i Unit Pembelajaran 2 : Ekologi
Unit Pembelajaran 2 : Ekologi ii Unit Pembelajaran 02 EKOLOGI MATA PELAJARAN BIOLOGI MADRASAH ALIYAH Penanggung Jawab Direktorat GTK Madrasah Direktorat Jenderal Pendidikan Islam Kementerian Agama Republik Indonesia Penyusun Tinia Leyli Shofia Ahmad Lilik Muntamah Andri Adi Mustika Sri Suripti Tina Yulistania Reviewer Ade Suryanda Copyright © 2020 Direktorat Guru dan Tenaga Kependidikan Madrasah Hak Cipta Dilindungi Undang-undang Dilarang mengcopy sebagian atau keseluruhan isi buku ini untuk kepentingan komersial tanpa izin tertulis dari Kementerian Agama Republik Indonesia
iii Unit Pembelajaran 2 : Ekologi KATA PENGANTAR Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh Undang-Undang Nomor 14 Tahun 2005 tentang Guru dan Dosen Pasal 1 ayat 1 menyatakan bahwa Guru adalah pendidik profesional dengan tugas utama mendidik, mengajar, membimbing, mengarahkan, melatih, menilai, dan mengevaluasi peserta didik pada Pendidikan Anak Usia Dini jalur Pendidikan Formal, Pendidikan Dasar, dan Pendidikan Menengah. Agar dapat melaksanakan tugas utamanya dengan baik, seorang guru perlu meningkatkan kompetensi dan kinerjanya secara bertahap, berjenjang, dan berkelanjutan melalui Pengembangan Keprofesian Berkelanjutan (PKB) guru. Untuk itu saya menyambut baik terbitnya modul ini sebagai panduan semua pihak dalam melaksanakan program PKB. Peningkatan Kompetensi Pembelajaran merupakan salah satu fokus upaya Kementerian Agama, Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan (GTK) dalam meningkatkan kualitas madrasah melalui pembelajaran berorientasi keterampilan berpikir tingkat tinggi, kontekstual, dan terintegrasi dengan nilai-nilai keislaman. Program PKB dilakukan mengingat luasnya wilayah Indonesia dan kualitas pendidikan yang belum merata, sehingga peningkatan pendidikan dapat berjalan secara masif, merata, dan tepat sasaran. Modul ini dikembangkan mengikuti arah kebijakan Kementerian Agama yang menekankan pada pembelajaran berorientasi pada keterampilan berpikir tingkat tinggi atau higher order thinking skills (HOTS) dan terintegrasi dengan nilai-nilai keislaman. Keterampilan berpikir tingkat tinggi adalah proses berpikir kompleks dalam menguraikan materi, membuat kesimpulan, membangun representasi, menganalisis, dan membangun hubungan dengan melibatkan aktivitas mental yang paling dasar. Sementara, nilai-nilai keislaman diintegrasikan dalam pembelajaran sebagai hidden curriculum sehingga tercipta generasi unggul sekaligus beriman dan bertakwa serta berakhlak mulia.
Unit Pembelajaran 2 : Ekologi iv Sasaran Program PKB ini adalah seluruh guru di wilayah NKRI yang tergabung dalam komunitas guru sesuai bidang tugas yang diampu di wilayahnya masing-masing. Komunitas guru dimaksud meliputi kelompok kerja guru (KKG), Musyawarah Guru Mata Pelajaran (MGMP), dan Musyawarah Guru Bimbingan Konseling (MGBK). Model pembelajaran yang digunakan dalam modul ini adalah melalui moda Tatap Muka In-On-In sehingga guru tidak harus meninggalkan tugas utamanya di madrasah sebagai pendidik. Semoga modul ini dapat digunakan dengan baik sebagaimana mestinya sehingga dapat menginspirasi guru dalam materi dan melaksanakan proses pembelajaran. Kami ucapkan terima kasih atas kerja keras dan kerja cerdas para penulis dan semua pihak terkait yang dapat mewujudkan Modul ini. Semoga Allah SWT senantiasa meridhai dan memudahkan upaya yang kita lakukan. Aamiin. Wassalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh Jakarta, Oktober 2020 An. Direktur Jenderal, Direktur Guru dan Tenaga Kependidikan Madrasah, Muhammad Zain
v Unit Pembelajaran 2 : Ekologi DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ...............................................................................................................iii DAFTAR ISI ............................................................................................................................. v DAFTAR TABEL ....................................................................................................................vii DAFTAR GAMBAR ..............................................................................................................viii 01 PENDAHULUAN.................................................................................................................1 A. Latar Belakang ................................................................................................................1 B. Tujuan ...............................................................................................................................1 C. Manfaat .............................................................................................................................1 D. Sasaran............................................................................................................................2 E. Petunjuk Penggunaan ..................................................................................................2 1. Perangkat Pembelajaran, Alat dan Bahan yang Harus Disiapkan oleh Guru .......................................................................................................................................5 2. Alat dan Bahan yang Harus Disiapkan oleh Peserta Didik ............................5 02 TARGET KOMPETENSI ..................................................................................................6 A. Target Kompetensi Guru .............................................................................................6 1. Target Kompetensi/Capaian Pembelajaran Guru ...............................................6 2. Indikator Pencapaian Kompetensi Guru ..............................................................6 B. Target Kompetensi/Capaian Pembelajaran Peserta Didik .................................. 7 1. Kompetensi Dasar/Capaian Pembelajaran Peserta Didik ................................ 7 2. Indikator Pencapaian Kompetensi Peserta Didik...............................................8 03 MATERI DAN ORGANISASI PEMBELAJARAN......................................................... 10 A. Ruang Lingkup Materi ................................................................................................ 10 B. Organisasi Pembelajaran........................................................................................... 10 04 KEGIATAN PEMBELAJARAN.........................................................................................11 A. Pengantar........................................................................................................................11 B. Aplikasi dalam Kehidupan..........................................................................................12 C. Integrasi Keislaman .....................................................................................................13 D. Bahan Bacaan ..............................................................................................................17
Unit Pembelajaran 2 : Ekologi vi 1. Bahan Bacaan 1: Gambaran Umum Ekologi .......................................................17 2. Bahan Bacaan 2: Komponen Ekosistem .............................................................18 3. Bahan Bacaan 3: Aliran Energi dalam Ekosistem.............................................30 4. Bahan Bacaan 4: Daur Biogeokimia....................................................................37 5. Bahan Bacaan 5: Interaksi dalam Ekosistem ...................................................48 E. Aktivitas Pembelajaran ..............................................................................................49 1. Aktivitas Pembelajaran Topik 1: Komponen Ekosistem dan Aliran Energi dalam Ekosistem.....................................................................................................49 2. Aktivitas Pembelajaran Topik 2: Daur Biogeokimia dan Interaksi dalam Ekosistem ..................................................................................................................53 F. Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD) ........................................................................ 56 G. Pengembangan Penilaian ........................................................................................58 05 PENILAIAN.......................................................................................................................64 A. Tes Formatif .................................................................................................................64 B. Penilaian ........................................................................................................................72 1. Penilaian untuk Guru................................................................................................72 2. Penilaian untuk Peserta Didik...............................................................................74 06 PENUTUP......................................................................................................................... 77 GLOSARIUM .........................................................................................................................78 DAFTAR PUSTAKA ..............................................................................................................81
