuk yang disederhanakan dalam Fig. 4.26. – 2, p. 81. Siklus hidrologi terkait

dengan siklus-siklus biogeochemical lainnya , karena air merupakan medium penting dari

pergerakan nutrient-nutrient kedalam dan keluar dari ecosystem atau organisme-organisme

(2, p. 80).

-


hal. 82

Energi surya dan gaya gravitasi secara terus menerus mengkonversi air dari satu kondisi fisik

ke kondisi fisik lainnya dan menggerakkan air di diantara laut/lautan , udara , darat , dan

organisme-organisme hidup. Energi surya menguapkan air dari laut/lautan , alur-alur aliran ,

danau , tanah , dan vegetasi ke atmosfir. Air dan masa udara membawa uap air ini melalui

berbagai bagian permukaan dunia. Penurunan temperatur di sebagian atmosfir

menyebabkan uap air berkondensasi dan membentuk butir-butir kecil jatuhan air dalam

bentuk awan atau embun. Kemudian butiran-butiran kecil air ini bergabung satu sama lain

dan menjadi cukup berat untuk jatuh ke tanah dan badan-badan air (sungai , danau , laut)

sebagai presipitasi (embun , hujan , salju , hujan es) (2, pp. 80-81).

Kebanyakan air segar kembali ke permukaan bumi sebagai presipitasi dan terkumpul didalam

bentuk genangan-genangan dan saluran kemudian melimpas ke danau atau situ serta alur-alur

sungai terdekat , kemudian kembali membawa air ke laut. Aliran air permukaan dari tanah

mendukung pengisian kembali alur-alur sungai dan danau dan juga menyebabkan terjadinya

erosi tanah , yang juga memindahkan berbagai macam zat kimia melalui bagian-bagian dari

siklus-siklus biogeochemical (2, p. 81).

Sebagian besar dari air yang kembali ke tanah meresap kedalam atau meng-infiltrasi lapisan-

lapisan permukaan tanah , dan kemudian beberapa bagiannya ber-perkolasi ke lapisan tanah

yang lebih bawah yang kemudian tersimpan sebagai air tanah didalam pori-pori atau patahan-

patahan batuan. Air tanah bawah ini , seperti halnya air permukaan , mengalir ke tempat

yang lebih rendah dan merembes keluar kedalam aliran sungai atau danau atau muncul

sebagai mata air. Kemudian , air-air ini menguap atau sampai ke laut untuk memulai lagi

siklusnya (2, p. 81).

Manusia bercampur tangan dalam siklus air dalam dua cara umum sebagai berikut (2, pp. 81-

82) :

Mengambil sejumlah besar air segar dari aliran-aliran sungai , danau dan aquifers . Dalam areal berpopulasi padat atau beririgasi yang banyak membutuhkan air ,

pengambilan air telah menjurus pada semakin berkurangnya cadangan air tanah dan

intrusi air asin laut kedalam air-air tanah bawah.

Pembersihan vegetasi dari atas tanah untuk keperluan pertanian, pertambangan , jalan ,

areal parkir , konstruksi, serta kegiatan-kegiatan lainnya. Yang demikian ini

menurunkan tingkat peresapan air untuk pengisian kembali cadangan air tanah bawah ,

meningkatkan risiko terjadinya banjir , serta menaikan laju aliran permukaan , yang juga

menjadikan semakin besarnya erosi lahan dan tanah longsor.

-


hal. 83

-


hal. 84

5 Resources, Environmental Degradation and Pollution.

General Questions and Issues.

1. Seberapa cepatkah populasi manusia bertambah banyak ?

2. Apa saja sumberdaya-sumberdaya penting di dunia ini ? Akankah sumberdaya-

sumberdaya ini ber-degradasi , berkurang atau habis ?

3. Apakah polusi ? Ada berapa macam polusi ? Apakah polusi dapat dihindarkan atau

dikendalikan ?

4. Bagaimanakah keterkaitan antara ukuran populasi manusia , penggunaan sumberdaya ,

teknologi , degradasi lingkungan , dan polusi ?

Pertumbuhan populasi , kemajuan teknologi , pemanfaatan sumberdaya-sumberdaya telah

menjurus pada kumpulan permasalahan yang saling terkait dan rumit serta mencapai tingkat

krisis di planet bumi yang berisi umat manusia serta berbagai ragam bentuk hidup lainnya

yang teramat kaya. Kecuali tingkat kematian meningkat dengan tajam , misalnya , akibat

Fig. 3-18, 1-p.71. Penurunan biomass pada trophic level yang lebih tinggi. Penurunan diakibatkan oleh 3 kenyataan : (1) kebanyakan trophic level yang terlebih dahulu adalah biomass yang tetap jadi tidak tersedia untuk dikonsumsi (not consumed), (2) banyak yang dikonsumsi diuraikan agar dapat melepaskan energi, dan (3) sebagian dari yang dikonsumsi sifatnya seperti

hanya numpang lewat

-


hal. 85

penyakit atau kelaparan atau akibat perang nuklir dunia , populasi penduduk dunia

diproyeksikan akan menjadi dua kali lipat yaitu menjadi 10.8 milyar jiwa pada tahun 2045,

dan mungkin hampir menjadi tiga kalinya yaitu 14 milyar jiwa pada akhir tahun 2000

(2, p. 2).

Setiap tahun lebih banyak hutan , padang rumput dan lahan basah di dunia ini yang sirna ,

padang tandus semangkin luas sebagaimana umat manusia semakin meningkat memakai

permukaan bumi dan sumberdaya-sumberdaya yang ada padanya. Tanah atas yang vital

hanyut atau tertiup angin meninggalkan lahan-lahan pertanian dan hutan-hutan yang

ditebangi serta kemudian sediment-sediment –nya menyumbat , mendangkalkan alur-alur

aliran , danau / situ dan reservoir. Di banyak tempat air yang ada dalam tanah diisap telah

lebih cepat dari pada kemampuan alam untuk mengisinya kembali (2, p. 2).

Dengan membakar deposit-deposit fossil fuels , menebang dan membakar hutan lebih cepat

dari pada yang dapat di-deposit-kan kembali atau ditumbuhkan kembali karbon dioksida di

lapisan atmosfir bawah akan bertambah. Bila manusia masih tetap terus meningkatkan

konsentrasi karbon dioksida serta gas-gas lainnya yang sifatnya memperangkap panas di

lapisan atmosfir bawah greenhouse effect atau heat trap effect akan semakin terpacu sehingga

iklim dunia akan dapat menjadi lebih panas. Bila perubahan iklim semacam ini terjadi ,

maka yang demikian ini akan merusak kemampuan manusia untuk menumbuhkan cukup

tanaman pangan ; akan merubah pola distribusi air dunia ; serta membuat beberapa dan

mungkin juga banyak areal padat penduduk menjadi tidak berpenghuni karena kekurangan air

atau banjir karena muka air laut naik (2, p. 2).

Pembakaran fossil fuels oleh umat manusia juga merupakan sumber terbesar polusi udara

yang mengancam kehidupan pepohonan dan manusia serta mengakibatkan polusi air dan

berbagai kekacauan dengan sebaran areal yang luas (extensive). Minyak yang membuat

mobil “jalan” , yang menghangatkan rumah (di daerah beriklim dingin) , yang dipakai untuk

menghasilkan makanan serta membuat berbagai macam produk yang dipakai manusia ,

sangat mungkin akan semakin menipis dalam 50 tahun mendatang. Sejauh ini , sangatlah

sedikit yang telah dilakukan umat manusia untuk mengurangi buangan atau yang terbuang

dari sumberdaya vital ini, serta mencari sumberdaya pengganti (2, p. 2).

Zat kimia yang ditambahkan manusia ke udara tertarik ke atmosfir yang lebih atas dan

menipiskan gas ozone yang sifatnya melindungi manusia dan hampir seluruh makhluk hidup

lainnya (dengan sifatnya yang menyaring / menahan) dari radiasi ultraviolet dari matahari

yang membahayakan. Di atmosfir bawah , zat-zat kimia yang sifatnya memperangkap

panas juga ikut mendukung meningkatkan efek alami planet bumi memperangkap panas

(2, p. 3).

Buangan-buangan beracun (toxic wastes) yang dihasilkan pabrik-pabrik dan rumah-rumah

berakumulasi dan meracuni udara , air , dan tanah. Pestisida-pestisida pertanian yang meng-

kontaminasi (contaminate) air tanah dimana banyak manusia meminumnya , dan juga meng-

kontaminasi sebagian makanan yang dimakan manusia (2, p. 3).

Yang paling penting dari keberadaan manusia adalah (2, p. 3) :

resources keeping us alive , supporting lifestyle , and driving the world’s economies

come directly or indirectly from the sun and from Earth’s air , water , rock , fossil

fuels , soil , and tens millions of wild species that make up Earth’s natural capital.

Deplete this capital or global and national treasure and we change from a

sustainable to an unsustainable lifestyle. Get to greedy and we’ll soon be needy.

-


hal. 86

Kabar yang buruk adalah kenyataan yang semakin berkembang bahwa manusia semakin

menipiskan Earth’s natural capital dengan cara yang tidak sepatutnya serta dengan laju yang

semakin dipercepat dengan hidup dalam cara yang unsustainable (2, p. 3).

5.1 Resources and Environmental Degradation.

TYPES OF RESOURCES. Resources (sumberdaya) adalah sesuatu yang sifatnya sebagai

sumber yang kalau dilakukan sesuatu terhadapnya akan dapat memenuhi kebutuhan atau

yang kita inginkan atau menjadi sesuatu yang bermanfaat atau ada nilainya atau

menghasilkan suatu kepuasan. Material resources adalah sumberdaya yang kuantitasnya

dapat diukur. Beberapa diantaranya seperti : air segar , tanah subur , tumbuhan yang tumbuh

secara alami dan dapat dimakan , tersedia langsung untuk dimanfaatkan (2, pp. 6-7).

Kebanyakan material resources , seperti petroleum (oil) , besi , groundwater (air yang

terdapat dalam tanah) , dan tanaman-tanaman modern , tidak langsung tersedia untuk

dimanfaatkan , dan pasoknya terbatas. Material jenis ini hanya dapat menjadi resources bila

kita dapat menggunakan “kecerdikan atau kepandaian” untuk membuatnya tersedia dengan

“harga” yang terjangkau. Petroleum misalnya , sekian lama merupakan fluida yang

misterius hingga manusia menemukan cara untuk menemukannya , meng-ekstraksi-nya ,

mengolahnya menjadi bensin , minyak tanah serta produk-produk lainnya dengan harga yang

terjangkau. Dalam skala waktu kehidupan manusia yang relatif pendek , material resources

diklasifikasikan sebagai : nonrenewable , perpetual , dan renewable seperti yang

diperlihatkan dalam Fig. 1-7 (2, p. 7)

Keindahan , keheningan, kasing sayang adalah beberapa contoh dari yang disebut sebagai

non material resources , yang secara teoritis tersedia tidak terbatas, namun ketersediaannya

dapat berkurang atau rusak karena lingkungan yang crowded dan degraded (2, p. 7)

NONRENEWABLE MATERIAL RESOURCES. Nonrenewable atau exhaustible

resources dalam jumlah stok yang tetap di berbagai tempat di kerak bumi sebenarnya

-


hal. 87

mempunyai potential for renewal oleh proses-proses geologis , fisis , dan kimiawi yang

memakan waktu ratusan juta atau milyar tahun. contohnya adalah tembaga , aluminum ,

batubara , dan minyak. Resources ini diklasifikasikan sebagai exhaustible karena manusia

meng-ekstraksi dan menggunakan –nya dengan laju yang jauh lebih cepat dari pada skala

waktu geologis pada mana material-meterial itu terbentuk (2, p. 7).

Beberapa material nonrenewable dapat di-daur-ulang atau dipergunakan kembali sejauh

ketersediaan pasoknya , seperti misalnya : tembaga, aluminum , besi , dan gelas. Proses daur

ulang melibatkan pengumpulan dan pemrosesan ulang material sehingga dapat dibuat

menjadi suatu produk baru. Dari barang-barang aluminum bekas yang dikumpulkan , dapat

dilakukan pencairan kemudian dibuat produk-produk baru dari bahan tersebut. Botol-botol

gelas atau bahan-bahan gelas lainnya dapat dikumpulkan kemudian dihancurkan dan

dicairkan untuk kemudian produk-produk yang baru. Pemakaian ulang adalah pemakaian

suatu produk material lagi dan lagi dengan bentuk yang sama. Seperti misalnya botol gelas

bekas dapat dikumpulkan , dicuci , dan diisi kembali beberapa kali (2, p. 7).

Nonrenewable resources lainnya seperti fossil fuels (batu bara , minyak dan gas alam) tidak

dapat di-daur-ulang maupun dipakai ulang. Bila dibakar , energi yang bermanfaat dari bahan

ini di-konversi menjadi panas yang tidak ada manfaatnya dan menghasilkan berbagai gas

buangan yang dapat mencemari atmosfir , tanah , air dan kehidupan alam bebas (2, p. 7)

PERPETUAL AND POTENTIALLY RENEWABLE MATERIAL RESOURCES.

Perpetual resources seperti energi surya , sepanjang skala waktu kehidupan manusia tidak

akan ada habisnya, tidak menghasilkan material buangan , energi dapat terkonversi menjadi

angin , aliran H2O , listrik , tersimpan dalam jaringan organisme hidup (2, pp. 7-8)

POTENTIAL RENEWABLE RESOURCES adalah resources yang berpotensi untuk tidak

pernah habis karena proses “penggantiannya” relatif cepat dan dapat berlangsung secara

alami , misalnya : pohon-pohon di hutan , rumput di padang rumput , binatang liar , air

permukaan yang jernih , air tanah , udara segar , tanah yang subur. Setelah eksploitasi dan

“pembebanan” semakin meningkat, ternyata kapasitas untuk “memperbaharui” dari semua ini

ada batasnya. Kalau kapasitas eksploitasi dan pencemaran telah melewati batas kemampuan

“memperbaharuinya” , mulai terjadi apa yang disebut sebagai : environmental degradation

(2, p. 8).

Beberapa tipe environmental degradation dapat merubah potentially renewable resources

menjadi nonrenewable atau unusable resources (2, pp. 8-9) :

Penutupan lahan produktif dengan air , beton , aspal , atau bangunan sampai tingkat tertentu sehingga pertumbuhan tumbuhan menurun dan tempat-tempat untuk (habitat)

kehidupan alam bebas hilang.

Bercocok tanam tanpa management tanah yang sepatutnya sehingga laju pertumbuhan

tanaman menurun akibat erosi tanah dan menjadi semakin berkurangnya nutrient untuk

tanaman yang ada dalam tanah.

