Materi Ekologi sebagai pengayaan

1. EKOLOGI
Oleh:
Tina Yulistania

2. PENGERTIAN EKOLOGI
Pengertian Ekologi :
 Interaksi → Organisme + Organisme → Interaksi biotik
 Interaksi → Organisme + Lingkungan → Interaksi abiotik
Mempengaruhi
kepadatan (densitas) atau
kerapatan populasi pada
suatu area
Kerapatan populasi =
Jumlah organisme (individu)
per satuan luas area
(umumnya meter persegi)

3. Hierarki dan Komponen Ekologi
Hierarki dalam ekologi :
1.Organisme/Individu
2.Populasi
3.Komunitas
4.Ekosistem
5.Bioma
6.Biosfer
Komponen Ekologi :
Biotik :
1. Produsen
2. Konsumen
3. Dekomposer
4. Scavenger
5. Detritifor
Abiotik :
Sinar matahari, angin, air, suhu,
tanah, nutrien, kelembaban,
ketinggian, gangguan periodik.

4. Skala Ekologi

5. BIOMA :
1. Bioma Terestrial
2. Bioma Akuatik

6. BIOMA TERESTRIAL
30N
Tropic of
Cancer
Equator
Tropic of
Capricorn
30S
Key
Tropical forest
Savanna
Desert
Chaparral
Temperate grassland
Temperate broadleaf forest
Coniferous forest
Tundra
High mountains
Polar ice
Figure 50.19

7. Hutan Hujan Tropis
(Tropical Rain Forest)
 Curah hujan melebihi 230
cm/tahun, dan suhu rata-rata 25-
29o
C.
 Tanah umunya dangkal dan miskin
hara karena banyak dari nutrien
yang tercuci oleh hujan deras.
 Tidak ada daun yang kaya lapisan
serasah, dimana daun jatuh cepat
membusuk dan nutrisi kembali ke
vegetasi.
 Lokasi → terletak di ekuator
( latitude = 0)
 Gerakan yang terus menerus dari
tabel air sering meninggalkan
besi dan aluminium oksida,
sehingga menciptkan lapisan
merah (red layer) pada lantai
hutan.
 Kanopi yang dibentuk oleh pohon
sangat rapat, sehingg penetrasi
cahaya ke tanah sedikit.
 Memiliki hewan yang bervariasi
mulai dari insekta, amfibia,
mamalia (namun tidak umum),
meskipun monyet menjadi
herbivor yang penting.
TROPICAL FOREST

8. Hutan Hujan Temperata
 Suhu yang sedikit lebih dingin,
5-25oC, dan musim dingin yang
ringan, tapi curah hujan
melimpah, biasanya melebihi
200 cm/tahun.
 Kondensasi air dari kabut padat
pesisir menambah curah hujan
normal.
 Lokasi → daerah bioma ini
kecil, yang terdiri dari strip tipis
disepanjang pantai barat laut
Amerika utara, British
Columbia, dan Tongas
(tenggara Alaska).
Plant life → jenis tumbuhan
dominan, terutama di Amerika
utara, terdiri dari pohon
cemara besar (evergreen
trees), seperti western
Hemlock, Douglas fir, dan
Sitkan spruce.
Anima life → kaya dalam spesies
seperti mule-deer, rusa, tupai,
dan banyak burung seperti
jays dan nuthatche. Karena
kelembaban dan suhu yang
bersifat moderat, reptil dan
amfibi juga melimpah.

9. Hutan Konifer Temperata
 Suhu rata-rata dibawah 5oC
dan di bawah titik beku
dalam waktu yang panjang.
 Curah hujan ; 40-70
cm/tahun (biasanya dalam
bentuk salju).
 Tanah miskin hara, karena
daun jarum yang jatuh
membusuk begitu lambat
dalam suhu dingin yang
dilapisi “taiga”.
 Tumbuhan di dominasi oleh
tumbuhan konifer.
 Reptil dan amfibi sangat
jarang. Serangga sangat
periodik, serta mamalia
berupa serigala, beruang,
berang-berang, dan tupai.
 Musim tumbuh biasanya
kurang dari 100 hari/tahun.