vii Unit Pembelajaran 2 : Ekologi DAFTAR TABEL Tabel 1 Target Kompetensi/Capaian Pembelajaran Guru ............................................6 Tabel 2 Indikator Pencapaian Kompetensi Guru............................................................6 Tabel 3 Target Kompetensi Dasar/Capaian Pembelajaran Peserta Didik................ 7 Tabel 4 Indikator Pencapaian Kompetensi Peserta Didik............................................8 Tabel 5 Organisasi Pembelajaran.................................................................................... 10 Tabel 6 Contoh Desain Pembelajaran Topik 1...............................................................51 Tabel 7 Catatan Refleksi Kegiatan Pembelajaran ........................................................53 Tabel 8 Contoh Desain Pembelajaran Topik 2.............................................................54 Tabel 9 Catatan Refleksi Kegiatan Pembelajaran....................................................... 56 Tabel 10 Kisi-Kisi Pengembangan Soal HOTS ............................................................. 59 Tabel 11 Kisi-kisi Soal Pedagogik......................................................................................62 Tabel 12 Instrumen Penilaian Diri bagi Guru..................................................................72 Tabel 13 Instrumen Penilaian Guru oleh Asesor/Fasilitator........................................73 Tabel 14 Instrumen Penilaian Diri bagi Peserta Didik..................................................74 Tabel 15 Instrumen Penilaian Peserta Didik oleh Guru...............................................75
Unit Pembelajaran 2 : Ekologi viii DAFTAR GAMBAR Gambar 1 Alur tatap muka In-On-In.................................................................................... 4 Gambar 2 Hierarki ekologi..................................................................................................19 Gambar 3 Adaptasi morfologi pada gigi hewan karnivora........................................ 20 Gambar 4 Hewan pemakan semut ...................................................................................21 Gambar 5 Adaptasi bentuk paruh burung finch ............................................................21 Gambar 6 Adaptasi morfologi pada daun Venus flytrap .............................................21 Gambar 7 Adaptasi morfologi akar napas tumbuhan bakau .....................................22 Gambar 8 Pola penyebaran populasi..............................................................................23 Gambar 9 Rantai makanan.................................................................................................32 Gambar 10 Jejaring makanan............................................................................................34 Gambar 11 Piramida produksi ............................................................................................36 Gambar 12 Skema umum siklus biogeokimia................................................................38 Gambar 13 Siklus karbon, oksigen, dan air....................................................................40 Gambar 14 Siklus air .............................................................................................................41 Gambar 15 Siklus nitrogen .................................................................................................45 Gambar 16 Siklus fosfor......................................................................................................46 Gambar 17 Siklus sulfur.......................................................................................................47
1 Unit Pembelajaran 2 : Ekologi 01 PENDAHULUAN A. Latar Belakang Pendidikan merupakan proses yang sangat strategis dalam mencerdaskan kehidupan bangsa sehingga harus dilakukan secara profesional. Undang-Undang Nomor 14 Tahun 2005 tentang Guru dan Dosen Pasal 10 ayat (1) mengamanatkan bahwa guru yang profesional harus memiliki kompetensi pedagogik, kompetensi kepribadian, kompetensi sosial, dan kompetensi profesional. Keempat kompetensi tersebut bersifat holistik dan merupakan suatu kesatuan yang menjadi ciri guru profesional. Agar dapat melaksanakan tugas profesinya dengan baik, seorang guru perlu meningkatkan kompetensi dan kinerjanya secara bertahap, berjenjang, dan berkelanjutan melalui Pengembangan Keprofesian Berkelanjutan (PKB) guru. Strategi pelaksanaan PKB guru madrasah yang ditempuh oleh Direktorat Guru dan Tenaga Kependidikan Madrasah adalah melalui KKG/MGMP/MGBK, Kantor Wilayah Kementerian Agama Provinsi, dan Kementerian Agama Pusat. Untuk mendukung program tersebut, diperlukan modul sebagai salah satu aternatif sumber bahan ajar bagi guru untuk mempelajari konten materi, merancang pembelajaran dan cara mengajarkannya, mengembangkan Lembar Kerja Peserta Didik, mengembangkan instrumen penilaian dan evaluasi proses dan hasil belajar. B. Tujuan Tujuan modul ini adalah: 1. Meningkatkan kompetensi pedagogis dan kompetensi profesional guru melalui kegiatan PKB. 2. Meningkatkan hasil Asesmen Kompetensi Guru (AKG). 3. Menfasilitasi sumber belajar guru dan peserta didik dalam mengembangkan kurikulum, mempersiapkan dan melaksanaan pembelajaran yang mendidik. C. Manfaat Manfaat yang ingin dicapai: 1. Sebagai sumber belajar bagi guru dalam melaksanakan PKB untuk mencapai target kompetensi pedagogis dan kompetensi profesional tertentu.
Unit Pembelajaran 2 : Ekologi 2 2. Sebagai sumber bagi guru dalam mengembangkan kurikulum, persiapan dan pelaksanaan pembelajaran yang mendidik. 3. Sebagai bahan malakukan asesmen mandiri guru dalam rangka peningkatan keprofesionalan. 4. Sebagai sumber dalam merencanakan dan melaksanakan penilaian dan evaluasi proses dan hasil belajar peserta didik. 5. Sebagai sumber belajar bagi peserta didik untuk mencapai target kompetensi dasar. D. Sasaran Adapun sasaran modul ini adalah: 1. Fasilitator nasional, provinsi, dan kabupaten/kota 2. Pengawas Madrasah 3. Kepala Madrasah 4. Ketua KKG/MGMP/MGBK 5. Guru 6. Peserta didik. E. Petunjuk Penggunaan Agar Anda berhasil dengan baik dalam mempelajari dan mempraktikkan modul ini, ikutilah petunjuk belajar sebagai berikut: 1. Bacalah dengan cermat bagian pendahuluan sampai Anda memahami benar tujuan mempelajari Unit Pembelajaran ini. 2. Pelajarilah dengan seksama bagian target kompetensi sehingga Anda benarbenar memahami target kompetensi yang harus dicapai baik oleh diri Anda sendiri maupun oleh peserta didik. 3. Kegiatan Pembelajaran untuk menyelesaikan setiap Unit Pembelajaran dilakukan melalui moda Tatap Muka In-On-In sebagai berikut: a. Kegiatan In Service Learning 1. Kegiatan ini dilakukan secara tatap muka untuk mengkaji materi bersama fasilitator dan teman sejawat. Aktivitas yang dilakukan di antaranya:
3 Unit Pembelajaran 2 : Ekologi 1) Melakukan analisis kurikulum dan analisi hasil belajar peserta didik dari skor Ujian Nasional (UN) atau sumber lain untuk mengetahui kebutuhan kompetensi peserta didik. 2) Mempelajari konten materi ajar dan mendiskusikan materi ajar yang sulit atau berpeluang terjadi miskonsepsi. 3) Mempelajari dan mendesain pembelajaran yang sesuai dengan daya dukung madrasah dan karakteristik peserta didik. 4) Mempelajari dan membuat LKPD. 5) Mempersiapkan intrumen penilaian proses dan hasil belajar. 6) Dalam kegiatan ini, dapat juga dilakukan rencana pengambilan data untuk dikembangkan menjadi Penelitian Tindakan Kelas. b. Kegiatan On Job Learning. Pada tahap ini, Anda dapat mengkaji kembali uraian materi secara mandiri dan melakukan aktivitas belajar di madrasah berdasarkan rancangan pembelajaran, LKPD, dan instrumen penilaian yang telah dipersiapkan pada kegiatan In Service Learning 1. Buatlah catatancatatan selama pelaksanaan pembelajaran sebagai bahan refleksi pada kegiatan In Service Learning 2 atau sebagai data hasil PTK. Semua hasil kegiatan peserta didik dilampirkan sebagai bukti fisik bahwa Anda telah menyelesaikan seluruh tugas on yang ada pada Unit Pembelajaran. c. Kegiatan In Service Learning 2. Tahap ini dilakukan secara tatap muka bersama fasilitator dan teman sejawat untuk melaporkan dan mendiskusikan hasil kegiatan on. Arahkan diskusi pada refleksi untuk perbaikan dan pengembangan pembelajaran berikutnya. Jika memiliki data-data hasil PTK dapat pula dijadikan sebagai bahan diskusi dalam kegiatan ini. 4. Ujilah capaian kompetensi Anda dengan mengerjakan soal tes formatif, kemudian cocokkan jawaban Anda dengan kunci jawaban yang tersedia di bagian akhir Unit Pembelajaran. 5. Lakukan penilaian mandiri sebagai refleksi ketercapaian target kompetensi.