Pengirigasian lahan bercocok tanam tanpa drainase yang memadai sehingga terjadi genangan air berlebihan atau penumpukan garam (salinization) dalam tanah yang

menurunkan tingkat pertumbuhan tanam.

pengambilan air dari sumber-sumber tanah bawah (aquifers) dan dari air permukaan (sungai dan danau) dengan laju lebih cepat dibanding laju pengisian kembali yang dapat

dilakukan oleh proses-proses alami.

-


hal. 88

Penebangan pohon-pohon di areal yang cukup luas (deforestation) tanpa penanaman

kembali yang memadai sehingga habitat alam bebas menjadi rusak dan pertumbuhan

kayu-kayu jangka panjang menurun.

Semakin berkurangnya padang-padang rumput oleh hewan pengembalaan atau peternakan (overgrazing) , tererosinya tanah sampai pada tingkat padang rumput yang

produktif terkonversi menjadi lahan tidak produktif atau menjadi gurun (desertification).

Pengurangan besar-besar-an populasi-populasi berbagai jenis species hewan liar oleh : perusakan habitat , perburuan komersial , pengendalian hama , dan polusi.

Pencemaran udara , air , tanah sehingga menjadi tidak dapat dipergunakan untuk berbagai

keperluan.

-


hal. 89


hal. 90

5.2 Pollution.

WHAT IS POLLUTION ? Perubahan-perubahan dalam karakteristik udara , air , tanah

atau makanan yang dapat berdampak merugikan terhadap kesehatan , ketahanan hidup , atau

aktifitas manusia atau organisme-organisme hidup lainnya disebut sebagai pollution (polusi =

pencemaran). Kebanyakan pollutants (pencemar) adalah bahan-bahan kimia padat , cair

atau gas yang tidak diinginkan yang dihasilkan sebagai produk-produk ikutan (by products)

atau buangan pada saat resources di-ekstraksi , di-proses , dibuat menjadi suatu produk , atau

dipakai . Polusi dapat juga berbentuk sebagai energy emissions (emisi energi = pancaran

energi) yang tidak dikehendaki , seperti panas yang berlebihan , kebisingan atau radiasi

(2, p. 14).

Permasalahan utama adalah ada perbedaan pendapat tentang apa yang dipandang sebagai

tingkat polusi yang dapat diterima , khususnya bila dihadapkan pada pilihan antara biaya

pengendalian pencemaran polusi yang mahal dan kehilangan pekerjaan. Sebagaimana filsuf

Georg Hegel menyebutkan (2, p. 14) :

the nature of tragedy is not the conflict between right and wrong , but the conflict

between right and right

(sifat yang melekat dari suatu tragedi bukanlah pertentangan antara benar dan salah ,

namun pertentangan antara benar dan benar).

SOURCES OF POLLUTION . Pollutants (pencemar-pencemar) dapat masuk kedalam

lingkungan secara alami (sebagai contoh , dari letusan gunung berapi) atau melalui kegiatan-

kegiatan manusia (misalnya dari pembakaran batu bara). Kebanyakan dari polusi alami

tersebar di areal yang luas dan sering kali dicairkan atau diuraikan menjadi pada tingkat yang

tidak membahayakan oleh proses-proses alam (2, p. 14).

Kegiatan manusia sejauh ini telah dan masih terus membebani berlebihan (overloading)

serta merusak proses alami pencairan / pengenceran (dilution) , penguraian , dan daur ulang

(recycling) zat-zat kimia yang essential untuk kehidupan , dengan peningkatan yang semakin

tajam dalam lima puluh tahun terakhir ini. Polusi dari kegiatan manusia yang paling serius

terjadi di atau di dekat kawasan urban (urban = tempat dengan bangunan non permukiman

dan permukiman yang padat, biasanya dianggap = perkotaan) dan kawasan industri , dimana

jumlah-jumlah besar pollutants terkonsentrasi dalam volume (yang relatif kecil) udara , air ,

dan tanah. Industrialized agriculture (pertanian yang diindustrialisasi) merupakan sumber

pencemaran yang termasuk berperan banyak mencemari udara , air dan tanah (2, p. 14).

Beberapa pollutants mencemari areal dimana dia dihasilkan , namun ada beberapa lainnya

yang terbawa angin atau aliran air ke areal lain (2, p. 14).

Ada pollutants yang masuk kedalam lingkungan dari sumber-sumber tunggal yang dapat

teridentifikasi , seperti : cerobong asap pembangkit tenaga atau suatu pabrik , pipa pembuang

pabrik pengemasan daging , atau “knalpot” sebuah mobil. Sumber-sumber pencemar yang

demikian disebut sebagai point sources (2, p. 14).

Pollutant jenis lain masuk kedalam udara , air atau tanah dari sumber-sumber yang menyebar

dan sering kali sangat sulit untuk teridentifikasi, sumber pencemar yang demikian disebut

non-point sources. Sebagai contoh misalnya : luah fertilizers dan pesticides dari lahan-lahan

pertanian yang masuk ke saluran-saluran atau alur-alur aliran , danau dan situ-situ ; serta

juga pesticides yang disemprotkan kemudian terbawa angin entah kemana (2, p. 14).


hal. 91

Tiga faktor menentukan sejauh mana akan merugikannya dampak suatu pollutant. Faktor

ke 1 adalah : sifat kimia –nya , sejauh mana pollutant tersebut aktif dan berbahaya atau

merugikan tipe-tipe tertentu atau spesifik organisme-organisme hidup. Faktor ke 2 adalah :

konsentrasi –nya , jumlah per satuan volume udara , air , tanah atau berat tubuh. Salah satu

cara untuk menurunkan konsentrasi adalah dengan membuatnya lebih cair / encer (dilute)

dengan menambahkan sejumlah besar udara atau air. Sebelum kita mulai kewalahan dengan

berbagai masukan polusi , sampai tingkat tertentu dilution (pengenceran) masih dapat

menyelesaikan permasalahan polusi , namun apabila masukan polusi ini menjadi semakin

banyak , hanya sebagian dan mungkin saja hanya sebagian kecil yang dapat terselesaikan

permasalahannya (2, p. 14).


hal. 92

Faktor ke 3 adalah : pollutant’s persistence , seberapa lama pollutant tersebut berada di

udara , air , tanah , atau suatu tubuh. Degradable atau non-persistence pollutants diuraikan

sepenuhnya atau berkurang sampai pada tingkat-tingkat yang dapat diterima oleh proses-

proses fisis , kimiawi dan biologis alami. Pollutants yang dapat diuraikan oleh organisme-

organisme hidup (usually specialized bacteria) disebut sebagai biodegradable pollutants.

Tinja yang dibuang ke sungai atau ke dalam tanah dapat ter-biodegradasi cukup cepat oleh

bakteri sepanjang laju jumlah yang dibuang tersebut tidak lebih laju dari kecepatan yang

dibuang tersebut dapat ter-biodegradasi (2, p. 14).

Yang menjadi masalah besar adalah : bahan-bahan dan produk-produk yang dibuat dan

diperkenalkan memasuki lingkungan dalam jumlah yang besar sering kali sangat lama atau

sulit dapat di-degradasi. Contoh-contoh slowly degradable atau persistent pollutants adalah :

insektisida DDT , hampir semua jenis plastik , barang-barang terbuat dari aluminum , dan

chlorofluorocarbons (zat kimia yang banyak digunakan untuk pendingin dalam lemari es

atau A.C.) , serta foaming agents (bahan untuk membuat plastik seperti styrofoam) (2, p.

14).

Non-degradable pollutants tidak dapat diuraikan oleh proses-proses alami. Contohnya

adalah : elemen-elemen toxic (mengandung racun) timbal dan air raksa. Cara-cara terbaik

untuk berurusan dengan non-degradable pollutants adalah tidak melepaskannya ke

lingkungan, men-daur-ulang-nya , dan menghilangkannya dari udara , air , atau tanah yang

sudah terkontaminasi (suatu proses yang mahal) (2, p. 14).

Persoalan yang sangat serius adalah kita hanya tahu sedikit tentang potensi pengaruh

merugikan jangka pendek dan jangka panjang dari 80 % dari sejumlah 70 000 bahan-bahan

kimia sintetis yang diperdagangkan untuk dipergunakan oleh manusia dan species-species

lain. Walaupun pengetahuan kita tentang yang 20 % dari bahan-bahan kimia tersebut juga

terbatas , umumnya karena sangat sulit , memakan waktu dan pengumpulan datanya yang

biayanya mahal. Umat manusia kini dihadapkan pada kondisi dimana eksperimen-

eksperimen kimia dalam skala gigantic terus meningkat semakin pesat yang berkembang

secara eksponensial dengan pengetahuan tentang kemungkinan dampak-dampak jangka

panjangnya yang teramat terbatas (2, p. 14).


hal. 93


hal. 94

POLLUTION CLEANUP. Pollution cleanup , atau output pollution control berurusan

dengan pollutants setelah masuk kedalam lingkungan. Sejauh ini , sebagian besar

perbaikan-perbaikan (peningkatan-peningkatan) kualitas lingkungan di AMERIKA

SERIKAT dan MDC (more develop country) telah didasarkan pada penerapan pollution

cleanup (2, p. 15).

Terlalu mengandalkan pada pengendalian polusi menyebabkan beberapa permasalahan.

Salah satu diantaranya adalah : sepanjang populasi dan pemakaian sumberdaya terus

meningkat , pollution cleanup hanyalah akan merupakan pemecahan permasalahan yang

sifatnya sementara. Sebagai contoh : menambahkan catalytic converters pada mobil-mobil

telah membantu mengurangi polusi udara , namun kenyataan yang ada adalah jumlah mobil

terus meningkat , sehingga pendekatan cleanup ini menjadi kurang efektif (2, p. 15).

Permasalahan yang ke dua adalah : cleanup sering kali menghilangkan pollutant dari satu

bagian dalam lingkungan dan menyebabkan polusi di bagian lainnya. Kita dapat

mengumpulkan sampah , namun sampah tersebut harus ditindak lanjuti : dibakar (sangat

mungkin mengakibatkan tercemarnya udara dan meninggalkan abu toxic yang seharusnya

diletakkan di tempat lain) , dibuang ke sungai , danau atau laut (sangat mungkin

mengakibatkan tercemarnya air) ; ditimbun (sangat mungkin mengakibatkan tercemarnya

tanah dan air tanah bawah) , di-daur-ulang , atau dipakai ulang (2, p. 15).

Baik pollution prevention maupun pollution cleanup ke-dua-dua-nya perlu dilakukan , namun

para environmentalist bersikeras bahwa kita harus lebih mengutamakan dan menekankan

pollution prevention , karena yang ini disamping hasilnya lebih baik juga lebih murah

dibanding pollution cleanup (2, p. 15).

Pollution cleanup is better than doing nothing, but pollution prevention is

the best way to walk more gently on the earth (2, p. 15).

5.3 Relationship among Population , Resources Use , Technology , Environmental Degradation , and Pollution.

ONE MODEL OF ENVIRONMENTAL DEGRADATION AND POLLUTION .

Menurut one simple model , total degradasi lingkungan dan polusi (yang merupakan dampak

dari populasi) di suatu areal tertentu tergantung pada tiga faktor : jumlah jiwa , jumlah rata-

rata satuan sumberdaya yang dipakai oleh masing-masing jiwa , dan jumlah degradasi

lingkungan dan polusi yang dihasilkan manakala masing-masing satuan sumberdaya

dihasilkan dan dipakai (2, p. 15).

Overpopulation terjadi bila manusia melampaui carrying capacity suatu areal yaitu jumlah

jiwa yang dapat didukung oleh areal tersebut untuk keadaan landasan fisik sumberdaya dan

keadaan cara sumberdaya tersebut dipakai yang berlaku. Overpopulation merupakan suatu

hasil dari pertumbuhan jumlah jiwa , pertumbuhan pengaruhnya (konsumsi sumberdaya) atau

ke-dua-dua-nya (2, p. 15).


hal. 95

Dari studi terhadap species lain diketahui bahwa : bila populasi melewati carrying capacity

lingkungannya , maka species tersebut akan menderita dieback yang berakibat menjadi

berkurangnya populasi hingga ia kembali pada jumlah yang sustainable. Pertanyaan crucial

adalah : sampai kapankah umat manusia akan dapat tetap berlanjut dengan pertumbuhan

jumlah jiwa yang eksponensial , memakai sumberdaya diatas planet bumi yang ternyata ada

batasnya serta mengacaukan atau mengurangi species lain dimana umat manusia tersebut

“tergantung atau mengandalkannya” tanpa menderita dieback ? Agaknya tidak seorangpun

tahu jawabannya, namun apa yang disajikan dalam Table 1-1 merupakan suatu tanda

peringatan yang perlu mendapat perhatian serius (2, pp. 15-16).

Perbedaan dalam faktor-faktor kepentingan seperti yang diperlihatkan dalam Fig. 1-11

menjadikan ada dua tipe overpopulation : people overpopulation dan consumption overpopulation (Fig. 1-12). People overpopulation terjadi dimana terdapat lebih banyak

jumlah manusia dibanding pasok-pasok makanan , air dan sumberdaya-sumberdaya penting

lainnya yang tersedia yang dapat mendukung pada tingkat minimal (Table 1-1) . Dalam tipe


hal. 96

overpopulation yang ini , ukuran populasi dan degradasi yang terjadi pada sumberdaya-

sumberdaya yang sebenarnya bersifat potensial renewable seperti :tanah , padang rumput ,

hutan dan kehidupan alam bebas cenderung menjadi faktor-faktor kunci yang menentukan

keseluruhan total dampak terhadap lingkungan. Di negara-negara yang masih kurang

berkembang yang termiskin di dunia , people overpopulation menyebabkan kematian dini

paling tidak 20 jiwa , dan mungkin juga 40 juta jiwa setiap tahunnya , serta 1.2 juta jiwa

berada pada tingkat kemiskinan absolut (2, p. 16).

Negara-negara industri mengalami tipe ke dua overpopulation yaitu consumption

overpopulation yang terjadi bila sejumlah kecil orang menggunakan sumberdaya-sumberdaya

pada tingkat yang demikian tinggi sehingga terjadi polusi , degradasi lingkungan dan semakin

berkurangnya sumberdaya-sumberdaya yang significant . Dalam tipe consumption

overpopulation yang merupakan faktor-faktor kunci dalam menentukan keseluruhan total

dampak terhadap lingkungan adalah : tingkat pemakaian sumberdaya per orang yang tinggi ,

serta tingkat polusi dan degradasi lingkungan per jiwa yang tinggi (Fig. 1-12) (2, p. 16).

