Teks ini membahas tentang konsep energi dalam ekosistem. Energi adalah kesanggupan untuk melakukan kerja yang mengalir satu arah dalam ekosistem, dari bentuk yang kurang mutu ke bentuk yang lebih mutu. Transformasi energi matahari menjadi energi kimiawi melalui fotosintesis menentukan tingkat produktivitas suatu ekosistem.

1. DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL
UNIVERSITAS HASANUDDIN
FAKULTAS ILMU KELAUTAN DAN PERIKANAN
Jl. Perintis Kemerdekaan Km. 10 Kampus Unhas Tamalanrea Makassar, 90245
Tlp. 586025, Fax. 586025
EKOLOGI PERAIRAN
ENERGI DALAM EKOSISTEM
Prof. Dr. Ir. Ambo Tuwo, DEA.
Fakultas Ilmu Kelautan dan Perikanan - Universitas Hasanuddin
Makassar
2011

2. PENDAHULUAN
Ekosistem adalah suatu kesatuan/tatanan
alam yang terdiri dari semua organisme yang
berfungsi bersama-sama di suatu tempat
yang berinteraksi dengan lingkungan fisik
yang memungkinkan terjadinya aliran energi
dan membentuk suatu struktur biotik yang
jelas dan siklus materi di antara komponen-
komponen hidup dan tak hidup.

3.  Apa yang dimaksud energi ?

4. PENGERTIAN ENERGI
 Energi
 Kesanggupan untuk melakukan kerja
 Perilaku energi dapat diketahui
melalui Hukum Termodinamika
 Hukum Termodinamika I (Hukum
Kekekalan Energi)
 Energi dapat diubah dari satu bentuk
ke bentuk lainnya, namun tidak dapat
dibuat atau dihancurkan

5.  Mengapa energi tidak dapat
bertambah atau berkurang ?

6. PENGERTIAN ENERGI
 Energi hanya dapat diubah dari satu bentuk
kelainnya
 Contoh :
 Energi cahaya matahari dapat berubah
menjadi energi panas pada perairan
 Energi cahaya matahari dapat berubah
menjadi energi kinetik pada udara berupa
pergerakan angin
 Energi cahaya matahari dapat berubah
menjadi energi potensial pada tumbuhan
berhijau daun
 Energi potensial berupa makanan pada
hewan dapat berubah menjadi energi panas

7. PENGERTIAN ENERGI
 Transfer energi matahari menjadi energi
potensial (biomas, karbohidrat) pada
tumbuhan berhijau daun
Energi (Matahari)
⇓
6CO2 + 6H2O ⇒ C6H12O6 + 6O2

8. PENGERTIAN ENERGI
 Transfer energi biomas menjadi energi panas
pada organisme heterotrof
Energi
⇑
6CO2 + 6H2O ⇐ C6H12O6 + 6O2

9. PENGERTIAN ENERGI
 Proses pengalihan energi dari suatu
organisme ke yang lainnya, sebagian
energi didegradasi menjadi panas
Energi Energi Energi Energi
Cahaya Panas Potensial Cahaya
Cahaya Pemanasan Aliran Udara / Kincir
Matahari Udara Angin Generator
Cahaya Dinamo
Tumbuhan Manusia
Matahari Sepeda

10. PENGERTIAN ENERGI
 Hukum Termodinamika II (Hukum Entropi)
 Tidak satupun proses yang menyangkut
transformasi energi terjadi secara spontan,
kecuali jika disertai dengan degradasi energi
dari bentuk pekat ke encer (dari panas ke
dingin)
 Tidak ada kehidupan yang tidak disertai oleh
proses pengalihan/transformasi energi
Mengapa ?

11. PENGERTIAN ENERGI
 Proses kehidupan digerakkan oleh energi,
dimana Hukum Termodinamika berlaku
(B)
Panas (98 unit)
Matahari
(100 unit)
(A)
Energi
Gambaran Hukum Termodinamika I dan II
dalam transformasi Energi Matahari menjadi (C)
Energi Biomas melalui Proses Fotosintesis Gula (2 unit)

12. PENGERTIAN ENERGI
 Berbagai bentuk dan proses kehidupan selalu
diikuti oleh perubahan atau dinamika energi
 Masukan energi ke permukaan bumi dalam
bentuk cahaya akan diimbangi oleh luaran energi
dari permukaan bumi dalam bentuk radiasi panas
 Ukuran untuk energi yg tidak tersedia akibat
trasnformasi energi atau degradasi energi disebut
entropi (en = dalam, trope = transformasi)
 Perilaku energi dalam ekosistem adalah mengalir
atau berjalan satu arah.
Apa artinya satu arah ?

