Ekologi dan Lingkungan

Modul Olimpiade IPA SD — Bab 19

Coba bayangkan sebuah kolam kecil di belakang rumah. Di sana ada ikan, teratai, katak, siput, dan nyamuk. Ada juga air, lumpur, cahaya matahari, dan udara.

Sekilas semuanya tampak berdiri sendiri-sendiri. Padahal tidak. Teratai memerlukan cahaya, ikan memerlukan teratai untuk berteduh, katak memakan nyamuk, dan siput membersihkan lumut di dinding kolam. Kalau salah satu hilang, yang lain ikut terpengaruh.

Ilmu yang mempelajari hubungan antara makhluk hidup dengan lingkungannya itu disebut ekologi.

Bab ini adalah bab terbesar dalam modul IPA olimpiade — dan wajar saja, karena hampir semua persoalan lingkungan yang kita dengar sehari-hari bermula dari hubungan-hubungan itu yang terganggu. Kita akan mulai dari yang paling kecil, lalu perlahan naik sampai ke seluruh Bumi.

Dari Satu Makhluk sampai Seluruh Bumi

Perhatikan Gambar Dari Satu Makhluk sampai Seluruh Bumi. Ekologi punya tingkatan yang tersusun rapi dari yang paling sempit ke yang paling luas.

Individu adalah satu makhluk hidup — seekor ikan mujair.

Populasi adalah sekumpulan individu sejenis yang hidup di satu tempat — semua ikan mujair di kolam itu. Satu jenis makhluk hidup disebut satu spesies, jadi anggota sebuah populasi selalu berasal dari spesies yang sama.

Komunitas adalah kumpulan berbagai populasi di satu wilayah — ikan, teratai, katak, dan siput di kolam yang sama.

Ekosistem adalah komunitas ditambah lingkungan tak hidupnya — kolam beserta air, cahaya, dan lumpurnya.

Biosfer adalah seluruh bagian Bumi yang dihuni makhluk hidup.

Dua Komponen Penyusun Ekosistem

Perhatikan Gambar Dua Komponen Penyusun Ekosistem. Setiap ekosistem tersusun dari dua kelompok besar.

Komponen biotik adalah bagian yang hidup: produsen (tumbuhan hijau), konsumen (hewan dan manusia), pengurai atau dekomposer (jamur dan bakteri), serta detritivor (cacing tanah, kaki seribu).

Komponen abiotik adalah bagian yang tak hidup: cahaya matahari, suhu, kelembapan, air, udara, tanah, mineral, dan pH.

Saat mendaftar temuan di lapangan, periksa apakah keempat kelompok biotik itu lengkap. Kalau seseorang hanya menemukan ikan, katak, siput, belalang, burung, dan jamur, berarti ia sudah punya konsumen (kelima hewan itu) dan pengurai (jamur) — yang belum ditemukan adalah produsen, yaitu tumbuhan hijau.

Habitat dan Relung

Perhatikan Gambar Habitat dan Relung. Dua istilah ini mudah tertukar padahal artinya jauh berbeda.

Habitat adalah tempat hidup suatu organisme di dalam komunitasnya — sawah, sungai, hutan bakau, dasar laut. Habitat menjawab pertanyaan di mana?

Relung atau niche adalah peran organisme itu di dalam ekosistemnya — pemakan biji, pemangsa tikus, pengurai daun. Relung menjawab pertanyaan berperan apa?

Gampangnya: habitat adalah alamat rumah, sedangkan relung adalah pekerjaan. Dua jenis hewan boleh tinggal di habitat yang sama, tetapi kalau relungnya juga sama, keduanya akan bersaing.

Menghitung Kepadatan Populasi

Perhatikan Gambar Menghitung Kepadatan Populasi. Kepadatan populasi menyatakan seberapa berdesakan makhluk hidup di suatu tempat.

Rumusnya sederhana: jumlah individu dibagi luas habitatnya.

Contoh Soal 1

Dalam kolam seluas 50\ \text{m}^2 terdapat 400 ekor ikan mujair. Berapa kepadatan populasinya?

Pembahasan:

Langkah 1 — tulis yang diketahui. Jumlah individu 400 ekor, luas habitat 50\ \text{m}^2.

Langkah 2 — bagi. \dfrac{400}{50} = 8.

Jawaban: 8 ekor tiap meter persegi. Bentuk perhitungan yang benar adalah \dfrac{400\ \text{ekor}}{50} — bukan dikalikan, bukan pula dijumlahkan lebih dulu.

Daya Dukung Lingkungan

Sebuah lingkungan tidak bisa menghidupi makhluk hidup dalam jumlah tak terbatas. Ada batasnya, dan batas itu disebut daya dukung lingkungan.

Perhatikan Gambar Daya Dukung Lingkungan. Pada awalnya populasi tumbuh cepat karena makanan dan ruang masih melimpah. Setelah mendekati batas, pertumbuhannya melambat, lalu populasi naik-turun di sekitar garis itu.

Karena itu, kalau soal menunjukkan grafik populasi yang berosilasi dan menanyakan letak daya dukung lingkungan, jawabannya adalah titik yang berada tepat pada garis putus-putus — bukan di puncak dan bukan di lembahnya.