Dengan mengendalikan paling tidak 80 % kekayaan dunia dan sumberdaya-sumberdaya

mineral , masyarakat di negara-negara lebih berkembang , dewasa ini , mereka menikmati

suatu rata-rata standar hidup paling tidak 18 kali dibanding masyarakat di negara-negara

kurang berkembang. Standar hidup yang tinggi yang dinikmati oleh 1 milyar masyarakat

yang over-consuming : pemakan daging , pemilik mobil , dan throwaway consumers adalah

penyebab utama terjadinya polusi ,degradasi lingkungan , dan kemiskinan (under-

consumption) (2, p. 16).

Mempergunakan model seperti yang diperlihatkan dalam Fig. 1-12 , seseorang dapat

menyimpulkan bahwa Amerika Serikat adalah negara yang tingkat consumption

overpopulation –nya tertinggi di dunia. Dengan penduduk yang hanya 4.7. % dari penduduk

dunia , Amerika Serikat memproduksi kurang lebih 21 % dari seluruh barang dan jasa ,

mempergunakan kurang lebih satu per tiga sumberdaya-sumberdaya mineral yang diproses di

dunia ini, mempergunakan kurang lebih satu per empat energi nonrenewable yang ada di

dunia ini , serta menghasilkan paling tidak satu per tiga dari polusi dan sampah yang ada di

dunia (2, p. 16).

Menurut biologis Paul Ehrlich (2, p. 16) :

“A baby born in the United States will damage the planet 20 to 100 time more in a

lifetime than a baby born into a poor family ini an LDC . Each rich person in the

United States does 1 000 times more damage than a person in an LDC”

(“Satu bayi yang dilahirkan di Amerika Serikat akan merusak planet bumi 20 sampai

100 kali lebih banyak dalam hidupnya dibanding dengan satu bayi yang dilahirkan

pada keluarga miskin di negara kurang berkembang. Masing-masing orang kaya di

Amerika Serikat melakukan 1 000 kali lebih banyak kerusakan dibanding dengan

seorang miskin di negara kurang berkembang).

MULTIPLE –FACTOR MODEL. The three factors model (model faktor tiga) seperti

yang diperlihatkan Fig. 1-11 , walaupun berguna , terlalu sederhana. Penyebab-penyebab

utama permasalahan lingkungan , sumberdaya dan sosial yang dihadapi dewasa ini adalah

jauh lebih rumit dari yang digambarkan dalam model tersebut, diantaranya menyangkut hal-

hal sebagai berikut (2, pp. 16-17) :

Pertumbuhan populasi dan/atau tingkat konsumsinya yang tidak sustainable yang mengakibatkan people overpopulation dan consumption overpopulation (Fig. 1-12).


hal. 97

Distribusi populasi , ledakan jumlah penduduk dan urban crisis.

Pola pemakaian sumberdaya yang over-consumption dan boros khususnya di negara-negara industri , throwaway mentality , menghasilkan produk-produk yang tidak perlu

dan berbahaya , sangat sedikit melakukan recycling dan reuse terhadap sumberdaya-

sumberdaya vital , pertanian yang di-industrialisasi yang unsustainable , dan produksi

industri yang tidak sustainable.

Keyakinan bahwa teknologi akan memecahkan berbagai permasalahan umat manusia , kegagalan untuk melihat dengan jelas bentuk-bentuk produk teknologi yang mana yang

mengurangi atau mencegah terjadinya polusi dan pemborosan pemakaian sumberdaya

serta menjadikan sistem pendukungan dunia terhadap kehidupan menjadi lebih

sustainable, serta bentuk-bentuk teknologi yang tanpa kendali yang sepatutnya dapat

merusak sistem pendukungan dunia terhadap kehidupan.

Kemiskinan sebagai akibat kegagalan sistem ekonomi dan politik dunia menciptakan distribusi lahan , pangan , papan , perawatan kesehatan , pendidikan , lapangan kerja ,

kekayaan , sumberdaya-sumberdaya energi dan mineral, serta kekuatan politik yang lebih

adil.

Penyederhanaan yang terlampau berlebihan pada sistem pendukungan kehidupan dunia

terhadap kehidupan , khususnya pengurangan yang berlebihan terhadap keragaman

hayati.

Krisis dalam management politik dan ekonomi yang menekankan terlampau berlebihan pada segala bentuk pertumbuhan ekonomi tanpa banyak memikirkan sustainability-nya.

Harga-harga pasar yang hampir seluruhnya ditetapkan tanpa mempertimbangkan biaya pemeliharaan , perbaikan atau kompensasi kerusakan atau semakin menipisnya

sumberdaya-sumberdaya lingkungan yang diakibatkannya.

Hal-hal yang diuraikan diatas dan faktor-faktor lainnya berinteraksi , dengan cara yang rumit

dan sebagian besar tidak diketahui , menghasilkan berbagai masalah lingkungan ,

sumberdaya dan sosial (Fig. 1-13). Krisis-krisis populasi manusia , energi , kemiskinan ,

polusi , urban (lahan yang dihuni dengan padat dan semakin padat) , perang dan pertikaian ,

serta degradasi lingkungan yang dihadapi dewasa ini adalah bagian-bagian yang saling terkait

dari keseluruhan krisis yang ada. Populasi manusia dunia hanya akan distabilkan bila

kemiskinan di seluruh dunia dapat banyak dikurangi. Sepanjang negara kurang berkembang

dibebani dengan utang yang banyak , negara-negara ini akan merasa terpaksa membayar

utang dan bunganya dengan cara yang banyak menipiskan dan semakin memperburuk

sumberdaya-sumberdaya alami yang mereka miliki , yang kebanyakan untuk di-ekspor ke

negara yang lebih berkembang (2, p. 17).

Permasalahan polusi tidak akan dapat diselesaikan hanya dengan mengandalkan pada

tindakan pollution cleanup dan waste management , tapi juga harus dengan melaksanakan

pollution prevention dan waste prevention. Seluruh kehidupan dan kegiatan-kegiatan

ekonomi didukung oleh Earth’s natural capital. Bila bentuk-bentuk perkembangan ekonomi

masih didasarkan pada tindakan-tindakan yang menipiskan Earth’s natural capital maka

akan sampai saatnya bahwa dunia tidak akan dapat lagi mendukung kehidupan manusia serta

makhluk-makhluk hidup lainnya (2, p. 17).


hal. 98

Pemecahan masalah-masalah ini adalah sangat jelas yaitu : merumuskan dan melaksanakan

pendekatan-pendekatan interdisciplinary dan integrated untuk menyelesaikan segala

permasalahan yang dihadapi di tingkat lokal , nasional atau global (2, p. 17).


hal. 99

6 Terutama terkait dengan Bab 2 dan Bab 4.

6.1 Sistem.

Kata sistem atau system (s) yang banyak dipakai dalam diktat ini hampir selalu berarti suatu

kumpulan yang dibentuk oleh komponen-komponen yang saling terkait dan berinteraksi satu

dengan yang lainnya.

Karakteristik keadaan suatu sistem ditentukan oleh : (1) karakteristik masing-masing

komponen pembentuknya , (2) karakteristik keterkaitan atau interaksi yang terjadi diantara

satu komponen dengan komponen yang lainnya , (3) faktor eksternal di luar sistem (bila

sistem merupakan sub sistem dari sistem yang lebih besar).

Karakteristik keadaan suatu sistem dapat berpengaruh pada sistem yang lain , bila ke dua

sistem ini merupakan sub sistem dari suatu sistem yang lebih besar.

Sistem terbesar (sejauh yang diketahui) adalah alam raya , di dalam alam raya ada

ecosystems dan sistem-sistem lainnya , di dalam ecosystem masih dapat didefinisikan lagi

sistem lain yang merupakan sub dari ecosystem, dst .... , jadi berlaku : didalam sistem

terdapat sistem , serta juga berlaku sistem-sistem bergabung saling terkait menjadi sistem

yang lebih besar , dan yang terbesar adalah alam raya.

Suatu sistem dapat dikenali atau dapat difahami dengan baik , bila telah dikenali atau

difahami dengan baik : (1) komponen-komponen pembentuknya , (2) keterkaitan dan

interaksi yang ada antar satu komponen dengan komponen yang lainnya , serta (3) faktor

eksternal yang berpengaruh terhadapnya.

6.2 Levels of organization in Nature and the Scope of Ecology.

Alam berfungsi sebagai suatu sistem yang besar, yang terbentuk oleh sistem-sistem yang

lebih kecil yang tak terhitung banyaknya , seluruhnya dengan bagian-bagian (komponen-

komponen) dasar yang “serupa” (similar) terorganisasi dalam pola-pola interaksi dasar yang

juga sama (3, p. 2)

Ecology adalah studi tentang struktur dan fungsi alam. Ecology dapat didefinisikan sebagai

studi tentang ecosystems . Ecosystems adalah : “self regulating communities” berbagai

macam makhluk hidup yang berinteraksi antar satu dengan yang lainnya , dan juga dengan

“non-living setting” -nya . Ecology terutama berurusan dengan “peran-peran” yang

dibawakan oleh organisme-organisme yang ada di alam ini serta bagaimana kondisi

lingkungan berpengaruh terhadap dan dipengaruhi oleh “peran-peran” tersebut (3, pp. 3-4)

(lihat Fig. 1-1 – 3, p. 3 halaman ( no. halaman perlu dikoreksi) 111) Tingkat organisasi di

alam. Lingkup keseluruhan ecology sangat luas , namun intinya dimulai dari persis diatas

tingkat “individual organism” dan berkembang sampai ke atas sampai ke ecosphere sehingga

seluruh tumbuhan dan binatang (termasuk manusia) di dunia ini dan bagian-bagian

lingkungan non-hidup dengan mana tumbuhan dan binatang tersebut berinteraksi termasuk

didalamnya. Ecology adalah suatu studi tentang apa yang berlangsung dalam sistem-sistem

kehidupan (yang hidup) yang disebut sebagai ecosystems (3, p. 3).


hal. 100


hal. 101

Ecosphere adalah sistem keseluruhan dimana termasuk didalamnya seluruh bentuk-bentuk

kehidupan di dunia serta bagian-bagian dunia pada mana , dan didalam mana makhluk-

makhluk hidup berada : atmosfir (gas-gas dunia) , hidrosfir (air dunia) , dan litosfir (batuan

dan tanah dunia) . Biosfir umumnya dipakai sebagai sinonim untuk ecosphere, namun lebih

tepat bila biosfir diartikan sebagai lapisan yang isinya seluruh tumbuhan dan binatang

(termasuk manusia) yang ada di dunia ini. Ecosphere kemudian dapat didefinisikan sebagai

biosfir ditambah dengan bagian-bagian hidrosfir, atmosfir dan litosfir dalam mana , dan

dengan mana tumbuhan dan binatang berinteraksi. Makhluk hidup cenderung berada pada

dan sekitar pertemuan (junctions) tiga “great sphere” (atmosphere , hydrosphere ,

lithosphere) (3, p. 4

Fig. 1.2. – 3, p. 5 The Earth’s Great Spheres. Ecosphere terdiri dari seluruh organisme hidup

dan bagian-bagian atmosfir , hidrosfir dan litosfir yang “terjangkau” oleh organisme-

organisme hidup tersebut.


hal. 102

Fig. 1.3. – 3, p. 6 The junctions of Earth’s Great Spheres. Hampir seluruh kehidupan di

dunia ini berada dimana udara, tanah , dan air bertemu. Makhluk hidup adalah agen-agen

yang memerlukan dan memakai serta dalam proses : (1) mencampur elemen-elemen udara ,

air dan tanah , (2) ber-“maneuver” dalam udara , air dan tanah , (3) “memanipulasi”

(manipulate) elemen-elemen udara , air dan tanah.


hal. 103

6.3 The Structure of Ecosystems.

Dalam seluruh ecosystems terdapat 4 komponen dasar (3, p. 6) : (1) Producers (“pembuat

makanan”) , (2) Consumers , pemakan tumbuhan atau pemakan binatang, (3) Decomposers ,

yang merupakan kelompok khusus consumers , yang memperoleh makanan dari “decaying

plants and animals” , (4) komponen-komponen non-hidup.

Dalam suatu ecosystem , masing-masing peran producer , consumer dan decomposer

dilakukan oleh sejumlah organisme. Walaupun ecosystem sering kali dipandang sebagai

sistem tertutup , sebenarnya , tidak ada satupun ecosystem yang benar-benar merupakan

sistem tertutup , selalu ada saja yang hidup atau non-hidup yang di-import atau di-ekspor dari

luar/dalam sistem tersebut. Dalam suatu ecosystem terdapat suatu fundamental relationship

antar komponen-komponen-nya. Fundamental relationship yang sama atau serupa juga

terdapat dalam ecosystems lainnya (3, pp. 7-8)

NON-LIVING COMPONENTS OF ECOSYSTEMS. Bagian-bagian non-hidup

ecosystems mempunyai ciri-ciri fisik dan kimiawi. Ciri-ciri fisik misalnya : angin , kawasan /

wilayah , kelembaban tanah , aliran air , temperatur , porositas tanah , dan tingkat penyinaran

matahari. Bahan-bahan kimia dari lingkungan non-hidup , dalam saat tertentu adalah

material yang bukan merupakan bagian dari tumbuhan atau binatang seperti : oksigen , besi ,

belerang , senyawa-senyawa asam dst ..., namun disaat lainnya , bahan-bahan kimia dapat

juga merupakan bagian dari makhluk hidup. Karbon dalam sebuah molekul protein dapat

merupakan bagian dari enzim yang sedang berfungsi dalam tubuh seekor bintang , namun

kemudian . setelah enzim teruraikan dan keluar dari tubuh binatang , karbon tersebut

kemudian dapat menjadi bagian dari komponen gas lingkungan abiotik , misalnya sebagai

CO2 . Bahan-bahan kimia selalu bergerak masuk dan keluar dari organisme hidup dan

dipergunakan lagi dan lagi (3, pp. 7-8).

Pentingnya bahan-bahan kimia untuk sistem-sistem makhluk hidup bervariasi menurut tipe,

lokasi , dan bentuk kimia tersebut. Bahan kimia tertentu , seperti karbon misalnya ,

dibandingkan dengan tembaga (copper) atau bahan kimia lainnya, lebih banyak berperan

dalam : (1) membentuk struktur-struktur tubuh , dan juga (2) mendukung aktifitas gerak /

pertumbuhan binatang dan tumbuhan. Beberapa bahan kimia ada yang tertimbun dalam

perut bumi untuk jutaan tahun , sehingga organisme hidup tidak mempunyai “access”

terhadapnya. Bahan kimia lainnya , karena bentuk-bentuk fisik dan kimiawi -nya ,

“inaccessible” untuk makhluk-makhluk hidup walaupun bahan kimia tersebut dalam keadaan

kontak yang terus menerus dengan berbagai organisme. Bahan-bahan kimia yang ada di

dunia ini , hanya sebagian kecil saja yang keberadaannya dalam bentuk yang dapat

dimanfaatkan oleh makhluk hidup (3, p.8).