Unit Pembelajaran 2 : Ekologi 4 Gambar 1 Alur tatap muka In-On-In Dalam melaksanakan setiap kegiatan pada modul ini, Anda harus mempertimbangkan prinsip kesetaraan dan inklusi sosial tanpa membedakan suku, ras, golongan, jenis kelamin, status sosial ekonomi, dan yang berkebutuhan khusus. Kesetaraan dan inklusi sosial ini juga diberlakukan bagi pendidik, tenaga kependidikan dan peserta didik. Dalam proses diskusi kelompok yang diikuti lakilaki dan perempuan, perlu mempertimbangkan kapan diskusi harus dilakukan secara terpisah baik laki-laki maupun perempuan dan kapan harus dilakukan bersama. Anda juga harus memperhatikan partisipasi setiap peserta didik dengan seksama, sehingga tidak mengukuhkan relasi yang tidak setara. Sebelum mempelajari atau mempraktikkan modul ini, ada beberapa perangkat pembelajaran, alat dan bahan yang harus disiapkan oleh guru dan peserta didik agar proses pembelajaran berjalan dengan baik.
5 Unit Pembelajaran 2 : Ekologi Perangkat Pembelajaran, Alat dan Bahan yang Harus Disiapkan oleh Gguru a. Perangkat Pembelajaran: 1) Rencana Pelaksanaan Pembelajaran (RPP) 2) Bahan ajar 3) Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD) 4) Media pembelajaran 5) Instrumen penilaian b. Bahan praktikum yang dibutuhkan yaitu: Ekosistem di sekitar atau dapat diganti dengan gambar Alat dan Bahan yang Harus Disiapkan oleh Peserta Didik a. Buku paket/referensi b. Alat tulis lengkap c. Secchi disk sederhana d. pH meter digital/indikator universal/lakmus e. Termometer f. Meteran/penggaris 30 cm Unit Pembelajaran dalam modul ini dibagi dalam 2 topik, dengan total alokasi waktu yang digunakan diperkirakan 15 Jam Pembelajaran: 1. In Service Learning 1 : 7 JP 2. On Service Learning : 6 JP 3. In Service Learning 2 : 2 JP
Unit Pembelajaran 2 : Ekologi 6 02 TARGET KOMPETENSI/CAPAIAN PEMBELAJARAN A. Target Kompetensi Guru Target kompetensi guru didasarkan pada Peraturan Menteri Pendidikan Nasional Republik Indonesia Nomor 16 Tahun 2007 Tentang Standar Kualifikasi Akademik dan Kompetensi Guru. Dalam Unit Pembelajaran ini, target kompetensi yang dituangkan hanya yang terkait kompetensi pedagogis dan kompetensi profesional. 1. Target Kompetensi/Capaian Pembelajaran Guru Tabel 1 Target Kompetensi/Capaian Pembelajaran Guru Ranah Kompetensi Target Kompetens/Capaian Pembelajaran Guru Kompetensi Pedagogis 1. Menyusun rancana pembelajaran yang lengkap 2. Melaksanakan pembelajaran ekologi yang mendidik 3. Mengevaluasi pelaksanaan pembelajaran dan hasil belajar peserta didik untuk berbagai tujuan Kompetensi Profesional 4. Menguasai materi, struktur, konsep, dan pola pikir keilmuan tentang ekologi 2. Indikator Pencapaian Kompetensi Guru Tabel 2 Indikator Pencapaian Kompetensi Guru Target Kompetensi/Capaian Pembelajaran Indikator Pencapaian Kompetensi Guru 1. Menyusun rencana pembelajaran yang lengkap 1. Menjelaskan tujuan pembelajaran ekologi 2. Merancang sintak pembelajaran untuk memberi pengalaman belajar yang sesuai untuk mencapai tujuan pembelajaran 3. Membuat indikator dan instrumen penilaian dan evaluasi proses dan hasil belajar peserta didik 2. Melaksanakan pembelajaran ekologi yang mendidik 4. Melakukan pembelajaran ekologi yang mendidik di kelas/luar kelas 5. Menggunakan media pembelajaran dan sumber belajar yang relevan dengan karakteristik materi pembelajaran dan peserta didik untuk mencapai tujuan pembelajaran secara utuh
7 Unit Pembelajaran 2 : Ekologi 3. Mengevaluasi pelaksanaan pembelajaran dan hasil belajar peserta didik untuk berbagai tujuan 6. Menganalisis hasil belajar peserta didik untuk perbaikan pembelajaran dan/atau pengayaan 6. 4. Menguasai materi, struktur, konsep, dan pola pikir keilmuan tentang ekologi 7. Menganalisis komponen ekosistem 8. Menganalisis aliran energi dalam ekosistem 9. Menganalisis interaksi dalam ekosistem 10. Menganalisis daur biogeokimia 11. Mendesain bagan interaksi antar komponen ekosistem B. Target Kompetensi/Capaian Pembelajaran Peserta Didik Target kompetensi peserta didik dalam Unit Pembelajaran ini dikembangkan berdasarkan Kompetensi Dasar kelas X semester 2 (dua) sesuai dengan Permendikbud nomor 37 Tahun 2018 tentang Kompetensi Inti dan Kompetensi Dasar Pelajaran Kurikulum 2013 pada Pendidikan Dasar dan Pendidikan Menengah sebagai berikut: 1. Kompetensi Dasar/Capaian Pembelajaran Tabel 3 Target Kompetensi Dasar/Capaian Pembelajaran Peserta Didik No. Kompetensi Dasar/Capaian Pembelajaran Target Kompetensi Dasar/Capaian Pembelajaran 3.10 Menganalisis komponenkomponen ekosistem dan interaksi antar komponen tersebut Menganalisis komponen-komponen ekosistem dan interaksi antar komponen tersebut 4.10 Menyajikan karya yang menunjukkan interaksi antar komponen ekosistem (jaringjaring makanan, siklus Biogeokimia) Menyajikan karya yang menunjukkan interaksi antar komponen ekosistem (jaring-jaring makanan, siklus Biogeokimia)
