CakrdwaJa Pendidikan Nomor 1, Tahun XII, Februdrj 1993

PENDEKATAN EKOLOGIS DALAM PEMAHAMANMASALAH BIOLOGI

OlehIGP Suryadarma

Abstrak

Banyak kendala yang dihadapi dalam ·memahami masalahBiologi sesuai dengan normatif pendekatannya., Di sisi lain,Indonesia memiliki kekayaan laboratorium alamiah yang dapatmemberi informasi ekologis yang beragam.Perrdekatan eko­logis diharapkan dapat mengatasi hambatan .sarana, memak­simalkan pemanfaatan lingkungan daJ:l merrib~ri pengalamanpemahaman masalah bioJogi yang bersi{at retikuler dankomprehensif.

Pendekatan ini dapat dilakukan roehilui; (1) pemahamanobjek-persoalan tingkat organisasi kehidupan. (2.) memahamikonsep dasar kajian ekosistem. (3) memahami dan merumus­kan persoalan biologi sesuai dengan kons~psi" .ekologis, dan (4)membuat model kajian untuk berbagai"'p~rsoalan biologi.Persoalan ekologis paling esensial adalah adanya kesatuankomponen struktur pendukung, interaksi fungsional antarkom-ponen struktur dan adanya sistem pengatul\. ,

Kajian ini diharapkan dapat memberi alter;-oatif dalammengat~si hambatan sarana, memaksimaikar{pemanfaatanlingkung'an Indonesia yang bersifat khas, merriberikan peng­alaman~,'dalam memecahkan persoalan biologi·~secara. lebihkomprehensif. Dip~rlukan tindak lanjut pengkajian secaramolekuler ataupun seluler, untuk menghindari pemahamanyang c~nderung bersifat makro dan superfisiat·

Latar Belakang

Banyak kendala yang dihadapi ,'dalam~,_usaha memahamif>ersoalan biologi sesuai deng~n norm~t~.f pendekatannya.Secara faktual terdapat keterbatasaI?- sar:a.ii~ untuk ffi.engung­kapkan persoalan sesuai dengan kara'kteris.tiknya. Untukmembahas aspek mikroskopik misalnYa.:sangat dibatasi olehketerbatasan alat optik dan analisis khemis:'~

Pada s~si lain, Indonesia memil,j~i kekayaan alamsebagai laboratorium biosistem tingkaf .makro karena terma­suk daerah hutan tropik basah dengan tingkat keanekaragam-

1

2 CakrawaJa Pendidikan Nomor 1, Tahun XII·, FebrudriJ.993

an spesies yang ·sangattinggi. Keadaan ini sangat mendukunguntuk melakukan kajian-kajian biosistem pada tingkat popu­lasi dan komunitas.

Hidup ditandai oleh eksistensi vital yang berupa aktivi­tas metabolisme, respirasi, pertumbuhan-perkembangan, irri­tabilitas, reproduksi, serta akan berakhir bila terjadi kem.ati­an. Aktivitas ini tidak clapat dipisahkan dengan keadaanlingkungannya yang membentuk satu biosistem. Sesuai denganspektrum tingkatan struktur organisasi kehidupan, maka bio­sistem itu dapat dipelajari pada tingkatan sistem gen, sistemsel, sistem organ, sistem individu, sistem populasi dan sistemkomunitas (Odum, 1971:5). Pe~oalan-persoalan yang· dapatdibahas secara substansi keilmuan meliputi tujuh tema, padaobjek tumbuhan, hewan dan protista (BSCS, dalam Djohar,1972:6).

Atas dasar pertimbangan kondisi tersebut maka akandicoba diketengahkan satu kajian "Pendekatan Ekologis dalamMemahami Masalah Biologi".