Nitrogen dalam berbagai bentuk senyawa-senyawa kimiawi-nya merupakan contoh yang baik

tentang pentingnya suatu bentuk kimiawi untuk makhluk hidup. Seluruh tumbuhan

memerlukan nitrogen agar dapat membuat protein-protein , hampir 80 % kandungan atmosfir

adalah nitrogen , namun tumbuhan tidak dapat memakai nitrogen yang berujud gas. Hampir

seluruh tumbuhan membutuhkan nitrogen dalam bentuk senyawa pada mana nitrogen

bersenyawa dengan elemen lainnya dalam bentuk nitrat , sebagai contoh dalam bentuk

material yang biasa disebut sebagai fertilizer (3, p.8).

Jenis dan jumlah bahan-bahan kimiawi yang ada dalam ecosystem berpengaruh terhadap

keberadaan tumbuhan dan binatang , namun sebaliknya binatang (termasuk manusia) dan


hal. 104

tumbuhan juga berpengaruh terhadap kondisi fisik dan kimiawi ecosystem di sekitarnya.

Pepohonan dan semak belukar mendukung pembentukan tanah serta menahan tanah untuk

tetap berada di tempatnya. Pepohonan dapat menyangga angin dan membuat iklim lebih

sejuk. Tumbuhan berperan menjadikan oksigen menjadi selalu tersedia untuk dimanfaatkan

manusia bernafas (3, p.9).

Fig. 1.7. – 3, p. 10. Aliran energi melalui ecosystems. Tiga jenis energi dasar terlibat dalam “pertukaran-

pertukaran” energi dalam suatu ecosystems , yaitu : energi elektromagnetik , energi panas , dan energi kimiawi.

LIVING COMPONENTS OF ECOSYSTEMS. Tubuh makhluk hidup terbangun dari

karbon dan bahan-bahan kimia lainnya ditambah sejumlah besar air. Tubuh makhluk hidup

merupakan kombinasi dari material-material yang non-hidup yang terorganisasi demikian

sempurna. Ciri yang paling membedakan makhluk hidup dengan material-material non-

hidup adalah dinamika gerak yang kurang lebih dalam suatu pola yang konstan. Organisme

hidup melakukan pertukaran , mengeluarkan , meng-konversi , merangkai / membentuk ,

menguraikan , meng-organisasi-kan dan selain itu me-manipulasi unsur-unsur pokok bumi

udara , dan air , yang dengan demikian ini makhluk hidup memperoleh energi yang

dibutuhkannya serta dapat tumbuh , “memperbaiki diri sendiri” , dan bertahan hidup (3. p. 9).

Komponen-komponen biotik ecosystems dasar dikelompokkan sebagai : producers ,

decomposers dan consumers.

Producers. Seluruh tumbuhan hijau adalah producers , “produce” dalam arti meng-

asimilasi (mengambil/menyerap) bahan-bahan kimia sederhana dalam tanah dan dari udara,

serta dengan dukungan energi dari matahari , men-transformasi yang diserap tersebut dalam


hal. 105

suatu proses yang disebut fotosintesa menjadi bahan-bahan kimia kaya energi yang

merupakan pembentuk tumbuhan tersebut. Sangat jelas , tumbuhan tidak menghasilkan

sesuatu yang asalnya dari tidak ada apa-apa sama sekali. Mungkin sebutan yang lebih baik

untuk producers adalah “converter” atau “transformer” . Walaupun demikian sebutan

producer agaknya tidak terlampau salah sebagai suatu indikasi sehubungan dengan perannya

dalam ecosystems, dari perspektif consumer , producers adalah pembuat makanan

(3, pp. 9-10).

Hampir seluruh makhluk hidup selain tumbuhan hijau adalah consumer , yang untuk dapat

hidup harus mengkonsumsi energi kimiawi dan nutrient-nutrient kimiawi yang terdapat

dalam jasad makhluk hidup lainnya (3, p. 10).

Consumers meng-ekstraksi energi dan “chemical building blocks” untuk : (1) memperoleh /

menghasilkan energi untuk gerak , (2) membentuk , memperbesar , serta memperbaiki

tubuhnya , (3) membuat (menghasilkan) sel-sel untuk reproduksi (3, p. 10)

Decomposers merupakan kelas khusus consumers yang memperoleh energi dan nutrient

dengan cara mencerna material-material yang sudah tidak “terpakai / buangan” (waster

matter) dari tubuh atau bagian tubuh binatang dan/atau tumbuhan yang mati. Decomposers

berperan dalam membusukkan , melapukkan atau menghancurkan (3, p. 11)

Decomposers berperan sangat penting dalam melengkapkan siklus-siklus material dalam

ecosystems , dengan “menghancurkan” residual organic chemicals , decomposers

“menjamin” masa tumbuhan dan binatang yang sudah tidak berfungsi menjadi tidak akan

semakin bertumpuk (berakumulasi) (3, p. 11).

6.4 Ecosystem Function.

Pada suatu “setting” fisik (temperatur , tingkat penyinaran dst ..... ) yang tepat , organisme

hidup hanya membutuhkan 2 hal dari lingkungan : (1) bahan-bahan kimia (chemicals) untuk

membentuk, membesarkan dan memperbaiki bagian-bagian yang rusak tubuhnya , dan (2)

energi , kekuatan yang diperlukan untuk berbagai dinamika gerak (3, p. 11)

Bahan-bahan kimiawi dipakai lagi dan lagi didalam ecosystems , dan dalam hampir seluruh

ecosystem ada sejumlah import dan ekspor (3, p. 12)

Energi tidak dapat dipakai lagi dan lagi. Energi yang masuk kedalam ecosystems tidak dapat

kembali ke dalam ujud asalnya setelah dipakai dalam ecosystem. Kecuali dalam fireflies and

negligibly few other luminescent creatures , energi kimiawi tidak pernah kembali menjadi

energi cahaya. Disamping itu , transfer energi adalah tidak efisien . Bila energi di-(ter-)

konversi dari satu bentuk menjadi bentuk lainnya , dari cahaya menjadi kimiawi misalnya ,

banyak yang “hilang” sebagai panas. Energi tidak ber-siklus. Energi masuk kedalam

ecosystems , kemudian dipakai , dan kebanyakan darinya hilang “ditelan” sistem pada saat

energi tersebut terkonversi menjadi panas. Seluruh ecosystems harus terus menerus

mempunyai sumber-sumber energi (3, p. 12)

6.5 Photosynthesis, Respiration and Biosynthesis.

Photosynthesis adalah proses dengan mana tanaman meng-konversi energi cahaya menjadi

energi kimiawi. Respiration adalah proses yang terjadi dalam tumbuhan atau binatang

(termasuk manusia) dengan mana energi kimiawi dilepaskan dalam rangka melaksanakan

kerja (gerak / tumbuh) . Fotosintesis dan respirasi merupakan inti mekanisme dengan mana

material dan energi bergerak (“mengalir”) dalam ecosystems (3, p. 12)


hal. 106

Tumbuhan , seperti yang digambarkan dalam Fig. 1.8. dan 1.10. mempergunakan sebagian

energi kimiawi yang “diturunkannya” dari sinar matahari untuk dapat memproduksi buah ,

benih , batang , dan daun. Tumbuhan men-sintesa molekul-molekul seperti glucose dan

starch , dan dari sebagian bahan-bahan ini tumbuhan meng-ekstraksi energi yang

dibutuhkannya untuk membuat jaringan tubuhnya yang baru melalui respirasi tumbuhan (Fig.

1.9.) (3, p. 12).

Dari Fig. 1.10. terlihat bahwa herbivora dan karnivora sepenuhnya tergantung pada tumbuhan

(3, p. 12).

Sehubungan dengan kepentingan manusia terkait dengan ecosystem , Fig. 1.8.

memperlihatkan adanya 3 efek utama proses fotosintesis yang penting : (1) energi di-konversi

dari energi elektromagnetik atau energi cahaya menjadi energi kimiawi, yang demikian ini

merubah energi surya menjadi suatu bentuk yang berguna untuk tumbuhan dan binatang

(termasuk manusia) , (2) bahan-bahan kimia sederhana dikonversi menjadi yang lebih

complicated , (3) oksigen dilepaskan sebagai by-product dari proses fotosintesis. Seluruh

oksigen dalam atmosfir , kurang lebih 20 % udara , sangat mungkin merupakan hasil dari

proses fotosintesis (3, pp. 12-14)

Sementara tumbuhan memperoleh energi dari fotosintesis dan nutrient-nutrient dari dalam

tanah , seluruh binatang (termasuk manusia) sepenuhnya tergantung pada tumbuhan baik

energi maupun hampir seluruh nutrient yang diperlukannya.

-


hal. 107

-


hal. 108

-


hal. 109


hal. 110

6.6 Konsep-konsep untuk diingat (3, pp. 17-18).

Ecology berurusan dengan organisme-organisme pada tingkat interaksinya dengan : (1)

organisme lain (baik yang species-nya sama ataupun berlainan) , dan (2) dengan

lingkungan non-hidup –nya.

Bagian ecosphere yang berbeda (gurun , danau , hutan , dst... ) sangat mungkin tampak sangat

berbeda , namun mempunyai struktural dan fungsional dasar yang sama.

Dua hal paling mendasar dari hubungan-hubungan / keterkaitan-keterkaitan yang ada dalam

ecosystem manapun adalah : (1) yang terkait dengan aliran energi, dan (2) yang terkait

dengan siklus-siklus bahan-bahan kimiawi.

Producers , consumers , dan decomposers adalah kelompok dasar organisme yang mengisi /

menempati ecosystems.

Sifat-sifat fisik dan kimiawi lingkungan (kelembaban , tingkat penyinaran , temperatur ,

tekstur tanah , dst ...) “berpengaruh” terhadap organisme yang hidup didalamnya, namun

hal yang sebaliknya juga berlaku : makhluk hidup /organisme yang ada dalam ecosystem

“berpengaruh” terhadap sifat-sifat fisik dan kimiawi lingkungannya.

Seluruh permasalahan-permasalahan lingkungan manusia berakar pada satu atau lebih

prinsip-prinsip dasar ekologi.


hal. 111

7 Matter and Energy Resources : Types and Concepts.

General Questions and Issues

Apa yang dimaksud dengan science (ilmu pengetahuan) ?

Apa yang dimaksud dengan environmental science (ilmu pengetahuan lingkungan) ?

Apakah bentuk-bentuk prinsip energi ?

Sumberdaya energi apakah yang diandalkan manusia untuk mendukung gaya hidupnya

dewasa ini ?

Hal apa yang menjadikan energi bermanfaat bagi manusia sebagai suatu sumberdaya ?

Apakah yang dimaksud dengan perubahan fisik ?

Apakah yang dimaksud dengan perubahan kimiawi ?

Hukum-hukum ilmiah apa sajakah yang menjelaskan perubahan zat , perubahan dari satu

bentuk fisik ke bentuk fisik lainnya , atau perubahan dari satu bentuk kimiawi ke bentuk

kimiawi lainnya ?

Bab ini membahas apa yang berlangsung di dunia ini dari sudut pandang fisika dan kimia.

Menjelaskan tipe-tipe prinsip zat dan energi serta hukum-hukum ilmiah tentang perubahan-

perubahan zat dan energi dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Bab 2 dan bab 4 membahas

apa yang terjadi dalam dunia ini dari sudut pandang ekologis , yang didasarkan pada

bagaimana proses-proses fisik dan kimiawi berpadu ke dalam sistem biologis yang disebut

sebagai kehidupan.

7.1 Science and Environmental Science.

WHAT IS SCIENCE. Science (ilmu pengetahuan) adalah usaha untuk memahami tatanan

dalam alam dan menggunakan pemahaman (yang telah diketahui = pengetahuan) untuk dapat

membuat prakiraan tentang apa yang akan terjadi didalam alam. Dalam mencoba

memahami tatanan ini , para ilmuwan mencoba untuk dapat menjawab dua pertanyaan dasar :

(1) Apa yang terjadi di alam lagi dan lagi dengan hasil-hasil yang sama ? (2) Bagaimana dan

mengapa terjadi dengan cara demikian ? (2, p. 36)

Untuk memahami apa yang terjadi , ilmuwan mengumpulkan scientific data , atau kenyataan-

kenyataan , dengan cara melakukan observasi-observasi dan pengukuran-pengukuran.

Walaupun demikian , mengumpulkan data bukanlah tujuan utama science (2, p. 36).

Data adalah batu loncatan untuk memperoleh hukum ilmiah, yang menyimpulkan apa yang

terjadi di alam lagi dan lagi dengan cara yang sama (2, p. 36).

Sekali hukum ilmiah dapat diformulasikan , ilmuwan berupaya untuk menjelaskan bagaimana

dan mengapa sesuatu terjadi dengan cara seperti yang dijelaskan dalam hukum tersebut.

Mereka membuat hipotesa ilmiah , tebakan seorang berpendidikan dalam rangka menjelaskan

hukum ilmiah atau kenyataan-kenyataan ilmiah (2, p. 36).

Kemudian mereka menguji hipotesa dengan melakukan lebih banyak observasi dan

pengukuran. Bila eksperimen-eksperimen yang dilakukan banyak ilmuwan mendukung

hipotesa , maka hipotesa tersebut menjadi suatu teori ilmiah. Dengan kata lain, sebuah teori


hal. 112

ilmiah adalah hipotesa ilmiah yang telah teruji dengan baik dan diterima secara luas

(2, p. 36).

Cara ilmuwan mengumpulkan data , memformulasikan , dan menguji hukum dan teori ilmiah

disebut sebagai metoda ilmiah. Menemukan dan memformulasikan hukum dan teori ilmiah

disamping memerlukan pengungkapan alasan-alasan logis juga membutuhkan imajinasi dan

intuisi. Seperti pernah dikatakan Albert Einstein : “Imagination is more important than

knowledge , and there is no completely logical way to a new scientific idea” (2, p. 36).