10. Padang Rumput Tropis (savanna)
 Suhu rata-rata 24-29 oC
dengan curah hujan
rendah / musiman 70-130
cm/tahun.
 Tumbuhan  hamparan
rumput mendominasi,
dan tumbuhan seperti
Akasia dan Palm.
 Hewan  merupakan
tempat karnivor besar
dan predator terlihat
jelas. Mamalia herbivor
harus bermigrasi untuk
mencari air dan rumput
yang lebih hijau.
 Pengaruh manusia :
agrikultur dan
overstocking.

11. Padang Rumput Temperata
 Suhu di musim dingin -
10oC dan musim panas
mencapai 30oC.
 Curah hujan tahunan 25-
100 cm/tahun.
 Api yang diinisiasi petir
sering membatasi
perkembangan pohon.
 Tumbuhan  kebakaran
akan mencegah
pembentukan semak,
berkayu dan pohon.
 Rumput tumbuh sangat
subur karena nutrien yang
kaya dari tanah.
 Hewan  kerbau, kijang,
kuda liar dan kanguru.

12. Hot Desert (Gurun Kering)
 Suhu di bawah titik beku di
malam hari, dan 50oC pada
siang hari.
 Curah hujan kurang dari 30
cm/tahun.
 Tumbuhan  ada 3
bentuk tumbuhan
disesuaikan dengan
kelembaban gurun :
annual, sukulen, dan
semak gurun.
 Biasanya spesies tidak
mentolerir suhu beku, dan
tumbuhan annual
menghindari kekeringan
dengan tumbuh hanya saat
musim hujan.
 Hewan  kadal dan ular
adalah predator penting,
banyak insekta mempunyai
eksoskeleton kitin yang
keras.

13. Cold Desert (Gurun Dingin)
 Pada musim kemarau,
suhu dapat menjadi tinggi
sekitar 21-26oC. Pada
musim dingin mencapai -
2oC sampai 4oC.
 Curah hujan 25
cm/tahun, seringb dalam
bentuk salju.
 Hewan  semut,
burung, dan hewan
pengerat.
 Tumbuhan  Banyak
tumbuhan bertubuh kecil
15-120 cm. Tumbuhan
sukulen tidak ada.
 Banyak tumbuhan
desidus (gugur) dab
berduri.

14. TUNDRA
 Sangat dingin dan kering
untuk pertumbuhan
tumbuhan.
 Presipitasi 25 cm/tahun.
 Suhu musim panas 3-12
oC dan musim dingin -32
oC,.
 Terdapat “permafrost”.
 Tumbuhan  lumut
kerak, semak, rumput
yang tumbuh sesekali.
 Hewan  Burung
(shorebird), lembu,
karibou, rusa, kelinci,
predator (seperti rubah,
burung hantu salju, dan
beruang kutub).

15. BIOMA AKUATIK

16. Stratifikasi Vertikal
Bioma Akuatik

17. Bioma Laut

18. Bioma Air Tawar (Danau)

19. Pengelompokan Danau

20. Bioma Terumbu Karang

21. Teknik Demografi dan Pola Populasi
Ada dua karakteristik penting dalam populasi manapun :
1. Kepadatan (density) populasi
2. Jarak antar-individu (Penyebaran/dispersion) → pola jarak antara individu
di dalam batas geografis populasi.
Untuk mengkuantifikasi kepadatan populasi dari suatu organisme maka
digunakan suatu teknik yang disebut Teknik Demografi.
Contoh teknik demografi :
1. Quadran dan Line transect
2. Mist Net
3. Pitfall Trap
4. Life Trap
5. Mark Recapture Technique (MRT)

22. POLA PENYEBARAN POPULASI
Patch-patch dalam
lingkungan
Pola penyebaran
Mempengaruhi
Clumped Uniform
Random
Stilling et al., 2012

23. Tabel Kehidupan, Kurva
Kelulushidupan dan Demografi
• A. Tabel Kehidupan
Manfaat tabel Kehidupan :
1. Menyediakan data jumlah
individu yag hidup dalam kelas
umur yang berbeda.
2. Menentukan tingkat
kelulushidupan, kelahiran serta
tingkat kematian pada usia
tertentu.
3. Dapat digunakan terbatas hanya
untuk spesies yang hidup
singkat.