Unit Pembelajaran 2 : Ekologi 8 2. Indikator Pencapaian Kompetensi Peserta Didik Kompetensi dasar dikembangkan menjadi beberapa indikator pencapaian kompetensi sebagai acuan bagi guru untuk mengukur pencapaian kompetensi dasar. Dalam rangka memudahkan guru menentukan indikator yang sesuai dengan tuntunan kompetensi dasar, indikator dibagi menjadi tiga kategori, yaitu indikator pendukung, indikator kunci, dan indikator pengayaan sebagai berikut: Tabel 4 Indikator Pencapaian Kompetensi Peserta Didik Kompetensi Dasar/Capaian Pembelajaran Indikator Pencapaian Kompetensi 3.10 Menganalisis komponenkomponen ekosistem dan interaksi antar komponen tersebut IPK Pendukung: 3.10.1 Mengidentifikasi komponen-komponen ekosistem 3.10.2 Menjelaskan berbagai interaksi yang terjadi dalam ekosistem 3.10.3 Menggambarkan rantai makanan yang terjadi dalam suatu ekosistem IPK Inti: 3.10.4 Menganalisis aliran energi dalam suatu ekosistem 3.10.5 Menganalisis daur biogeokimia dalam ekosistem 3.10.6 Menganalisis interaksi dalam ekosistem IPK Pengayaan: 3.10.7 Menganalisis hierarki ekologi 4.10 Menyajikan karya yang menunjukkan interaksi antar komponen ekosistem (jaringjaring makanan, siklus Biogeokimia) IPK Pendukung: 4.10.1 Menunjukkan komponen ekosistem 4.10.2 Mengintegrasikan interaksi antar komponen ekosistem IPK Inti: 4.10.3 Membuat began jejaring makanan yang berlangsung dalam ekosistem 4.10.4 Membuat bagan siklus Biogeokimia IPK Pengayaan: 4.10.5 Membuat peraga 4 dimensi siklus Biogeokimia
9 Unit Pembelajaran 2 : Ekologi Dalam kegiatan In Service Learning 1, Anda perlu menganalisi kompetensi yang harus Anda tingkatkan untuk dapat merencanakan pembelajaran, melaksanakan pembelajaran, dan mengevaluasi pembelajaran dengan baik dalam rangka mencapai target Kompetensi Dasar peserta didik. Dari hasil analisi kompetensi tersebut, maka Anda dapat melaksanakan PKB sesuai dengan kompetensi yang ingin Anda tingkatkan pada diri Anda guna mencapai target Kompetensi Peserta didik.
Unit Pembelajaran 2 : Ekologi 10 03 MATERI DAN ORGANISASI PEMBELAJARAN A. Ruang Lingkup Materi Ruang lingkup materi Ekologi di Madrasah Aliyah meliputi: a. Komponen Ekosistem b. Aliran Energi dalam Ekosistem c. Daur Biogeokimia d. Interaksi dalam Ekosistem B. Organisasi Pembelajaran Guna memudahkan guru dalam mempelajari modul ini, kita akan membaginya menjadi dua topik bahasan dengan alokasi waktu sebagai berikut: Tabel 5 Organisasi Pembelajaran Topik Materi Jumlah JP In – 1 On In – 2 1 Komponen Ekosistem Aliran Energi dalam Ekosistem 4 3 1 2 Daur Biogeokimia Interaksi dalam Ekosistem 3 3 1 Total Jam Pembelajaran PKB 7 6 2
11 Unit Pembelajaran 2 : Ekologi 04 KEGIATAN PEMBELAJARAN A. Pengantar Unit Pembelajaran ini disusun sebagai salah satu aternatif sumber belajar bagi guru maupun peserta didik untuk memahami materi ekologi. Melalui pembahasan materi pada Unit Pembelajaran ini, guru dapat memiliki dasar pengetahuan untuk mengajarkan materi tersebut kepada peserta didik. Sementara bagi peserta didik, dapat digunakan sebagai sumber belajar untuk mencapai kompetensi dasar yang ditetapkan. Unit Pembelajaran ini dilengkapi dengan target kompetensi guru maupun peserta didik agar terjadi sinkronisasi antara kompetensi yang harus dimiliki guru dengan kompetensi dasar yang harus dikuasai peserta didik. Bahan bacaan sengaja disusun secara singkat dan padat sehingga diharapkan memudahkan guru dan peserta didik dalam memahami konten dan menghindarkan dari kesalahan konsep. Aplikasi ekologi dalam dunia nyata serta integrasi nilai-nilai keislaman akan mendorong pembelajaran yang kontekstual sekaligus menanamkan nilai-nilai karakter peserta didik. Unit Pembelajaran juga dilengkapi contoh alternatif aktivitas pembelajaran, lembar kegiatan peserta didik (LKPD), dan contoh kisi-kisi pengembangan intrumen penilaian HOTS guna memudahkan guru dalam merancang pembelajaran yang sesuai dengan daya dukung madrasah dan karakteristik peserta didik. Di akhir Unit Pembelajaran terdapat latihan tes formatif yang dapat dijadikan intrumen penilaian diri bagi guru sebelum melaksanakan Asesmen Kompetensi Guru (AKG) maupun peserta didik dalam hal penguasaan materi.
Unit Pembelajaran 2 : Ekologi 12 B. Aplikasi dalam Kehidupan Terdapat tiga kata kunci untuk merumuskan ekologi, yakni hubungan timbal-balik, hubungan antara sesama organisme, dan hubungan organisme dengan lingkungannya. Alam raya ini diciptakan Allah dengan sistem yang sangat serasi, sangat seimbang, dan sesuai dengan kehidupan manusia. Membahas ekologi, sejatinya seluruhnya merupakan terapan dalam kehidupan. Ekologi membahas segala sesuatu yang terkait dengan kebutuhan manusia. Ekologi tidak hanya membahas bagaimana interaksi antara makhluk hidup dengan makhluk hidup, tetapi juga interaksi antara makhluk hidup dengan lingkungan. Ekologi mempelajari bagaimana aliran energi berjalan. Bagaimana siklus air yang sangat penting dalam kehidupan berlangsung, bagaimana siklus oksigen dan karbondioksida bersinergi, bagaimana siklus nitrogen yang terkait dengan pembentukan protein berjalan, bagaimana siklus fosfor dan sulfur terjadi, semua dibahas dalam ekologi. Ekologi juga membahas tentang bagaimana seluruh interaksi di alam harus berjalan terus seimbang dan apa akibatnya jika ada salah satu komponen yang terganggu. Deklarasi Rio 1992 tentang lingkungan dan pembangunan, mendefinisikan pembangunan sebagai berikut: “Pembangunan itu memenuhi kebutuhan masa kini tanpa mengorbankan kemampuan generasi mendatang untuk memenuhi kebutuhan mereka sendiri.” Deklarasi Rio menekankan pentingnya ekosistem. Negara harus bekerja sama dalam semangat kemitraan global untuk melestarikan, melindungi, dan memulihkan kesehatan dan integritas ekosistem Bumi. Menjaga keseimbangan agar siklus di alam dapat berjalan harmoni mau tidak mau menjadi tanggung jawab bersama. Bukan hanya para ekolog maupun masyarakat, bahkan pemangku kebijakan turut terlibat di dalamnya, karena semua secara fitrah pasti menginginkan kehidupan yang lestari.