Sehingga , intuisi , imajinasi dan kreatifitas adalah sama pentingnya dalam ilmu pengetahuan

seperti halnya dalam puisi , seni , musik , dan petualangan-petualangan besar dalam semangat

manusia. Ilmu pengetahuan , pada sisi terbaiknya , merupakan suatu petualangan yang

membantu membangunkan kita pada suatu ke-ingin-tahu-an , misteri , keindahan alam raya ,

bumi dan kehidupan (2, pp. 37).

ARE SCIENTIFIC THEORIES AND LAWS TRUE ? Teori-teori ilmiah dapat

dimodifikasi , bahkan ditolak , karena adanya data baru atau data yang memberikan

penjelasan lebih baik (2, p. 37).

Hukum-hukum dan teori-teori ilmiah didasarkan atas probabilitas statistis , tidak pada sesuatu

yang pasti. Ilmuwan hanya akan mampu mempelajari sejumlah kecil dari ribuan atau

bahkan jutaan dari interaksi-interaksi yang mungkin dari variabel yang ada atau variabel-

variabel yang lainnya (2, p. 37).

ENVIRONMENTAL SCIENCE : A HOLISTIC SCIENCE. Ilmuwan telah mempelajari

alami kebanyakan dengan cara mempelajari dengan cara meningkat mulai dari tingkat yang

paling bawah dalam organisasi material / zat. Pendekatan semacam ini disebut reductionism.

Yang didasarkan pada keyakinan bahwa bila kita memahami partikel-partikel sub-atomik ,

maka kita akan dapat naik ke tingkat lebih atas dalam organisasi material dan memahami

atom , kemudian molekul , organisme , komunitas , dst .... sampai seluruh alam raya ini

(2, p. 37).

Pendekatan reductionism telah banyak membantu memahami alam , namun dalam beberapa

dekade terakhir ini diketahui memiliki beberapa kelemahan. Masing-masing tingkat

organisasi zat / material yang lebih tinggi mempunyai sifat-sifat yang tidak dapat

diperkirakan atau difahami semata-semata hanya dengan memahami tingkat-tingkat yang ada

dibawahnya yang merupakan pembentuk strukturnya (2, p. 37).

The science of ecology telah menunjukan kebutuhan untuk mengkombinasikan reductionism

dengan holism (sometimes spelled wholism) – suatu upaya untuk menjelaskan seluruh sifat-

sifat (properties) dari satu tingkat organisasi , tidak semata-mata hanya mendasarkan pada

tingkat yang lebih rendah dalam organisasi yang membentuk struktur yang melandasinya.

Pendekatan ini juga berupaya untuk memahami dan menjelaskan bagaimana berbagai tingkat

dalam organisasi berinteraksi antara satu dengan yang lainnya dan dengan lingkungan-

lingkungan-nya yang secara konstan terus berubah (2, p. 37).

Environmental Science (Ilmu Pengetahuan Lingkungan) adalah ilmu pengetahuan fisik dan

sosial holistik yang mempergunakan dan memadukan ilmu pengetahuan fisika , kimia ,

biologi (khususnya ecology) , geologi , resource technology and engineering , manajemen

dan konservasi sumberdaya , demografi (studi mengenai dinamika populasi) , ekonomi ,

politik dan etika (2, p. 37).

SCIENCE , TECHNOLOGY , AND THE FUTURE. Yang perlu diupayakan adalah

bagaimana memanfaatkan ilmu pengetahuan dan teknologi untuk mempertahankan dunia


hal. 113

untuk manusia dan species-species lainnya serta untuk meningkatkan kualitas kehidupan

untuk seluruh manusia , tidak merusak dunia untuk suatu keuntungan ekonomi jangka

pendek. Hal ini berarti bahwa : ilmuwan dan teknokrat perlu mempertimbangkan implikasi

jangka pendek dan jangka panjang dari penelitian-penelitian yang dilakukannya , pemikiran-

pemikiran-nya , penerapan / pengamalan ilmu pengetahuan dan keakhlian yang dimilikinya

(2, p. 37).

Adalah penting untuk nonscientist untuk memiliki dasar pengetahuan bagaimana alam

“bekerja” , karena banyak keputusan bagaimana ilmu pengetahuan dan teknologi dipakai

ditetapkan oleh nonscientist , dan biasanya dengan saran dari scientist . Pengambil

keputusan dalam bisnis atau pemerintahan haruslah cukup mempunyai pengetahuan umum

mengenai ilmu pengetahuan dan teknologi untuk dapat berdialog dengan baik dengan

scientist dan engineers , kemudian membuat keputusan-keputusan yang tepat (2, p. 37).

7.2 Matter : Forms , Structure , and Quality.

NATURE’S BUILDING BLOCKS : CHEMICAL AND PHYSICAL FORMS OF

MATTER. Matter (zat) adalah apapun yang mempunyai masa (jumlah material dalam

suatu obyek) dan “mengambil” tempat. Zat dijumpai dalam 3 bentuk kimiawi : (1) element

(blok-blok pembentuk zat yang dapat diperbedakan dari yang lainnya yang membentuk setiap

bahan material) , (2) senyawa (compounds) (dua atau lebih element yang berbeda terikat

bersama dalam proporsi tertentu yang tetap oleh gaya-gaya yang saling merekatkan yang

disebut sebagai ikatan kimia , chemical bounds ) , dan (3) campuran (mixtures) (kombinasi

element-element , senyawa , atau keduanya) (2, pp. 37-38).

Seluruh zat terbangun dari 109 elemen-elemen kimiawi yang telah diketahui. Sembilan

puluh dua diantaranya terjadi secara alami dan 17 lainnya di-sintesa di laboratorium.

Masing-masing dari elemen ini mempunyai ukuran , struktur internal , serta sifat-sifat lainnya

yang unik yang membedakan dengan yang lainnya (2, p. 38).

Contoh element (blok-blok pembentuk dasar zat) : hidrogen (dinyatakan dengan simbol H) ,

karbon (C) , oksigen (O) , nitrogen (N) , phosphorus (P) , sulfur (S) , chlorine (Cl) , fluorine

(F) , bromine (Br) , sodium (Na) , calcium (Ca) ,dan uranium (U) (2, p. 38).

Beberapa elemen dijumpai di alam sebagai molekul atau kombinasi dari atom-atom-nya.

Contohnya adalah gas nitrogen dan oksigen yang membentuk 99 % dari udara yang dihisap

manusia. Dua atom nitrogen berkombinasi membentuk molekul gas nitrogen yang ditulis

dengan cara N2 . Subscript setelah simbol elemen menyatakan jumlah atom dari elemen

tersebut dalam sebuah molekul. Kebanyakan gas oksigen dalam atmosfir berbentuk

molekul O2 . Sejumlah kecil gas oksigen , dijumpai kebanyakan di lapisan atmosfir ke dua

(stratosphere) , dijumpai dalam bentuk molekul ozone dengan rumus O3 (2, pp. 38-39).

Elemen dapat dikombinasikan membentuk senyawa-senyawa yang jumlahnya hampir tidak

terbatas jumlahnya. Sejauh ini , akhli-akhli kimia telah mengidentifikasi lebih dari 10 juta

senyawa (2, p. 39).

Bila dilihat dengan supermicroscope untuk melihat elemen dan senyawa , akan dijumpai

bahwa elemen dan senyawa ini terbangun dalam 3 tipe blok pembangun : (1) atom (unit

terkecil elemen yang dapat tampil dan masih mempunyai sifat unik elemen tersebut) , (2) ion

(atom yang bermuatan listrik) , dan (3) molekul (kombinasi atom-atom yang terikat menjadi

suatu ikatan kimiawi). Karena ion dan molekul dibentuk oleh atom , atom blok pembangun

terkecil dari zat (2, p. 39).


hal. 114

Bila dilakukan pembesaran dengan

supermicroscope , akan dapat dilihat

bahwa setiap atom dibentuk oleh

sejumlah tertentu subatomic particles.

Blok-blok pembangun atom adalah :

yang bermuatan listrik positif yang

disebut sebagai protons , yang tidak

bermuatan listrik disebut neutrons , dan

yang bermuatan listrik negatif disebut

electrons (2, p. 39).

Zat juga dijumpai dalam 3 bentuk fisik :

padat (solid) , cair (liquid) , dan gas.

Air sebagai contoh , dapat berbentuk es ,

cairan air , atau uap air.

MATTER QUALITY. Matter quality

(kualitas zat) adalah ukuran seberguna

mana sumberdaya zat tersebut ,

didasarkan pada ketersediannya dan

konsentrasinya (lihat Fig. 3.3.). Zat

berkualitas tinggi terorganisir ,

terkonsentrasi , dan biasanya dijumpai

dekat permukaan bumi , mempunyai

potensi besar untuk dipakai sebagai

sumberdaya zat. Zat berkualitas rendah

tidak terorganisasi , terlarut , atau

menyebar dan sering kali dijumpai

dalam dibawah tanah atau tersebar di

lautan atau atmosfir. Biasanya

berpotensi kecil untuk dapat

dimanfaatkan sebagai sumberdaya zat (2,

p. 41).

7.3 Energy : Types , Forms , and Quality.

TYPES OF ENERGY. Energi , bukan uang , namun manusia sangat tergantung padanya

untuk : menumbuhkan yang kemudian menjadi makanan , menjalankan pabrik-pabrik ,

menjaga agar manusia dan organisme lainnya dapat tetap bertahan hidup , serta untuk

menghangatkan dan mendinginkan tubuh dan bangunan dimana manusia bekerja dan tinggal.

Manusia juga mempergunakannya untuk dapat digerakkannya (berpindahnya) manusia atau

obyek dari satu tempat ke tempat lainnya , merubah zat dari satu bentuk fisik atau kimiawi ke

bentuk lainnya , serta untuk menaikan temperatur suatu zat (2, p. 41).

Energi didefinisikan sebagai kapasitas untuk melakukan kerja dengan “tugas-tugas” mekanis

, fisik , kimiawi , atau elektris , atau dengan menjadikan adanya transfer panas antara dua

obyek yang temperaturnya berbeda. Bentuk-bentuk energi adalah : cahaya , panas , energi

kimiawi yang tersimpan dalam ikatan kimiawi mengikat element-element dan senyawa-

senyawa menjadi satu , gerak zat , dan listrik / kelistrikan (electricity) (2, p. 41).


hal. 115

Ilmuwan mengelompokkan energi menjadi energi kinetik dan energi potensial. Energi

kinetik adalah energi yang dimiliki zat karena gerak dan masa –nya. Contoh-contohnya

adalah : mobil yang bergerak , batu yang jatuh , peluru yang bergerak cepat , panas , aliran air

, dan aliran partikel-partikel bermuatan listrik (energi listrik) (2, p. 41).

Heat (panas) adalah energi kinetik total dari atom-atom , ion-ion atau molekul-molekul yang

bergerak secara acak dalam suatu bahan. Temperature adalah ukuran dari kecepatan gerak

rata-rata atom-atom , ion-ion , atau molekul-molekul dalam suatu sample zat pada suatu saat.

Suatu bahan dapat mengandung panas yang tinggi (banyak masa dan banyak atom-atom , ion-

ion atau molekul-molekul yang bergerak) namun bertemperatur rendah (kecepatan molecular

–nya rendah). Sebagai contoh , total kandungan panas suatu danau atau lautan adalah sangat

besar , namun temperatur rata-rata-nya rendah. Contoh zat dengan kandungan panas yang

sedikit namun bertemperatur tinggi adalah kopi panas dan korek api yang menyala ,

mempunyai kandungan panas yang lebih sedikit dibanding danau dan lautan , namun

bertemperatur jauh lebih tinggi (2, p. 41).

Gelombang-gelombang radio , gelombang-gelombang TV , microwaves (gelombang-

gelombang mikro) , radiasi infra merah , sinar yang dapat dilihat , radiasi ultraviolet , sinar X

, sinar gamma adalah bentuk-bentuk energi kinetik yang bergerak sebagai gelombang-

gelombang elektromagnetik dan dikenal sebagai electromagnetic radiation . Bentuk-bentuk

energi radiasi ini membentuk spektrum gelombang-gelombang elektromagnetik yang lebar

yang berbeda panjang gelombangnya serta kandungan energinya (Fig. 3.4.) (2, p. 41).

Sinar kosmik , sinar gamma , sinar X , dan radiasi ultraviolet mempunyai cukup kandungan

energi untuk “memukul” elektron-elektron dari atom-atom dan merubahnya menjadi ion-ion

bermuatan positif. Elektron-elektron dan ion-ion yang sangat reaktif yang dihasilkannya

dapat merusak jutaan senyawa-senyawa organik dalam sel-sel (makhluk) hidup ,

mengganggu proses-proses dalam tubuh , dan mengakibatkan berbagai macam “sakit” ,

termasuk berbagai jenis kanker. Bentuk-bentuk radiasi elektromagnetik yang potensial

membahayakan ini disebut sebagai ionizing radiation (2, pp. 41-42).

Bentuk-bentuk lain dari radiasi elektromagnetik tidak mempunyai cukup kandungan energi

untuk membentuk ion-ion dan disebut non-ionizing radiation . Exposure terhadap emisi


hal. 116

non-ionizing radiation dari pesawat radio , TV , monitor komputer , dan alat-alat listrik

lainnya juga dapat mengakibatkan kerusakan sel-sel hidup (2, p. 42)

Energi potensial adalah energi yang tersimpan yang potensial tersedia untuk dipergunakan.

Sebutir batu yang anda genggam , sebuah dinamit , air yang tertampung di belakang sebuah

bendungan adalah contoh-contoh yang memiliki energi potensial. Contoh lain adalah energi

kimiawi yang tersimpan dalam molekul-molekul bensin , serta yang tersimpan dalam

karbohidrat , protein-protein , dan lemak makanan (2, p. 42).

ENERGY RESOURCES USED BY PEOPLE. Pasok (input) langsung perpetual solar

energi sendiri memasok 99 % energi yang dipergunakan untuk menghangatkan dunia dan

seluruh bangunan yang dibuat oleh manusia. Pasok energi surya juga yang mendukung

terjadinya daur ulang karbon , oksigen , air dan bahan-bahan kimia lainnya yang dibutuhkan

manusia dan organisme-organisme lainnya untuk tetap dapat hidup , sehat dan ber-reproduksi

(2, p. 42).

Apabila didefinisikan secara luas , yang termasuk dalam katagori energi surya adalah : energi

langsung dari matahari , dan juga sejumlah bentuk energi tak langsung yang dihasilkan oleh

input langsung. Yang dikatagorikan sebagai energi surya tak langsung , misalnya : angin ,

terjunan dan aliran air (hydropower) , dan biomass (energi surya yang sudah terkonversi

menjadi energi kimiawi yang tersimpan dalam ikatan-ikatan kimiawi senyawa-senyawa

organik dalam pohon-pohon dan tumbuhan lainnya) (2, p. 42).