Peran Makhluk Hidup dalam Ekosistem

Perhatikan Gambar Peran Makhluk Hidup dalam Ekosistem.

Produsen membuat makanannya sendiri lewat fotosintesis — tumbuhan hijau, ganggang, dan fitoplankton.

Konsumen memakan makhluk hidup lain karena tidak bisa membuat makanan sendiri — hewan dan manusia.

Pengurai atau dekomposer menguraikan sisa makhluk hidup menjadi zat sederhana yang kembali ke tanah — jamur dan bakteri.

Detritivor memakan hancuran sisa makhluk hidup — cacing tanah dan kaki seribu.

Perbedaan pengurai dan detritivor sering ditanyakan. Detritivor seperti cacing tanah, kaki seribu, dan semut hanya menghancurkan sisa makhluk hidup menjadi potongan kecil. Yang benar-benar menguraikannya sampai menjadi zat sederhana yang dapat diserap tumbuhan adalah jamur dan bakteri. Karena itu jamurlah yang paling berperan menjaga berlangsungnya siklus materi.

Perhatikan Gambar Autotrof, Heterotrof, dan Tingkat Konsumen. Ada sepasang istilah lain yang menggolongkan makhluk hidup menurut cara memperoleh makanannya.

Autotrof berarti mampu membuat makanan sendiri — hanya tumbuhan hijau dan ganggang. Autotrof selalu menjadi produsen dan menempati tingkat trofik ke-1.

Heterotrof berarti tidak mampu membuat makanan sendiri — semua hewan, jamur, dan manusia. Heterotrof selalu menjadi konsumen.

Seekor hewan biasanya harus digolongkan dari tiga sisi sekaligus. Seekor jaguar, misalnya, bersifat heterotrof karena tidak berfotosintesis, karnivora karena memakan hewan lain, dan menjadi konsumen tingkat II karena memangsa herbivora yang berkedudukan sebagai konsumen I.

Rantai Makanan

Perhatikan Gambar Rantai Makanan. Rantai makanan adalah jalur perpindahan makanan dari produsen ke konsumen secara berurutan.

Aturannya dua saja: selalu dimulai dari produsen, dan arah panah menunjukkan siapa dimakan siapa — bukan sebaliknya.

Cara menyusunnya: cari lebih dulu satu-satunya anggota yang berfotosintesis, lalu telusuri ke atas. Dari daftar ulat, padi, burung, ular, elang, dan ayam, misalnya, hanya padi yang produsen — sehingga rantainya menjadi padi → ulat → ayam → ular → elang.

Tingkat konsumen dihitung dari urutannya setelah produsen. Pada rantai padi → belalang → ayam → ular → elang, belalang adalah konsumen I, ayam konsumen II, ular konsumen III, dan elang konsumen IV.

Ingat! Tingkat konsumen dihitung dari urutannya dalam rantai, bukan dari ukuran tubuhnya. Hewan besar bisa saja berada di tingkat rendah, dan hewan kecil di tingkat tinggi.

Jaring-Jaring Makanan

Di alam sesungguhnya, seekor hewan jarang hanya memakan satu jenis makanan. Karena itu rantai-rantai makanan saling bersilangan membentuk jaring-jaring makanan.

Perhatikan Gambar Jaring-Jaring Makanan. Tumbuhan dimakan belalang dan tikus. Belalang dimakan katak dan tikus. Katak dan tikus dimakan ular serta burung hantu.

Contoh Soal 2

Dari jaring-jaring makanan tersebut: (A) ada berapa rantai makanan? (B) siapa produsen, herbivora, dan karnivoranya? (C) mengapa populasi belalang berkurang bila ular dihilangkan?

Pembahasan:

Langkah 1 — telusuri setiap jalur. Perhatikan Gambar Menelusuri Rantai dalam Jaring-Jaring Makanan: ada 6 jalur berbeda dari tumbuhan sampai hewan yang tidak dimakan lagi.

Langkah 2 — tentukan perannya. Produsen: tumbuhan. Herbivora: belalang dan tikus. Karnivora: katak, ular, dan burung hantu.

Langkah 3 — telusuri akibat hilangnya ular. Ular memangsa katak dan tikus. Kalau ular hilang, katak dan tikus bertambah banyak. Keduanya memakan belalang, jadi belalang justru makin banyak dimangsa dan populasinya berkurang.

Jawaban: (A) 6 rantai; (B) produsen tumbuhan, herbivora belalang dan tikus, karnivora katak, ular, dan burung hantu; (C) karena tanpa ular, populasi katak dan tikus meningkat sehingga belalang makin banyak dimakan.

Piramida Ekologi dan Aliran Energi

Perhatikan Gambar Piramida Energi. Energi masuk ke ekosistem lewat produsen, lalu mengalir ke atas menuju konsumen.

Tetapi perpindahannya sangat boros. Setiap naik satu tingkat trofik, hanya sekitar 10% energi yang diteruskan — sisanya lepas sebagai panas dan terpakai untuk aktivitas tubuh.

Contoh Soal 3

Tingkat trofik pertama memiliki energi 100.000 joule. Berapa energi pada tingkat trofik III dan IV?

Pembahasan:

Langkah 1 — turun satu tingkat. Trofik II ≈ 10% dari 100.000 = 10.000 joule.