13. LINGKUNGAN ENERGI
 Radiasi Materi
 Di atas atmosfir 2 g cal/cm2/detik
 Sampai ke bumi 1,34 g cal/cm2/detik (+67 %)
 Diubah menjadi biomas oleh tumbuhan +1 %
 Lebih dari 70 % untuk pemanasan, evaporasi,
hujan, dsb.
 Suhu untuk kehidupan di bumi
 Menggerakkan sistem cuaca
 Untuk siklus air

14. LINGKUNGAN ENERGI
Panjang Gelombang(mikron)
Jumlah Gelombang per Cm
1. Radiasi Materi di luar atmosfir (2 cal/cm2/menit)
2. Radiasi Materi di atas permukaan laut (1,34 cal/cm2/menit)
3. Sinar Matahari setelah menembus awan
4. Sinar Matahariyang diteruskan oleh tumbuhan; dan 5. kylight

15. LINGKUNGAN ENERGI
 Diskusi
 Apa penyebab variasi mikroiklim di laut?
 Apa motor penggerak iklim laut?

16. KONSEP PRODUKTIVITAS
 Produktivitas adalah laju produksi zat-zat organik
dlm suatu ekosistem yg dimulai dgn konversi energi
cahaya matahari menjadi zat-zat organik melalui
proses fotosintesis pd tumbuhan hijau
 Definisi Produktivitas
 Produktivitas Primer dari suatu ekosistem ialah
laju konversi energi cahaya menjadi zat organik
melalui proses fotosintesis dan kemosintesis
oleh organisme produser (terutama tumbuhan
hijau dan bakteri)
 Produktivitas Primer Kotor atau Bruto atau Gross
(Pg) ialah laju fotosintesis total termasuk zat-zat
organik yg dipakai untuk pernapasan selama
proses pengukuran dikenal pula sebagai
asimilasi total

17.  Produktivitas Primer Bersih atau Netto (Pn) ialah laju
dari penyimpanan zat-zat organik di dalam jaringan
tumbuh-tumbuhan setelah dikurangi pemakaian
untuk pernapasan selama masa pengukuran disebut
juga fotosintesis nyata (apparent photosyntesis) atau
asimilasi netto
 Produktivitas Komunitas Netto ialah laju dari
penyimpanan zat-zat organik yg tdk digunakan
heterotrop (Produktivitas Netto dikurangi Konsumsi
oleh heterotrop) selama waktu pengukuran selama
musim tumbuh atau setahun
 Produktivitas Sekunder ialah laju dari penyimpanan
energi pada tingkat konsumen atau dekomposer

18. KONSEP PRODUKTIVITAS
Utara Ekuator Selatan
Persentase Produksi Netto per Produksi Kotor (Pn/Pg)
untuk vegetasi alami, bervariasi dengan letak tempat
(latitude). Kecenderungan yang terjadi di daerah tropik,
yaitu Pn/Pg kurang dari 50% dan meningkat menjadi 60%
- 80% bila letak tempat semakin jauh dari ekuator (tropis).

19. KONSEP PRODUKTIVITAS
25
75
5
70
5
65
32
33
33
0
Hubungan energi matahari dgn Produktivitas Primer

20. KONSEP PRODUKTIVITAS
Subsidi pupuk
konstan
Subsidi pupuk
sedikit
Nitrogen (kg/ha)

21. KONSEP PRODUKTIVITAS
 Produktivita
s primer
maksimum
di Derah
Pantai,
karena
terjadi
fotosintesis
maksimum
30 - 100 m
 Fotosintesis
di laut lepas
hanya
Perbandingan vertikal distribusi produktivitas prime
terjadi di

22. RANTAI MAKANAN, JARINGAN MAKANAN DAN
TINGKAT TROFIK
 Rantai Makanan
 Pemindahan energi makanan dari produser
melalui serangkaian organisme yang saling
makan-memakan
 Jaringan Makanan
 Hubungan suatu rantai makanan dengan lainnya
 Tingkatan Tropik
 Tingkatan makanan yang diperoleh oleh suatu
organisme
 Tumbuhan (Tingkatan I)
 Herbivora (Tingkatan II)
 Karnivora (Tingkatan III dan IV)
 Dekomposer (Tingkatan V)

