Bab 2 membahas respon organisme terhadap lingkungan berdasarkan hukum minimum, toleransi, dan interaksi faktor lingkungan. Organisme dapat hidup pada rentang minimum hingga maksimum dari faktor lingkungan seperti suhu, cahaya, dan air."

1. Bab 2. Respon Organisme terhadap
Lingkungan
Hukum Minimum
Hukum Toleransi
Interaksi Gabungan Faktor Pembatas
Syarat Sebagai Faktor Pengatur
Faktor Fisik Sebagai Faktor Pembatas
Aplikasi respon organisme
1

2. Respon Organisme terhadap
Lingkungan

Dalam merespon faktor abiotik dari
lingkungan, organisme mengikuti
aturan:




Hukum minimum
Hukum toleransi
Mekanisme faktor pembatas.
Hasil dari interaksi organisme dengan
lingkungannya berupa distribusi.
2

3. Hukum Minimum


Pada keadaan yang kritis, bahan bahan
pendukung kehidupan suatu organisme yang
tersedia dalam jumlah minimum bertindak
sebagai faktor pembatas.
Justus Liebig (1840) menemukan hasil
tanaman tidak ditentukan oleh unsur hara
N,P, K yang diperlukan dalam jumlah banyak
tetapi oleh mineral seperti magnesium yang
diperlukan dalam jumlah sedikit oleh
tanaman.
3

4. Hukum Minimum
4

5. Hukum Minimum



Temuan ini dikenal sebagai Hukum Minimum
Liebig.
Bukan hanya unsur hara N,P,K yang dapat
bertindak sebagai faktor pembatas, tetapi
materi kimiawi lainnya seperti oksigen, fosfor
untuk proses pertumbuhan dan reproduksi.
Hukum minimum Liebig telah diterapkan pada
program pengendalian lingkungan terhadap
organisme.
5

6. Hukum Minimum



Temuan ini dikenal sebagai Hukum Minimum
Liebig.
Bukan hanya unsur hara N,P,K yang dapat
bertindak sebagai faktor pembatas, tetapi
materi kimiawi lainnya seperti oksigen, fosfor
untuk proses pertumbuhan dan reproduksi.
Hukum minimum Liebig telah diterapkan pada
program pengendalian lingkungan terhadap
organisme.
6

7. Hukum Minimum


Namun, hukum minimun Liebig hanya dapat
diterapkan pada habitat atau ekosistem
dengan arus energi dan materi yang masuk
seimbang dengan yang keluar.
Fosfor merupakan faktor pembatas bagi
organisme perairan. Meningkatnya nutrien
seperti nitrogen dan fosfor diperairan disebut
proses eutropikasi.
7

8. Hukum Minimum

Pencegahan eutropikasi dapat dengan
mengurangi kandungan bahan organik dan
unsur hara di perairan sehingga
pertumbuhan organisme seperti
phytoplankton dan makrophyta terhambat.
8

9. Hukum Toleransi Shelford


Kegagalan suatu organisme dalam
mempertahankan hidupnya dapat ditentukan
oleh kekurangan atau kelebihan (kuantitatif
dan kualitatif) beberapa faktor lingkungan
yang mendekati batas toleransinya.
Bukan hanya dalam jumlah sedikit atau
rendah yang bersifat membatasi tetapi juga
dalam jumlah yang berlebihan atau tinggi,
seperti sinar matahari.
9

10. Hukum Toleransi Shelford


Kisaran minimum merupakan batas batas
toleransi digambarkan sebagai Hukum
Toleransi Shelford (1913).
Dengan mengetahui kisaran toleransi suatu
organisme dapat diketahui keberadaan dan
penyebaran (distribusi) organisme tersebut.
10

11. Hukum Toleransi Shelford
11

12. Hukum Toleransi Shelford
12

13. Hukum Toleransi Shelford

Beberapa asas tambahan :



