BAB I

PENDAHULUAN

Mikroorganisme terdapat dimana-mana disekitar kita; mereka menghuni tanah, air,

dan atmosfer pelanet kita. Adanya mikroorganisme diplanet lain diluar bumi kita telah

diselidiki, namun sejauh ini luar angkasa belum menampakan adanya mikroorganisme luar

bumi.

Studi tenteng mikrorganisme dilingkungan alamiahnya disebut juga ekologi mikrobe.

Ekologi merupakan bagian biologi yang berkenaan dengan studi mengenal hubungan

organisme atau kelompok organisme dengan lingkungannya. Penghuni suatu lingkungan

tertentu dipandang sebagai bagian suatu sistem ekologi atau ekosistem. Ekosistem yang

paling besar adalah pelanet bumi atau disebut juga biosfer. Suatu ekosistem mempunyai dua

komponen utama : (1) komunitas organisme yang terdapat didalamnya,dan (2) komponen tak

bernyawa (keadaan fisik dan kimiawi). Ekosistem merupakan sistem dinamis suatu kenyataan

yang menjadi jelas bila kita mengenali adanya populasi yang sedemikian besar dengan

keanekaragaman organisme yang juga besar. Diantara semua organisme yang terdapat daam

suatu ekosistem tertentu, mikroorganisme adalah yang terdapat paling banyak dan memiliki

kemampuan paling tinggi untuk menyebabkan terjadinya perubahan.

Adanya keprihatinan yang besar diantara masyarakat akan kualitas lingkungan telah

membantu dicurahkannya minat yang kian besar untuk mempelajari ekologi mikrobe. Sebagai

contoh, mikroorganisme memegang peranan yang menentukan dalam menguraikan sampah

yang bersasal dari manusia dan industri yang dibuang kedalam air atau tanah; mereka mampu

melaksanakan daur ulang terhadap banyak macam bahan. Kualitas dan produktifitas peraiaran

alamiah saling berkaitan, terutama dengan populasi mikrobanya. Udara yang bersih serta

bebas debu mengandung relatif sedikit mikroorganisme. Dengan demikian nyatalah bagi kita

bahwa penilaian terhadap kualitas suatu lingkungan mempunyai kaitan yang rumit dengan

flora mikroba yang ada.

Beberapa ciri ekosistem mikroba

Ekosistem mikroba berfungsi dalam berbagai macam lingkungan. Misalnya, suatu

ekosistem mungkin mencakup suatu kolam atau danau. Yang lain dapat berupa komunitas

mikroba tanah didaerah sistem perkaraan suatu tumbuhan. Walaupun demikian, ada beberapa

ciri yang dipunyai bersama oleh semua ekosistem.

Keanekaragaman spesies mikroba

Mikroorganisme dalam lingkungan alamiah jarang terdapat sebaga biakan

murni. Berbagai spesimen tanah atau air boleh jadi mengandung bermacam-macam

spesies cendawan, protozoa, algae, bakteri, dan virus. Karena itu konsep kultur murni

yang diterapkan terdahulu harus dinilai kembali didalam penelaahan ekosistem mikroba.

Teknik-teknik biakan murni diperlukan untuk dapat mengidentifikasi berbagai spesies

dalam suatu habitat tertentu. Namun, transformasi kimiawi yang diwujudkan oleh

kumpulan mikroorganisme ini tidak dapat ditentukan hanya dengan semata-mata

menghimpun sifat-sifat biokimiawi setiap spesies sebagaimana ditentukan dalam biakan

murni. Dalam hal ini, jumlah sifat tiap bagian tidak selalu sama dengan keseluruhannya.

Hal ini disebabkan karena beberapa macam interaksi dapat terjadi diantara spesies,

mengakibatkan diperolehnya suatu hasil akhir yang berbeda dari yang dihasilkan oleh

spesies masing-masing individu didalam biakan murni. Dipandang dari segi ekosistem

mikroba alamiah, biakan murni merupakan suatu keadaan artifisial (tidak asli)

Dinamika populasi

Setiap spesies mikroorganisme akan tumbuh dengan baik didalam lingkungannya

hanya selama kondisinya menguntungkan bagi pertumbuhannya dan untuk

mempertahankan dirinya. Begitu terjadi perubahan fisik atau kimiawi, seperti misalnya

habisnya nutrien atau terjadinya perubahan radikal dalam hal suhu atau pH, yang

membuat kondisi bagi pertumbuhan spesies lain lebih menguntungkan, maka organisme

yang telah teradaptasi dengan baik didalam keadaan lingkungan terdahulu terpaksa

menyerahkan tempatnya kepada organisme yang dapat beradaptasi dengan baik didalam

kondisi yang baik itu. Dengan demikian, faktor-faktor lingkungan memilimi pengaruh

selektif, artinya, memilih-populasi mikroba.

