Transformasi Energi Dalam Ekosistem

ARTIKEL V

EKOLOGI HEWAN

“ Transformasi Energi Dalam Ekosistem “

Nama : Syaiful Azhar

NIM         : 0310182099

Kelas         : Tbio -2

Pengertian Ekoenergetika

Ekoenergenetik adalah kajian tentang energy dan proses perubahannya dari satu bentuk ke bentuk yang lain yang terjadi di alam ekosistem. Kajian tentang energy meliputi konsep energy, sumber energy bentuk-bentuk energy, dan manfaat energy. Sedangkan kajian tentang transformasi energy meliputi perubahan bentuk energy yang berlangsung di dalam system hidup, system tak hidup, dan pada dua system yaitu biosistem dan fisika system secara berantai.

Chapham dan Odum menyatakan bahwa energy adalah kemampuan untuk melakukan kerja. Semakin besar energi, maka semakin besar kemampuan untuk melakukan kerja, begitu juga sebaliknya. Energi dinyatakan dengan satuan kalori/kilo kalori.

Sumber energi utama yang bertanggung jawab atas berlangsungnya semua proses kerja di dalam ekosistem yaitu cahaya matahari, gaya gravitasi bumi, dan kekuatan internal bumi. Cahaya matahari merupakan sumber energy yang bertanggung jawab atau proses fotosintesis, daur hidrologis, sirkulasi udara atmosfer, dan secara tidak langsung mempengaruhi laju metabolism hewan ektothermal. Fotosintesis merupakan proses terpenting di dalam ekosistem yang mengubah cahaya matahari menjadi zat-zat organik yang dapat dimanfaatkan oleh organism konsumen. Daur hydrogen merupakan fenomena yang melibatkan proses penguapan air yang dilakukan oleh panas matahari, yang dilanjutkan oleh proses kondensasi. Sirkulasi udara atmosfer merupakan akibat dari pemanasan udara yang dilakukan oleh panas matahari yang mengakibatkan udara menjadi panas dan tekanan meningkat. Gaya gravitasi bumi merupakan ekuivalen energy yang dapat mengakibatkan benda-benda berpindah tempat dari posisinya menuju arah pusat bumi. Gaya gravitasi bumi mempengaruhi gerakan air dari akar menuju ke pucuk tumbuhan, mempengaruhi kecepatan aliran darah dari jantung ke bagian tubuh yang lain dan mempengaruhi gerakan dan sikap tubuh makhluk.

Hukum Dasar Ekoenergetika

Didasarkan oleh hukum Thermodinamika I dan Hukum Thermodinamika II (aspek aspek energy dan perubahannya mengikuti hokum ini). Thermodinamika I menyatakan bahwa eregi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi energy dapat diubah bentuknya dari satu bentuk ke bentuk yang lain. Maka Thermodinamika I sering disebut sebagai hokum kekekalan energy. Berdasarkan prinsip kekekalan, maka jumlah energy antara sebelum dan setelah transformasi harus tetap sama, walaupun mungkin dalam bentuk yang berlainan. Hukum Termodinamika II, hukum ini menanyakan bahwa setiap terjadi transformasi energy, selalu terjadi pelepasan energy menjadi bentuk energy yang tidak bermanfaat. Dengan kata lain dapat dinyatakan bahwa setiap terjadi transformasi energy selalu terjadi penyusutan jumlah energy yang bermanfaat. Meskipun total energy secara keseluruhan tetap tidak berkurang. 

Transformasi Energi

Energi dibutuhkan oleh seluruh organisme untuk melakukan suatu usaha atau aktivitas. Sebagai contoh, tumbuhan membutuhkan energi dari cahaya matahari, hewan dan manusia membutuhkan energi yang dihasilkan dai proses pengolahan makanan di dalam tubuh. Energi yang terdapat di lingkungan sekitarmu memiliki bentuk yang bermacam-macam, seperti energi cahaya, energi listrik, energi kimia, energi panas, dan sebagainya. Setiap bentuk energi dapat diubah menjadi bentuk energi lainnya. (Kristanto, 2013). Dalam hidup menggunakan tiga macam energi, yaitu energi yang berasal dari cahaya matahari, panas bumi dan energi nuklir yang berasal dari reaksi nuklir dalam reaktor atom. Sebenarnya energi matahari juga berasal dari reaksi nuklir yang terjadi dalam matahari, energi itu dipancarkan oleh matahari dalam bentuk cahaya. Sampai sekarang energi yang banyak dipakai ialah energi yang berasal dari cahaya matahari, terutama yang ditambat oleh tumbuhan hijau. Penambatan energi ini terjadi dalam proses fotosintesis. Fotosintesis ialah pemanfaatan energi cahaya matahari untuk membentuk molekul karbohidrat dari sumber anorganik, yaitu karbon dioksida dan air di dalam kloroplas tumbuhan hijau. (Emanuel, 1997).