Organisme dapat memiliki kisaran toleransi yang
lebar untuk satu faktor dan sempit untuk faktor
yang lain
Organisme yang memiliki kisaran toleransi yang
lebar untuk beberapa faktor akan memiliki
penyebaran geografis yang luas
Kisaran toleransi terhadap suatu faktor dapat
berkurang karena faktor lainnya seperti
kekurangan nitrogen mengakibatkan menurunnya
kisaran toleransi terhadap kekeringan.
13

14. Hukum Toleransi Shelford


Kisaran toleransi akan berkurang karena
interaksi antar populasi seperti pemangsa,
parasit dan persaingan. Interaksi
menyebabkan organisme tidak dapat
memanfaatkan keadaan alam secara
optimal.
Periode reproduktif merupakan periode
yang renta. Tingkatan kehidupan dari biji,
telur, embrio, kecambah atau larva lebih
renta terhadap faktor faktor lingkungan
daripada tingkatan dewasa.
14

15. Hukum Toleransi Shelford

Istilah yang digunakan dalam
menggambarkan kisaran toleransi :


steno : sempit dan eury : lebar
stenothermal – eurythermal (temperatur)



stenohaline – euryhaline (salinitas)



Telur ikan stenothermal (0 – 12 oC),
Telur katak eurythermal (0 - 30 oC).
Ikan salmon euryhaline (tawar – laut),
ikan mas stenohaline (tawar)
stenophagik – euryphagik (makanan)


Kelinci stenophagik (rumput),
kambing euryphagik (rumput, perdu, semak dll).
15

16. Hukum Toleransi Shelford
16

17. Hukum Toleransi Shelford


Organisme berusaha menyesuaikan diri
dengan lingkungannya untuk menggurangi
pengaruh faktor faktor lingkungan. Usaha ini
merupakan faktor kompensasi dari suatu
organisme
Faktor kompensasi terlihat effetif pada tingkat
komunitas. Pada tingkat spesies akan terlihat
pada populasi yang menyesuaikan diri
dengan lingkunganya yang disebut dengan
EKOTIPE
17

18. Hukum Toleransi Shelford


EKOTIPE merupakan populasi yang mampu
menyesuaikan diri dengan lingkungannya.
Kompensasi terhadap temperatur atau sinar
bisa sampai tingkat genetik (perubahan
morfologi) atau hanya tingkat aklimatisasi
secara fisiologis.
18

19. Interaksi Gabungan Faktor
Pembatas



Dengan menggabungkan konsep hukum minimum
dan konsep toleransi, maka dapat dipahami konsep
faktor pembatas (limiting factor).
Faktor pembatas (limiting factor) dapat diartikan
sebagai keadaan yang mendekati atau melampaui
ambang batas toleransi suatu kondisi.
Faktor pembatas suatu organisme mencakup kisaran
minimum atau maksimum dari faktor-faktor abiotik
suatu ekosistem. Misal : Suhu, cahaya, pH yang
terlalu rendah (minimum) atau terlalu tinggi
(maksimum).
19

20. Interaksi Gabungan Faktor
Pembatas

Kehidupan suatu organisme di alam
dikendalikan oleh :
 Jumlah dan keragaman material (senyawa)
yang esensial yang harus ada dalam
jumlah minimum.
 Faktor-faktor fisik yang kritis
 Batas-batas toleransi organisme itu sendiri
20

21. Interaksi Gabungan Faktor
Pembatas


Bagi organisme dengan kisaran toleransi yang
lebar (eury) terhadap faktor abiotik X yang
relatif konstant bukan merupakan faktor
pembatas, sehingga organisme tersebut dapat
hadir dalam jumlah banyak.
Sebaliknya, bagi organisme dengan toleransi
yang sempit (steno) terhadap faktor abiotik (Y)
yang selalu berubah akan menjadi “faktor
pembatas” sehingga akan hadir dalam jumlah
sedikit
21

