Ekologi adalah studi tentang hubungan antara organisme dan lingkungannya. Ekologi pertama kali diakui sebagai subjek akademis pada tahun 1869 ketika naturalis Jerman Ernst Haeckel (1834-1919) pertama kali menciptakan istilah ekologi.
Kata ekologi (ecology) berasal dari kata Yunani “eco” yang berarti “rumah” dan “logy” yang berarti “untuk mempelajari”. Berdasarkan pengertian tersebut menunjukkan bahwa ekologi adalah studi tentang organisme di rumah mereka.
Ahli ekologi sering membedakan antara dua bagian lingkungan secara keseluruhan: bagian hidup atau biotik dan bagian tak hidup atau abiotik. Kemudian Ekologi merupakan studi tentang hubungan antara dan di antara lingkungan biotik dan abiotik.
Bagian biotik dari lingkungan mencakup semua organisme seperti hewan, tumbuhan, bakteri, dan jamur. Bagian abiotik mencakup semua fitur fisik seperti suhu, kelembaban, ketersediaan cahaya, serta komponen kimia, seperti konsentrasi garam, nutrisi , dan gas.
Ekologi sebagai bagian dari Ilmu Biologi
Komponen-komponen dunia biologi seringkali diatur dalam suatu spektrum. Dengan asumsi spektrum diletakkan dari kiri ke kanan dengan kiri menjadi yang terkecil, atom berada di paling kiri. Ketika atom bergabung bersama mereka mengatur menjadi molekul, yang tepat di sebelah kanan atom pada spektrum.
Bergerak ke kanan sepanjang spektrum, selanjutnya adalah sel, yang merupakan unit terkecil dari kehidupan. Berikutnya adalah jaringan, seperti jaringan otot dan jaringan saraf, yang merupakan kumpulan sel yang bekerja sama untuk melakukan suatu fungsi. Jaringan ini kemudian disusun menjadi organ, seperti jantung dan otak, dan ini ditemukan di sebelah kanan jaringan pada spektrum.
Organ bekerja sama sebagai sistem organ, seperti sistem jantung, yang meliputi jantung serta pembuluh darah yang mengangkut darah ke seluruh tubuh. Lebih jauh ke kanan sepanjang spektrum biologis adalah sistem organ, yang berkumpul untuk membentuk organisme individu, seperti manusia, ikan, atau rumput laut.
Menuju pusat spektrum biologis, organisme individu dikelompokkan bersama ke dalam populasi. Populasi ini adalah semua anggota spesies yang hidup bersama. Lebih jauh ke kanan spektrum biologis, populasi dikelompokkan ke dalam komunitas, yang merupakan semua organisme yang ditemukan di lokasi tertentu.
Komunitas termasuk anggota dari spesies yang berbeda. Komunitas bergantung pada dunia tak hidup untuk bertahan hidup, sehingga ekosistem, juga disebut sistem ekologi, mewakili semua hubungan antara komunitas dan dunia abiotik.
Semua komunitas di dunia bersama-sama membentuk biosfer, yang ditemukan di dekat sisi kanan spektrum biologis. Biosfer berinteraksi dengan semua bagian abiotik Bumi, termasuk:
- atmosfer, yang merupakan gas yang mengelilingi planet ini;
- hidrosfer, yang merupakan air di Bumi;
- litosfer, yang merupakan tanah dan batuan di Bumi.
Biosfer dan hubungannya dengan atmosfer, hidrosfer, dan litosfer membentuk ekosfer. Ekosfer berada di sisi paling kanan dari spektrum biologis.
Ahli ekologi umumnya memfokuskan penelitian mereka pada bagian spektrum biologis yang berada di sebelah kanan individu. Misalnya, seorang ahli ekologi populasi dapat mempelajari perbedaan populasi ikan sarden di lepas pantai California dalam kebiasaan kawinnya dengan populasi ikan sarden di lepas pantai Chili.
Pada level selanjutnya, community ecologist akan mempelajari pola makan dari berbagai populasi ikan sarden. Seorang ahli ekologi ekosistem dapat mempelajari bagaimana populasi sarden dipengaruhi oleh perubahan suhu yang terkait dengan pemanasan atau pendinginan lautan.
Subdivisi dan Konsep Penting Ekologi
Bidang ekologi sering dibagi lagi karena menggabungkan begitu banyak disiplin ilmu yang berbeda. Dua kelompok besar dalam ekologi adalah autecology dan synecology.
