MATERI DAN ENERGI DALAM LINGKUNGAN

Pengertian Energi dan Materi

Ekosistem terbentuk dari interaksi antara komponen biotik dan abiotik serta

terjadi aliran materi dan energi didalamnya. Materi dan energi merupakan

sumber alam. Sumber alam adalah segala sesuatu yang diperlukan oleh organisme

hidup, polulasi atau ekosistem yang pengadaannya hingga ketingkat mencukupi

(optimum) akan meningkatkan daya pengubahan energi.

Materi semula berawal dari sumber alam seperti udara, air, tanah dan mineral-

mineralnya. Sedangkan energi hampir seluruhnya bersumber dari matahari.

Materi merupakan bahan baku untuk membuat berbagai alat, seperti: besi, timah,

aluminium, emas dan bahan mineral lainnya. Atau ada konsep lain yang

menyebutkan bahwa materi merupakan sesuatu pada suatu tempat dan suatu

waktu. Perwujudannya adalah berupa benda, seperti: batuan, air, udara,

pepohonan, dan lain-lain. Secara filsafat ada 4 unsur utama materi, yaitu: api,

udara, air dan tanah.

Energi adalah sesuatu yang memberikan kemampuan untuk menjalankan kerja.

Secara umum energi dikelompokkan dalam 2 kategori yaitu:

1. Energi kinetik (energi aktif), adalah energi yang dalam keadaan bergerak atau

menimbulkan “aksi”. Contoh: sinar matahari, radiasi, panas, listrik, aliran angin.

2. Energi potensial (energi berkapasitas), mempunyai kemampuan menghasilkan

energi kinetik. Contoh: air terjun penggerak turbin listrik, energi kimia dalam

baterai, bahan peledak, kayu bakar.

Energi dapat juga dibagi menjadi:

1. Energi yang tidak dapat habis, misal: energi matahari, angin, gelombang,

pasang-surut, air sungai, geotermal.

2. Energi yang dapat habis, dibagi lagi menjadi:

a. Energi yang tidak dapat diperbarui, seperti minyak bumi, batu bara dan

uranium.

b. Energi yang dapat diperbarui, berasal dari tumbuh-tumbuhan dan hewan.

Siklus Energi dan Siklus Materi

Siklus Energi

Pada siklus ini lebih ditekankan pada perputaran energi yang terjadi diantara

komponen ekosistem. Siklus energi ini diawali dari energi matahari yang

ditangkap oleh produsen, kemudian terus berputar tiada henti pada konsumen

dan semua komponen ekosistem yang. hal ini karena menurut hukum

termodinamika bahwa energi dapat berubah bentuk, tidak dapat dimusnahkan

serta diciptakan. Perubahan bentuk energi ini dikenal dengan istilah transformasi

energi.

Aliran energi di alam atau ekosistem tunduk kepada hukum-hukum

termodinamika tersebut.

Dengan proses fotosintesis energi cahaya matahari ditangkap oleh tumbuhan, dan

diubah menjadi energi kimia atau makanan yang disimpan di dalam tubuh

tumbuhan.

Proses aliran energi berlangsung dengan adanya proses rantai makanan.

Tumbuhan dimakan oleh herbivora, dengan demikian energi makanan dari

tumbuhan mengalir masuk ke tubuh herbivora. Herbivora dimakan oleh

karnivora, sehingga energi makanan dari herbivora masuk ke tubuh karnivora.

Di alam rantai makanan itu tidak sederhana, tetapi ada banyak, satu dengan yang

lain saling terkait atau berhubungan sehingga membentuk jaring-jaring makanan.

Organisme-organisme yang memperoleh energi makanan dari tumbuhan dengan

jumlah langkah yang sama dimasukkan ke dalam aras trofik yang sama. Makin

tinggi aras trofiknya, makin tinggi pula efisiensi ekologinya.

Proses Aliran Energi dalam Ekosistem

            Aliran energi dalam ekosistem mengalami tahapan proses sebagai berikut :

1)     Energi masuk ke dalam ekosistem berupa energi matahari, tetapi tidak semuanya

dapat digunakan oleh tumbuhan dalam proses fotosintesis. Hanya sekitar

setengahnya dari rata-rata sinar matahari yang sampai pada tumbuhan diabsorpsi

oleh mekanisme fotosintesis, dan juga hanya sebagian kecil, sekitar 1-5 %, yang

diubah menjadi makanan (energi kimia). Sisanya keluar dari sistem berupa panas,

dan energi yang diubah menjadi makanan oleh tumbuhan dipakai lagi untuk

proses respirasi yang juga sebagai keluaran dari sistem.

2)    Energi yang disimpan berupa materi tumbuhan mungkin dilakukan melalui rantai

makanan dan jaring-jaring makanan melalui herbivora dan detrivora. Seperti telah

diketahui, terjadinya kehilangan sejumlah energi diantara tingkatan trofik, maka

aliran energi berkurang atau menurun ke arah tahapan berikutnya dari rantai

makanan. Biasanya herbivora menyimpan sekitar 10 % energi yang dikandung

tumbuhan, demikian pula karnivora menyimpan sekitar 10 % energi yang

dikandung mangsanya.