13 Unit Pembelajaran 2 : Ekologi C. Integrasi Keislaman Al-Qur'an memuat banyak ayat dalam berbagai surat yang menjelaskan tentang masalah terkait ekologi. Hal tersebut menandakan bahwa Al-Qur’an telah merespon masalah ekologi sebelum teori ekologi lahir. Begitu pula kajian mengenai ekologi dalam perspektif Al-Qur’an juga telah banyak dilakukan, baik berupa jurnal, buku, maupun karya tulis ilmiah lainnya. Berikut beberapa ayat terkait ekologi, ditunjukkan dengan kata bercetak tebal. ِء َمآ ن َز َل ِم َن ٱل هس َمآ َ أر َض َوأ أۡلَ َو َٰ ِت َوٱ َق ٱل هس َمَٰ ِذي َخلَ ه َو َس هخ َر لَ ُكُم ٱ هَّللُ ٱل م ُكأۖۡ ه ا ل ِت ِرأزقٗ َمَر َٰ ه ِ ِهۦ ِم َن ٱلث َأخ َر َج ب ٗء فَأ َر َهَٰ نأ أۡلَ َو َس هخ َر لَ ُكُم ٱ ِۖۡهۦ أمِر َ ِأ بَ أحِر ب أ َك ِلتَأجِر َي فِي ٱل أ فُل أ ٱل ٣٢ Artinya: “Allah lah yang telah menciptakan langit dan bumi dan menurunkan air (hujan) dari langit, kemudian dengan (air hujan) itu Dia mengeluarkan berbagai buah-buahan sebagai rezeki untukmu; dan Dia telah menundukkan kapal bagimu agar berlayar di lautan dengan kehendak-Nya, dan Dia telah menundukkan sungai-sungai bagimu” (QS. Ibrahim:32). َها ِمن ُك لِ َش أيٖء همأو ُز َو و ٖن ٱ نَا فِي أ بَت نۢ َ ِس َي َوأ َرَو َٰ َها قَأينَا فِي أ ل َ َوأ َها َٰ أۡلَ ١٩ أر َض َمدَأدنَ ِ َش َٰي َمعَ َها نَا لَ ُكأم فِي أ ل َو َجعَ ِزقِي َن ِ َر َٰ أم لَهُۥ ب أستُ َو َمن ل ٢٠ ه Artinya: “Dan Kami telah menghamparkan bumi dan Kami pancangkan padanya gunung-gunung serta Kami tumbuhkan di sana segala sesuatu menurut ukuran. Dan Kami telah menjadikan padanya sumber-sumber kehidupan untuk keperluanmu, dan (Kami ciptakan pula) makhluk-makhluk yang bukan kamu pemberi rezekinya” (QS. Al-Hijr:19-20). َٰ أختِلَ َوتَ أص َوٱ َها َمأوتِ أر َض بَأعدَ أۡلَ ِ ِه ٱ أحيَا ب َ ِء ِمن ِ رأز ٖق فَأ ن َز َل ٱ هَّللُ ِم َن ٱل هس َمآ َ ِر َو َمآ أ َها أي ِل َوٱلنه ه ِف ٱل ِ َٰح ِ ريَ ِري ِف ٱل ُو َن ِقَأوٖم يَأعِقل ٞت ل َٰ َء ٥ ايَ Artinya: “Dan pada pergantian malam dan siang dan hujan yang diturunkan Allah dari langit lalu dihidupkan-Nya dengan air hujan itu bumi sesudah matinya; dan pada perkisaran angin terdapat tanda-tanda (kekuasaan Allah) bagi kaum yang berakal (QS. Al-Jatsiyah:5).
Unit Pembelajaran 2 : Ekologi 14 Allah SWT mendesain alam dan seisinya ini dengan prinsip al-tawazun (keseimbangan). Al-Qur'an telah menjelaskan bahwa alam ini diciptakan Allah dalam keadaan seimbang, yakni dalam Q.S. al-Mulk [67]:3 ِ ٖۖۡت فَٱأر ِجع ُو َٰ ِن ِمن تَفَ ِق ٱل هر أح َمَٰ أ َر َٰى فِي َخل ٖت ِطبَاقٗۖۡا هما تَ َو َٰ َع َس َمَٰ َق َسأب ِذي َخلَ َر َٰى ٱل ِمن ه بَ َص َر َهأل تَ أ ٱل فُ ُطو ٖر ٣ Artinya: “Yang telah menciptakan tujuh langit berlapis-lapis. Kamu sekalikali tidak melihat pada ciptaan Tuhan Yang Maha Pemurah sesuatu yang tidak seimbang. Maka lihatlah berulang-ulang, adakah kamu lihat sesuatu yang tidak seimbang? (QS. Al-Mulk:3). ٖر ِقَدَ هُ ب َٰ نَ أ إ ٤٩ِ نها ُك هل َش أيٍء َخلَق Artinya: “Sesungguhnya Kami menciptakan segala sesuatu menurut ukuran” (QS. Al-Qomar:49) أر ُض ُمأخ َض هر أۡلَ ِ ُح ٱ ٗء فَتُ أصب ِء َمآ ن َز َل ِم َن ٱل هس َمآ َ هن ٱ هَّللَ أ َ َر أ أم تَ لَ ِ أ يٞر َ ِطي ٌف َخب هن ٱ هَّللَ لَ ِ إ ة ٦٣ًۚ Artinya: “Apakah kamu tiada melihat, bahwasanya Allah menurunkan air dari langit, lalu jadilah bumi itu hijau? Sesungguhnya Allah Maha Halus lagi Maha Mengetahui” (QS. Al-Hajj:63). Banyak hadits yang berkaitan dengan lingkungan hidup. Rasulullah banyak mengingatkan tentang menjaga keseimbangan ekosistem. Nabi Muhammad SAW. sangat memperhatikan akan pentingnya penghijauan dengan cara menanam dan bertani. Nabi Muhammad SAW. mengolongkan orang-orang yang menanam sebagai orang yang bersodaqah. Hal ini diungkapkan secara tegas dalam hadis Nabi Muhammad SAW. yang diriwayatkan dari Anas bin Malik ra. dengan bunyi: Diceritakan dari Anas dari Nabi SAW., beliau bersabda: "Tidaklah seorang muslim yang menanam tanaman atau menabur benih lalu (hasilnya)
15 Unit Pembelajaran 2 : Ekologi dimakan oleh manusia, burung atau binatang ternak melainkan hal tersebut menjadi sedekah baginya." Tumbuhan merupakan salah satu penyangga ekosistem. Tumbuhan merupakan makanan bagi hewan herbivora, sedangkan hewan herbivora merupakan makanan hewan karnivora dan manusia. Kalau sampai tumbuhan berkurang atau musnah maka keseimbangan ekosistem akan sangat terganggu. Bukan hanya hewan karnivora yang terancam kelaparan dan akhirnya bisa mengalami kepunahan, bahkan manusia juga terkena dampaknya secara langsung. Selain sebagai sumber makanan, tumbuhan juga penghasil oksigen (O2), yang sangat dibutuhkan oleh semua makhluk hidup untuk bernafas. Selain itu, tumbuhan juga sebagai penyerap air, sehingga saat musim hujan tidak terjadi banjir dan saat musim kemarau tidak terjadi kekeringan. Kalau sampai bumi kita kekurangan tumbuhan maka akan sangat berbahaya bagi kelangsungan kehidupan makhluk hidup. Karena pentingnya tumbuhan bagi kelangsungan hidup makhluk-makhluk yang ada di muka bumi ini, Rasulullah memerintahkan kita umat Islam untuk melakukan penghijauan. Rasulullah memotivasi kita dengan pahala sodaqah untuk tanaman yang kita tanam dan dimakan oleh manusia maupun binatang, baik burung-burung maupun hewan ternak. Hadits tentang keutamaan menghidupkan lahan mati diriwayatkan oleh Jabir bin ‘Abdullah, yang berbunyi: Diceritakan dari Jabir bin ‘Abdullah dari Rasulullah SAW. bersabda:"Barang siapa yang menghidupkan lahan yang mati maka lahan tesebut adalah miliknya’.