Adaptasi dan mutasi

Bertahan hidupnya suatu spesies dan kelangsungan pertumbuhannya didalam komunitas

biologis membutuhkan suatu kemampuan untuk menyesuaikan diri terhadap perubahan

keadaan lingkungan. Adaptasi fenotipik merupakan respon mikroorganisme terhadap

perubahan terbatas yang bersifat sementara. Misalnya, banyak spesies mikroorganisme

dapat tumbuh dalam selang suhu yang luas. Namun, aktifitas metaboliknya tidak selalu

sama ada suhu-suhu ekstrim didalam selang tersebut. Kemampuan adaptasi ini terletak

didalam batas-batas genotip mikroorganisme yang bersangkutan. Disamping itu ada

kesempatan untuk terjadinya perubahan didalam genotip. Perubahan genotipik

mengakibatkan mutasi. Mutan yang dihasilkan merupakan organisme yang telah

berubah secara permanen. Apabila muatan tersebut mampu hidup dengan baik didalam

lingkungan, naka akan berkembangbiak, bila tidak akan musnah.

Hubungan antar mikroba dalam ekosistem

Mikroorganisme yang menghuni suatu ekosistem mempertunjukan bemacam-macam

tipe asosiasi dan interaksi diantara spesies. Beberapa diantaranya bersifat netral (artinya

spesies yang bersangkutan tidak terpengaruh); beberapa bersifat menguntungkan atau positif

bagi satu anggota atau lebih; yang kain bersifat merugikan atau negatif bagi satu anggota atau

lebih. Dengan dijabarkannya setiap tipe asosiasi atau interaksi yang berlainan, maka

diberikanlah suatu etiket deskriftif khusus. Sebagaimana dapat diduga, banyak dari antara

asosiasi ini tidak dapat dengan mudah dimasukan kedalam kategori yang pasti. Istilah umum

simbiosis digunakan untuk menamakan hubungan yang ada bila dua atau lebih organisme

hidup bersama. Tipe-tipe simbiosis dapat digambarkan sebagai berikut:

Netralisme : anggota-anggota asosiasi tidak terpengaruh meskipun tumbuh didalam

lingkungan yang sama.

Mutualisme: kedua anggota asosiasi memperoleh keuntungan

Komensalisme : salah satu anggota asosiasi menerima keuntungan yaitu: dapat tumbuh

lebih cepat, dapat mencapai populasi total yang besar: dan pada umumnya tumbuh “lebih

baik”. Anggota yang lain tidak terpengaruh.

Antagonisme, kompetisi atau parasitisme : salah satu anggota asosiasi dihambat atau

dimusnahkan: sedangkan anggota yang lain mendapat keuntungan.

BAB II

PEMBAHASAN

Mikrobiologi Tanah

Baik secara langsung maupun tidak langsung, bahan buangan dari manusia dan hewan,

jasad mereka, serta jaringan tumbuh-tumbuhan, dibuang atau dikubur dalam tanah.

Setelah beberapa lama, bahan-bahan tersebut berubah menjadi beberapa komponen

organik dan beberapa komponen anorganik tanah. Perubahan-perubahan ini dilakukan

oleh mikroorganisme yaitu perubahan bahan organik menjadi substansi yang

menyediakan nutrien bagi dunia tumbuhan. Tanpa aktivitas mikroba maka segala

kehidupan dibumi ini lambat laun akan terhambat.

Keadaan lingkungan tanah

Untuk tujuan kita, tanah dapat dipandang sebagai permukaan lahan diatas bumi yang

menyediakan substrat bagi kehidupan tumbuh-tumbuhan dan hewan. Ciri-ciri

lingkungan tanah bervariasi menurut letak dan iklimnya. Tanah juga memiliki

kedalaman, sifat-sifat fisik, komposisi kimiawi dan asal yang berbeda. Ada lima

katagori utama unsur tanah, yaitu: partikel mineral, bahan organik, air, gas, dan jasad

hidup.

Flora mikroba tanah

Hanya ada beberapa lingkungan dibumi ini yang mengandung sedemikian banyak

macam ragam mikroorganisme seperti yang terkandung dalam tanah subur. Bakteri,

cendawan, alga, protozoa dan virus secara bersama membentuk kumpulsn

mikroorganismeyang dapat mencapai jumlah total sampai berlilyar-milyar organisme

per gram tanah. Keanekaragaman yang luas flora mikroba tersebut merupakan masalah

disetiap usaha untuk menghitung populasi total mikroorganisme yang hidup dalam

suatu contoh tanah. Metode-metode biakan dilaboratorium hanya akan menampakan

tipe-tipe fisiologis dan nutrisional yang dapat tumbuh didalam lingkungan yang

disedikan di laboratorium. Misalnya, bila suatu contoh tanah diinokulasikan pada agar

nutrien dan diinkubasikan pada suhu 350C, maka beberapa tipe bakteri yang tudsak akan

tumbuh ialah termofit obligat, disamping psikrofil, anaerob dan autotrof. Protozoa tidak

akan tumbuh, dan hanya beberapa alga dan cendawan akan tumbuh. Hal ini berarti

bahwa bila suatu contoh tanah dibiakan dilaboratorium, maka suatu prosedur pembiakan

tertentu hanya akan memungkinkan tumbuhnya sebagaian kecil saja dari populasi total

mikroorganisme. Hitungan mikroskopik langsung secara teoritis harus memungkinkan

terhitungnya semua mikroorganisme kecuali virus, tetapi teknik ini juga mempunyai

keterbatasan, terutama didalam membedakan mikroorganisme hidup dari yang mati.