24. Kurva Kelulushidupan
• 1.Apa yang dimaksud
dengan kurva
ketahanan hidup
(survivorship curve)?
• 2. Ada berapa tipe
kurva ketahanan
hidup?

25. MODELPERTUMBUHANPOPULASI
1. Model Eksponensial
 Dalam lingkungan ideal dan tidak terbatas, tidak ada batasan pada
kemampuan organisme untuk memgambil energi, tumbuh,
bereproduksi, kecuali keterbatasan fisiologis.
 Populasi akan meningkat jika terjadi kelhiran (natalitas) dan imigrasi,
sedangkan akan menurun jiak terjadi kematian (mortalitas) dan
emigrasi.
 Potensi biotik merupakan kemampuan populasi tumbuh membentuk
kurva eksponensial. Potensi biotik menunjukkan laju pertumbuhan
teoritis yang tidak sesuai kenyataan di alam. Hal ini dikarenakan, tidak
ada populasi manapun yang dapat tumbuh secara eksponensial.
Pertumbuhan eksponensial mengasumsikan sumber daya yang tidak
terbatas.
 Perumbuhan populasi Nol (ZPG), yaitu terjadi ketika angka kelahiran
dan angka kematian per kapita adalah sama

26. Kurva “J” untuk Pertumbuhan
Eksponensial
ΔN/Δt = B-D
ΔN  perubahan ukuran populasi
Δt M interval waktu
B  jumlah absolut kelahiran
dalam populasi selama
interval waktu itu (B = b.N)
D  jumlah absolut kematian
(D= d.N)
D  angka kematian per kapita
B  angka kelahiran per kapita
N  ukuran populasi

27. • Next → Model Eksponensial :
 Laju pertumbuhan populasi yang maksimum, disebut
juga laju peningkatan instrinsik (rmax). Peningkatan
populasi pada rmax disebut pertumbuhan populasi
eksponensial, dan dijelaskan dengan persamaan :
• ΔN/Δt = B-D = r. N
• dN/dt = r.N
• dN/dt = rmax . N

28. 2. Model Logistik
- Daya tampung (carrying capasity), yaitu ukuran
populasi maksimum yang dapat ditampung oleh
suatu lingkungan tertentu tanpa ada
pertumbuhan/penurunan populasi selama
periode tertentu. (simbol “K”).
- Keterbatasan energi mungkin merupakan
penentu yang paling umum dari faktor K.

29. Next → Model Logistik
 Model logistik pertumbuhan populasi menghasilkan
suatu kurva pertumbuhan sigmoid (berbentuk S),
ketika N diplot.
 Individu-individu baru ditambahkan paling cepat pada
populasi dengan jumlah intermediet, juga disertai
dengan banyak sekali ruang dan sumber daya lain
yang tersedia dalam lingkungan tersebut.
 Karena laju pertumbuhan populasi berubah seiring
dengan kepadatan organisme yang ada saat ini dalam
populasi tersebut, model logistik dikatakan menjadi
bergantung pada kepadatan.