23. RANTAI MAKANAN, JARINGAN MAKANAN DAN TINGKAT TROFIK
 Contoh aliran energi

24. KUALITAS ENERGI
 Jika kuantitas energi turun, maka kualitas
energi naik
Ekivalen Ekivalen
Tipe Energi Cahaya Minyak Fosil
(Kalori) (Kalori)
Cahaya Matahari 1,0 0,0005
Produksi tumbuhan bruto 100 0,05
Produksi tumbuhan netto 1000 0,5
(kayu)
Minyak fosil (siap pakai) 2000 1,0
Energi gravitasi air 6000 3
Listrik 8000 4

25. ALIRAN ENERGI
 Aliran energi
 Aliran energi berjalan satu arah
 Sebagian energi matahari di-
transformasikan dan ditingkat-
kan kualitasnya melalui kon-
versi energi menjadi bahan
organik oleh komunitas
organisme
 Bahan organik merupakan bentuk energi yang
lebih padat
 Sebahagian besar energi yang masuk ke dalam
ekosistem mengalami degradasi, dan keluar dari
sistem sebagai energi panas yang mutunya lebih
rendah
 Energi dapat disimpan dan dipakai kembali atau
diekspor, tetapi tidak dapat digunakan secara
berulang-ulang

26. ALIRAN ENERGI
 Aliran Energi tergantung pada :
 Ukuran Sistem
 Semakin besar ukuran sistem, maka semakin
kurang tergantung pada sistem lain
 Laju Metabolisme
 Semakin tinggi metabolisme, maka semakin
besar aliran masuk ke dan keluar dari sistem
 Penbandingan antara Autotrof dan Heterotrof
 Semakin seimbang, maka semakin kurang
ter-gantung pada sistem lain
 Tahap Perkembangan
 Semakin matang, maka semakin kurang
tergantung pada sistem lain

27. METABOLISME DAN UKURAN INDIVIDU
 Semakin kecil ukuran individu, maka semakin
besar laju metabolismenya
 Ganggang
 Bakteri
 Pada hewan
 Laju metabolisme naik 2/3 dari setiap
kanaikan volumenya
 Laju metabolisme hewan berdarah panas
lebih besar dari hewan berdarah dingin
 Kelarutan Oksigen
 Laju metabolisme hewan laut lebih kecil
dari hewan darat

28. STRUKTUR DAN PIRAMIDA EKOLOGI
 Struktur tropik tidak berbeda dari suatu
daerah/ekosistem ke lainnya
 Jenis Piramida
 Jumlah ⇒ Ekor/ha
 Biomas ⇒ Gram/ha
 Aliran energi ⇒ Kilo Calori/m2

29. TEORI KAPASITAS, UKURAN ENERGI DAN HUKUM
PENGENDALIAN, SERTA KONSEP DAYA DUKUNG
 Teori Kompleksitas
 Semakin komplek suatu ekosistem, maka biaya
energi perawatan sistem makin besar
 Ukuran/Skala Energi dan Hukum Pengendalian (HP)
 Peningkatan keuntungan/manfaat bilamana ukuran
sistem bertambah (Teori Keuntungan Meningkat)
 Terjadi bilamana terdapat peningkatan kualitas
dan stabilitas sistem - HP Meningkat
 Penurunan keuntungan/manfaat dengan
bertambahnya ukuran sistem (Teori Keuntungan
Menurun)
 Terjadi bilamana perubahan ukuran sistem me-
merlukan tambahan energi - H P Menurun Buatan
 Daya Dukung Maksimum
 Banyaknya biomas yang dapat didukung oleh
produser

30. KLASIFIKASI EKOSISTEM BERDASARKAN ENERGI
 Klasifikasi Ekosistem Berdasarkan Energi
 Ekosistem tanpa subsidi energi
 Laut terbuka
 Ekosistem yang ditunjang oleh energi
matahari dan energi alami lainnya
 Ekosistem estuari ditunjang oleh energi
pasang surut
 Ekosistem yang ditunjang oleh energi
matahari dan dibantu oleh manusia
 Ekosistem pertanian
 Ekosistem yang ditunjang oleh energi bahan
bakar/fosil
 Ekosistem perkotaan