22. Interaksi Gabungan Faktor
Pembatas


Contohnya Kandungan O2 di udara dalam
jumlah banyak dan konstan bukan
merupakan faktor pembatas organisme darat.
Sebaliknya, kandungan O2 terlarut di perairan,
terdapat dalam jumlah sedikit dan jumlahnya
selalu berubah-ubah, menjadi faktor
pembatas bagi organisme yang hidup di
perairan.
22

23. Syarat sebagai Faktor Pengatur

Faktor lingkungan yang penting dalam setiap
ekosistem berbeda beda seperti




di darat: sinar, suhu dan air;
di laut: sinar, suhu dan salinitas;
di perairan tawar: kandungan oksigen.
Faktor lingkungan tidak hanya sebagai faktor
pembatas (negatif) tetapi juga menjadi faktor
menguntungkan (positif) bagi organisme yang
mampu menyesuaikan diri sehingga
komunitasnya.
23

24. Syarat sebagai Faktor Pengatur



Sehingga mencapai tingkatan homeostatis
Hal ini terjadi karena organisme mampu
memanfaatkan perubahan faktor lingkungan
yang berkala dengan cara mengatur waktu
kegiatannya sehingga memperoleh
keuntungan dari lingkungannya.
Ritme musiman seperti panjang hari
(photoperiode: Juni 16.5 jam dan desember 8
jam)
24

25. Syarat sebagai Faktor Pengatur

Photoperiode merupakan pengatur waktu
untuk memulai proses fisiologis yang
menghasilkan:



pertumbuhan,pembungaan pada tumbuhan
penimbunan lemak, pergantian bulu, migrasi dan
pekembang biakan pada burung dan mamalia
Diapause (telur yang akan menetas sampai
musim semi mendatang) pada serangga.
25

26. Syarat sebagai Faktor Pengatur

Di gurun, panjang hari dan hujan sangat tidak
terduga, oleh tumbuhan gurun dimanfaatkan
sebagai faktor pengatur. Dengan cara
menghasilkan biji biji yang mengandung
hormon penghambat perkecambahan, biji
dapat tetap hidup dalam tanaha bertahun
tahun setelah hujan lebat.
26

27. Faktor Fisik Sebagai Faktor Pembatas
1. Suhu

Organisme dapat hidup pada suhu
sampai 300oC dengan kisaran suhu
100 – 200 oC.

Akan tetapi kebanyakan organisme
hanya dapat hidup pada kisaran suhu
yang lebih sempit.

Pada umumnya batas atas
(maksimum) lebih kritis atau lebih
membahayakan kehidupan organisme
daripada batas bawah (minimum).
27

28. Faktor Fisik Sebagai Faktor
Pembatas
Pada ekosistem perairan, variasi suhu
lebih sempit daripada ekosistem darat.
Oleh karena itu, biasanya organisme
perairan mempunyai kisaran toleransi
terhadap suhu lebih sempit daripada
organisme darat.
 Misal: algae air dan algae darat,
invertebrata air dan darat seperti
serangga

28

29. Faktor Fisik Sebagai Faktor
Pembatas
2. Radiasi cahaya matahari

Cahaya matahari mempunyai dua fungsi
yang saling berlawanan, di satu pihak
radiasi cahaya matahari menguntungkan
karena sebagai sumber energi bagi
proses fotosintesa. Dilain pihak, radiasi
cahaya matahari merugikan karena
cahaya matahari langsung akan merusak
atau membunuh protoplasma.
29

30. Faktor Fisik Sebagai Faktor
Pembatas

Dari segi ekologi, bagi kehidupan organisme
yang penting radiasi adalah kualitas sinar
(panjang gelombang dan warna) dan
intensitas cahaya (lama penyinaran), karena
laju fotosintesa akan bervariasi sesuai
dengan perbedaan panjang gelombang yang
ada.
30

31. Faktor Fisik Sebagai Faktor
Pembatas



Sinar merah dan biru disaring oleh komponen
air dan menghasilkan sinar hijau yang sukar
sekali diabsobsi oleh klorofil.
Intensitas cahaya matahari berpengaruh
langsung secara linear terhadap laju
fotosintesis.
Penurunan tingkat kejenuhan sinar akan
diikuti dengan penurunan intensitas cahaya.
31