Rumusan Masalah

Dapatkah optimasi 'pemanfaatan keanekaragaman labo­ratorium ekologis alamiah ekosistem dan makhluk hidup diIndonesia sebagai sumber belajar menumbuhkan kemampuanmemandang masalah biologis sebagai biosistem? Apakahketerbatasan sarana optik maupun khemis untuk memahamipersoalan biologi sesuai dengan. karakteristik dan normatifpendekatannya dapat dikompensir?

Tujua'1

1. Mengatasi keterbatasan hambatan sarana dalam memahamimasalah biologi sesuai dengan karakteristik pendekatannyadengan menggunakan keunggulan komparatif keanekara-'gaman ekosistem di Indonesia.

2. Memaksim~lkan pemanfaatan karakteristik lingkunganIndonesia sebagai sumber belajar biologi.

3. Meningkatkan kemampuan memahami ,gejaladan persoalanbiologi secara retikuler, bukan linier dari lingkungan ter­dekat.

Pendekatan Ekologis daJam Pcmahaman M<lsa/ah B;olog;

Pendekatan Masalah

3

Ada beberapa langkah untuk memaham{ masalah terse­but secara bulat, yaitu: (1) Memahami objek, persoalan, dan.tingkatan struktur organisasi kehidupan seperti yang dirumu~­

kan dalam BSCS. (2) Memahami konsepsi. dasar ekplogis untukmempelajari ekosi'stem 'sebagai satu biosist~m. (3) Memahami.persoalan-persoalan biologis s~suai dengan rumusan BSCS"yang melihat masalah biologi dari tinjauan sistern ekologis.·(4) Merumuskan pendekatan untuk setiap persoalan biologissecara biosistem.

Objek-Persoalan~ Ting~ata" Struktur Organisasi' Kehidupan

BSCS. (1964) merumuskan biologi sebagai bagaian sainsmerupakan kebulatan dimensi (Djohar, 1971:16) antara: .1. Objek .

a. Tumbuhanb. Hewanc. Protista.

2. Tingkatan Struktur Organisasi Kehidupana. Molekulerb. Selulerc. Jaringan-Organd. Individue. Populasif. Kornunistasg. Bioma.

3. Fenomena Kejadiannyaa. Sains sebagai inkuirib. Sejarah konsep biologic. Keanekaragaman dan keragamand. Organisme dan lingkungane. Struktur dan fungsif. Pewarisan sifat dan kelangsungan hidupg. Kelakuan,h.' Regulasii. Evolusi.

Model tiga dimensi tersebut Sutton dan Hayson secara dia­gramatik melukisk.an sebagai berikut.

oJ'~T

4 Cakrawala Pendidikan Nomor 1, Tahun XII, Fe,bruari 1993

n·CDt-'

I:;' I 'R"

"~n(Jq{ll

:J

Level of OrganizationTingkatan Organisasi Kehidupan.

Gambar 1Struktur Tiga Dimensi antara Objek Persoalan-Tingkatan

Organisasi Kehidupan(Sutton, 1974:120)

Salah satu di antara fenomena kejadiannya yaitu me­nyangkut Organisme dan Lingkungan, secara umumdikenaldengan ekologi. Pemahaman biologi melaluipe~dekatan inidiharapkan dapat berperan sebagai alat yang lebih baik untukmenghasilkan manusia be.rpikir sistematis, serta dapat melihat·alternatif dalam keterbatasan kondisi, waktu, lingkungantertentu (Soemarwoto, 1991:2).

Pendekatan EkoJogls daJam Pemahaman Masalah 8iolog;