Langkah 2 — turun lagi. Trofik III ≈ 1.000 joule.

Langkah 3 — sekali lagi. Trofik IV ≈ 100 joule.

Jawaban: Energi pada trofik III lebih dari 100 joule, sedangkan trofik IV kurang dari 1.000 joule. Energi mengalir ke atas piramida dan jumlahnya paling sedikit di bagian atas.

Perhatikan Gambar Piramida Biomassa dan Jumlah Individu. Biomassa adalah berat total seluruh makhluk hidup pada satu tingkat trofik.

Karena energi menyusut pada setiap perpindahan, biomassa dan jumlah individu juga menyusut. Akibatnya, pemangsa puncak seperti rubah atau burung pemangsa selalu memiliki biomassa paling kecil dan populasi paling sedikit dalam ekosistemnya.

Ketika Satu Mata Rantai Dihilangkan

Perhatikan Gambar Ketika Satu Mata Rantai Dihilangkan. Inilah jenis soal yang paling sering muncul, dan sebenarnya paling mudah kalau kamu tahu arah berpikirnya.

Aturannya cuma dua. Kalau pemangsa hilang, mangsanya bertambah. Kalau mangsa berkurang, pemangsanya ikut berkurang karena kehabisan makanan.

Contohnya pada rantai padi → tikus → ular → elang. Bila ular dimusnahkan, tikus kehilangan pemangsanya sehingga populasinya meningkat. Karena tikus memakan padi, akibat berikutnya adalah produktivitas padi menurun.

Arah sebaliknya juga berlaku. Di sebuah danau dengan rantai plankton → ikan nila → burung bangau, bila plankton menurun drastis akibat pencemaran, yang paling dulu terkena adalah ikan nila karena kehilangan makanannya. Burung bangau baru terpengaruh setelah itu.

Pada jaring-jaring makanan, akibatnya bisa berbelok arah. Kalau ular yang memangsa katak dan tikus dihilangkan, katak dan tikus sama-sama bertambah banyak — dan karena keduanya memakan belalang, populasi belalang justru berkurang, bukan bertambah.

Simbiosis, Hidup Bersama Dua Makhluk

Perhatikan Gambar Tiga Macam Simbiosis. Simbiosis adalah hidup bersama antara dua makhluk hidup yang berbeda jenis. Ada tiga macam.

Mutualisme (+ / +): keduanya untung. Contohnya burung jalak yang memakan kutu di punggung kerbau, bakteri Rhizobium pada bintil akar tumbuhan polong-polongan, dan bakteri Escherichia coli di usus besar manusia yang membantu menghasilkan vitamin.

Komensalisme (+ / 0): satu untung, yang lain tidak terpengaruh. Contohnya anggrek yang menumpang di pohon, dan ikan remora yang memperoleh sisa makanan dari ikan hiu.

Parasitisme (+ / −): satu untung, yang lain dirugikan. Contohnya kutu kepala yang mengisap darah manusia, dan benalu pada pohon inangnya.

Perhatikan Gambar Lumut Kerak, Persekutuan Dua Makhluk. Lumut kerak atau lichen adalah contoh mutualisme yang sangat rapat — begitu rapat sehingga keduanya tampak seperti satu makhluk.

Alga berfotosintesis dan memasok senyawa organik — yaitu makanan — bagi pasangannya. Fungi menyediakan tempat menempel, air, dan mineral, serta melindungi alga dari kekeringan.

Karena itu, kalau seluruh alga dihilangkan dari lumut kerak, yang paling dirugikan adalah fungi — ia kehilangan satu-satunya sumber senyawa organiknya, sebab fungi tidak dapat berfotosintesis sendiri.

Predasi dan Kompetisi

Perhatikan Gambar Predasi dan Kompetisi.

Predasi adalah hubungan pemangsa dan mangsa. Pemangsanya disebut predator. Mangsa dirugikan (−), predator diuntungkan (+). Lambangnya − / +.

Kompetisi muncul bila dua makhluk hidup memerlukan hal yang sama: makanan yang sama, tempat yang sama, atau cahaya yang sama. Karena harus berbagi, keduanya sama-sama dirugikan. Lambangnya − / −.

Cara mengenali pasangan yang berkompetisi pada sebuah piramida trofik: cari dua makhluk yang berada pada tingkat trofik yang sama dan memperebutkan sumber daya yang sama. Katak dan tikus, misalnya, sama-sama berada pada tingkat yang sama dan sama-sama dimangsa ular — merekalah yang berkompetisi. Pasangan seperti ulat dan elang bukan kompetisi, sebab keduanya berada pada tingkat yang jauh berbeda.

Perhatikan Gambar Percobaan Dua Jenis Amoeba. Dua jenis Amoeba dibiakkan dalam medium kultur dengan kadar nutrien yang sama — sekali dikultur secara terpisah, dan sekali dikultur bersama-sama dalam satu wadah. Kata kultur di sini berarti membiakkan makhluk hidup dalam keadaan yang diatur, seperti pada kultur jaringan.

Saat dipelihara terpisah, keduanya sanggup hidup: A. histolytica mendatar di sekitar 90, A. proteus mendatar di sekitar 70.