32. Faktor Fisik Sebagai Faktor
Pembatas
3. Air
 Air merupakan faktor pembatas utama
pada lingkungan darat dan perairan. Curah
hujan, kelembaban, penguapan
(evaporasi) dan suplai air permukaan yang
menjadi faktor-faktor yang harus diukur:
32

33. Faktor Fisik Sebagai Faktor
Pembatas

3a. Curah hujan

Penyebaran hujan sepanjang tahun
merupakan faktor pembatas yang penting
bagi organisme.

Umumnya curah hujan tersebar tidak
merata. Tabel berikut menggambarkan
curah hujan pada berbagai ekosistem
33

34. Faktor Fisik Sebagai Faktor
Pembatas





Curah hujan
0 – 10 inchi/tahun
10 – 30 inchi/tahun
30 – 50 inchi /tahun
> 50 inchi/tahunHutan
Keadaan
Gurun
Padang rumput,
savana
Hutan kering
Hutan basah
34

35. Faktor Fisik Sebagai Faktor
Pembatas

3b. Kelembaban

Kelembaban diartikan sebagai jumlah
uap air yang berada di udara.

Kelembaban mutlak : jumlah air di udara
yang dinyatakan dengan berat air per
satuan udara.

Jumlah air yang dapat disimpan oleh
udara bervariasi tergantung pada suhu
dan tekanan udara.
35

36. Faktor Fisik Sebagai Faktor
Pembatas

Oleh karena itu, dikenal istilah kelembaban
nisbi (relatif) yaitu presentase (%)
kandungan uap air yang sebenarnya ada
dibandingkan dengan kandungan uap air
jenuh pada udara dengan tekanan dan
temperatur tertentu.
36

37. Faktor Fisik Sebagai Faktor
Pembatas

3c. Evaporasi
Kadar air di udara merupakan faktor yang
penting bagi ekosistem darat, karena
penguapan dapat mengakibatkan dehidrasi
terhadap hewan dan tumbuhan .
Untuk mengurangi dehidrasi binatang
berlindung atau lebih giat di malam hari. 9799 % air yang masuk dari tanah, hilang oleh
penguapan dari daun/ transpirasi pada
tumbuhan.
37

38. Faktor Fisik Sebagai Faktor
Pembatas
4. Interaksi antara suhu dan kelembaban
 Interaksi antara suhu dan kelembaban
mempunyai pengaruh yang penting bagi
ekosistem darat, terlihat pada efek
temperatur yang bertambah hebat apabila
kelembaban dalam keadaan ekstrim.
38

39. Faktor Fisik Sebagai Faktor
Pembatas

Berdasarkan suhu dan kelembaban
dikenal dua tipe dasar iklim di bumi ini
yaitu :
 Iklim laut yang ditandai dengan fluktuasi
suhu yang tidak ekstrim. Pergantian
temperatur tidak menyolok atau drastis.

Iklim darat yang ditandai dengan
fluktuasi suhu yang ekstrim
39

40. Faktor Fisik Sebagai Faktor
Pembatas
5. Gas-gas atmosfer
Penambahan sedikit kandungan CO2 dan
penurunan kandungan O2 akan
meningkatkan laju fotosintesis.
Pada tanaman kacang-kacangan, laju
fotosintesa akan naik 50 % apabila
kandungan O2 diturunkan 5 %.
40

41. Faktor Fisik Sebagai Faktor
Pembatas


Di dalam tanah, kandungan O2 dapat menjadi
faktor penentu yang penting bagi organisme
aerob. Kandungan CO2 akan meningkat jika
kedalaman media atau tanah bertambah.
Kandungan O2, CO2 dan gas lain di perairan
tersedia dalam bentuk terlarut, sehingga
yang dapat diperoleh organisme air bervariasi
dari temporal (waktu) maupun spartial
(tempat).
41