Hidup - Lingkungan - Kehidupan

5

Peursen (terjemahan Hartoko, 1988:170) mengungkapkanadanya kesulitan dalam mengungkapkan tentang hidup, ialebih mementingkan deskripsi yang menonjol dari ciri-cirimakhluk hidup. Hal yang dipandang paling utama adalahstruktur morfologi tertentu dan fungsi-fungsinya, yangterlebur menjadi satu. Lebih lanjut· ditegaskan dengan me­nyitir pendapat Bertalanfly, bahwa bentuk dan fungsi padahakikatnya merupa.kan dua aspek "dari segala k.ehidupan yangsarna. Organisme hidup bercirikan suatu isolemen terhadaplingkungan sekitarnya. Organisme itu membulatkan dirisecara anatomis dan menyendiri. Gejala ini sudah mulaitampak pada orgaI"1:isme bersel satu dan makin melonjak padatingkat yang lebih kompleks susunannya. Perkembanganmorfologis berkaitan langsung dengan gejala fisiologis. Bilasecara anatomis makin berdikari, secara biokimia tampaksifatnya semakin khas, proses metabolisme semakin lancar.Sistem kimia fisisnya menampakkan semacan "surplus" diban­ding dengan lingkungannya. Dapat memanfaatkan energi yangtercecer menjadibernilai le~ih dalam sistem pertukaran zatdan energi dengan lingkungannya, dalam satu perisai tertentu.

Secara umum hidup ditandai oleh eksistensi vital, se­menjak bermulanya proses metabolisme, pertu1Vbuhan, per­kembangan, reproduksi dan adaptasi internal, sampai ber­akhirnya segenap ,proses itu bagi suatu "individu". Hal inimenjadi semakin kabur pada virus dan mikrosfer. Jadi, per­bedaan hidup dan mati itu bersifat gradual (Soerjani,. 1988:4).Selanjutnya, dengan mengutip pendapat Ribes (1978), hidupberada dalam proses yang ditransmisikan dari rr1akhluk hiduppada keturunannya secara bersambung (aspek genetik).

Kehidupan adalah fenomena adanya hidup yang didukungtidak saja oleh makhluk hidup (pengada insani), tetapi jugabenda mati (pengada ragawi) dan berlangsung dalam dinamikaseluruh komponen kehidupan itu. Merupakan penggabunganunsur hidup (chita) dan ragawi (Panca Mahabhuta). Kalau per­wujudan kehidupan itu dilihat dari hasil interaksi unsurmateri, energi, ruang, waktu dan keanekaan, maka batasantara hidup .dan mati menjadi semakin kabur (aspek komple­menter organisme dengan lingkungan) (Soerjani, 1988:4).Batas wilayah kehidupan menjadi semakin sukar, akiba.t

6 Cakrawala Pendldikan Nomor 1, rahun XII, Februari 1993

pengaruh penelitian mikrosfisis, bahwa kejadian itu tidakdapat dipastikan secara eksak (aspek berbagai dimensi pen­dekatan) (Peursen, terjemah~n Hartok0, 1988:169). Ciri hidupdapat dikontraskan d'en:g'an' kematian. Ciri khas kematian

.·adalah perbatasan "anta~a organisme dengan lingkungannyamenjadi kabur, organisme kehilangan independensi relatifnyadan kembali kepad'a ,,' slstem kimia-fisisyang membawahilingkungannya. Ccin"toh-· y.ang paling mendekati adalah karak­teristik virus. Oleh' karena itu, membicarakan makhlU'k hiduptidak; oapat dipisahk'an ,d'a~i satuan habitatnya karena ke'hidup­an it~ '~erupakari'satu'biosistem.·.

Oleh kareri·a'· itu, . karakteristik:ekosistem sebagai bio­sistem sesuai dengari ,·,pendapat Peursen adcilah adan·yastruktur dan fungsl ~Yang. terlebur. menjadi satu, atau pada

. hakikatnya struktur d'ari" 'fungsi merupakan dua aspek darigejala kehidupciri "'yang sarna. Biosistem tidak dapat dipisahkandari hukum territodinamika, yaitu adanya masukan energisecara konstan untuk- mensintesis molekul yang diperlukandan mengambil substansi yang ada di sekitarnya yang di­dukung oleh fisikokimia struktur tertentu. Secara skematikOdum (1971:5) menggamharkan hubungan ko,mponen biotik dan

abiotik melalui masuka,ri, materi dan energi dalam tingkatanstruktur organisasi· kehidupan seperti berikut.