Kegiatan biokimiawi mikroorganisme didalam tanah

Peranan terpenting mikroorganisme ialah fungsinya yang membawa perubahan kimiawi pada

substansi-substansi didalam tanah, terutama perubahan persenyawaan organik yang

mengandung karbon, nitrogen, sulfur, dan fosfor menjadi persenyawaan anorganik. Proses ini

disebut mineralisasi. Didalamnya terlibat sejumlah besar perubahan kimiawi serta berperanan

bermacam-macam spesies mikroba. Serangkaian peristiwanya dapat digambarkan sebagai

suatu proses siklik yang dapat diawali misalnya dengan suatu unsur seperti nitrogen, yang

mengalami sederetan perubahan dari persenyawaan anorganik menjadi organik. Kemudian

nitrogen itu dibebaskan dari protein, dan proses tersebut berulang kembali. Salah satu proses

siklik semacam itu yang dipahami paling baik ialah yang menggambarkan transformasi

nitrogen beserta persenyawaannya.

Daur nitrogen. Nitrat merupakan bentuk nitrogen yang dapat diambil oleh tanaman. Melalui

serangkaian reaksi mikrobial, persenyawaan nitrogen organik, juga nitrogen gas dari atmosfer,

diubah menjadi nitrat. Rangkaian perubahan ini, dari nitrogen bebas diamosfer menjadi

persenyawaan organik yang sederhana dan yang kompleks didalam jaringan tumbuhan,

hewan, dan mikroorganisme, serta penglepasan nitrogen pada akhirnya kembali menjadi

nitrogen atmosfer.

Fiksasi (penambatan) nitrogen. Proses ini merupakan sdalah satu dari banyak proses

biokimiawi didalam tanah yang memainkan salah satu peranan paling penting, yaitu

mengubah nitrogen atmosfer (N2, atau nitrogen bebas) menjadi jitrogen dalam persenyawaan

(nitrogen tertambat).

Dua kelompok mikroorganisme terlibat dalam proses ini: (1) mikroorganisme nonsimbiotik,

yaitu yang hidup bebas dan mandiri didalam tanah ; dan (2) mikroorganisme simbiotik, yaitu

yang hidup dalam akar tanaman kacang-kacangan.

Fiksasi nitrogen nonsimbiotik telah dipelajari secara ekstensif pada Clostridium pasteurianum

dan spesies-spesies Azotobacter. Selama bertahun-tahun hanya kedua jenis mikroba itulah

yang diketahui mampu menambat nitrogen secara nonsimbiotik. Fiksasi nitrogen simbiotik

dilakukan oleh bakteri Rhizobium yang bersimbiosis dengan tanaman kacang-kacangan.

Sebelum bakteri ini dapat menambat nitrogen, mereka harus mapan dulu di dalam sel-sel

jaringan akar tanaman inangnya. Infeksi sistem perakaran berkaitan erat dengan pembentukan

“benang infeksi” pada rambut-rambut akar tertentu oleh bakteri tersebut. Bakteri penambat

nitrogen itu masuk kedalam sel-sel tanaman inang melalui benang infeksi ini. Beberapa

sel tanaman itu menjadi terinfeksi diikuti dengan pembesaran sel serta menibgkatnya

laju pembelahan sel; ini akan menghasilkan pembentukan nodul (bintil) pada sistem

perakaran. Tanaman kacang-kacangan, bakteri, dan bintil akar tersebut membentuk

suatu sistem penambatan nitrogen simbiotik. Pada proses ini baik bakteri maupun

tanaman mendapatkan keuntungan dari hubungan tersebut. Bakteri menjadikan nitogen

tersedia untuk tanaman, dan sebagai imbalannya bakteri memperoleh zat nutrien yang

dibutuhkan dari jaringan tanaman.

Siapan bakteri nitrogen simbiotik sudah dapat diperoleh secara komersial. Para petani

menggunakannya untuk menginokulasi biji kacang-kacangan sebelum ditanam. Tetapi,

antara bakteri dan tanaman kacang-kacangan terdapat derajat spesifisitas tertentu; tidak

semua spesies Rhizobium menghasilkan nodulasi dan penambatan nitrogen dengan

sembarang tanaman kacang-kacangan.