Unit Pembelajaran 2 : Ekologi 16 Rasulullah juga menjelaskan dalam satu haditsnya tentang ancaman bagi orang yang menebang pohon dalam hadits yang diriwayatkan dari ‘Abdullah bin Hubsyi dengan lafadz: Diceritakan dari Abdullah bin Hubsyi ia berkata, "Rasulullah SAW. bersabda: Barangsiapa menebang pohon bidara maka Allah akan membenamkan kepalanya dalam api neraka." Rasulullah SAW. melarang buang air di atas air yang menggenang (tidak mengalir), karena dapat mencemarinya dan bisa berdampak rusaknya kualitas air. Hadis tersebut berbunyi: Diceritakan dari Abu Hurairah dari Nabi SAW., beliau bersabda: "Janganlah salah seorang di antara kalian kencing di air yang menggenang kemudian dia mandi darinya."
17 Unit Pembelajaran 2 : Ekologi D. Bahan Bacaan 1. Bahan Bacaan 1: Gambaran Umum Ekologi Ekologi berasal dari Bahasa Yunani, oikos yang berarti rumah, dan logos yag berarti mempelajari. Ekologi merupakan bidang sains yang mempelajari interaksi antara organisme dan lingkungannya. Interaksi-interaksi ini terjadi pada hierarki mulai dari organismal hingga global. Ekologi mengintegrasikan semua bidang riset biologi dan menginformasikan pembuatan keputusan tentang lingkungan. Mempelajari ekologi sangat penting, karena masa depan masa depan kita sangat bergantung pada hubungan ekologi di seluruh dunia. Meskipun perubahan terjadi di bagian bumi yang bukan tempat tinggal kita, namun akibatnya akan kita rasakan pada lingkungan sekitar kita. Ekologi merupakan cabang biologi, tetapi untuk mempelajarinya diperlukan integrasi dengan ilmu-ilmu lain seperti: fisika, kimia, geografi, ilmu komputer, metereologi, oseanografi, dan lain sebagainya. Ekologi mempelajari ekosistem. Ekosistem merupakan suatu sistem ekologi yang terbentuk oleh hubungan timbal balik tak terpisahkan antara makhluk hidup dengan lingkungannya. Ekosistem sebagai suatu tatanan kesatuan yang secara utuh dan menyeluruh antara segenap unsur lingkungan hidup dan saling mempengaruhi. Ekosistem sebagai penggabungan dari setiap unit biosistem. Melibatkan interaksi timbal balik antara organisme dan lingkungan fisik sehingga aliran energinya menuju pada suatu struktur biotik tertentu dan terjadi siklus materi antara organisme dan anorganisme. Matahari sebagai sumber dari semua energi dalam ekosistem. Organisme pada komunitas berkembang bersama-sama dengan lingkungan fisik sebagai suatu sistem. Organisme kemudian beradaptasi lagi dengan lingkungan fisik, sebaliknya organisme juga memengaruhi lingkungan fisik untuk kelangsungan hidupnya. Menurut A.G. Tansley (1935), Ekosistem adalah suatu unit ekologi (an ecological unit) yang di dalamnya terdapat struktur dan fungsi. Ekosistem menurut Woodbury (1954) adalah tatanan kesatuan secara kompleks di dalamnya terdapat habitat, tumbuhan dan binatang yang dipertimbangkan sebagai unit kesatuan
Unit Pembelajaran 2 : Ekologi 18 secara utuh, sehingga semuanya akan menjadi bagian mata rantai siklus materi dan aliran energi. Odum (1993) berpendapat bahwa Ekosistem merupakan unit fungsional dasar dalam ekologi yang di dalamnya tercakup organisme dan lingkungannya (lingkungan biotik dan abiotik) yang di antara keduanya saling memengaruhi. Ekosistem dalam UU Lingkungan Hidup Tahun 1997 disebutkan sebagai tatanan satu kesatuan cara yang begitu utuh serta menyeluruh antara segenap unsur lingkungan hidup untuk saling mempengaruhi. Unsur-unsur lingkungan hidup ini dapat disebut juga unsur biotik dan abiotik, baik pada makhluk hidup maupun benda mati di dalamnya. Semuanya tersusun menjadi satu kesatuan dalam sebuah ekosistem yang masing-masing tidak dapat berdiri sendiri, melainkan harus saling berinteraksi, saling mempengaruhi, sehingga tidak dapat dipisah-pisahkan. Deklarasi Rio tahun 1992, yang dikenal sebagai KTT Bumi tentang Lingkungan dan Pembangunan, memandu negara-negara dalam pembangunan berkelanjutan di masa depan. Pembangunan, menurut Deklarasi Rio, didefinisikan sebagai: “pembangunan itu memenuhi kebutuhan masa kini tanpa mengorbankan kemampuan generasi mendatang”. Deklarasi Rio menekankan pentingnya ekosistem sehingga negara-negara di dunia harus bekerja sama dalam semangat kemitraan global untuk melestarikan, melindungi, dan memulihkan kesehatan dan integritas ekosistem Bumi. 2. Bahan Bacaan 2: Komponen Ekosistem Banyak faktor dapat berpotensi mempengaruhi interaksi antara organisme dengan lingkungannya. Faktor-faktor ini dikelompokkan menjadi faktor biotik dan abiotik. Faktor-faktor biotik, yaitu semua organisme yang ada di satu daerah, menyusun komponen hidup pada lingkungan. Faktor-faktor abiotik menyusun komponen tak hidup pada lingkungan dan mencakup faktor kimiawi dan fisik. Habitat organisme, lingkungan spesifik tempat organisme hidup, mencakup faktor biotik dan abiotik.
19 Unit Pembelajaran 2 : Ekologi Faktor Biotik Faktor biotik adalah faktor yang meliputi semua makhluk hidup di bumi. Faktor biotik memiliki tingkatan organisasi di dalam ekologi dan dapat dibagi menjadi empat jenjang, yaitu: ekologi organisme, ekologi populasi, ekologi komunitas, dan ekologi ekosistem. Hierarki tersebut dapat dilihat pada Gambar 2. Gambar 2 Hierarki ekologi (Sumber: Urry, Lisa A., et al., 2020)
Unit Pembelajaran 2 : Ekologi 20 1. Organisme Organisme adalah satu makhluk hidup individual. Ekologi organisme (organismal ecology) berurusan dengan adaptasi evolusioner yang memungkinkan organisme menghadapi tantangan yang diberikan oleh lingkungan abiotiknya. Sebaran organisme dibatasi oleh kondisi abiotik yang bisa ditoleransi olehnya. Makhluk hidup beradaptasi terhadap lingkungannya melalui adaptasi morfologi, adaptasi fisiologi, atau adaptasi perilaku. Adaptasi morfologi merupakan penyesuaian bentuk tubuh untuk kelangsungan hidupnya. Contoh gigi hewan karnivora atau pemakan daging beradaptasi menjadi empat gigi taring besar dan runcing untuk menangkap mangsa. Selain itu juga terdapat gigi geraham dengan ujung pemotong yang tajam untuk mencabik mangsanya (Gambar 3). Gambar 3 Adaptasi morfologi pada gigi hewan karnivora (sumber: https://images.app.goo.gl/rZUPGzMhMr7Qoqcf9, diakses 1/11/2020) Contoh lain adaptasi morfologi yaitu bentuk moncong. Hewan pemakan semut (anteater) mempunyai bentuk moncong panjang dengan ujung berupa lubang kecil untuk mengisap semut dari sarangnya. Hewan ini memiliki lidah panjang dan bergetah yang dapat dijulurkan jauh keluar mulut untuk menangkap serangga (Gambar 4). Bervariasinya bentuk paruh pada burung finch sesuai dengan jenis makanannya juga merupakan bentuk adaptasi morfologi (Gambar 5).