Saat dicampur, hasilnya berubah. A. histolytica tetap naik sampai sekitar 90, sedangkan A. proteus sempat naik lalu terus menurun menuju nol.

Inilah akibat kompetisi: ketika dua jenis memperebutkan sumber daya yang sama, yang lebih unggul akan bertahan dan yang kalah lambat laun tersingkir sampai punah dari wadah itu.

Aliran Energi dan Siklus Materi

Perhatikan Gambar Dua Proses Dasar dalam Ekosistem. Semua yang terjadi di dalam ekosistem sebenarnya digerakkan oleh dua proses besar.

Aliran energi berjalan satu arah: dari matahari ke produsen, lalu ke konsumen, dan akhirnya lepas sebagai panas. Energi tidak dapat dipakai ulang.

Siklus materi berputar berulang-ulang: dari tanah ke tumbuhan, ke hewan, ke pengurai, lalu kembali lagi ke tanah. Materi yang sama dipakai terus-menerus.

Siklus Karbon dan Siklus Air

Perhatikan Gambar Siklus Karbon. Tumbuhan menyerap karbon dioksida dari atmosfer lewat fotosintesis. Hewan memperolehnya dengan memakan tumbuhan, lalu melepaskannya kembali lewat respirasi. Sisa makhluk hidup diuraikan pengurai, dan sebagian tertimbun jutaan tahun menjadi bahan bakar fosil yang kelak dibakar manusia.

Perhatikan Gambar Siklus Air. Air menguap dari laut, danau, dan sungai (evaporasi), serta dari tumbuhan (transpirasi). Uap air naik, mengembun menjadi awan (kondensasi), lalu turun sebagai hujan (presipitasi) dan mengalir kembali ke laut.

Inilah bukti paling jelas bahwa materi dipakai berulang-ulang di dalam ekosistem: air yang kamu minum hari ini pernah menjadi bagian dari lautan purba jutaan tahun lalu.

Siklus Nitrogen dan Siklus Fosfor

Perhatikan Gambar Siklus Nitrogen dan Siklus Fosfor. Ada perbedaan penting di antara keduanya.

Siklus nitrogen memiliki fase gas, karena nitrogen sangat melimpah di udara. Tumbuhan tidak dapat menyerapnya langsung, sehingga diperlukan bantuan bakteri. Bakteri Rhizobium yang hidup di bintil akar tumbuhan polong-polongan mengikat nitrogen dari udara — bakteri mendapat tempat dan makanan, tumbuhan mendapat nitrogen. Ini contoh mutualisme.

Siklus fosfor tidak memiliki fase gas. Fosfor hanya berputar lewat batuan, tanah, air, dan tubuh makhluk hidup, sehingga geraknya jauh lebih lambat.

Keanekaragaman Hayati

Keanekaragaman hayati tidak hanya soal berapa banyak jenisnya, tetapi juga seberapa merata jumlahnya.

Perhatikan Gambar Membandingkan Dua Komunitas. Keduanya sama-sama punya empat jenis dan jumlah individu yang sama. Tetapi pada komunitas 1 setiap jenis berjumlah 25%, sedangkan pada komunitas 2 jenis A mencapai 80% dan sisanya sangat sedikit.

Karena jumlah jenis dan jumlah individunya sama, yang membedakan hanyalah kemerataannya. Komunitas yang lebih merata memiliki keanekaragaman yang lebih tinggi dan lebih stabil, sebab tidak ada satu jenis pun yang mendominasi. Jadi komunitas 1 lebih baik keadaannya daripada komunitas 2.

Perhatikan Gambar Ekosistem dengan Keanekaragaman Tertinggi. Ekosistem paling kaya jenis di dunia adalah hutan hujan tropis.

Bandingkan dengan tiga ekosistem lain yang juga sering disebut. Terumbu karang memang sangat kaya jenis di laut dangkal, tetapi jumlah jenisnya masih kalah dari hutan hujan. Savana berupa padang rumput berpohon jarang dengan musim kering panjang, sehingga jenisnya lebih sedikit. Padang lamun adalah hamparan tumbuhan berbunga di dasar laut dangkal, yang juga kalah beragam dibandingkan hutan hujan tropis.

Mengapa daerah tropis lebih kaya jenis daripada daerah beriklim sedang? Hipotesis yang paling masuk akal adalah karena sumber dayanya lebih melimpah — sinar matahari tersedia sepanjang tahun, curah hujan tinggi, dan suhunya relatif stabil, sehingga banyak jenis bisa hidup berdampingan.

Perhatikan Gambar Hutan Hujan, Paru-Paru Bumi. Hutan hujan tropis disebut paru-paru Bumi karena tumbuhannya menyerap karbon dioksida dan melepaskan oksigen lewat fotosintesis.

Karena itu ketika jutaan hektare hutan hujan digunduli setiap tahun, akibat yang paling langsung adalah hilangnya habitat — dan bersamanya lenyap pula populasi hewan serta tumbuhan yang bergantung padanya. Hasil akhirnya: keanekaragaman hayati menurun.

Ingat! Deforestasi memang menaikkan kadar karbon dioksida, tetapi karbon dioksida tidak merusak lapisan ozon dan tidak menghambat pertumbuhan tumbuhan di bioma lain. Akibat yang paling langsung dan paling pasti adalah turunnya keanekaragaman hayati.