Gena Sel Organ Organisme Populasi Ko~unita5

(+) JfJJ Jr Jr jf Jr

(=)

,IIBio ISistem'sistem gen

M,t\.'fER! <. I> ENERGI

{i't ". ':' II tI I J f fSistem Si$tem, Sistem Sistem Sistem

sel .F. :Orgari individu pupulasi komunitas

"'t ,.~,~~,2 .',Spektrum.tinm~,struktur organisasi JcehidupaD .

lnteraksi,· desilan Diit.~~ ,daftenergi .~a .. ~.~P tingkatmengbasilk~"sistem1iStem fungsional yang khas

(Odum, 1971:5)

Pendekatan EkoJogis daJam Pemahaman MasaJah BioJogi

Struktur Fungsi Ekosistem

7

Miller (1982:Xi), Turk & Turk (1984:Xi), Odum (1971:Xi)secara ringkas merumuskan seperti berikut:1. Komponen Struktur terdiri atas:

a. Komponen Abiotik- Berbagai faktor fisik- Sumber energi dari luar- Faktor khemis esensial bagi kehidupan.

b. Komponen Biotik- Tumbuhan hijau (produsen, autotroph).- Hewan (konsumen, heterotroph).- Jamur (umumnya d~komposer), dan- Protista.

2. Komponen fungsi, antara lain:.a. Transfer dan tra"nsformasi energib. Rantai makan dan jaring-jaring makananc. Aliran energi dan siklus materid. Pola keanekaragaman dan pola perubahane. Siklus biogeokhemisf. Produktivitasg. Nisia ekologis (ecological niches)h. Regulasi dan sibernetik.

Ekosistem merupakan hasil interaksi antarkomponenyang menghasilkan satuan fungsional. Berai·ti harus tersediasumber energi di mana sistem energi yang tercecer dapat di­tingkatkalldalam satu organisasi kehidupan. Dalam hal initerdiri atas; (a) struktur biotik yang memiliki karakteristikklorophil yang dapat berfungsi sebagai transfer dan transfor­masi energi matahari (fisis). Terdapat susunan khemis dankomporien strukttir yang dapat mengubah senyawa primermenjadi senyawa sekunder dan seterusnya dengan konsentrasienergi yang lebih besar. (b) Struktur biotik yang memiliki

I karakter ini adalah organisme hetertroph, konsumen khusus­nya hewan, sehingga clapat mendukung fungsi rantai makanan,jaring-jaring makanan dan aliran maupun transformasi energi.Jika hal ini bersifat efisien akan dapat mendu"kung fungsiproduktivitas. (c) Struktur biotik akan dapat melepas mineral­mineral yang tersimpan dalam batuan, bahan-bahan organik,dimiliki oleh Jamur dan Bakteri umumnya sehingga clapatmendukung fungsi siklus materi dan biogeokirnia. (d) Hadirnya

8 Cakrawala Pendidikan Nomar 1, Tahun Xli, Februarl 1993

berbagai komponen struktur dengan karakteristiknya masing­masing dalam dimensi waktu terjadi perubahan lingkunganyang dapat mendukung fungsi keanekaragaman dan pola per­ubahan. (e) Hal ini mengakibatkan tia'p organisme memilikinisia masing-masing. (£) Untuk mempertahankan dan mengem­bangkan sistem tersebut diperlukan £ungsi regulasi sesuaidengan asassibernetik.

Terjadinya fenomena keteraturan dari ketidak,teraturan,Chardin dalam teori evolusinya (Keep, 1983:29) mengungkap­kan bahwa dunia kehidupan terdiri atas "kesadarantl memilikitujuan. Alarn kehidupan diterangkan secara final5.tis, yaitutujuan yang menentukan, bukan awalnya. Berbeda denganalam yang tidak hidup harus diterangkan secara kausalmekanistik.