42. Faktor Fisik Sebagai Faktor
Pembatas



Konsentrasi ion hidrogen atau pH terkait erat
dengan kandung CO2 di dalam air.
pH sering menjadi faktor pembatas yang
penting bagi organisme aquatik karena dapat
mempengaruhi pernafasan dan kerja enzim.
Tanah dan perairan dengan pH rendah/asam
seringkali mengalami kekurangan unsur hara
dan produktivitasnya rendah.
42

43. Faktor Fisik Sebagai Faktor
Pembatas

6. Garam-garam biogenik : makro dan mikro
nutrien
 Garam biogenik adalah garam-garam yang
terlarut dalam air dan merupakan unsur
yang vital bagi kelangsungan hidup
organisme.
 Garam biogenik terdiri dari makro nutrien :
C, H, O, N, S, P, K, Ca, Mg dan mikro
nutrien : Fe, Mn, Cu, Zn,Si, Mo, Co,Cl.
43

44. Faktor Fisik Sebagai Faktor
Pembatas

Ditinjau dari fungsinya mikronutrien pada
tumbuhan dapat dibagi menjadi untuk:
 fotosintesa : Mn, Fe, Zn, V .
 metabolisme nitrogen : Mo, Bo, Co, Fe
 metabolisme zat lain : Mn, Co, Cu, Si.
44

45. Faktor Fisik Sebagai Faktor
Pembatas

7. Arus dan tekanan air.

Arus air tidak hanya mempengaruhi
konsentrasi gas dalam air, tetapi juga
secara langsung sebagai faktor
pembatas.

Misal perbedaan organisme sungai dan
danau sering disebabkan oleh arus yang
deras pada sungai.

Tumbuhan dan binatang di sungai harus
mampu menyesuaikan diri terhadap arus
baik secara morfologis dan fisiologis.
45

46. Faktor Fisik Sebagai Faktor
Pembatas


Tekanan air tidak berpengaruh langsung bagi
kehidupan organisme yang hidup di darat,
tetapi melalui perubahan iklim.
Di lautan, tekanan hidrostatis terjadi karena
adanya perubahan tekanan dari permukaan
laut ke laut yang dalam. Tekanan ini sangat
mempengaruhi kehidupan organisme laut.
46

47. Faktor Fisik Sebagai Faktor
Pembatas

Di laut, tekanan air akan bertambah 1
atmosfer pada setiap penurunan kedalaman
10 meter. Pada bagian laut yang paling
dalam, tekanan ini dapat mencapai 1000
atmosfer.
47

48. Faktor Fisik Sebagai Faktor
Pembatas

8. Tanah

Tanah berasal dari lapisan kulit bumi
yang dilapukkan oleh organisme hidup,
sehingga sebagian ahli menyatakan
tanah bukan hanya sebagai faktor
lingkungan tetapi juga merupakan hasil
kerja organisme.

Dengan demikian tanah terdiri atas
komponen abiotik dan biotik yang sering
kali sukar untuk dipisahkan.
48

49. Faktor Fisik Sebagai Faktor
Pembatas

Gambaran lapisan tanah dari permukaan ke
bagian bawah disebut profil tanah dengan
rincian :
1. Lapisan teratas (top soil/horizon A)
 Pada lapisan ini terdapat tubuh
tumbuhan atau hewan menjadi bahanbahan organik karena proses
humifikasi.
49

50. Faktor Fisik Sebagai Faktor
Pembatas

Pada tanah yang matang, bagian ini
terdiri atas lapisan-lapisan yang jelas
terpisah dari masing-masing tahap
progesif dari humifikasi seperti berikut:
 Lapisan sisa (seresah atau litter) A-O
mewakili komponen detritus
 Lapisan humus A-1
 Lapisan tercuci A-2 (warna muda)
50

51. Faktor Fisik Sebagai Faktor
Pembatas

2. Lapisan B (horizon B)
 Lapisan ini terdiri atas tanah mineral hasil
dari proses dekompossisi dan mineralisasi
dan bercampur dengan bahan material
dasar (induk) dari tanah yang halus.
 Bahan-bahan yang larut pada lapisan B
seringkali berasal dari lapisan A, disimpan
atau dicuci oleh aliran air.
51

52. Faktor Fisik Sebagai Faktor
Pembatas

Lapisan C (horizon C)

Merupakan lapisan induk yang tidak
banyak mengalami perubahan.