Hutan Bakau dan Karbon Biru

Perhatikan Gambar Hutan Bakau (Mangrove). Hutan bakau tumbuh di kawasan pesisir dan punya banyak peran sekaligus.

Ia menjadi habitat berbagai organisme dan tempat asuhan bagi ikan serta udang muda, menahan abrasi pantai dengan akar-akarnya yang rapat, serta membantu menjaga keseimbangan ekosistem pesisir.

Hutan bakau tidak membuat air laut menjadi tawar, dan tidak menghentikan pasang surut.

Perhatikan Gambar Karbon Biru pada Ekosistem Pesisir. Tumbuhan menyerap karbon dari udara lewat fotosintesis. Karbon yang tersimpan pada ekosistem pesisir diberi nama khusus: karbon biru (blue carbon).

Yang menarik, simpanan terbesarnya bukan di daun atau batang, melainkan di tanah atau sedimen di bawah akar. Contoh ekosistem pesisir tropis dengan daya simpan karbon tinggi adalah hutan mangrove.

Persebaran Fauna Indonesia

Indonesia adalah salah satu negara dengan keanekaragaman hayati tertinggi di dunia. Sebarannya tidak merata, melainkan terbagi menjadi tiga kawasan yang dipisahkan oleh dua garis khayal.

Perhatikan Gambar Persebaran Fauna Indonesia.

Kawasan Asiatis di sebelah barat dihuni mamalia besar seperti gajah, harimau, dan orangutan. Kawasan peralihan di tengah memiliki satwa khas seperti anoa, komodo, dan burung maleo. Kawasan Australis di timur dihuni hewan berkantung seperti kanguru dan kuskus.

Urutan kedua garis pemisahnya perlu kamu ingat. Garis Wallace berada di batas barat, memisahkan kawasan Asiatis dari kawasan peralihan. Garis Weber berada lebih ke timur, memisahkan kawasan peralihan dari kawasan Australis. Jadi mamalia besar mendominasi sebelah barat garis Wallace, dan hewan berkantung hanya ditemukan di sebelah timur garis Weber.

Perhatikan pula bahwa satwa endemik tiap kawasan tidak boleh tertukar. Burung maleo adalah satwa khas Sulawesi — kawasan peralihan — sehingga ia bukan hewan Kalimantan, berbeda dari orangutan, beruang madu, dan ikan arwana yang memang satwa Kalimantan.

Satwa Langka dan Upaya Pelestariannya

Perhatikan Gambar Satwa Langka yang Dilindungi.

Perhatikan Gambar Cara Melestarikan Makhluk Hidup. Ada beberapa cara yang dipakai untuk melindungi jenis yang terancam, dan masing-masing punya sasaran berbeda.

Cagar alam adalah kawasan yang dilindungi karena keadaan alamnya khas, dan terutama dipakai untuk penelitian. Taman nasional adalah kawasan luas yang dilindungi, tetapi masyarakat masih boleh melakukan budidaya secara terbatas di zona tertentu.

Reboisasi adalah menanam kembali hutan yang telah digunduli. Penangkaran adalah membiakkan satwa di tempat khusus lalu melepaskannya kembali ke alam. Jalur ekologi adalah lorong di bawah jalan tol agar hewan darat tetap dapat berpindah tempat.

Memilih cara pelestarian harus disesuaikan dengan penyebab masalahnya. Gajah Sumatra berkurang terutama karena hutannya dibabat untuk perkebunan dan pemukiman — jadi langkah paling tepat adalah reboisasi, bukan memberi suplai makanan setiap hari yang sama sekali tidak mengembalikan habitatnya.

Begitu pula jalur ekologi hanya berguna bagi hewan yang bergerak di permukaan tanah seperti kadal, gajah, dan ayam hutan. Bagi kera yang berpindah dengan memanjat dan berayun di pepohonan, lorong bawah tanah kurang membantu.

Contoh penerapan yang paling terkenal adalah Taman Nasional Ujung Kulon di Jawa Barat, yang dibangun untuk melindungi badak bercula satu agar tidak punah karena culanya diburu.

Perhatikan Gambar Status Kelangkaan Suatu Jenis. Bila seluruh individu suatu jenis telah mati, jenis itu dinyatakan punah (extinct).

Bedakan dengan terancam (endangered), yang berarti populasinya masih ada tetapi jumlahnya sudah sangat sedikit sehingga berisiko punah. Status yang berbeda menuntut penanganan yang berbeda pula.

Penyebab kepunahan hampir selalu berupa gabungan beberapa hal sekaligus: hilangnya habitat, perburuan berlebihan, pencemaran, masuknya jenis asing yang mendesak jenis asli, serta perubahan iklim. Karena penyebabnya banyak, pelestarian pun harus dikerjakan dari banyak sisi.

Pencemaran Udara

Perhatikan Gambar Pencemaran Udara di Kota Besar. Jumlah kendaraan yang terus bertambah membuat udara kota dipenuhi gas buang, apalagi bila pohon di sekitarnya sedikit.

