Lingkungan

1.    Konsep ekologi dan ruang lingkupnya:

v  Ekologi merupakan salah satu cabang biologi, yaitu suatu studi yang mempelajari struktur dan fungsi ekosistem atau alam di mana manusia adalah bagian dari alam. Struktur di sini menunjukkan suatu keadaan dari sistem ekologi pada waktu dan tempat tertentu termasuk kerapatan/kepadatan, biomasa, penyebaran potensi unsur-unsur hara (materi), energi, faktor-faktor fisik dan kimia lainnya yang mencirikan keadaan sistem tersebut. Sedangkan fungsinya menggambarkan hubungan sebab akibat yang terjadi dalam sistem.

v  Ruang lingkup ekologi

o  Ekosistem adalah suatu sistem ekologi yang terbentuk oleh hubungan timbal balik tak terpisahkan antara makhluk hidup dengan lingkungannya. Ekosistem bisa dikatakan juga suatu tatanan kesatuan secara utuh dan menyeluruh antara segenap unsur lingkungan hidup yang saling memengaruhi.

o  Komponen-komponen pembentuk ekosistem adalah:

1.    Abiotik atau komponen tak hidup adalah komponen fisik dan kimia yang merupakan medium atau substrat tempat berlangsungnya kehidupan, atau lingkungan tempat hidup. Sebagian besar komponen abiotik bervariasi dalam ruang dan waktunya. Komponen abiotik dapat berupa bahan organik, senyawa anorganik, dan faktor yang memengaruhi distribusi organisme, yaitu: suhu, air, garam, cahaya matahari, iklim, tanah dan batu.

2.    Biotik adalah istilah yang biasanya digunakan untuk menyebut sesuatu yang hidup (organisme). Komponen biotik adalah suatu komponen yang menyusun suatu ekosistem selain komponen abiotik (tidak bernyawa). Berdasarkan peran dan fungsinya, makhluk hidup dibedakan menjadi tiga macam, yaitu: produsen, konsumen, dan pengurai/dekomposer

o  Ekologi berhubungan erat dengan tingkatan-tingkatan organisasi makhluk hidup, meliputi individu, populasi, komunitas, ekosistem, dan biosfer. Tingkatan-tingkatan organisme makhluk hidup tersebut dalam ekosistem akan saling berinteraksi, saling mempengaruhi membentuk suatu sistem yang menunjukkan kesatuan.

v  Ekologi baru banyak dipelajari dari berbagai disiplin ilmu di Indonesia setelah tahun 1972, dimana setiap orang mulai memikirkan masalah pencemaran, daerah-daerah alami, hutan, perkembangan penduduk, masalah makanan, penggunaan energi, kenaikan suhu bumi karena efek rumah kaca atau pemanasan global, ozon berlubang dan lainnya telah memberikan efek yang mendalam atas teori ekologi. Ekologi merupakan disiplin baru dari biologi, namun ekologi tidak dipisahkan dari ilmu-ilmu lainnya. Ekologi merupakan mata rantai fisik dan proses biologi serta bentuk-bentuk yang menjembatani antara ilmu alam dan ilmu sosial. Hubungan ekologi dengan ilmu alam lainnya:

a.       Ilmu Fisika berperan dalam ekologi karena faktor fisik seperti: sinar matahari, perubahan suhu, daya serap tanah, hujan dan lain-lain merupakan komponen pembentuk dalam suatu sistem ekologi.

b.      Ilmu Kimia berperan dalam ekologi karena proses kimia seperti sintesis dan analisis kimiawi dalam tubuh dan di luar tubuh makhluk hidup merupakan bagian yang penting.

c.       Ilmu Bumi dan Antariksa juga berperan dalam ekologi karena berkaitan dengan berbagai proses yang dipengaruhi oleh peristiwa-peristiwa siang-malam, musim kemarau dan musim hujan, musim panas-gugur-salju-dan semi, gravitasi, endapan aluvial, vulkanik, erosi, abrasi, sedimentasi, dan lain-lain.

d.      Ilmu Sosial sangat penting bila komponen manusia dimasukkan dalam cakupan ekosistem, atau bila kita mempelajari peran ekosistem terhadap kehidupan manusia.

2.    Hukum termodinamika I dan Hukum termodinamika II

   Hukum termodinamika I (hukum kekekalan energi)

“energi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk energi yang lain, tetapi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan”

Sesuai dengan Hukum Termodinamika I, yang menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tetapi energi hanya dapat diubah dari 1 bentuk energi ke bentuk energi yang lain, maka jumlah energi yang diperoleh oleh sistem akan sama dengan jumlah energi yang dilepaskan oleh lingkungan. Sebaliknya, jumlah energi yang dilepaskan oleh sistem akan sama dengan jumlah energi yang diperoleh oleh lingkungan.

   Hukum termodinamika II (hukum entropi)

“setiap terjadi perubahan bentuk energi, pasti terjadi degradasi energi dari bentuk energi yang terpusat menjadi bentuk yang terpencar”

Setiap pemakaian bentuk  atau unit energi tidak pernah tercapai 100 % efisiensinya, sehingga ada sisa  energi yang tidak terpakai  (entropi). Karena entropi itu tidak terpakai  pada proses itu maka entropi  disebut limbah. Jadi berdasarkan konsep ini, dengan melihat hampir semua kegiatan adalah perubahan energi dari satu bentuk kebentuk lain maka berarti pencemaran (limbah/entropi) selalu terjadi .