Materi induk setelah pecah dapat
berpindah tempat karena:

Gravitasi ( colluvial deposit), air (alluvial
deposit) glacier (glacial deposit) dan angin
(colian deposit).
52

53. Faktor Fisik Sebagai Faktor
Pembatas

9. Api sebagai faktor ekologi

Secara alamiah organisme telah
beradaptasi terhadap api seperti halnya
terhadap suhu dan air.

Kalau digunakan dengan tepat api dapat
merupakan faktor ekologi yang berguna,
namun yang terjadi api menjadi sumber
bencana kebakaran.
53

54. Faktor Fisik Sebagai Faktor
Pembatas

Tipe kebakaran di alam dapat dibedakan
menjadi :

Kebakaran tajuk/crown fire. seringkali
memusnahkan semua vegetasi dalam
ekosistem. Api menjadi faktor pembatas
bagi semua organisme yang hidup pada
ekosistem yang terbakar. Untuk
memulihkannya ke keadaan semula
memerlukan waktu yang lama karena
ekosistemnya telah rusak dan semua
vegetasi musnah.
54

55. Faktor Fisik Sebagai Faktor
Pembatas

Kebakaran permukaan/ Surface fire

Menguntungkan bagi organisme yang
toleransi terhadap api. Api merupakan
faktor pembatas hanya untuk beberapa
organisme.

Kebakaran permukaan dapat
mengurangi kerja bakteri dalam proses
pembusukan dan membantu
pemecahan kulit yang keras, misalnya
buah pinus sehingga membantu
55
peremajaan hutan.

56. Faktor Fisik Sebagai Faktor
Pembatas

10. Lingkungan Mikro
 Organisme yang hidup di habitat yang
sama (pada skala makro) sebenarnya
berada dalam keadaan yang berbeda pada
skala lingkungan mikro.
 Iklim mikro, mempunyai peranan yang
relatif besar, dapat berupa iklim lingkungan
kecil (skala mikro) di sekitar pohon pinus,
atau iklim lingkungan besar (skala makro)
di lereng dari suatu lembah.
56

57. Aplikasi respon organisme



Seringkali faktor-faktor tertentu dapat dengan
tepat menentukan organisme yang ditemukan
di suatu daerah
Atau sebaliknya kita dapat menentukan
keadaan lingkungan fisik dengan
menggunakan organisme yang ditemukan
pada suatu daerah.
Hal ini disebut dengan indikator ekologi/
indikator biologi.
57

58. Aplikasi respon organisme

Hal yang harus diingat jika kita memakai
indikator ekologi adalah :

Umumnya organisme steno merupakan
indikator yang lebih baik dari pada
organisme eury.

Species yang besar merupakan indikator
yang lebih baik daripada species yang
lebih kecil, karena organisme yang besar
mempunyai biomass lebih stabil.
58

59. Aplikasi respon organisme


Dan organisme kecil mempunyai turn
over rate yang pendek. Sekarang
banyak, mungkin besok sudah mati,
maka algae tidak pernah dipakai sebagai
indikator ekologi.
Sebelum species dipercaya sebagai
indikator ekologi, harus ada bukti-bukti di
lapangan dan uji laboratorium, untuk
mengetahui persyaratan hidup spesies
organisme tersebut.
59

60. Aplikasi respon organisme

Hubungan antar spesies, populasi atau
komunitas seringkali menjadi indikator yang
lebih baik daripada hanya satu spesies
saja, karena hal ini akan lebih
menggambarkan keadaan yang terintegrasi.
60