Sistem-sistem energi surya pasif menangkap dan menampung energi surya langsung dan

memakainya untuk menghangatkan bangunan dan air tanpa mempergunakan alat-alat

mekanis , misalnya : ruang kedap udara jendela-jendela penyekat yang besar yang

dihadapkan ke matahari , serta penggunaan batu , beton , atau air untuk menyimpan

kemudian melepaskan panas secara lambat laun (2, p. 42).

Energi surya langsung dapat juga ditangkap dengan sistem-sistem energi surya aktif.

Sekarang ini telah mulai banyak dijumpai apa yang disebut sebagai solar cells yang dapat

mengkonversi energi surya menjadi energi listrik dalam suatu langkah yang tidak

Fig. 3.5. – 3, p. 42. Sumberdaya-sumberdaya energi yang diperoleh dari dalam kerak atau perut bumi adalah energi geothermal , batubara , minyak , dan gas alam.


hal. 117

menghasilkan pencemaran. Bentuk lainnya adalah turbin angin dan pembangkit listrik

tenaga air yang mengkonversi energi surya tak langsung menjadi energi listrik (2, p. 42).

99 % energi yang dipakai untuk menghangatkan dunia dan membuatnya berkehidupan

dipasok oleh matahari tidaklah “di-per-jual-beli-kan” , dan yang 1 % -nya lagi sebagai

supplement terhadap pasok matahari adalah commercial energy yang “di-per-jual-beli-kan”.

Kebanyakan commercial energy ini diperoleh dari sumberdaya-sumberdaya mineral yang

terdapat dalam kerak atau perut bumi (2, p. 42).

Seperti diperlihatkan Fig. 3.6. MDC dan LDC sangat berbeda dalam sumberdaya-sumberdaya

energi –nya , jumlah total yang dipakainya dan rata-rata energi yang dipakai per jiwa. Yang

merupakan sumber energi tambahan paling penting di LDC adalah potentially renewable

biomass , terutama kayu bakar , sumber energi utama untuk penghangatan dan memasak

untuk kira-kira setengahnya penduduk dunia. Seperempat penduduk dunia yang tinggal di

MDC akan segera menghadapi kekurangan minyak , dan setengah dari penduduk dunia yang

tinggal di LDC telah mulai menghadapi kekurangan kayu bakar (2, p. 43).

Amerika Serikat adalah pemakai energi terbesar di dunia. Dengan penduduk yang hanya 4.7

% penduduk dunia , penduduk di negeri ini mempergunakan 25 % dari energi komersial

dunia. Tahun 1988 , kurang lebih 83 % energi komersial yang dipergunakan di Amerika

Serikat diperoleh dengan “membakar” minyak , batubara, dan gas alam. Sementara di India

dengan penduduk kurang lebih 16 % penduduk dunia , hanya mempergunakan sekitar 1.5 %

energi komersial dunia. Pada tahun 1992 , 256 juta rakyat Amerika mempergunakan energi

untuk air conditioning saja lebih banyak dari yang digunakan oleh 1.2 milyar rakyat Cina

untuk berbagai keperluan (2, pp. 43-44)

Amerika Serikat juga adalah largest waster of energy. Pemakaian energi rata-rata per kapita

di Amerika Serikat kurang lebih dua kali –nya Jepang dan kebanyakan negara-negara Eropa

Barat yang standar hidupnya serupa dengan Amerika Serikat (2, p. 44).

Bila pemakaian energi di LDC sampai pada tingkat pemakaian energi di MDC seperti

sekarang , maka pada tahun 2025 pemakaian energi komersial akan meningkat lima kali lipat.

Banyak ilmuwan yang meyakini , jangankan lima kalinya , dua kalinya saja kebutuhan energi

yang bersumber dari non-renewable fossil fuels meningkat , maka telah akan merusak dunia ,

merusak kehidupan. Inilah agaknya yang menjadi alasan orang-orang yang menempatkan

sebagai prioritas utama penghematan penggunaan energi serta meningkatkan pemakaian

bentuk-bentuk energi perpetual dan renewable (2, 44).

MDC = more developed country , LDC = less developed country


hal. 118

ENERGY QUALITY. Energi bervariasi dalam kualitasnya , atau kebisaannya (ability)

untuk mengerjakan suatu kerja yang berguna. Energy quality (kualitas energi) adalah

ukuran kemanfaatan energi. High quality energy “terorganisasi” dan “terkonsentrasi” dan

memiliki great ability untuk melaksanakan kerja yang berguna. Contoh-contoh dari bentuk-

bentuk energi yang berguna adalah : listrik , batu bara , bensin , sinar matahari yang

terkonsentrasi , nuclei of uranium-235 , dan panas yang terkonsentrasi dalam sample zat yang

cukup kecil sehingga temperatur-nya tinggi (2, 44)

Low quality energy tidak terorganisasi dan menyebar serta memiliki ability yang kecil untuk

melakukan kerja yang berguna. Contohnya adalah : panas yang tersebar dalam molekul-

Fig. 3.6. – 3, p. 43. Pemakaian commercial energy pada tahun1988 di dunia , Amerika Serikat , MDC dan LDC (Data dari U.S. Department of Energy , British Petroleum , and Worldwatch Institute)


hal. 119

molekul yang bergerak dalam satu sample yang besar seperti atmosfir atau tubuh air yang

besar ,sehingga temperaturnya relatif rendah (2, p.44).

Energi dipergunakan untuk melaksanakan tugas-tugas tertentu , masing-masing

membutuhkan kualitas energi minimum tertentu. Energi listrik (electrical energy) , yang

merupakan energi kualitas sangat tinggi , diperlukan untuk dapat menyalakan lampu , motor-

motor elektris serta alat-alat listrik lainnya. Dibutuhkan energi mekanis berkualitas tinggi

untuk dapat menggerakkan mobil (2, p. 45).

Banyak sekali bentuk-bentuk high quality energy tidak tersedia secara alami , seperti

misalnya : listrik , bensin , gas hidrogen (2, 45)


hal. 120


hal. 121


hal. 122

7.4 Physical dan Chemical Changes and the Law of Conservation of Matter.

PHYSICAL AND CHEMICAL CHANGES. Pada elemen-elemen dan senyawa-senyawa

dapat terjadi perubahan fisik atau kimiawi , masing-masing perubahan dapat mengeluarkan

energi dan dapat pula membutuhkan energi , biasanya dalam bentuk panas. Perubahan fisik

adalah perubahan yang tidak melibatkan perubahan dalam komposisi kimiawi. Misalnya ,

memotong selembar aluminum foil menjadi potongan-potongan yang lebih kecil adalah

perubahan fisik. Masing-masing potongan kecil masih aluminum (2, p. 45).

Perubahan suatu bahan dari satu ujud fisik ke ujud yang lainnya juga termasuk perubahan

fisik. Sebagai contoh : pada saat berujud padat, air adalah es ; pada saat berujud cair , air

adalah yang biasa disebut air ; pada saat berujud gas , air disebut uap air , bagaimanapun

ujudnya tidak ada molekul H2O yang berubah , kecuali molekul-molekul tersebut diorganisir

dalam pola-pola spasial (ke-ruang-an) yang berbeda (2, p. 45).

Dalam perubahan kimiawi atau reaksi kimia , ada perubahan komposisi kimiawi dari elemen-

elemen atau senyawa-senyawa yang terlibat. Sebagai contoh : pada saat batubara dibakar

habis , karbon (C) yang terkandung didalamnya berikatan dengan gas oksigen (O2)yang ada

dalam atmosfir membentuk senyawa gas CO2 (karbon dioksida. Dalam hal ini energi

dilepaskan , menjadikan batubara sebagai bahan bakar yang berguna ( C + O2 CO2 +

energi) (2, 45).

Reaksi ini memperlihatkan bagaimana pembakaran batubara atau senyawa yang mengandung

karbon , seperti kayu , gas alam , minyak , bensin , menambah jumlah karbon dioksida yang

terdapat dalam atmosfir.

THE LAW OF CONSERVATION OF MATTER : THERE IS NO AWAY. Dunia

kehilangan beberapa molekul gas ke ruang angkasa , dan dunia memperoleh sejumlah kecil

zat dari ruang angkasa , namun jumlah ini praktis tidak berarti dibandingkan dengan total

masa dunia. Dalam kaitannya dengan zat , dunia secara esensial adalah sistem tertutup.

Telah jutaan tahun proses-proses alam ber-evolusi untuk siklus bahan-bahan kimia yang

berlangsung terus menerus , bolak balik antara lingkungan non-hidup (tanah , udara , dan air)

dan lingkungan hidup (2, p.46).

Manusia sebenarnya tidak mengkonsumsi zat apapun , manusia hanya menggunakan

beberapa sumberdaya dunia untuk sementara. Manusia mengambil material-material dari

bumi , membawanya ke bagian lain dunia , kemudian memprosesnya menjadi produk-produk.

Produk-produk ini kemudian dipakai , dan setelah itu dibuang , dipakai ulang , atau di-daur-

ulang (2, p. 46).

Dalam membuat dan menggunakan produk-produk , manusia mungkin merubah berbagai

elemen dan senyawa dari satu bentuk fisik atau kimiawi ke bentuk lainnya , namun manusia

itu tidak menciptakan sesuatu dari yang sama sekali tidak ada , serta tidak juga memusnahkan

sesuatu sehingga benar-benar menjadi tidak ada. Kenyataan ini , didasarkan be-ribu-ribu

pengukuran zat yang mengalami perubahan fisik ataupun perubahan kimiawi , yang

kemudian disebut sebagai law of conservation of matter (hukum konservasi /kekekalan ? zat)

(2, p.46)

Dalam seluruh perubahan fisik atau kimiawi , kita tidak dapat menciptakan

ataupun memusnahkan sebuah atom-pun yang dilibatkan. Yang dapat dilakukan

adalah merubah susunan atom-atom tersebut menjadi pola-pola spasial yang

berbeda (perubahan fisik) atau kombinasi yang berbeda (perubahan kimiawi)


hal. 123

Makna dari the Law of conservation of matter adalah : there is no “away” . Segala sesuatu

yang menurut pikiran kita telah dibuang (thrown away) masih “disini” bersama kita dalam

satu bentuk yang sama atau bentuk yang berlainan (2, p. 46).

Manusia sebenarnya dapat membuat lingkungan menjadi lebih bersih dan mengkonversi

beberapa bahan-bahan kimia yang potensial membahayakan menjadi bentuk fisik atau

kimiawi yang kurang membahayakan , atau bahkan menjadi bentuk fisik atau kimiawi yang

sama sekali tidak membahayakan. Dalam redaksi kalimat yang lain , makna dari the Law of

conservation of matter adalah : manusia akan selalu menghadapi masalah sehubungan dengan

apa yang harus dilakukannya terhadap sejumlah barang buangan. Walaupun demikian ,

dengan lebih banyak memperhatikan dan mempraktekkan pencegahan polusi dan

pengurangan buangan , manusia dapat sangat mengurangi tambahan jumlah buangan kedalam

lingkungan (2, p. 46).

Manusia sudah harus mulai memikirkan apakah yang disebut sebagai wastes (“sampah” ,

yang tidak dapat dipakai lagi) benar-benar merupakan sumberdaya yang tidak dapat dipakai

lagi. Yang disebut wastes tersebut adalah sumberdaya potensial yang oleh manusia tidak di-

daur-ulang , dipergunakan ulang , atau di-konversi menjadi material bahan baku atau produk-

produk yang ada manfaatnya (2, p. 46).

7.5 Nuclear Changes.

Selain perubahan fisik dan kimiawi , zat dapat juga berubah dengan cara yang disebut sebagai

nuclear change. Perubahan yang demikian ini terjadi bila inti (nuclei) dari isotope tertentu

secara tiba-tiba berubah atau dipaksa berubah menjadi satu atau lebih isotope yang berbeda.

Tiga tipe prinsip perubahan nuklir : (1) natural radioactivity , (2) nuclear fission , dan (3)

nuclear fusion (2, p. 46).

Hukum konservasi zat tidak berlaku untuk perubahan nuklir karena perubahan nuklir

melibatkan konversi sejumlah masa yang kecil tapi terukur dalam suatu nucleus menjadi

energi. Perubahan tipe ;ini “diatur” oleh the law of conservation of matter and energy.

Dalam perubahan nuklir jumlah total zat dan energi yang terlibat tetap sama (2, p. 46).

Natural radioactivity adalah perubahan nuklir dalam mana inti yang tidak stabil secara tiba-

tiba menyembur (menyemprot) partikel-partikel (biasanya partikel-partikel alfa dan beta) ,

energi (sinar gamma) , atau keduanya pada laju yang tetap. Sebuah isotope dari sebuah atom

yang tiba-tiba memancarkan partikel-partikel yang bergerak cepat , radiasi energi tinggi , atau

dua-dua-nya dari inti yang tidak stabil disebut radioactive isotope , atau radioisotope

(2, p. 46).

Radiasi yang dipancarkan oleh radioisotopes merupakan ionizing radiation yang merusak.

Bentuk yang paling umum ionizing energy yang dilepaskan dari radioisotopes adalah gamma

rays (sinar gamma) , suatu bentuk radiasi elektromagnetik dengan kandungan energi tinggi

(Fig. 3.4.) . Partikel-partikel berkecepatan tinggi yang dipancarkan dari inti adalah bentuk

lain dari ionizing radiation , dengan energi cukup untuk menghantam atom-atom lainnya dan

menghilangkan satu atau lebih elektron-nya membentuk ion-ion bermuatan positif. Dua tipe

ionizing particles yang paling umum yang dipancarkan oleh radioactive isotopes adalah

alpha particles (bongkah-bongkah zat bermuatan positif yang terdiri dari 2 proton dan 2

neutron) yang berkecepatan tinggi dan beta particles (high speed electrons). Fig. 3.10

memperlihatkan tenaga penetrasi relatif dari alpha , beta , and gamma ionizing radiation.

(2, pp. 46-47).


hal. 124

Fig. 3.10 Tiga tipe prinsip ionizing radiation yang terpancar dari radioactive isotopes berbeda tenaga penetrasinya.

7.6 The First and Second Law of Energy.

FIRST LAW OF ENERGY : YOU CAN’T GET SOMETHING FOR NOTHING.

Setelah membuat jutaan pengukuran , ilmuwan melihat energi berubah dari satu bentuk ke

bentuk lainnya dalam perubahan fisik atau kimiawi , namun para ilmuwan tersebut tidak

pernah mendeteksi adanya penciptaan atau pemusnahan energi (2, 47).