3)     Apabila materi tumbuhan tidak dikonsumsi, maka akan disimpan dalam sistem,

diteruskan ke pengurai, atau diekspor dari sistem sebagai materi organik.

4)     Organisme-organisme pada setiap tingkat konsumen dan juga pada setiap tingkat

pengurai memanfaatkan sebagian energi untuk pernafasannya, sehingga

terlepaskan sejumlah panas keluar dari sistem

5)    Dikarenakan ekosistem adalah suatu sistem terbuka, maka beberapa materi

organik mungkin dikeluarkan menyeberang batas dari sistem. Misalnya akibat

pergerakan sejumlah hewan ke wilayah, ekosistem lain, atau akibat aliran air

sejumlah gulma air keluar dari sistem terbawa arus.

Siklus Materi

Pada siklus ini lebih ditekankan pada perputaran materi yang terjadi diantara

komponen ekosistem. Materi yang menyusun tubuh organisme berasal dari bumi.

Materi yang berupa unsur unsur terdapat dalam senyawa kimia yang merupakan

Materi dasar makhluk hidup dan tak hidup. Materi itu antara lain siklus air, siklus

oksigen, siklus karbon, siklus nitrogen, dan siklus sulfur

Secara struktural setiap siklus materi terdiri dari bagian cadangan dan bagian

yang mengalami pertukaran. Di dalam bagian cadangan, unsur kimia tersebut

akan terikat dan sulit bergerak, atau pergerakannya lambat. Di dalam bagian

pertukaran, unsur kimia tersebut aktif bergerak atau mengalami pertukaran.

siklus materi dibedakan atas dua tipe, yaitu tipe gas dan tipe sidimeter.

Siklus nitrogen merupakan salah satu siklus materi tipe gas. Bagian cadangannya

terdapat di dalam atmosfer. sedangkan siklus fosfor merupakan contoh siklus

materi tipe sedimenter. Bagian cadangan siklus fosfor terdapat di dalam tanah

atau kerak bumi dan sukar terlarut, sehingga siklus ini mudah terganggu.

Siklus Nitrogen

Semua organisme memerlukan unsur nitrogen untuk pembentukan protein dan

berbagai molekul organik esensial lainnya. Unsur nitrogen sebagian besar

terdapat di atmosfer dalam bentuk gas nitrogen (N2) dan kadarnya 78% dari

semua gas di atmosfer. Gas nitrogen ini di atmosfer masuk ke dalam tanah melalui

fiksasi nitrogen oleh bakteri (Rhizobium, Azotobacter, Clostridium), alga biru

(Anabaena, Nostoc) dan jamur (Mycorhiza) nitrogen yang masuk ke tanah melalui

fiksasi diubah menjadi amonia (NH3) oleh bakteri amonia. Proses penguraian

nitrogen menjadi amonia disebut amonifikasi. Nitrogen yang masuk ke tanah

bersama kilat dan air hujan berupa ion nitrat (NO3−), sedangkan nitrogen yang

ada di dalam tubuh tumbuhan dan akan hewan melalui proses mineralisasi oleh

bakteri pengurai menjadi amonia. Amonia yang dihasilkan melalui proses

amonifikasi dan mineralisasi oleh bakteri nitrit (nitrosomonas dan nitrosococcus)

dirombak menjadi ion nitrit (NO2−), selanjutnya ion nitrit dirombak bakteri nitrat

(nitrobacter) menjadi ion nitrat (NO3−). Perombakan amonia menjadi ion nitrit,

ion nitrit menjadi ion nitrat disebut nitrifikasi. Tumbuhan umumnya menyerap

nitrogen dalam bentuk ion nitrat, sedangkan hewan mengambil nitrogen dalam

bentuk senyawa organik (protein) yang terkandung pada tumbuhan dan hewan

yang dimakan. Sebagian ion nitrat dirombak oleh bakteri denitrifikasi

(Thiobacillus denitrificans, Pseudomonas denitrificans) menjadi nitrogen.

Nitrogen yang dihasilkan akan kembali ke atmosfer.

Siklus fosfor

Fosfor merupakan unsur kimia yang jarang terdapat di alam dan merupakan

faktor pembatas produktivitas ekosistem, serta merupakan unsur yang penting

untuk pembentukan asam nukleat, protein, ATP dan senyawa organik vital

lainnya. Fosfor satu-satunya daur zat yang tidak berupa gas, sehingga daurnya

tidak melalui udara. Sebagian besar fosfor mengalir ke laut dan terikat pada

endapan di perairan atau dasar laut. Begitu sampai di laut hanya ada dua

mekanisme untuk daur ulangnya ke ekosistem darat, salah satunya melalui

burung-burung laut yang mengambil fosfor melalui rantai makanan laut dan

mengembalikan ke darat melalui kotorannya kemudian masuk ke rantai makanan.

SUMBER :

http://rahma-kurnia.blogspot.com/2006/09/materi-dan-energi.html

http://pobersonaibaho.wordpress.com/2011/05/11/siklus-energi-siklus-materi-

siklus-biogeokimia-daur-biogeokimiadan-nitrifikasi/

http://aktivitaspraktikumektum.blogspot.com/2011/06/ekosistem-aliran-energi-

dan-siklus.html