Dari hukum entropi  tersebut ada 2 hal yang penting:

1.    Pencemaran selalu terjadi dan tidak dapat dihindari karena adanya entropi

2.    Pencemaran dapat diperkecil karena sesungguhnya entropi itu adalah sumber energi bagi proses lain.

3.    Hukum toleransi shelford, hukum minimum Leibiq, dan daya lenting lingkungan:

Ø Hukum toleransi shelford menyatakan:

 “Kehadiran dan keberhasilan suatu organisme tergantung kepada lengkapnya kompleks-kompleks keadaan. Ketiadan atau kegagalan suatu organisme dapat dikendalikan oleh kekurangan atau kelebihan secara kualitatif dan kuantitatif dari salah satu beberapa faktor yang mungkin mendekati batas-batas toleransi organisme tersebut”

Konsep toleransi Shelford menyatakan bahwa untuk setiap faktor lingkungan suatu jenis organisme mempunyai suatu kondisi minimum dan maksimum yang mampu diterimanya, diantara kedua harga ekstrim tersebut merupakan kisaran toleransi dan didalamnya terdapat sebuah kondisi yang optimum. Dengan demikian setiap organisme hanya mampu hidup pada tempat-tempat tertentu saja, yaitu tempat yang cocok yang dapat diterimanya.

Ø Hukum Minimum Liebig menyatakan:

“Untuk dapat bertahan dan hidup dalam keadaan tertentu, suatu organisme harus memiliki bahan-bahan yang penting diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan keperluan-keperluan dasar ini bervariasi antara jenis dan dengan keadaan”

Apabila keperluan mendasar ini hanya tersedia dalam jumlah yang paling minimum, maka akan bertindak sebagai faktor pembatas. Walaupun demikian, seandainya keperluan mendasar yang hanya tersedia minimum, berada dalam waktu “sementara” tidak dapat dianggap sebagai faktor minimum, karena pengaruhnya dari banyak bahan sangat cepat berubah.

Ø Daya lenting lingkungan:

Daya lenting lingkungan adalah kemampuan lingkungan untuk pulih kembali pada keadaan seimbang jika mengalami perubahan atau gangguan. Dengan demikian, lingkungan mampu menanggulangi perubahan-perubahan selama perubahan tersebut masih dalam daya dukung dan daya lentingnya. Keseimbangan lingkungan dapat menjadi rusak, artinya lingkungan menjadi tidak seimbang jika terjadi perubahan yang melebihi daya dukung dan daya lentingnya. Perubahan lingkungan dapat terjadi karena alam maupun aktivitas manusia.

4.    a.)   Relung ekologi

Relung ekologi (ecological niche) adalah jumlah total semua penggunaan sumberdaya biotik dan abiotik oleh organisme di lingkungannya. Salah satu cara untuk menangkap konsep itu adalah melalui analogi yang dibuat oleh ahli ekologi Eugene Odum: Jika habitat suatu organisme adalah alamatnya, relung adalah pekerjaannya. Dengan kata lain, relung suatu organisme adalah peranan ekologisnya bagaimana ia “cocok dengan” suatu ekosistem. Relung suatu populasi kadal pohon tropis, misalnya terdiri dari banyak variabel, antara lain kisaran suhu yang dapat ia tolerir, ukuran pohon dimana ia bertengger, waktu siang hari ketika ia aktif, serta ukuran dan jenis serangga yang ia makan.

b.)   Bioakumulasi adalah peningkatan konsentrasi zat kimia dalamtubuh mahluk hidup dalam waktu yang cukup lama, dibandingkan dengan konsentrasizat kimia yang terdapat di alam.

c.) Piramida energi

      Piramida energi adalah piramida yang menggambarkan hilangnya energi pada saat perpindahan energi makanan di setiap tingkat trofik dalam suatu ekosistem. Pada piramida energi tidak hanya jumlah total energi yang digunakan organisme pada setiap taraf trofik rantai makanan tetapi juga menyangkut peranan berbagai organisme di dalam transfer energi . Dalam penggunaan energi, makin tinggi tingkat trofiknya maka makin efisien penggunaannya. Namun panas yang dilepaskan pada proses tranfer energi menjadi lebih besar. Hilangnya panas pada proses respirasi juga makin meningkat dari organisme yang taraf trofiknya rendah ke organisme yang taraf trofiknya lebih tinggi. Sedangkan untuk produktivitasnya, makin ke puncak tingkat trofik makin sedikit, sehingga energi yang tersimpan semakin sedikit juga. Energi dalam piramida energi dinyatakan dalam kalori per satuan luas per satuan waktu.

d.)  Homeostasi

      Homeostasis merujuk pada ketahanan atau mekanisme pengaturan lingkungan kesetimbangan dinamis dalam (badan organisme) yang konstan. Homeostasis merupakan salah satu konsep yang paling penting dalam biologi. Bidang fisiologi dapat mengklasifkasikan mekanisme homeostasis pengaturan dalam organisme. Umpan balik homeostasis terjadi pada setiap organisme.

e.)  Detritus food chain

Detritus adalah hasil dari penguraian sampah atau tumbuhan dan binatang yang telah mati. Selain itu detritus merupakan hancuran jaringan hewan atau tumbuhan. Detritus juga didefenisikan bahan organik yang tidak hidup, seperti feses, daun yang gugur, dan bangkai organisme mati, dari semua tingkat trofik.

Rantai makanan detritus (detritus food chain) berawal dari bahan organik yang telah mati yang dipecah oleh mikroorganisme kemudian dimakan oleh hewan pemakan detritus, kemudian dimakan predatornya.