21 Unit Pembelajaran 2 : Ekologi Gambar 4 Hewan pemakan semut (sumber: https://animals.howstuffworks.com, diakses 1/11/2020) Gambar 5 Adaptasi bentuk paruh burung finch (sumber: https://images.app.goo.gl/iypqMne3RLzJ9Xoh7, diakses 1/11/2020) Contoh adaptasi morfologi pada tumbuhan yaitu adanya daun khusus pada tumbuhan Venus flytrap. Daun tumbuhan ini berhelai ganda dengan tepi bergerigi. Serangga yang hinggap akan terperangkap pada ruang di antara helaian daun (Gambar 6). Adaptasi morfologi pada akar tumbuhan bakau berupa akar napas untuk mengambil oksigen dari udara dapat dilihat pada Gambar 7. Gambar 6 Adaptasi morfologi pada daun Venus flytrap (sumber: https://images.app.goo.gl/Sf8SuajAK7Sbi2ak7, diakses 1/11/2020)
Unit Pembelajaran 2 : Ekologi 22 Gambar 7 Adaptasi morfologi akar napas tumbuhan bakau (sumber: https://images.app.goo.gl/UMKyRihpSrpHBGPx8, diakses 1/11/2020) Adaptasi fisiologis merupakan penyesuaian fungsi fisiologi tubuh untuk mempertahankan hidupnya. Contohnya kelenjar bau yang disekresikan musang dengan cara menyemprotkan cairan melalui sisi lubang dubur. Contoh lainnya yaitu cairan hitam yang disemprotkan dari kantong tinta pada cumi atau gurita, juga perubahan warna pada pigmen kulit kadal karena pengaruh hormon dan faktor luar berupa suhu. Adaptasi perilaku merupakan adaptasi yang didasarkan pada perilaku. Contohnya pura-pura mati atau tidur (thanatosis atau imobilitas tonik) pada tupai virginia. Hewan ini sering berbaring dengan mata tertutup jika didekati anjing. Migrasi pada ikan salmon (Salmo salar) juga merupakan salah satu bentuk adaptasi perilaku. Migrasi melintasi air tawar dan ain sejauh 3.800 kilometer ini bertujuan untuk mencari tempat yang sesuai untuk bertelur. Migrasi terjauh dilakukan oleh burung Arctic Tern (Sterna paradisaea). Burung seberat 113 gram ini bisa membuat migrasi sepanjang 71.000 kilometer, terpanjang di dunia. Selama migrasi per tahunnya, mereka melakukan perjalanan dari Arktik ke wilayah Antartika dan pulang kembali. Dengan migrasi, mereka bisa melihat lebih banyak cahaya siang daripada makhluk lain di bumi. Selain itu, mereka juga bisa melihat dua musim panas per tahun.
23 Unit Pembelajaran 2 : Ekologi 2. Populasi Populasi adalah sekelompok individu dari spesies yang sama yang hidup di daerah geografik tertentu dan waktu tertentu. Spesies adalah kelompok organisme yang mampu berbiak silang sesamanya dan menghasilkan keturunan yang fertile pada kondisi alami. Ekologi populasi (population ecology) menganalisis faktor-faktor yang memengaruhi kepadatan dan pertumbuhan populasi. Pola Penyebaran Populasi Pola penyebaran populasi dinyatakan dengan bagaimana anggota populasi tersebut menempati ruang. Secara teoritis dikenal tiga pola penyebaran individu dalam populasi (Gambar 8), yaitu: 1. Pola penyebaran acak (random), yaitu individu menyebar tidak mengikuti suatu pola tertentu dan posisi individu yang satu tidak bergantung pada individu yang lainnya. 2. Pola mengelompok (clumped) adalah pola yang umum ditemukan di alam, yaitu individu beragregasi atau mengelompok dalam suatu gugus (patches). 3. Pola penyebaran seragam atau teratur (uniform), yaitu individu menyebar dengan jarak yang kira-kira sama di antaranya. Gambar 8 Pola penyebaran populasi (sumber: https://bio.libretexts.org/@go/page/6576, diakses 1/11/2020) Pengelompokan seringkali terjadi karena distribusi sumber daya yang tidak merata di lingkungan. Contohnya adalah pohon kecubung mengelompok sepanjang tepi sungai dalam area yang lembab dan tanah yang gembur. Sedangkan pengelompokan hewan seringkali berhubungan dengan distribusi
Unit Pembelajaran 2 : Ekologi 24 makanan atau tempat kawin yang tidak merata atau juga berhubungan dengan perilaku sosial hewan tersebut. Dinamika Populasi Ukuran populasi berubah sepanjang tahun. Perubahan ukuran dalam populasi disebut dinamika populasi. Dinamika populasi dapat disebabkan oleh manusia atau karena kejadian alam. Akan tetapi pada dasarnya populasi mempunyai karakteristik yang khas untuk kelompoknya. Karakteristik ini antara lain kepadatan (densitas), laju kelahiran (natalitas), laju kematian (mortalitas), potensi biotik, sebaran umum, dan pertumbuhan. Natalitas dan mortalitas merupakan penentu utama pertumbuhan populasi. Dinamika populasi juga dapat disebabkan oleh imigrasi dan emigrasi. Migrasi hanya terjadi pada organisme yang dapat bergerak. Imigrasi adalah perpindahan satu atau lebih organism ke daerah yang didatanginya. Jika di daerah yang didatangi sudah terdapat kelompok dari jenisnya, imigrasi ini akan meningkatkan jumlah populasi. Emigrasi adalah peristiwa perginya satu atau lebih organisme dari satu daerah sehingga populasi organisme di daerah tersebut akan menurun. Imigrasi dan natalitas akan meningkatkan jumlah populasi, sedangkan emigrasi dan mortalitas akan menurunkan jumlah populasi. Populasi hewan atau tumbuhan dapat berubah, tetapi perubahannya tidak mencolok. Pertambahan atau penurunan populasi dapat mencolok jika ada gangguan drastis dari lingkungannya, misalkan bencana alam, wabah penyakit, wabah hama. 3. Komunitas Komunitas adalah suatu kelompok populasi dari sejumlah spesies yang berbeda yang menghuni wilayah tertentu. Ekologi komunitas (community ecology) berfokus pada bagaimana interaksi antarspesies, misalnya predasi dan kompetisi, memengaruhi struktur dan organisasi komunitas. Kelimpahan populasi, proporsi relatif, dan interaksi antarspesies memberikan dampak yang besar terhadap struktur komunitas. Pada beberapa
25 Unit Pembelajaran 2 : Ekologi komunitas, satu atau beberapa spesies tertentu memodifikasi lingkungan sedemikian rupa sehingga mempunyai peran yang besar dalam suatu komunitas, spesies tersebut berperan sebagai spesies dominan. Spesies dapat bersifat dominan dengan pengertian melimpah (paling banyak), membentuk biomasa terbesar, menempati ruang terbesar, memberikan sumbangan terbesar terhadap aliran energi, atau berperan besar dalam pengendalian daur mineral dan nutrien di dalam ekosistem. Suatu spesies dapat menjadi spesies dominan apabila dalam mengeksploitasi berbagai kondisi lingkungan secara lebih baik dan efektif dibandingkat spesies lainnya. Spesies dominan biasanya merupakan spesies memiliki produktivitas tertinggi dalam suatu tingkatan trofik. Hilangnya spesies dominan biasanya akan berdampak besar terhadap komunitas biotik dan iklim mikro. Perubahan dalam komunitas biasa disebut suksesi. Suksesi adalah proses perubahan komunitas yang bertahap dan berarah, terjadi melalui proses pergantian satu komunitas oleh komunitas lainnya. Suksesi umumnya merupakan proses yang didominasi atau ditentukan oleh tumbuhan, sedangkan komunitas hewan akan berubah sejalan dengan perubahan komunitas tumbuhan. Jenis suksesi dikenal ada dua, yaitu suksesi primer dan suksesi sekunder. Suksesi primer dimulai dari kolonisasi suatu lahan kosong di mana sebelumnya tidak terdapat suatu komunitas, misalkan lahan bekas letusan gunung berapi. Dapat dikatakan pada kondisi ini bahwa pembentukan komunitas dimulai dari nol. Suksesi sekunder dicirikan oleh pergantian komunitas yang terjadi setelah adanya gangguan terhadap komunitas sebelumnya. Misalkan pada lahan penggembalaan ternak yang ditinggalkan, lahan yang terbakar, atau pada bagian hutan yang terbuka akibat adanya pohon yang tumbang atau ditebang. Suksesi sekunder tidak mulai dari nol, karena masih ada sisa-sisa vegetasi atau bibit dari komunitas sebelumnya. Suksesi juga dapat dibedakan dengan melihat dari mana datangnya faktor utama pengendali suksesi. Suksesi dapat bersifat autogenik atau alogenik.