Informasi ini disimpulkan dalam the law of conservation of energy , yang juga dikenal

sebagai the first law of energy atau first law of thermodynamics. Dalam perubahan fisik dan

kimiawi , tidak ada energi yang diciptakan atau dimusnahkan , namun dalam proses-proses

ini energi dapat berubah dari satu bentuk menjadi bentuk lainnya. Hukum ini tidak berlaku

untuk perubahan nuklir , dimana energi dapat dihasilkan dari sejumlah kecil zat. Hukum ini

bermakna : energy input always equals energy output : We can’t get something for nothing in

term of energy quantity. (2, p. 47).

SECOND LAW OF ENERGY : YOU CAN’T BREAK EVEN. Karena first law of

energy menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan , anda akan

berfikir bahwa akan selalu ada cukup energi. Bila anda mengisi tangki mobil dengan bensin

kemudian berjalan-jalan , atau anda mempergunakan lampu senter sehingga batre-nya habis ,

anda telah kehilangan sesuatu , apakah yang hilang ini bukan energi ? Jawabannya adalah :

anda tidak kehilangan energi , namun energi yang ada dan dipakai berubah kualitasnya (dan

juga bentuknya ? (Fig. 3.8.) (2, p. 47).

Jutaan pengukuran yang dilakukan oleh para ilmuwan telah menunjukan bahwa pada setiap

konversi energi dari satu bentuk ke bentuk yang lainnya , disana akan ada penurunan kualitas

energi atau penurunan jumlah energi yang berguna (dapat digunakan). Kesimpulan ini

dikenal sebagai the second law of energy atau the second law of thermodynamics , yaitu

sebagai berikut : Bila energi berubah dari satu bentuk ke bentuk yang lainnya , beberapa

energi yang berguna (dapat digunakan) akan ber-degradasi menjadi energi dengan kualitas

yang lebih rendah , menjadi lebih tersebar . Degradasi energi yang demikian ini biasanya

dalam bentuk panas yang mengalir kedalam lingkungan dan menyebar dalam gerak acak

molekul udara atau air pada temperatur yang relatif rendah (2, pp. 47-49).


hal. 125

Dalam redaksi kalimat yang lain , menurut hukum degradasi kualitas energi yang ini : we

can’t break even in terms of energy quality. Semakin banyak kita mempergunakan , semakin

tidak beraturan energi tingkat bawah (panas) yang kita tambahkan kedalam lingkungan

(2, p. 49).

LIFE AND THE SECOND ENERGY LAW. Untuk membentuk dan menjaga tatanan

molekul-molekul yang sangat beraturan dan jaringan perubahan-perubahan kimiawi yang

terorganisasi dalam tubuh manusia , manusia haruslah secara terus menerus memperoleh dan

mempergunakan sumberdaya-sumberdaya zat dan energi berkualitas tinggi dari sekitarnya.

Dengan dipakainya sumberdaya-sumberdaya ini , manusia menambahkan panas dan waste

matter yang tidak beraturan dan berkualitas rendah ke sekitarnya (2, p. 50).

Sebagai contoh , tubuh manusia terus menerus melepaskan panas yang sama yang

dikeluarkan oleh lampu 100 Watt , yang demikian ini merupakan alasan mengapa bila dalam

suatu ruangan tertutup penuh dengan manusia , maka akan menjadi panas. Disamping itu

manusia juga terus menerus mengeluarkan molekul gas karbon dioksida dan uap air , yang menjadi tersebar dalam atmosfir (2, p. 50).

Menanam , menumbuhkan , dan memproses , serta memasak makanan , semuanya

membutuhkan energi berkualitas tinggi dan sumberdaya zat yang berakibat penambahan low

quality heat dan waste materials kedalam lingkungan. Selain itu , sejumlah yang sangat

besar low quality heat dan waste matter ditambahkan pada lingkungan pada saat :

concentrated deposits of minerals diekstraksi dari kerak / perut bumi , diproses , dan

dipergunakan atau dibakar untuk : menghangatkan atau menyejukkan rumah atau bangunan

yang ditempati manusia , men-trasport-kan manusia , membuat jalan , pakaian , dst .....

(2, p. 50).

Berdasarkan the second energy law , semakin banyak energi dipakai manusia (akan semakin

banyak pula waste) , akan semakin tidak beraturan lingkungan yang tercipta karenanya. Hal

yang diuraikan diatas merupakan alasan mengapa reducing energy waste dan beralih dari

harmful non-renewable energy resources ke renewable and perpetual energy resources yang

lebih aman merupakan kunci kearah masa depan yang sustainable (2, p. 50).


hal. 126


hal. 127

7.7 Energy Efficiency and Net Useful Energy.

INCREASING ENERGY EFFICIENCY. Anda mungkin akan surprised mengetahui

bahwa hanya 16 % dari semua energi komersial yang dihasilkan yang mengalir melalui

ekonomi Amerika Serikat dipakai untuk kerja yang berguna atau dipakai untuk membuat

petrochemicals (yang dipakai untuk menghasilkan plastik) , obat-obat-an ,dan produk-produk

lainnya (Fig. 3-15). Hal ini berarti 84 % of all commercial energy used in United States is

wasted. Kurang lebih 41 % dari energi ini terbuang secara otomatis , tunduk kepada hukum

energi ke dua , namun 43 % lainnya terbuang yang tidak seharusnya atau tidak sepatutnya

terbuang (2, p. 50).

Satu cara untuk mengurangi energi yang banyak ter-sia-sia-kan dan menghemat adalah

dengan meningkatkan efisiensi energi, yaitu meningkatkan persentase total energi yang

benar-benar menjadi kerja yang bermanfaat , menurunkan atau menghilangkan sebanyak

mungkin yang terkonversi menjadi low quality energy , yang bentuk umumnya adalah panas

yang tidak bermanfaat (belum dapat termanfaatkan) dalam sistem-sistem konversi energi.

Alat-alat konversi energi sangat bervariasi efisiensi energinya seperti yang diilustrasikan

dalam Fig. 3.16. (2, p. 50).

Penghematan energi dan uang dapat dilakukan dengan memakai dan mempergunakan alat-

alat yang paling efisien energi , namun biasanya peralatan yang efisien energi initial cost –


hal. 128

nya lebih tinggi , namun untuk kerangka waktu jangka panjang , biasanya , sifatnya

menghemat uang karena life-cycle cost –nya yang lebih rendah ( = initial cost + lifetime

operating costs) (2, p. 50).

The net efficiency of the entire energy delivery process of heating system , water heater , or

car is determined by finding the efficiency of each energy conversion step in the process.

These steps include extracting the fuel , purifying and upgrading it to a useful form ,

transporting it , and then using it (2, p. 50).


hal. 129

Fig. 3.17 memperlihatkan bagaimana net energy efficiencies dihitung untuk pemanasan

sebuah well-insulated home (1) secara pasif dengan input langsung energi surya melalui

jendela yang dihadapkan ke matahari kemudian panas ini ditampung dalam batu-batu atau air

untuk kemudian secara perlahan dilepaskan , dan (2) dengan listrik yang dihasilkan dari

pembangkit tenaga listrik nuklir , ditransportasikan melalui kawat ke rumah , dan dikonversi


hal. 130

menjadi panas (electric resistance heating). Analisis ini memperlihatkan bahwa proses

konversi energi nuklir berkualitas tinggi dalam bahan bakar nuklir menjadi panas berkualitas

tinggi pada beberapa ratus derajat , kemudian panas ini dikonversi menjadi high-quality

electricity , kemudian mempergunakan listrik ini untuk dapat tersedianya panas untuk

menghangatkan rumah hanya sampai 200

C bersifat sangat memboroskan energi berkualitas

tinggi. Membakar batubara atau fossil fuel lainnya , pada pembangkit tenaga dalam rangka

pengadaan listrik yang kemudian dipakai untuk menghangatkan juga sifatnya tidak efisien.

Hal yang berbeda , adalah sangat lebih hemat untuk memanfaatkan suatu active or passive

solar heating system untuk memperoleh low-quality heat dari lingkungan, menyimpannya

dalam batu atau air , dan , bila perlu , menaikkan temperaturnya sedikit guna penghangatan

ruangan dan penyediaan kebutuhan air panas rumah-rumah (2, p. 50).

Mempergunakan high-quality electrical energy dalam rangka dapat tersedianya low-quality

heat untuk keperluan penghangatan ruangan atau air panas adalah ibarat menembak nyamuk

dengan meriam. Aturan umum pemakaian energi adalah menyesuaikan kualitas energi yang

akan dipakai dengan tugas yang akan dibebankan pada energi tersebut. Jangan

mempergunakan high-quality energy untuk suatu “tugas” yang dapat dilakukan oleh energi

yang kualitasnya lebih rendah (Fig. 3-8 dan Fig. 3.9.) (2, p. 50).

USING WASTE HEAT. Kita tidak dapat men-daur-ulang energi berkualitas tinggi ,

namun kita dapat memperlambat laju waster heat flows ke lingkungan pada saat energi

berkualitas tinggi berdegradasi. Sebagai contoh (contoh diambil untuk kasus di Amerika

Serikat) : dalam musim dingin , sebuah rumah yang uninsulated atau yang insulasinya bocor

kehilangan panas dalam ruangan sama cepatnya dengan panas yang dihasilkan dari alat

pemanas , namun dalam suatu rumah yang well insulated atau airtight dapat menahan panas

selama kurang lebih 5 sampai dengan 10 jam , dan sebuah rumah yang well designed dan

super-insulated dapat menahan panas sampai selama 4 hari (2, p. 53).

Dalam beberapa bangunan dan toko , panas yang terbuang dari penerangan , komputer , dan

mesin-mesin ditampung dan didistribusikan untuk mengurangi biaya penghangatan ruangan

dalam musim dingin dan sebaliknya pada musim panas ditiup keluar untuk mengurangi biaya

pendinginan ruangan pada saat musim panas . Panas terbuang dari kegiatan industri dan

kegiatan pembangkit tenaga listrik dapat didistribusikan melalui insulated pipes dan

dipergunakan sebagai district heating system untuk rumah-rumah , rumah kaca , dan kolam

ikan yang terletak di sekitarnya , seperti yang dilakukan di beberapa bagian Eropa (2, p. 55).

Cara lain untuk memakai panas-panas yang terbuang yang dihasilkan oleh pabrik-pabrik yang

membakar batubara atau bahan bakar lainnya untuk menghasilkan panas atau uap adalah

cogeneration , produksi dua bentuk energi seperti uap dan listrik dari sumber bahan bakar

yang sama. Buangan panas dari coal-fired (tempat pembakaran batubara) dan industrial

boilers lainnya dapat dipakai untuk menghasilkan uap untuk menggerakkan turbin-turbin dan

menghasilkan listrik dengan harga (biaya) lebih murah dibanding kalau “membeli” dari

perusahaan penjual listrik. Cogeneration banyak diterapkan dibanyak pabrik di Eropa. Bila

seluruh large industrials boilers di Amerika Serikat menerapkan cogeneration , maka sampai

tahun 2020 tidak menjadi tidak perlu ada pembangunan pembangkit tenaga listrik (2, p. 55).

NET USEFUL ENERGY : IT TAKES ENERGY TO GET ENERGY. Jumlah high-

quality energi yang dapat digunakan yang dapat diperoleh dari sejumlah tertentu suatu

sumberdaya energi disebut sebagai net useful energy. Net useful energy adalah total energi

yang berguna yang tersedia dari suatu sumberdaya sepanjang lifetime –nya dikurangi : jumlah

energi yang dipergunakan (hukum energi pertama) , yang secara otomatis terbuang (hukun


hal. 131

energi ke dua) , dan yang terbuang (walaupun sebenarnya tidak perlu terbuang) dalam proses-

proses penemuan , pemrosesan , mengkonsentrasikan , dan mentransportasikannya ke para

pengguna. Sebagai contoh , bila 9 satuan energi fossil fuel diperlukan untuk dapat memasok

10 satuan energi nuklir , matahari atau fossil fuel tambahan , maka net useful energy yang

diperoleh hanyalah 1 satuan energi (2, p. 55).

Hubungan ini dapat dinyatakan dalam rasio antara energi yang bermanfaat yang dapat

dihasilkan terhadap energi yang bermanfaat yang dipergunakan untuk menghasilkannya.

Dalam contoh yang diberikan diatas , net energy ratio = 10/9 = 1.1. Semakin tinggi nilai

rasio , semakin besar net useful energy yang dihasilkan. Bila rasio lebih kecil dari 1 , maka

ada net energy loss over the lifetime of the system. Fig. 3-20 memperlihatkan rasio-rasio net

useful energy beberapa ragam sistem penghangat ruangan, proses-proses industri temperatur

tinggi , dan pemakaian bahan bakar gas dan cair untuk transportasi (2, p. 55).

Sejauh ini , minyak memiliki rasio net useful energy yang relatif tinggi karena kebanyakan

sejauh ini minyak masih dapat diperoleh dari deposit yang banyak dan accessible seperti

halnya di Saudi Arabia dan bagian-bagian lain Timur Tengah. Walaupun demikian , bila

sumber-sumber tersebut telah berkurang (menipis) , net useful energy ratio dari minyak dapat

turun dan harganya menjadi naik. Bila yang demikian ini telah terjadi , akan lebih banyak

uang dan high quality fossil fuel yang diperlukan untuk dapat menemukan , memproses , dan

menyalurkan minyak-minyak baru dari deposit-deposit yang lebih kecil dan sangat tersebar

atau dari deposit-deposit yang terdapat lebih dalam di perut bumi , atau dari deposit-deposit

yang ada di lokasi-lokasi terpencil , jauh dari lokasi dimana energi tersebut akan

dipergunakan (2, p. 55).

Fig. 3.21. The one way, or throwaway , societies of most industrialized countries is based on maximizing the rates of energi flow and matter ,rapidly converting the world’s high-quality matter and energy resources into trash , pollution , and low quality heat (2, p. 56)

7.8 Matter and Energy Laws and Environmental and Resources Problems.

THROWAWAY SOCIETIES. Menurut law of conservation of matter dan second law of

energy , sumberdaya yang dipergunakan oleh masing-masing umat manusia secara otomatis

menambah jumlah buangan panas dan buangan zat kedalam lingkungan. Penggunaan

sumberdaya-sumberdaya zat dan energi oleh setiap kita secara perorangan (apalagi kalau

penilaian mengenai hal ini dilakukan oleh kita sendiri , yang by nature banyak tidak mampu


hal. 132

menyalahkan diri sendiri atau disalahkan , walaupun sebenarnya salah) akan nampak sangat

kecil dan tidak berarti.