31. Eksponensial vs. Logistik

32. FAKTOR-FAKTOR PEMBATAS POPULASI
 Dalam pertumbuhan populasi terbatas, suatu faktor yang
bergantung pada kepadatan ( density dependent factor) adalah
faktor yang memperkuat peningkatan ukuran populasi. Secara
umum, faktor yang bergantung pada kepadatan yang membatasi
suatu populasi dapat dikatakan menentukan daya tampung, atau K,
lingkungan.
 Faktor yang tidak bergantung pada kepadatan ( density
independent factor) tidak berhubungan dengan ukuran populasi,
fakto-faktor tersebut mempengaruhi presentase individu yang
sama tanpa memperhitungkan kepadatan populasi. Faktor ini
berhubungan dengan cuaca dan iklim, bencana alam dll.

33. Strategi Sejarah Kehidupan
 Ahli ekologi populasi, Martin Cody berpendapat bahwa kepadatan
populasi yang tinggi, seleksi alam akan lebih menyukai adaptasi
yang organismenya dapat bertahan hidup dan bereproduksi
dengan sedikit sumberdaya.
 Populasi terseleksi K (K-selected population) yang juga disebut
populasi kesetimbangan (equilibrium population), adalah populasi
yang cenderung akan hidup pada kepadatan populasi yang
mendekati batas sumberdayanya.
 Populasi terseleksi-r (r-selected population), yang juga disebut
populasi opertunistik, kemungkinan besar akan ditemukan dalam
lingkungan yang bervariasi, dimana kepadatan berubah-ubah.
Atau dalam habitat terbuka dimana individu kemungkinan besar
menghadapi sedikit persaingan.

34. Strategi hidup-r Strategi hidup-K

35. EKOLOGI KOMUNITAS
1. Interaksi Spesies
2. Gangguan dan Suksesi

36. 1. Interaksi Spesies
A. KOMPETISI DAN KONSISTENSI
Beberapa tipe kompetisi yang ditemukan di alam :
1. Kompetisi intraspesifik, yaitu kompetisi yang terjadi diantara
individu dalam spesies yang sama.
2. Kompetisi interspesifik, yaitu kompetisi yang terjadi diantara
individu yang berbeda spesies.
3. Kompetisi Ekploitasi, yaitu organisme bersaing secara tidak langsung
melalui konsumsi sumberdaya yang terbatas, dengan masing-masing
memperoleh sebanyak yang ia dapatkan. Kompetisi ini terjadi karena
penggunaan sumberdaya yang sama.
4. Kompetisi interferensi, yaitu individu berinteraksi satu sama lain
dengan kekuatan fisik atau intimidasi. Seringkali hal ini didefinikan
sebagai perilaku agresif yang terkait dengan teritori.

37. Next → Kompetisi
Eksklusif Kompetitif
 A.J Lotka dan V. Voltera memodifikasi model logistik
pertumbuhan populasi untuk memasukkan pengaruh kompetisi
antar-spesies. Mereka memperkirakan bahwa dua spesies
dengan kebutuhan yang sama tidak dapat hidup berdampingan
dalam komunitas yang sama: satu spesies akan lebih efisien
dalam memanen sumberdaya dan bereproduksi, yang akan
mendorong spesies lain ke arah kepunahan lokal.
 Pada percobaan yang dilakukan G.F Gause tentang pengaruh
kompetisi antarspesies diantara populasi dua protozoa yang
berkerabat dekat, yaitu Paramaecium aurelia dan P. caudatum,
ketika kedua spesies tersebut ditumbuhkan dalam biakan
terpisah, dengan kondisi konstan dan dengan penambahan
jumlah bakteri yang konstan, masing-masing populasi
Paramaecium itu tumbuh sampai kemudian mendatar pada
suatu titik. (LIHAT GAMBAR DI CAMPBELL)