Tiga gas utama dalam gas buang kendaraan perlu kamu hafal. Pembakaran sempurna bahan bakar menghasilkan karbon dioksida. Pembakaran tidak sempurna menghasilkan karbon monoksida yang sangat beracun karena mengikat hemoglobin jauh lebih kuat daripada oksigen. Suhu tinggi di dalam mesin juga membuat nitrogen di udara ikut bereaksi menjadi nitrogen oksida.

Perhatikan bahwa tidak ada gas bernama karbon sianida, suboksida, maupun karbon tioksida dalam gas buang kendaraan — nama-nama itu hanya pengecoh.

Pencemaran Air

Perhatikan Gambar Tiga Parameter Pencemaran Air. Untuk mengetahui apakah suatu perairan tercemar, para peneliti memeriksa tiga hal.

Parameter kimia meliputi pH, DO (dissolved oxygen atau oksigen terlarut), karbon dioksida, alkalinitas, fosfor, dan kadang logam berat. Air alami yang normal memiliki pH antara 6{,}5 dan 8{,}5.

Parameter fisika meliputi suhu, warna, bau, kekeruhan, dan rasa. Suhu yang paling sesuai bagi organisme disebut suhu optimum.

Parameter biologi memeriksa keberadaan mikroorganisme tertentu. Kehadiran bakteri Coli di dalam air menandakan pencemaran oleh tinja atau feses.

Contoh Soal 4

pH berarti …(A)…. Nilai pH di atas 8 berarti airnya bersifat …(B)…. Suhu yang paling sesuai bagi organisme disebut suhu …(C)…. Bakteri Coli dalam air berasal dari …(D)…

Pembahasan:

Langkah 1 — arti pH. Derajat keasaman.

Langkah 2 — skala pH. Di bawah 7 asam, tepat 7 netral, di atas 7 basa. Jadi pH di atas 8 berarti basa.

Langkah 3 — istilah suhu terbaik. Suhu optimum.

Langkah 4 — asal bakteri Coli. Usus besar, sehingga masuk ke air lewat tinja.

Jawaban: Derajat keasaman; basa; optimum; tinja atau feses.

Contoh Soal 5

Dari grafik pengaruh kedalaman air terhadap keberhasilan hidup embrio amfibi: (A) keberhasilan tertinggi pada kedalaman berapa? (B) makin dangkal perairan, keberhasilannya makin apa? (C) makin dalam perairan, kandungan oksigennya makin apa? (D) korelasinya jenis apa?

Pembahasan:

Langkah 1 — baca titik tertinggi. Grafik memuncak di kedalaman 80 cm dengan keberhasilan sekitar 90%.

Langkah 2 — baca arah kemiringan. Di kedalaman 10 cm keberhasilannya hanya sekitar 10%, jadi makin dangkal makin rendah.

Langkah 3 — kaitkan dengan oksigen. Oksigen terlarut berasal dari permukaan, sehingga makin dalam makin sedikit.

Langkah 4 — jenis korelasi. Kedua besaran naik bersama-sama, jadi positif.

Jawaban: 80 cm; rendah; sedikit; korelasi positif.

Eutrofikasi dan Biomagnifikasi

Perhatikan Gambar Eutrofikasi dan Ledakan Eceng Gondok. Kalau kamu berlibur ke danau luas seperti Rawa Pening, kamu akan melihat hamparan eceng gondok menutupi permukaan air.

Ceritanya bermula dari pupuk, deterjen, dan limbah rumah tangga yang masuk ke danau. Tumbuhan ini juga sering ditulis dengan ejaan lain, yaitu enceng gondok. Air menjadi terlalu kaya zat hara — peristiwa ini disebut eutrofikasi. Eceng gondok lalu tumbuh sangat cepat dan menutupi permukaan air. Pertumbuhan yang meledak ini disebut blooming.

Akibatnya cahaya matahari terhalang, tumbuhan air di bawahnya mati, kadar oksigen menurun, dan ikan ikut mati.

Eceng gondok juga berperan sebagai bioindikator, yaitu makhluk hidup yang keberadaannya menjadi petunjuk keadaan lingkungan. Melimpahnya eceng gondok menandakan air sudah tercemar kelebihan zat hara — bukan menandakan air yang bersih.

Perhatikan Gambar Biomagnifikasi. Zat berbahaya yang mencemari air awalnya hadir dalam kadar yang sangat kecil. Tetapi plankton menyerapnya, ikan kecil memakan banyak plankton, ikan besar memakan banyak ikan kecil, dan seterusnya.

Karena racun itu tidak terurai dan tidak terbuang, kadarnya menumpuk makin pekat pada setiap tingkat trofik. Peristiwa ini disebut biomagnifikasi.

Akibatnya, yang paling berisiko justru burung pemangsa dan manusia yang menempati tingkat trofik tertinggi — padahal keduanya tidak pernah bersentuhan langsung dengan air tercemar itu.

Jangan tertukar dengan dua istilah lain: bioremediasi adalah pemulihan lingkungan, sedangkan eutrofikasi adalah kelebihan zat hara.

Memulihkan Lingkungan dengan Makhluk Hidup

Perhatikan Gambar Memulihkan Lingkungan dengan Makhluk Hidup.

Kata fitoremediasi tersusun dari "fito" yang berarti tumbuhan dan "remediasi" yang berarti pemulihan. Artinya: memakai tumbuhan untuk menyerap, mengikat, menstabilkan, atau menguraikan zat pencemar dari tanah dan air. Contohnya bunga matahari dan eceng gondok.