Autecology adalah studi tentang organisme individu atau spesies individu. Bagian ekologi ini mungkin berfokus pada sejarah kehidupan hewan atau tumbuhan. Sebagai contoh, seseorang dapat mempelajari bagaimana lalat tumbuh dari telur menjadi larva (tahap awal kehidupan serangga) yang membangun rumah pasir di dasar sungai dan kemudian bermetamorfosis (berubah bentuk) menjadi seekor lalat.
Autecology mungkin juga menyelidiki bagaimana lalat beradaptasi dengan lingkungannya. Misalnya, studi tentang seberapa baik rumah larva lalat tersembunyi dari pemangsa (hewan yang berburu makanan lain) akan menjadi studi aute-cological.
Synecology berfokus pada kelompok organisme dan bagaimana mereka bekerja bersama. Jika sebuah penelitian memperkirakan jumlah energi ikan yang diperoleh dengan memakan larva lalat, itu akan menjadi sinekologis. Synecology cenderung mengajukan pertanyaan yang mempelajari ekosistem dalam skala besar.
Cara lain untuk membagi subjek ekologi adalah dengan jenis lingkungan. Umumnya, lingkungan dikelompokkan menjadi air tawar (danau, sungai, dan sungai), air asin (lautan), atau terestrial (berbasis darat). Meskipun prinsip-prinsip dasar ekologi berlaku di semua lingkungan ini, hewan dan tumbuhan tertentu bervariasi dan seringkali nyaman untuk mempelajari setiap jenis secara terpisah.
Akhirnya, ekologi dapat dibagi menjadi berbagai jenis organisme. Ini disebut pengelompokan taksonomi. Misalnya, seseorang mungkin mempelajari ekologi tumbuhan, ekologi bakteri, atau ekologi serangga.
Hal ini memungkinkan penelitian untuk difokuskan pada kelompok tertentu dan menggunakan metode serupa untuk mempelajari organisme yang berbeda dalam kelompok tersebut.
Misalnya, untuk mempelajari faktor lingkungan yang mempengaruhi pertumbuhan alga laut, seseorang dapat mengembangkan beberapa lingkungan pertumbuhan dengan cahaya yang berbeda dan konsentrasi nutrisi fosfat dan nitrat yang berbeda. Lingkungan pertumbuhan yang sama ini dapat digunakan untuk menumbuhkan beberapa spesies alga. Hasilnya mungkin berguna dalam memprediksi di mana dan kapan pertumbuhan alga yang cepat mungkin terjadi di laut.
Ekosistem (sistem ekologi)
Setiap makhluk hidup memiliki persyaratan untuk hidup: makanan, air, gas, suhu yang stabil, dan tempat tinggal. Organisme hidup bergantung pada lingkungan tak hidup untuk banyak persyaratan ini. Hubungan antara biotik dan abiotik disebut sistem ekologi, atau ekosistem.
Zat anorganik (tidak hidup) seperti karbon,nitrogen , fosfor, karbon dioksida, dan oksigen diperlukan untuk semua organisme untuk menghasilkan molekul dalam tubuh mereka.
Autotrof adalah organisme yang menggunakan zat anorganik untuk menghasilkan energi. (Akar kata auto berarti “diri” dan akar kata troph berarti “makan.”). Paling sering autotrof tumbuhan adalah menggunakan sinar matahari, air, dan karbon dioksida dalam proses yang disebut fotosintesis untuk menghasilkan energi dalam bentuk karbohidrat yang mereka kebutuhan sel.
Heterotrof adalah organisme yang mengkonsumsi autotrof untuk mendapatkan energi dan tumbuh. (Akar kata hetero berarti “lain.”). Heterotrof termasuk hewan yang memakan tumbuhan serta hewan yang memakan hewan lain.
Terakhir adalah pengurai atau saprotrof, seperti bakteri dan jamur. (Akar kata sapro berarti “mengurai.”). Organisme ini memecah organisme mati menjadi zat anorganik, yang kemudian dapat digunakan oleh autotrof.
Memahami cara zat dan energi mengalir melalui ekosistem adalah salah satu prinsip dasar dalam ekologi. Homeostasis digunakan untuk menggambarkan kecenderungan sistem biologis untuk menolak perubahan. (Akar kata homeo berarti “sama” dan akar kata stasis berarti “berdiri.”) Prinsip ekologi adalah bahwa ekosistem umumnya tetap homeostatik.
