PENGENDALIAN HAYATIDrs. Hery Pratiknyo, MSi.

Pengertian dan ruang lingkup Pengendalian Hayati

Perkembangan teori pengendalian hayati diawali oleh teori inang-parasitoid tahun 1930. Teori ini menjadi tonggak keberhasilan sampai kini dan 60 tahun kemudian berkembang menjadi teori dinamika populasi yang berlaku sampai kini. teori tanpa praktek adalah angan-angan, praktek tanpa teori adalah kekosongan/kekacauan

1)

2)

Istilah pengendalian hayati digunakan untuk menjelaskan pengendalian atau pengaturan populasi hama dengan musuh alaminya. Istilah ini mempunyai unsur : teori kontrol yang berkaitan dengan pengaturan variabel-variabel dinamik pada atau dekat nilai keseimbangan atau set point melalui mekanisme umpan balik negatif; teori predator-mangsa, yang berkaitan dengan dinamika interaksi antara predator dengan mangsanya.

Teori kontrol semula dikembangkan oleh para insinyur untuk tujuan pengaturan dinamika sistim dinamis. Meskipun demikian, ide teori kontrol juga bagian dari teori umum sistim dinamis dan dinamika non-linear (teori chaos). Teori kontrol berkaitan dengan perubahan bergantung waktu (dinamis) suatu sistim kompleks dan bagaimana perubahan ini dikendalikan atau diatur oleh umpan balik negatif. Beberapa ahli ekologis dan pengelola hama beranggapan bahwa ide ini tidak berguna karena sistim biologis secara unik berbeda dari sistim mekanis. Meski demikian, ada kesamaan antara keduanya, mekanik dan sistim biologis, berubah sesuai waktu sehingga dimasukkan dalam kelompok sistim dinamis.

Konsep dasar teori sangat sederhana dan lebih bersifat intuitif Contoh : kepadatan populasi hama ukuran (nilai) untuk menyatakan variabel kepadatan populasi hama pada suatu waktu tertentu disebut sebagai variabel kondisi atau state. Perubahan nilai variabel kondisi dapat terjadi dipengaruhi oleh proses eksogen atau endogen. Dalam hal ini, perubahan variabel kondisi terjadi karena pengaruh proses eksogen, bukan sebaliknya karena proses eksogen tidak dipengaruhi oleh nilai/variabel masa lalu atau masa kini dari variabel kondisi tersebut. Sedangkan, proses endogen mempengaruhi dan dipengaruhi oleh nilai-nilai masa kini atau masa lalu variabel kondisi.

Proses eksogen hasil dari interaksi antara variabel kondisi dengan satu atau lebih faktor-faktor/variabel eksogen, misalnya cuaca musim dingin yang ganas dapat menyebabkan penurunan populasi hama (cuaca adalah faktor/variabel eksogen karena pengaruhnya terhadap kepadatan hama bukan sebaliknya) Persamaan yang menjelaskan proses eksogen disebut sebagai fungsi pemaksaan jika proses diterapkan pada keadaan bergantung waktu yang dapat diprakirakan (yaitu musim mempengaruhi kelulushidupan serangga) atau fungsi acak jika proses diterapkan pada kondisi yang tidak dapat diprakirakan karena berfluktuasi disekitar nilai ratarata (catatan : variabel eksogen sama dengan variabel bebas kepadatan).

Berbeda dg proses eksogen, proses endogen terjadi karena kerja dari lungkang umpan balik (feedback loop) Contoh : cuaca musim panas (variabel eksogen) menyebabkan populasi hama menghasilkan keturunan dalam jumlah besar (peningkatan laju kelahiran) dibandingkan kondisi normal sepanjang tahun. Pada saat yang sama, populasi predator meningkat pesat karena tersedia pakan dalam jumlah yang melimpah sehingga pada saat tertentu, populasi hama kembali bergerak menuju kepadatan awalnya lungkang umpan balik negatif karena kenaikan populasinya berlawanan dengan kerja dari proses endogen (interaksi predator-hama). Variabelnya disebut variabel endogen.

Umpan balik negatif yang bekerja pada kepadatan populasi identik dengan bergantung kepadatan dan umpan balik negatif antara predator dengan mangsanya sama dengan bergantung kepadatan terhenti Banyaknya variabel endogen menentukan dimensi proses yang dihasilkan. Dlm contoh interaksi pop. hama dan predator, mempunyai 2 besaran (naiknya populasi predator, turunnya pop. hama) sehingga disebut proses dinamis dimensi ke dua Adakah proses endogen hanya memiliki 1 variabel endogen? Kompetesi intraspesies ?

Kompetisi intraspesies dalam hal pakan atau ruang, yang tidak menyebabkan perubahan kelimpahan pakan atau ruang ekuivalen dengan bergantung kepadatan langsung atau segera. Dalam kasus ini, banyaknya pakan atau ruang bekerja sebagai variabel eksogen, sedangkan variabel endogen hanya kepadatan populasi hama. Dengan demikian, proses dinamisnya tergolong dimensi pertama. Adakah proses umpan balik yang berdimensi lebih dari dua? Contoh : tanaman, populasi herbivora dan predator proses dinamis dimensi ke tiga

Umpan balik negatif menyebabkan variabel kondisi kembali ke nilai awal menuju pada kondisi keseimbangan sehingga umpan balik negatif bekerja sebagai kekuatan penstabilan dalam sistim yang dinamis. Dpl., umpan balik negatif merupakan pengatur atau pengendali variabel kondisi. Meskipun mengarah pada kondisi keseimbangan, namun belum menjamin pada kondisi stabil. Konsekuensinya, umpan balik negatif harus bekerja secara cepat dan halus. Kecepatan kerja lungkang umpan balik negatif bergantung pada derajat dimensi atau banyaknya variabel yang menentukan lungkang umpan balik. Setiap variabel yang menentukan lungkang umpan balik memerlukan waktu untuk mengubah secara kuantitatif