Contoh energi yang terdapat di alam misalnya angin, yang sebenarnya merupakan udara yang bergerak juga mengandung energi. Energi angin itu dapat digunakan untuk menggerakkan perahu layar dan kincir angin. Kincir angin dapat digunakan untuk memutar mesin dan membangkitkan listrik. Terjadinya angin disebabkan oleh perbedaan suhu di dua tempat karena perbedaan penyinaran matahari atau perbedaan penyerapan cahaya matahari. Pada siang hari suhu permukaan daratan lebih tinge dari suhu permukaan laut, karena daratan lebih mudah dipanaskan oleh cahaya matahari daripada air. Sehingga pada siang hari angin bergerak dari laut ke daratan, yang disebut angin laut yang sebenarnya berasal dari energi cahaya matahari.

Air, yang mengalir di sungai juga mengandung enrgi. Jika sungai dibendung, energi aliran air itu dapat digunakan untuk memutar generator, membangkitkan listrik. Air yang mengalir di sungai berasal dari air laut yang menguap karena penyinaran matahari. Uap terhembus ke daratan, terbentuk awan. Karbon Dioksida Air Energi Cahaya Matahari Karbohidrat Oksigen 8 Awan berubah menjadi hujan dan sebagian air hujan akan mengisi sungai ataupun perairan yang lain. Jadi energi dalam air sungai berasal dari energi cahaya matahari.

Persediaan Energi

Organisme umumnya untuk dapat hidup harus melakukan kerja, oleh karena itu memerlukan sumber energi potensial yang dapat digunakan. Sumber energi untuk organisme ialah energi kimia yang terdapat di dalam makanannya. Atom-atom yang terdapat dalam makananya dapat disusun kembali ke dalam gugusan yang berbeda dengan pergerakan atom-atom itu, maka energi kimia dalam bahan makanan dilepaskan. Oksidasi bahan makanan di dalam proses pernafasan (respirasi) dapat menghasilkan energi yang dapat digunakan untuk melakukan kerja. Perubahan bentuk energi di atas adalah perubahan dari bentuk energi kimia ke bentuk energi mekanik. Sekarang masalahnya dari mana organisme di alam memperoleh energi, tidak lain tentu dari makanannya. Di alam ada yang kita kenal dengan istilah tingkat trofik yaitu urutan tingkat makan- memakan. Dalam tingkat trofik ini ada urutan organisme apa memakan organisme mana dan dimakan oleh organisme lain mana. (Indriyanto, 2010).

Organisme dilihat dari segi memperoleh makanannya sebagai sumber energi, maka organisme dibagi menjadi dua golongan, yaitu:

1. Organisme Ototrof.

Organisme Ototrof adalah organisme yang mampu mengolah atau membuat makanannya sendiri dari bahan organik dengan bantuan energi dari lingkungannya. Dilihat dari sumber energi yang digunakan organisme ototrof dibagi menjadi dua, yaitu ototrof yang berfotosintesis jika sumber energinya cahaya matahari dan ototrof berkemosintesis jika sumber energinya diperoleh dengan mensintesis bahan organik yang berasal dari reaksi kimia.

2. Organisme Heterotrof.

Organisme Heterotrof adalah organisme yang menggunakan organisme ototrof sebagai sumber makanan penting.Berdasarkan berbagai hasil penelitian dan fakta sampai sekarang menunjukkan bahwa energi diteruskan dari satu organisme lain. Pertanyaan dalam pikiran kita sekarang ke mana akhirnya energi pergi. Jawabannya adalah energi secara tetap, sedikit demi sedikit hilang dari sistem kehidupan. Akhirnya semua energi yang ditangkap oleh produsen akan kembali ke alam tak hidup. Tetapi energi ini tidak lagi dalam bentuk cahaya seperti waktu diterimanya. Suatu perkecualian adalah cahaya pada kunang-kunang. Pada umumya energi meninggalkan sistem kehidupan dalam bentuk panas. Karena panas ini tidak dapat digunakan dalam fotosintesis, maka energi mengalir ke luar melalui jaring-jaring kehidupan dalam satu jurusan. (Indriyanto, 2010).

Aliran Energi

Aliran Energi merupakan proses berpindahnya energi dari suatu tingkat trofik ke tingkat trofik berikutnya yang dapat digambarkan dengan rantai makanan atau dengan piramida biomasa. Ekosistem mempertahankan diri dengan siklus energi dan nutrisi yang diperoleh dari sumber eksternal. Pada tingkat trofik pertama, produsen primer (tumbuhan, alga, dan beberapa bakteri) menggunakan energi matahari untuk menghasilkan bahan tanaman organik melalui fotosintesis. Hewan Herbivora yang makan hanya pada tanaman membuat tingkat trofik kedua. Predator yang memakan herbivora terdiri dari tingkat trofik ketiga, jika predator yang lebih besar hadir, mereka mewakili tingkat trofik lebih tinggi lagi. Organisme yang makanan pada beberapa tingkat trofik (misalnya, beruang grizzly yang memakan buah dan salmon) diklasifikasikan pada tertinggi tingkat trofik di mana mereka makan. Dekomposer, yang meliputi bakteri, jamur, jamur, cacing, dan serangga, memecah limbah dan organisme mati. (Agung, 2001)

Aliran energi dalam setiap makhluk hidup memerlukan energi untuk kelangsungan hidupnya. Misalnya, untuk tumbuh, bereproduksi, dan bergerak. Dalam pemenuhan kebutuhan energi tersebut terjadi hubungan saling ketergantungan energi di antara makhluk hidup yang berbeda. Dalam hal ini, ada makhluk hidup yang berperan sebagai produser, konsumer, atau dekomposer. 