Dengan kata lain, jika tidak ada pengaruh dari luar, jumlah organisme yang hidup di lokasi tertentu akan cenderung tetap sama, dan mereka akan memiliki persediaan makanan dan akses ke tempat perlindungan yang sama.lembur. Bahkan perubahan kecil di lingkungan, seperti perubahan suhu atau perubahan curah hujan, tidak akan banyak mempengaruhi ekosistem.
Salah satu cara ekosistem mempertahankan homeostasis adalah melalui mekanisme umpan balik negatif. Misalnya, hutan rumput laut tumbuh di lepas pantai California. Bulu babi memakan rumput laut, menjaga kepadatannya relatif konstan. Pada gilirannya, berang-berang laut memakan bulu babi.
Jika populasi berang-berang laut tiba-tiba berkurang, populasi bulu babi akan bertambah karena tidak ada predator. Namun, bulu babi akan memakan rumput laut dalam jumlah besar untuk menghilangkan persediaan makanan mereka. Banyak bulu babi akan kelaparan, mengurangi populasi bulu babi dan membiarkan rumput laut tumbuh kembali ke kepadatan semula.
Akhirnya ekosistem akan kembali ke keadaan semula. Tentu saja, gangguan besar pada ekosistem bisa sangat merusak. Misalnya, berburu berang – berang laut hingga punah (seperti yang hampir terjadi pada awal abad kedua puluh) akan benar-benar mengganggu homeostasis hutan rumput laut California.
Energi dalam Ekosistem
Salah satu prinsip dasar fisika adalah energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan. Namun, itu dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Cahaya adalah salah satu bentuk energi. Itu dapat diubah menjadi panas atau energi kimia yang disimpan dalam makanan. Sebenarnya, ini adalah dasar untuk fotosintesis. Sebagian energi dalam cahaya disimpan dalam ikatan kimia molekul-molekul pada tumbuhan.
Prinsip dasar fisika lainnya menyatakan bahwa ketika energi diubah dari satu bentuk ke bentuk lain, sebagian energi hilang. Dalam fotosintesis, sebagian energi dalam cahaya hilang sebagai panas. Ini berarti bahwa transformasi energi dalam ekosistem tidak pernah 100% efisien. Energi selalu hilang saat mengalir dari satu organisme ke organisme berikutnya.
Dalam ekosistem apa pun, energi ditransfer antar organisme saat mereka makan dan dimakan oleh organisme lain. Biasanya autotrof atau produsen primer (seperti rumput laut dan alga ) menangkap energi cahaya dari Matahari melalui fotosintesis. Mereka menyimpan energi ini dalam ikatan kimia molekul yang membentuk sel mereka.
Herbivora (pemakan tumbuhan seperti bulu babi dan siput) memakan autotrof. Penggembala ini mengubah energi dalam ikatan kimia dari produsen utama menjadi energi yang disimpan dalam ikatan kimia sel mereka sendiri. Biasanya sekitar 80-90% energi dalam ikatan kimia produsen utama hilang selama proses ini.
Selanjutnya, karnivora (pemakan daging seperti katak dan ikan) memakan herbivora. Mereka mengubah energi yang tersimpan dalam ikatan kimia herbivora menjadi energi yang tersimpan dalam ikatan kimia sel mereka sendiri. Sekali lagi, sekitar 80-90% energi hilang dalam transformasi ini.
Hasil hilangnya energi setiap kali organisme dimakan menghasilkan apa yang disebut piramida ekologi. Di dasar piramida adalah produsen utama; di tengah adalah herbivora dan di atas adalah karnivora.
Jika seseorang mengukur berat masing-masing kelompok ini setelah air dihilangkan (disebut berat kering), seseorang mendapat gambaran tentang berapa banyak energi yang disimpan dalam ikatan kimia di setiap tingkat piramida.
Misalnya, di sebuah danau di Wisconsin, berat kering produsen utama adalah 96 gram per meter persegi. Berat kering herbivora hanya 11 gram per meter persegi. Berat kering karnivora hanya 4 gram per meter persegi.
Piramida ekologi menunjukkan bagaimana sekitar 80-90% energi yang tersimpan dalam ikatan kimia hilang setiap kali suatu organisme dimakan. Ini juga menunjukkan bahwa pemangsa tidak akan pernah sebanyak jumlah mangsa; tidak ada cukup energi untuk itu terjadi.
Referensi:
- Robert Ricklefs. Ecology: The Economy of Nature. W. H. Freeman; Seventh edition. 2013.
Ekologi Sebagai Bagian dari Ilmu Biologi