Contoh : populasi predator (variabel kepadatan) memerlukan waktu untuk menghasilkan lebih banyak keturunan setelah mengkonsumsi banyak mangsa. Pada umumnya, proses dinamis dimensi pertama bekerja lebih cepat, dan memberikan stabilitas yang lebih besar dibandingkan proses dinamis dimensi ke dua atau lebih tinggi. Dengan perkataan lain, kehalusan kerja umpan balik negatif terjadi pada variabel kondisi yang mempunyai laju yang mendekati keseimbangan. Analogi kehalusan kerja adalah kecepatan mobil saat mendekati traffict light. Apabila kecepatan mobil saat mendekati lampu persimpangan melambat, maka tekanan pengereman juga tidak memerlukan tenaga yang besar sehingga mobil mudah dikendalikan (tidak menghentak). Proses endogen juga menghasilkan umpan balik positif yang menginduksi ketidakstabilan sistim dinamis berupa perbesaran variabel kondisi.

Umpan balik positif merupakan penyebab ledakan populasi hama interaksi predator dan mangsanya yang menghasilkan sistim dinamis yang tidak stabil atau di atas nilai ambang suatu variabel kondisi. Umpan balik positif melahirkan teori predatormangsa Ada 2 konsep dasar teori predator-mangsa yaitu : 1) persamaan logistik; 2) persamaan LotkaVoltera Pers. logistik menjelaskan pertumbuhan populasi konsumer pada kondisi lingkungan yang tetap, sedangkan pers Lotka-Voltera menjelaskan kondisi fisik suatu populasi predator dan mangsa yang berinteraksi

Respon predator terhadap kepadatan mangsa ada 2 yi. respons fungsional dan numerikal Respon fungsional : perubahan laju makan setiap individu predator bergantung pada kepadatan mangsa ( mangsa/waktu) Respon numerikal : perubahan laju reproduksi predator bergantung pada kepadatan mangsa. Dpl. pemangsaan menyebabkan perubahan kepadatan predator pd suatu luasan pemangsaan tertentu Kedua respon tsb disebut juga respon perilaku karena sebenarnya menjelaskan perilaku pencarian predator pada suatu tempat tertentu dalam selang waktu tertentu terhadap berbagai kepadatan mangsa. Oleh karena itu, respon terhadap perubahan kepadatan mangsa disebut juga respon populasi sesungguhnya.

Ada 3 respons perilaku yi (1) tipe I (linear atau lurus); (2) tipe II (cyrtoid atau berbentuk C); (3) tipe III (sigmoid atau berbentuk S) Tipe I : laju penyerangan meningkat secara linier terhadap kepadatan mangsa, namun kemudian secara tiba-tiba mencapai nilai konstan pada laju penyerangan yang mengenyangkan predator (gambar 1.2.a). Contoh : filter feeding animals Tipe II : laju penyerangan secara progresif semakin menurun (gambar 1.2.b). Umum pada serangga predator Tipe III : laju penyerangan berlangsung lambat, diikuti dengan peningkatan dan kemudian mencapai laju kekenyangan yang konstan (gambar 1.2.c). Contoh : vertebrata predator yaitu predator yang memangsa beberapa spesies (switching response)

Persamaan Lotka-VolterraLotka (AS : 1925) dan Voltera (Italia : 1926) Pers Lotka-Voltera : model dasar pengembangan model kompetisi dua spesies atau lebih Mangsa : dN1/dt = rN1 b1N1N2 Predator : dN2/dt = - dN2 + b2N1N2 (gambar 1.3.a dan b)

Asumsi Pers. LV1.2. 3. 4.

5.

Dlm keadaan tdk ada predator, populasi mangsa berkembang secara eksponensial tanpa batas Laju kematian predator (-d) konstan, tidak tergantung kepadatan dan umur predator Efisiensi pemangsaan tidak tergantung umur mangsa dan umur predator Efisiensi penggunaan mangsa sebagai makanan predator untuk bereproduksi adalah konstan dan tidak tergantung umur dan kepadatan mangsa Gerakan dan kontak mangsa dan predator berlangsung secara acak (setiap individu mangsa memiliki peluang yang sama untuk dimakan)

6. 7.

8.

9.

Waktu yang digunakan oleh predator untuk makan mangsa diabaikan Kepadatan mangsa tidak mempengaruhi peluang pemangsaan Kepadatan predator tidak mempengaruhi peluang bagi predator untuk menangkap mangsa Keadaan lingkungan adalah homogen Persamaan LV bersifat stabil, sehingga apabila ada perubahan kepadatan predator dan/atau mangsa, osilasi dalam populasi tidak dapat diredam maupun ditingkatkan. Artinya, predator tidak dapat mengendalikan kepadatan mangsa.

Persamaan LV kini telah dikembangkan dengan memperhatikan berbagai faktor lain dari populasi dan lingkungan, seperti daya dukung, respons fungsional, kemungkinan ada mangsa lain, ada/tidaknya suaka bagi mangsa atau inang dan sebagainya. Tugas : buatlah review tulisan Alan A. Berryman dalam sub bab Population Dynamics

1 = mangsa; 2 = predatorr = laju pertumbuhan intrinsik d = laju kematian predator tanpa mangsa b1 = proporsi kontak antara predator dan mangsa yang dapat menyebabkan kematian mangsa b2 = efisiensi pemangsaan predator shg dpt berproduksi b1N1N2 = laju pemangsaan (penurunan populasi mangsa karena proses pemangsaan) b2N1N2 = laju pertumbuhan predator dengan makan satu unit mangsa