Melihat tingkatan biosistem yang diajukan oleh Odum, ,model tiga dimensi hakikat biologidan konsep ekologi, makahal ini dapat dipadukan', ,untuk pendekatan secara ekologis.Pada umumnya hal ini meliputi £enemena seperti berikut. (1)Struktur dan fungsi, (2) keanekaragaman dan keragaman, (3)pewarisan sifat dan kelangsungan hidup, (4) kelakuan, (5)regulasi, (6) evolusi, pada berbagai tingkatan biosistem untukberb.agai objek.

Berikut ini akan dibahas polimorphisme struktur fungsipopulasi rayap, yang ,memiliki keanekaragaman bentuk indi­vidu dalam populasinya.

Pendekatan Ekologis daJam Pemahaman MasaJan Biolog; 9

Per50alan Struktur-Fungsi Populasi Polimorfisme pada Rayap

Anggota Ciri struktur Fungsi Lingkungannya

Ratu Abdomen -bertelur Dalam ternpat ter-(perut) membesar -berkembang lindung berupa ta-

menjadi koloni nah hulatan, her- Irongga, terdapatlubang-Iubang untuK

, keluar masuk pe-kerja dan tentara.

Tentara -Mandibula (ra- Menjagaratu, -Di antara pekerja,hang, membesar melindungi se- anakan dan di ·se-menebal kuat. luruh koloni kitar ratu-Lebih besar -Di sekitar lian·gdari rakyat/pe- waktu masa kawinkerja (dispersi)

Pekerja Rayap yang -menjaga ru- Dalam rumah yangumum dikenal mah, telur, berbentuk sepertibentuk tubuh anakan bunga karang, ber-lebih kecil di- -mencari ma- ,~da ~i antara rong-banding tentara kan -memberi ga-rongga

makan

Laron Warna coklat, . Reproduksi,. Membentuk ling-ukuran 2x rakyat menghasil~an kungan baru sehing-bersayap pasangan atau ga terbentuk koloni

ratu baru Ikelompok baru.

Materi berupa· makanan dimasukkan ke dalam sistempopulasi oleh pekerja, transformasi materi· terjadi dalamtubuh rayap oleh flagellata (organisme satu sel) yang dapafmenghasilkan enzim untuk memecah selulose. 'Rayap meman­faatkan hasil metabolisme .hasil pemecahannya. Terdapatperilaku aneh da·ri ·anak rayap, yaitu menjilat dubur rayapdewasa sehingga ke dalam saluran pencernaannya kemasukanflagellata. .

Terbentuknya kelompok sosial yang terdiri ··atas berbagaimacam bentuk (polimorfis), dipengaruhi oleh faktor genetik,

10 CdkrawaJa Pendidikan Nomor 1, Tahun Xli, Februdrj 1993

kombinasi fa,ktor proses reproduksi, macam dan jumlahmakanan dalam perkembangan tahap awal. Terdapat strukturindiv'idu tert~~tu yang mendukung fungsi sesuai dengan 'karak­teristiknya. :Khususnya' struktur rayappekerja sebagaipenyeq~a sumber enet,"gi ke dalam sistem tersebut. didalamtubu'h, "rayap terbentuk'asosiasi spesifik dengan flageJlatasehingg~,.ierjadi ,pem'ecahan selulose sebagai sumber nutrient.

,'J;erjadin'y~ mekanisme regulasi di dalam metabolismeyang berlangsung" secara gradual yang ffi,emberi peluangmunculnya polimorfisme dalam koloni 'yang baru. Misalnya,waktu fase d~~persi: <:l~~ana rayap reproduktif (laron) sayap­nya terlepas ,setetah terjadi kontak dengan pasangannya.Bergerak berfr~n.g,· s~b,ag~f:,·pasangan baru dan bila mampumenemukan tempaf',ya~g:-"'sesuai akan berkembang menjadicalon koloni baru'. Rayap reproduktip akan menghasilkan teluryang tumbuh menja~i pekerja dan tentara, sebagai awal dariperkembangan kelo~pok sosia,l tersebut (Herbert, 1978:235).