Bioremediasi cakupannya lebih luas, memakai makhluk hidup pada umumnya — terutama bakteri dan jamur — untuk menguraikan zat pencemar menjadi zat yang tidak berbahaya.

Menjaga Lingkungan Sehari-hari

Perhatikan Gambar Kegiatan yang Merusak dan yang Menjaga. Membedakan keduanya sebenarnya mudah kalau kamu bertanya: apakah kegiatan ini mengambil tanpa kendali?

Yang mengganggu keseimbangan adalah kegiatan yang mengambil melampaui kemampuan alam memulihkan diri — berburu secara liar dan memanfaatkan hutan semaksimal mungkin. Sebaliknya, memupuk tanaman, menebang kayu secara terencana, dan membasmi hama dengan musuh alami semuanya dilakukan dengan pengaturan sehingga tidak merusak.

Untuk mengurangi pemanasan global, pilihlah kegiatan yang tidak membakar bahan bakar atau yang justru menyerap karbon dioksida — misalnya berjalan kaki ke sekolah dan menanam pohon. Memakai pemanas air dan mengendarai sepeda motor justru menambah emisi.

Ingat! Kalau sebuah soal meminta langkah awal yang paling tepat untuk mengatasi masalah lingkungan, carilah pilihan yang menghilangkan penyebabnya, bukan yang sekadar mengurangi akibatnya. Menghadapi warga yang membakar sampah plastik, langkah terbaik adalah mengedukasi cara pengelolaan sampah — bukan memakai masker atau memindahkan pembakaran ke malam hari.

Perhatikan Gambar Mengapa Makanan di Lemari Es Awet. Ini contoh sederhana bagaimana faktor abiotik — dalam hal ini suhu — memengaruhi makhluk hidup.

Lemari es tidak mensterilkan makanan, dan bakteri pembusuk di dalamnya tidak mati. Yang terjadi adalah suhu rendah membuat kerja enzim pada tubuh bakteri sangat terhambat, sehingga pembusukan berjalan jauh lebih lambat.

Itulah sebabnya makanan yang dikeluarkan dari lemari es akan kembali cepat membusuk: begitu suhunya naik, enzim bakteri bekerja normal lagi.

Latihan Yuk!

1. Urutkan dari yang paling sempit: ekosistem, individu, biosfer, populasi, komunitas.
2. Sebutkan empat kelompok komponen biotik dan empat contoh komponen abiotik.
3. Apa perbedaan habitat dan relung?
4. Sebuah sawah seluas 200 m² dihuni 600 ekor belalang. Berapa kepadatan populasinya?
5. Apa yang dimaksud daya dukung lingkungan?
6. Mengapa jamur lebih berperan menjaga siklus materi daripada cacing tanah?
7. Susun rantai makanan dari padi, ulat, ayam, ular, dan elang. Siapa konsumen II-nya?
8. Berapa persen energi yang diteruskan ke tingkat trofik berikutnya, dan ke mana sisanya?
9. Pada rantai padi → tikus → ular → elang, apa yang terjadi bila ular dimusnahkan?
10. Sebutkan tiga macam simbiosis beserta lambangnya dan satu contoh masing-masing.
11. Apa yang terjadi bila seluruh alga dihilangkan dari lumut kerak? Mengapa?
12. Apa perbedaan aliran energi dan siklus materi?
13. Unsur apa yang tidak memiliki fase gas dalam siklus materi?
14. Apa nama garis yang membatasi kawasan Asiatis, dan garis apa yang ada di sebelah timurnya?
15. Berapa kisaran pH air alami, dan apa yang ditunjukkan keberadaan bakteri Coli dalam air?
16. Apa arti blooming, dan apa yang ditandakan oleh melimpahnya eceng gondok?
17. Apa yang dimaksud biomagnifikasi, dan siapa yang paling berisiko?
18. Apa arti fitoremediasi, dan apa bedanya dengan bioremediasi?
19. Mengapa makanan di lemari es lebih awet, padahal bakterinya tidak mati?