Kalau anda orang Amerika Serikat , (pada tahun 1992) anda adalah salah seorang dari 1.2

milyar orang perorangan yang hidup di negara industrialis yang memakai sejumlah besar

sumberdaya zat dan energi yang terdapat di dunia ini dengan laju yang sangat cepat.

Sementara itu , 4.2 milyar jiwa di negara yang masing lebih kurang atau belum berkembang

sangat berharap untuk mampu lebih banyak mempergunakan sumberdaya dalam rangka

meningkatkan taraf hidupnya , memperkaya dirinya atau membayar utang negeri –nya.

Kalau anda orang Garut , anda adalah salah seorang dari ............ ................

Pemakai sumberdaya energi dan zat di dunia ini , setiap tahun –nya , bertambah kurang lebih

sejumlah 92 juta jiwa (2, p. 56).

Dewasa ini masyarakat di advanced industrialized countries adalah throwaway societies ,

sustaining ever-increasing economic growth by maximizing the rate at which matter and

energy resources are used and wasted.

Hukum-hukum ilmiah zat dan energi menyatakan bahwa : bila semakin banyak orang serta

semakin lebih banyak lagi orang terus memakai dan membuang-buang lebih banyak

sumberdaya zat dan energi dengan laju yang semakin dipercepat , maka , cepat atau lambat ,

kapasitas lingkungan lokal , regional , dan global untuk mampu mengencerkan dan

menguraikan zat-zat buangan serta menyerap panas-panas buangan akan dilampaui (2, p. 56).

MATTER-RECYCLING SOCIETIES. Pemecahan yang dapat menghentikan persoalan

seperti yang diuraikan diatas adalah mengubah throwaway societies menjadi mater-recycling

societies. Tujuan dari perubahan ini adalah untuk memungkinkan pertumbuhan ekonomi

untuk tetap berlanjut tanpa membuat semakin menipisnya sumberdaya-sumberdaya zat ,

tanpa menghasilkan polusi yang berlebihan serta mengakibatkan menjadi semakin buruknya

lingkungan (2, p. 56).

Dua hukum energi menyatakan bahwa : recycling matter resources always requires high-

quality energy , which cannot be recycled (2, p. 56).

Ketersediaan batubara , minyak , gas alam dan uranium jelas ada batasnya. Ketersediaan

bahan bakar minyak yang sejauh ini masih banyak dipakai dan affordable dalam beberapa

dekade mendatang tidak akan lagi demikian , mungkin habis , mungkin semakin tidak

affordable (2, p. 56).

Energi surya memang jelas merupakan pemasok energi yang tiada ada habisnya. Yang

menjadi masalah adalah jumlah energi surya yang mencapai permukaan bumi di masing-

masing menit dan jam adalah rendah dan tidak ada di malam hari (2, p. 56).

Dengan sistem pengumpulan dan penampungan yang sepatutnya , mempergunakan sistem

pasif atau aktif untuk mengkonsentrasikan energi surya , sebatas untuk keperluan penyediaan

air panas rumah-rumah dan menghangatkan ruangan , memang secara termodinamis dan

ekonomis masih baik. Namun untuk dapat tersedianya temperatur tinggi untuk mencairkan

logam atau untuk menghasilkan listrik di suatu pembangkit tenaga , energi surya tidak akan

cost-effective , karena rasio net useful energy –nya yang sangat rendah (2, p. 56).


hal. 133

Hukum energi ke dua bermakna : semakin cepat kita mempergunakan lebih banyak energi

untuk mentransformasi lebih banyak zat menjadi produk-produk serta untuk dapat men-daur-

ulang produk-produk tersebut , akan semakin cepat sejumlah besar low-quality heat dan

waster matter yang ditumpukkan kedalam lingkungan. Jadi , semakin kita meningkatkan

keinginan untuk “menguasai” dunia , akan semakin besar pula “tekanan atau beban” yang ,

sadar atau tidak sadar , kita berikan pada lingkungan. Hukum-hukum ilmiah zat dan energi

menyiratkan bahwa : ”semua ini ada batasnya” (2, p. 56).

SUSTAINABLE-EARTH SOCIETIES. Tiga hukum ilmiah tentang perubahan-

perubahan zat dan energi menyiratkan bahwa pemecahan jangka panjang terbaik

permasalahan lingkungan dan sumberdaya adalah bergerser dari throwaway society yang

berlandaskan pada memaksimalkan aliran zat dan energi (dan , dalam prosesnya , banyak

menjadikan sumberdaya-sumberdaya dunia menjadi terbuang sia-sia) menjadi sustainable-

Earth society (Fig. 3-22) (2, p. 56).

Ciri sustainable-Earth society adalah melakukan hal-hal sebagai berikut (2, pp. 57-60) :

Mempergunakan energi lebih efisien , tidak mempergunakan high-quality energy untuk

suatu kerja yang cukup memanfaatkan moderate-quality energy (Fig. 3-9).

Beralih dari memakai exhaustible and potentially polluting fossil and nuclear fuels ke memakai less harmful perpetual and renewable energy yang diperoleh dari matahari dan

siklus dan aliran alami dunia.

Recycle and reuse most (at least 80 %) of the matter we now discard as trash.

Mengurangi pemakaian dan pembuangan sumberdaya zat dengan membuat segala sesuatu

lebih bertahan lama dan lebih mudah untuk di-daur-ulang , dipergunakan ulang , dan

diperbaiki. Motto gaya hidup haruslah : throwaway no , recycle yes , reuse is better , and

reduced use is best.


hal. 134

Mengupayakan agar populasi manusia tidak semakin padat untuk mengurangi tekanan

terhadap Earth’s life-support systems.

Lebih menekankan dapat terlaksananya pollution prevention dan waste reduction ketimbang pollution cleanup dan waste management.

Tiga hukum ilmiah dasar zat dan energi menyiratkan bahwa : manusia tergantung satu pada

yang lainnya dan tergantung pada bagian-bagian alam hidup dan non-hidup lainnya untuk

dapat bertahan hidup. Segala sesuatu saling terkait terhadap segala sesuatu yang lainnya ,

dan semua manusia bersama berada didalamnya (2, p. 60).

7.9 Energy in Ecosystem.

Without energy there would be nothing. Without energy , nothing could walk , fly , prowl ,

dive , swim , chew , slither , hiss , bark , or grow (3, p. 19).

Energi sulit untuk didefinisikan , dibawah ini akan dimulai dengan pendefinisian yang

sederhana kemudian dikembangkan lebih lanjut. Energi adalah kebisaan (ability) untuk

melaksanakan kerja. Energi adalah sesuatu , bila diperlengkapi dengan alat yang benar ,

dapat dikonversi menjadi suatu dorongan. Energi dapat dipakai untuk menggerakan obyek

melawan gaya-gaya yang menahannya sampai sejauh jarak tertentu , dan yang disebut kerja

secara kuantitatif dinyatakan sebagai perkalian antara gaya yang menggerakan obyek dengan

sejauh mana obyek tersebut digerakkan. Energi adalah kerja yang tersimpan (3, p. 19).

Untuk meninjau hubungan antara energi dengan kerja , energi haruslah didefinisikan menurut

dimensi ruang , jarak dan arahnya. Kerja selalu melibatkan pergerakan atau pergeseran suatu

tubuh relatif terhadap yang lainnya. Bila sebuah batu diangkat menjauh dari permukaan

bumi, jumlah kerja yang dilakukan berlawanan dengan gravitasi dan besarnya = gaya yang

dikeluarkan dikali jarak. Bila batu sudah terangkat, maka batu telah memperoleh sejumlah

tertentu energi potensial. Bila kemudian batu dilepaskan serta dimungkinkan jatuh tertarik

gravitasi , maka energi potensial yang ada tersebut akan dikonversi menjadi energi kinetis

(energi gerak) (3, p. 19).

Ada banyak jenis energi , dan hampir seluruhnya diilustrasikan dalam Fig. 2.1. di halaman

berikut :


hal. 135


hal. 136

Entropy. Bila suatu tubuh air , atau sesuatu

yang lain , dipanaskan / terpanaskan sampai pada

temperatur yang tinggi , energi yang terikat oleh

tubuh tersebut , berdasarkan panasnya , tidak

akan tersedia untuk dapat melaksanakan kerja

kecuali bila didekatnya ada tubuh lain yang tidak

terpanaskan yang berfungsi sebagai suatu tempat

dengan mana panas dapat digerakkan. Uap

hanya dapat menggerakkan mesin bila ada

sesuatu di satu tempat sedemikian rupa sehingga

uap menjadi dapat mendorong piston. Untuk

dapat memperoleh manfaat , energi harus

mengalir ; harus ada suatu tempat yang dapat

dituju dari tempat asalnya. Kemanfaatan energi

dalam melaksanakan kerja , secara langsung

terkait dengan bagaimana energi tersebut

didistribusikan dalam sistem. Semakin merata

panas terdistribusi dalam sistem tertutup ,

semakin tidak dapat dimanfaatkan panas tersebut

untuk kerja. Yang dimaksud dengan entropy

adalah jumlah energi dalam suatu sistem yang

tidak tersedia untuk kerja didalam sistem

tersebut (3, pp. 19-20).

Ilustrasi entropy adalah seperti yang

diilustrasikan dalam gambar disamping. Ruang A yang dipanaskan secara merata (a)

memiliki energi panas namun tidak ada yang dimanfaatkan untuk kerja. Bila kemudian ruang

ini dihubungkan dengan ruang B yang dingin dan antara kedua ruang tersebut dibuat lubang-

lubang penghubung di bagian atas dan bawah dinding pemisah (b) , udara yang lebih padat

dari ruang B akan mengalir melalui lubang bawah kedalam ruang A. Udara panas di A akan

cenderung naik masuk ke ruang B. Bila dipasang kipas di lubang-lubang tersebut , aliran

udara dapat dimanfaatkan / termanfaatkan untuk memutar kipas. Setelah kedua ruangan

mempunyai panas yang merata (c) , panas menjadi tidak dapat dimanfaatkan di kedua sistem

ruangan tersebut. Kunci untuk dapat memahami entropy atau kemanfaatan energi adalah :

dapat melihat : (1) order , (2) dispersion , dan (3) randomness. (3, p. 21).

Panas adalah random form of energy (bentuk acak dari energi) karena panas cenderung untuk

menjadi tersebar secara cepat (rapidly dispersed) (3, p. 21).

Untuk memahami sifat / kelakuan energi dalam sistem kehidupan perlu terlebih dahulu

difahami 2 hukum energi, yaitu : hukum termodinamika 1 dan hukum termodinamika 2.

Dua hukum ini berlaku untuk seluruh transaksi-transaksi energi di dunia ini , termasuk yang

berlangsung dalam tubuh binatang , tumbuhan dan manusia. Hukum termodinamika

merupakan dasar prinsip-prinsip bahwa : energi mengalir melalui ecosystems dan ecosystems

harus secara berkesinambungan memperoleh pasokan (input) energi (3, p. 22).

Hukum termodinamika 1 menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan

oleh proses atau kejadian apapun , namun energi dapat dirubah dari satu bentuk ke bentuk


hal. 137

lainnya . Dalam kata-kata lain , jumlah total energi di alam raya ini atau dalam sistem

tertutup selalu sama , namun proporsi dari berbagai macam bentuk energi yang ada

didalamnya dapat berubah-ubah. Atau dalam kata-kata yang lainnya lagi , energi yang

kelihatannya hilang , misalnya dalam batere lampu sorot (senter) , sebenarnya masih ada di

suatu tempat dalam bentuk lain (3, p. 22).

Perhatikan Figure 2.1. di halaman ( no. halaman perlu dikoreksi) 146 , pada gambar tersebut

diilustrasikan sejumlah bentuk energi dan beberapa tatanan dengan mana energi di inter-

converted. Hukum pertama menyatakan bagaimanapun tatanan sistem, dan energi yang

manapun yang dikonversi menjadi energi lainnya, total energi dalam sistem tertutup akan

tetap sama (3, p. 22).

Hukum termodinamika 2 menyatakan bahwa : diantara beberapa benda, bila dihasilkan

sejumlah panas , entropy akan meningkat , pada setiap saat energi dikonversi dari satu bentuk

ke bentuk lainnya. Tidak semua energi dapat dikonversi menjadi kerja , beberapa


hal. 138

diantaranya selalu “hilang” (hilang dalam tanda kutip) sebagai panas dalam proses

dipakainya. Tidak ada konversi energi yang 100 % efisien. Hukum termodinamika ke 2

juga menyebutkan bahwa spontaneous processes (proses-proses spontan) adalah proses-

proses pada mana entropy cenderung meningkat. Transformasi energi (konversi dari satu

bentuk ke bentuk lainnya) pada mana entropy dapat menurun / berkurang kemungkinan besar

terjadi tidak secara spontan. Tidak bertentangan dengan hukum termodinamika ke 1 bila

suatu danau tiba-tiba menjadi dingin beberapa derajat (kehilangan energi panas) dan pada

saat yang sama naik beberapa kaki (memperoleh energi potensial). Dalam kasus ini ada

energi panas danau yang dikonversi menjadi sejumlah energi potensial yang sama (3, p. 22).

Figure 2.10. di halaman ( no. halaman perlu dikoreksi) 152 summarizes (menyimpulkan)

bagaimana aliran energi kedalam , melalui , dan keluar dari ecosystems. Tumbuhan

memanfaatkan sebagian energi kimiawi yang dihasilkannya untuk kegiatannya sendiri. Pola

yang serupa berlaku pada herbivora dan karnivora. Herbivora dan karnivora mengambil

sebagian energi yang diperolehnya dan mempergunakannya untuk tumbuh , melakukan

kegiatan-kegiatan metabolis , serta melakukan berbagai kegiatan mekanis (3, p. 35).

Ada berbagai macam bentuk energi , namun hal yang sama merupakan cirinya adalah :

“ability to do work” (kebisaan untuk melaksanakan atau dapat berlangsungnya) kerja).

Kerja dapat dipandang sebagai seluruh yang dilakukan oleh tumbuhan atau binatang , berlari ,

tumbuh , berbuah , berbunga , ........... dst ............. Seluruh makhluk hidup haruslah memiliki

sumber-sumber energi agar dapat melakukan apa-apa yang perlu dilakukannya (3, p. 40).

Hukum termodinamika ke 2 pada prinsipnya menyatakan bahwa : begitu energi dalam sistem

tertutup dipergunakan , energi tersebut menjadi berkurang kemanfaatannya untuk dapat

melakukan kerja (3, p. 40).


hal. 139


hal. 140

semoga bermanfaat

ilmu pengetahuan lingkungan

Documents