Terdapat sistem regulasi reproduksi di manadidalamkoloni tersebut secara genetik terdiri atas kelompok sepertiberikut. (1) Jantan 'bersifat diploid, bukan pekerja ,dan bukantentara.: (2) Betina haploid, tanpa fertilisasi. (3) Ratu peng­hasil telur. (4) Pekerja dan tentara, mungkin jantan ataubetina dan tidak bersifat reproduksi (Simpson & Back,1965:679).

Secara ekologis dalam sistem sosiaI tersebut terdapatmekan~sme transfer dan transformasi materi dan energi.mek~nlsme regulasi reproduksi, sehingga produktivitas kolonitersebut terus berkembang. terjadi pertumbuhan populasi.Terb~n·tuk nisia ekologis kehidupan koloni baik dalam mem-p.erol~h.: ' mengolah materi sehingga diperoleh energi. Terjadislklus.blogeokhemis melalui mekanisme pembentukan sarangrayap: pemanfaatan ,oleh pertumbuhan jamur dan mekanismerantal makanan lainnya. '

Kesimpulan

Pendekatan ekologis ini dapat memberikan pemahamansecarakomprehensif .sehingga mampu melihat gejala-gejalabiologis sebagai gejala yang memiliki persoalan. Persoalanyang menyebabkan munculnya gejala ataupun persoalan yangmuncul akibat adanya gejala. Kemungkinannya memberikan

Pendekatan Ekologis da/am Pemahaman Ma~alah 8io10gi 11

hasil lebih baik karena kejadiannya' ada di lapangan, atauminimal sudah dimiliki sebagai pengalaman. Hal ini menjadilebih bermakna mengingat adanya keterbatasan saranaprasarana dalam pendekatan biologi sesuaidengan kar~kteris­

tiknya.Tampaknya lebih sesuai jika dihubungkan dengan cara

belajar menurut teori gestalt, yaitu pengenalan umum kearah khusus. Dapat digunakan memperluas wawasan, sebelummenganalisis masalahnya lebih terinci. Memiliki kelemahanjika tidak dilanjutkan dengan analisis ke' arah mikro, misalnyapendekatan molekuler maupun seluler.

Daftar Pustaka

Djohar. 1971. Ilmu Pengetahuan Alam dan Prinsip-prinsipPengajarannya. Forum Pendidikan Biologi, FKIA IKIPYOGYAKARTA.

Hartoko, Dick. 1988; Orientasi di A/am Filsafat. (terjemahandari Peursen). Jakarta: Gramedia.

Herbert,H.R. 1978. Textbook of Entomology. New York: JohnWiley & Sons, Inc.

Kopp, Joseph. 1983. Teori Evaluasi. (terjemahan dari Teilhardde Chardin). Yogyakarta: Yayasan Kanisius.

Miller,G.T. 1982. Living in The Environment. Third Edition.California: Wadswarth Publishing Company.

Odum, Eugene P. 1971. Fundamentalsof Ecology. Third Ed.Philadelphia: W.B. Saunders Company.

Simpso~, George, G & Beck, William, S. 1965. Life. An Intro­duction to Biology. Second edition. New York: HarcourtBrace & World Inc.

Soemarwoto, Otto. 1983. Ekologi Lingkungan Hidup dan Pem­bangunan. Jakarta: Djambatan•

• 1991. Ekologi Lingkungan dalam Pembangunan Berwa----wasan Lingkungan. Panitia Penghormatan PurnabaktiProf Otto Soemarwoto. Bandung.

12 CakrawaJa Pendldikan Nomor 1, rahun X/l, Februari 1993

Sutton,C.R. and Hayson (edit). 1974. The Art of the ScienceTeacher. Englan:d: McGraw Hill Book Company.

Turk" Jonathan ~ Turk, Amos. 1984.' Environmental Science.Third Ed. Philadelphia: Saunders Collage Publishing.