1. Produser. 

Produser merupakan makhluk hidup yang mampu menangkap energi cahaya matahari untuk kegiatan fotosintesis sehingga dapat menghasilkan materi organik yang berasal dari materi anorganik. Contoh produser adalah tumbuhan hijau dan makhluk hidup fotosintesis lainnya. 

2. Konsumen. 

Konsumen merupakan makhluk hidup yang memperoleh energi dalam bentuk materi organik. Misalnya, dengan cara memakan makhluk hidup lainnya. Seluruh hewan tergolong konsumer. Berdasarkan tingkatnya, konsumer dapat dibedakan atas konsumen primer, konsumen sekunder, dan konsumen tersier. Konsumer primer atau herbivora adalah konsumer yang secara langsung memakan tumbuhan. Konsumer sekunder atau karnivora adalah konsumer yang memakan konsumer primer. Konsumer tersier atau karnivora puncak adalah konsumer yang memakan konsumen sekunder. Beberapa hewan ada yang berperan sebagai karnivora pada suatu waktu dan herbivora pada saat yang lain. Hewan demikian disebut omnivora. Mereka dapat ditempatkan ke dalam tingkat trofik berbeda bergantung pada materi yang dimakan pada saat itu. Produser dan berbagai karnivora di dalam ekosistem dalam pemenuhan kebutuhan makanan dikenal dengan istilah tingkat trofik.Ekosistem adalah proses berpindahnya energi dari suatu tingkat trofik ke tingkat trofik berikutnya yang dapat digambarkan dengan rantai makanan atau dengan piramida biomasa. Ekosistem mempertahankan diri dengan siklus energi dan nutrisi yang diperoleh dari sumber eksternal. Pada tingkat trofik pertama, produsen primer (tumbuhan, alga, dan beberapa bakteri) menggunakan energi matahari untuk menghasilkan bahan tanaman organik melalui fotosintesis. Hewan Herbivora yang makan hanya pada tanaman membuat tingkat trofik kedua. Predator yang memakan herbivora terdiri dari tingkat trofik ketiga, jika predator yang lebih besar hadir, mereka mewakili tingkat trofik lebih tinggi lagi. Organisme yang makanan pada beberapa tingkat trofik (misalnya, beruang grizzly yang memakan buah dan salmon) diklasifikasikan pada tertinggi tingkat trofik di mana mereka makan. Dekomposer, yang meliputi bakteri, jamur, jamur, cacing, dan serangga, memecah limbah dan organisme mati. (Agung, 2001).

3. Dekomposer.

Dekomposer (pengurai) merupakan makhluk hidup yang memperoleh makanannya dengan cara menguraikan senyawa-senyawa organik yang berasal dari makhluk hidup yang telah mati (bangkai). Dalam hal ini, dekomposer berperan mengembalikan materi ke lingkungan abiotik dan digunakan kembali oleh tumbuhan hijau. Contoh dekomposer adalah jamur dan bakteri.

4. Detritivor.

Detritivor adalah organisme yang memakan partikel-partikel organik atau detritus. Detritus merupakan serpihan hancuran jaringan hewan atau tumbuhan. Organisme detrivor antara lain cacing tanah, siput, keluwing, bintang laut, dan kutu kayu. (Agus, 2005)

Keseimbangan dan Efesiensi Energi Dalam Ekosistem

Rasio atau perbandingan antara laju aliran energi pada berbagai mata rantai dalam rantai makanan (pada berbagai aras tropik) disebut sebagai efisiensi ekologi. Piramida energi dapat digunakan untuk menghitung efisiensi ekologi tersebut. Bahwa efisiensi ekologi hanya berarti apabila mereka tanpa dimensi, artinya apabila perbandingan aliran energi antara dua aras tropik tersebut terdapat dalam satuan energi yang sama. Jadi, apabila pada aras tropik I satuannya kalori, aras tropik II juga harus dalam kalori. Di samping efisiensi ekologi maka dikenal pula istilah efisiensi asimilasi. Pada aras produsen efisiensi asimilasinya adalah:

 

Selanjutnya rumus untuk efisiensi ekologi adalah: 

 

Efisiensi ekologi aras tropik yang lebih tinggi pada umumnya juga lebih tinggi. Hal ini berarti bahwa organisme yang menempati aras tropik lebih tinggi, juga lebih efisien dalam menangkap energi. Padahal, diketahui bahwa bagi organisme yang menempati aras tropik lebih tinggi, energi makanan yang tersedia justru lebih kecil. Ini berarti bahwa hewan karnivora lebih efisien dalam menangkap energi apabila dibandingkan dengan hewan herbivora. (Suyud dan Subagja, 2001).