Kunci Jawaban Latihan

• Individu → populasi → komunitas → ekosistem → biosfer.
• Biotik: produsen, konsumen, pengurai, detritivor. Abiotik: cahaya, suhu, air, tanah (juga udara dan pH).
• Habitat = tempat hidup (di mana). Relung = peran dalam ekosistem (berperan apa).
• 600 ÷ 200 = 3 ekor tiap meter persegi.
• Jumlah individu terbanyak yang masih sanggup dihidupi lingkungan itu dalam jangka panjang.
• Karena jamur menguraikan sisa makhluk hidup sampai menjadi zat sederhana, sedangkan cacing tanah hanya menghancurkannya menjadi potongan kecil.
• Padi → ulat → ayam → ular → elang. Konsumen II adalah ayam.
• Sekitar 10%; sisanya lepas sebagai panas dan terpakai untuk aktivitas tubuh.
• Tikus kehilangan pemangsa sehingga populasinya meningkat, dan produktivitas padi menurun.
• Mutualisme (+/+) — jalak dan kerbau; komensalisme (+/0) — anggrek pada pohon; parasitisme (+/−) — kutu kepala pada manusia.
• Fungi kehilangan sumber senyawa organik, karena hanya alga yang berfotosintesis.
• Aliran energi berjalan satu arah dan tidak dapat dipakai ulang; siklus materi berputar dan dipakai berulang-ulang.
• Fosfor — ia hanya berputar lewat batuan, tanah, air, dan tubuh makhluk hidup.
• Garis Wallace; di sebelah timurnya garis Weber.
• pH 6,5–8,5. Bakteri Coli menandakan pencemaran oleh tinja.
• Blooming = pertumbuhan sangat cepat akibat perairan kaya nutrien. Kelimpahannya menandakan air sudah tercemar.
• Menumpuknya zat beracun makin pekat pada tingkat trofik yang makin tinggi. Paling berisiko: burung pemangsa dan manusia.
• Fitoremediasi memakai tumbuhan (misalnya bunga matahari); bioremediasi memakai makhluk hidup pada umumnya, terutama bakteri dan jamur.
• Karena suhu rendah membuat kerja enzim bakteri pembusuk sangat terhambat — bakterinya sendiri tidak mati.

Rangkuman

• Tingkatan ekologi: individu → populasi → komunitas → ekosistem → biosfer. Komunitas = banyak jenis di satu wilayah; ekosistem = komunitas + lingkungan tak hidup.
• Komponen biotik: produsen, konsumen, pengurai, detritivor. Komponen abiotik: cahaya, suhu, air, udara, tanah, pH.
• Habitat = tempat hidup; relung = peran. Kepadatan populasi = jumlah individu ÷ luas habitat.
• Daya dukung lingkungan adalah jumlah individu terbanyak yang sanggup dihidupi lingkungan dalam jangka panjang — ditunjukkan garis tempat populasi berosilasi.
• Autotrof = produsen, tingkat trofik ke-1. Heterotrof = konsumen. Tingkat konsumen dihitung dari urutannya dalam rantai.
• Rantai makanan selalu mulai dari produsen. Beberapa rantai yang bersilangan membentuk jaring-jaring makanan.
• Energi mengalir ke atas piramida, hanya ± 10% yang diteruskan tiap tingkat. Karena itu biomassa dan jumlah individu paling kecil di puncak.
• Hilangnya pemangsa membuat mangsa bertambah; berkurangnya mangsa membuat pemangsa berkurang.
• Simbiosis: mutualisme (+/+), komensalisme (+/0), parasitisme (+/−). Predasi (−/+), kompetisi (−/−).
• Rhizobium bersimbiosis dengan polong-polongan. Pada lumut kerak, alga memasok senyawa organik dan fungi menyediakan air serta mineral.
• Dua proses dasar ekosistem: aliran energi (satu arah) dan siklus materi (berulang). Fosfor tidak punya fase gas; karbon diserap tumbuhan sebagai gas.
• Keanekaragaman tertinggi pada hutan hujan tropis; komunitas tanpa jenis dominan lebih beragam dan lebih stabil. Hutan hujan = paru-paru Bumi karena menyerap CO₂ dan melepas O₂.
• Hutan bakau: habitat, tempat asuhan ikan dan udang, penahan abrasi. Karbon yang disimpannya disebut karbon biru, terbesar di sedimen.
• Fauna Indonesia dibagi garis Wallace dan Weber: Asiatis (mamalia besar), peralihan (anoa, maleo), Australis (hewan berkantung).
• Pelestarian: cagar alam, taman nasional, reboisasi, penangkaran, jalur ekologi. Punah berarti seluruh individunya mati.
• Polusi udara kota: nitrogen oksida, karbon dioksida, karbon monoksida. Air normal ber-pH 6{,}5–8{,}5; bakteri Coli menandakan pencemaran tinja.
• Eutrofikasi memicu blooming eceng gondok; biomagnifikasi membuat racun paling pekat di tingkat trofik tertinggi.
• Fitoremediasi memakai tumbuhan (bunga matahari) untuk membersihkan pencemar; bioremediasi memakai bakteri dan jamur.

Penutup

Ada satu gagasan sederhana yang mengikat seluruh bab ini: tidak ada makhluk hidup yang berdiri sendiri.

Setiap yang hidup memerlukan yang lain — untuk makan, untuk berteduh, untuk berkembang biak, bahkan untuk diuraikan setelah mati. Karena itu mengubah satu bagian saja akan menggetarkan seluruh jaring.

Menghilangkan ular membuat tikus melimpah dan padi habis. Membuang limbah ke danau membuat eceng gondok meledak dan ikan mati. Menebang hutan membuat ratusan jenis kehilangan rumahnya sekaligus.

Namun kabar baiknya, hubungan itu juga bekerja ke arah sebaliknya. Satu pohon yang ditanam menyerap karbon, memberi teduh, menahan air, dan menjadi rumah bagi banyak makhluk. Satu kebiasaan kecil yang diperbaiki ikut menjaga keseimbangan yang jauh lebih besar.

Kalau nanti kamu bertemu soal tentang bab ini, coba tanyakan: siapa memerlukan siapa, dan apa yang terjadi kalau salah satunya hilang?

Dari pertanyaan itu, hampir semua soal ekologi akan terasa masuk akal — bukan sekadar hafalan.