38. Contoh lain Kompetisi


39. RELUNG EKOLOGI
 Relung ekologi (ecological niche) adalah jumlah total semua
penggunaan sumber daya biotik dan abiotik oleh organisme dalam
habitatnya. Jika habitat suatu organisme adalah alamatnya, maka relung
adalah pekerjaannya (Eugene Odum). Dengan kata lain, relung adalah
peranan ekologis dari suatu organisme.
 Contoh : Relung populasi kadal adalah kisaran suhu toleransinya, ukuran
pohon ia bertengger, ukuran dan jenis serangga yang dimakan, serta
aktivitas hariannya.
 Relung fundamental ( Fundamental niche), mengacu pada kumpulan
sumberdaya yang secara teoritis mampu digunakan oleh suatu populasi
yang terlibat dalam jaring-jaring interaksi dengan populasi spesies lain,
dan pembatas biologis seperti kompetisi, predasi atau ketidakhadiran
beberapa sumber daya, dapat memaksa populasi tersbut hanya
menggunakan relung fundamentalnya.
 Sumber daya yang sesungguhnya digunakan oleh suatu populasi secara
kolektif disebut relung realisasi (Realized niche).

40. Catatan :
• Kompetisi lebih
sering terjadi dalam
“Guild” (Serikat), yaitu
kelompok spesies yang
memakan sumberdaya
yang sama dan dengan
cara yang sama.
Sumber : Stilling, 2012

41. B. Fasilitasi (Fasilititation)
1. Mutualisme
Mutualisme mengisyaratkan evolusi adaptasi pada kedua spesies yang
terlibat, karena perubahan dalam salah satu spesies kemungkinan
besar mempengaruhi daya tahan dan reproduksi spesies lain.
Jenis-jenis Mutualisme :
- Mutualisme obligat → dimana tidak ada spesies yang dapat hidup
tanpa spesies yang lain. Contoh : Lichen, merupakan campuran yang
tidak terpisah dari jamur dan alga
- Mutualisme fakultatif → dimana interaksi yang menguntungkan tidak
penting untuk kelangsungan hidup dan reproduksi kedua spesies.
Contoh : Kerbau dengan burung jalak.
- Mutualisme dispersif, termasuk tumbuhan dan polinator yang
menyebarkan serbuk sari mereka, dan tumbuhan pemakan buah yang
menyebarkan benih.

42. Next → Mutualisme :
• Mutualisme defensif, sering melibatkan hewan
yang mempertahankan tumbuhan atau herbivora.
• Mutualisme berbasis sumber daya → melibatkan
peningkatan akuisisi sumberdaya untuk kedua
spesies.
Meskipun banyak bunga yang diserbuki oleh
beragam hewan, sementara yang lain hanya
diserbuki oleh polinatir tertentu. Namun pada
gilirannya, ketika beberapa polinatir mengunjungi
berbagai bunga, yang lain mengunjungi bunga dari
satu tanaman tertentu. Spesialisasi ini dihasilkan
dari koevolusi, yang disebut Pollination Syndrome.

43. 2. Komensalisme
Komensalisme sesungguhnya hanya
menguntungkan salah satu dari spesies yang
terlibat, sementara spesies lain netral.
Hubungan +/0
Keuntungan komensalisme = mutualisme →
peningkatan akses ke makanan,
perlindungan dari musuh, dan peningkatan
kemampuan menyebar.

44. Next → Komensalisme :
Ahli ekologi telah mengadopsi 4 istilah tambahan untuk
mendeskripsikan jenis komensalisme :
Inquilisme → terjadi ketika satu speis menggunakan spesies
kedua untuk tinggal. Contoh : tumbuhan epifit.
Phoresy → terjadi ketika organisme menggunakan organisme
kedua untuk transportasi. Contoh : tungau bunga yang hidup
diantara bunga dalam nostril dari Kolibri → untuk sementara
sebelum ia mati.
Metabiosis → suatu organisme menggunkan sesuatu yang
dihasilkan oleh organisme pertama, biasanya setelah
organisme mati. Contoh : Kelomang menggunakan kerang
siput untuk perlindungan.
Palatable plant → dapat memperoleh perlindungan terhadap
herbivor melalui asosiasi dengan tumbuhan Unpalatable.
Fenomena ini disebut “Associational Resistance”.

45. C. Predasi
Adapasi hewan terhadap predator :
1. Pewarnaan aposematik → yaitu mekanisme pertahanan hewan
dengan pertahanan kimiawi yang efektif dan seringkali berwana
sangat cerah, sebagai peringatan bagi pemangsa. Contoh :
Gurita bercincin biru yang sangat beracun, dimana cincin birunya
berwarna warni mengembang dan berkontraksi sebagai signal
peringatan bagi musuh.
2. Pewarnaa Cryptic → merupakan aspek kamuflase, pembauran
dari suatu organisme dengan latar belakang habitatnya.
Pewarnaan ini bertujuan untuk menghindari deteksi oleh
predator.
3. Mimikri Batesian, suatu spesies yang dapat dimakan atau yang
tidak berbahaya meniru model yang tidak dapat dimakan atau
berbahaya. Contoh : Larva Hawkmoth akan menggembungkan
kepala dan toraksnya ketika diganggu, seperti seekor ular
berbisa.

46. Next → Predasi :
4. Mimikri Mullerian → dua atau lebih spesies yang berwarna
aposematik yang tidak dapat dimakan saling meniru satu sama
lain.
5. Predator satiation (Mengenyangkan predator) → dimana individu
dalam spesies memuaskan predator dan dengan demikian
memungkinkan beberapa keturunan untuk bertahan hidup.
6. Mimikri Agresif → dimana predator meniru model yang tidak
berbahaya, yang memungkinkan mereka untuk mendapatkan
mangsa. Contoh : “Crab spider” kadang-kadang meniru warna
bunga dan duduk ditengah bunga, menunggu untuk mengkap
polinator yang lewat, yaitu lebah.

47. Herbivory
Merupakan mekanisme pertahanan tumbuhan terhadap
predator.
Misalnya :
1. Pertahanan mekanis → duri, silika, rambut-rambut
lengket.
2. Pertahanan kimiawi → metabolit sekunder
3. Mutualisme dengan agen defensiv → Akasia dengan
semut.
4. Peniruan semiokimia → Ekdisodteroid memimik
hormon molting serangga.

48. SUKSESI DAN
STABILISASI

49. Komunitas Stabil (Stable
Community)
Stabilitas  kecenderungan
komunitas untuk
mempertahankan suatu
kesetimbangan
Setimbang  kondisi yang
relatif konstan dalam
menanggapi gangguan
(disturbance)
KONSEP :
RESISTANCE DAN
RESILIENCE

50. Gangguan (Disturbance)
Jenis/ Tipe Gangguan :
1. Gangguan primer  Letusan gunung
berapi, tanah longsor, bajir,
pe,bentukan bukit, drainase danau,
tsunami.
2. Gangguan sekunder  Api, badai,
pemukiman

51. Suksesi
Berdasarkan kondisi kelembaban :
1. Xerarch
2. Hydrarch
Berdasarkan ada/tidak adanya vegetasi :
1. Suksesi primer
2. Suksesi sekunder

53. Tahapan Suksesi :
1.Initial Condition
2.Disturbance
3.Colonization
4.Recovery
5.Competition
6.Succession
7.Climax

54. Kecepatan Suksesi
1. Luas komunitas asal yang rusak karena
gangguan
2. Jenis tumbuhan yang terdapat pada
daerah yang terganggu
3. Kehadiran pemencar biji
4. Iklim
5. Jenis substrat baru yang terbentuk
6. Sifat-sifat tumbuhan yang ada disekitar
tempat terjadinya suksesi

55. FOOD WEBS AND
ENERGY FLOW

56. FOOD CHAINS

57. FOOD WEBS

58. ECOLOGICAL PYRAMIDS

59. BIOMASS
PRODUCTION

60. Produktivitas Primer (GPP
dan NPP)

61. Produktivitas Sekunder

62. SIKLUS
BIOGEOKIMIA

63. SIKLUS FOSFOR

64. SIKLUS KARBON

65. SIKLUS NITROGEN

66. SIKLUS SULFUR

67. SIKLUS AIR