Unit Pembelajaran 2 : Ekologi 26 Suksesi autogenik terjadi apabila prosesnya dikendalikan dari dalam ekosistem itu sendiri karena perubahan habitat yang terjadi karena akibat aktivitas biota. Suksesi autogenik terjadi sejalan dengan akumulasi tanah nutrien. Kebanyakan ekosistem terestrial bersifat autogenik. Suksesi alogenik terjadi apabila proses yang terjadi dikendalikan oleh faktor-faktor yang berada di luar ekosistem. Sistem akuatik diduga lebih bersifat alogenik. Tumbuhan dan hewan akuatik merespon perubahan yang terjadi di luar, seperti masukan pencemaran atau penurunan tinggi permukaan air. Tahapan suksesi pada suatu daerah dideskripsikan berdasarkan vegetasi yang khas untuk tahapan tersebut. Tahapan pertama ditemukan spesies yang pertama mengkolonisasi, disebut sebagai tahapan pionir. Masing-masing tahapan berikutnya (seral) adalah tahapan dari rangkaian perubahan vegetasi sejalan dengan waktu dan dapat dikenali sebagai komunitas yang jelas dengan struktur dan komposisi spesies tersebut. Laju suksesi akan menjadi lebih lambat dan komunitas tumbuhan akan mencapai suatu kondisi yang kurang lebih stabil, yaitu mencapai keseimbangan lingkungan di mana tumbuhan dan hewan dapat bertahan. Tahapan lanjut yang dapat mempertahankan kondisi kurang lebih stabil disebut sebagai tahapan klimaks. 4. Ekosistem Ekosistem adalah komunitas organisme di suatu wilayah beserta faktorfaktor fisik yang berinteraksi dengan organisme-organisme tersebut. Ekologi ekosistem (ecosystem ecology) menekankan pada aliran energi dan siklus kimiawi antara berbagai faktor biotik dan abiotik. Tempat hidup organisme disebut habitat. Aktivitas organisme untuk memanfaatkan sumber daya alam dan bagaimana organisme berpengaruh pada organisme lain, berkaitan dengan niche atau relung. Relung adalah kedudukan fungsional suatu organisme dalam komunitasnya.
27 Unit Pembelajaran 2 : Ekologi Sebagian besar spesies menempati relung berbeda-beda. Untuk kelangsungan hidup, spesies memerlukan materi dan energi yang diambil dari lingkungannya. Keterbatasan sumber daya yang ada pada satu relung akan diperebutkan oleh spesies-spesies yang ada, sehingga terjadi kompetisi. Spesies yang kuat mendesak spesies yang lemah untuk pergi mencari relung baru, bahkan spesies yang lemah dapat mati. Tumpang tindih relung (niche overlap) terjadi apabila dua atau lebih spesies memanfaatkan sumber daya yang sama secara bersamaan. Apabila sumber daya tersebut terdapat dalam jumlah terbatas, ketergantungan yang sama dari beberapa spesies ini dapat mengakibatkan kompetisi. Besarnya tumpang tindih antar relung dapat menggambarkan tingkat kompetisi yang terjadi. Namun demikian, adanya tumpang tindih tidak selalu berarti bahwa kompetisi memang berlangsung. Ditinjau dari jabatan fungsional organisme dalam habitatnya (relung), ekosistem tersusun atas komponen: produsen, konsumen, pengurai (dekomposer), detritivor. Organisme autotrof adalah organisme yang mampu menyediakan makanan sendiri. Organisme autotrof membuat bahan organik dari bahan anorganik dengan bantuan energi matahari atau energi kimia. Komponen autotrof berfungsi sebagai produsen. Organisme heterotrof merupakan organisme yang memanfaatkan bahan organik yang terdapat pada organisme lain sebagai makanannya. Komponen heterotrof berfungsi sebagai konsumen. Dekomposer adalah organisme heterotrof yang menguraikan bahan organik yang berasal dari organisme mati (bahan organik kompleks). Dekomposer menyerap Sebagian hasil penguraian tersebut dan melepaskan bahan-bahan yang sederhana untuk dapat digunakan kembali oleh produsen. Organisme yang masuk ke dalam kelompok dekomposer adalah bakteri dan jamur. Detritivor adalah organisme heterotrof yang memanfaatkan serpihan organik padat (detritus) sebagai sumber makanan. Contoh organisme detritivor adalah cacing tanah luing, dan sebagian Echinodermata.
Unit Pembelajaran 2 : Ekologi 28 Bentang Alam Bentang alam adalah mosaik ekosistem-ekosistem yang saling terkait. Ekologi bentang alam (landscape ecology) berfokus pada faktor-faktor yang mengontrol pertukaran energi, material, dan organisme di berbagai ekosistem. Biosfer Biosfer adalah ekosistem global, total dari semua ekosistem dan bentang alam di planet bumi. Ekologi global (global ecology) mengkaji bagaimana pertukaran regional energi dan material memengaruhi fungsi dan distribusi organisme di seluruh biosfer. Faktor Abiotik 1. Suhu Suhu lingkungan merupakan faktor yang penting dalam distribusi organisme karena efeknya terhadap proses-proses biologis. Sel-sel kemungkinan akan pecah jika air yang dikandung membeku pada suhu di bawah 0 oC dan proteinprotein kebanyakan organisme terdenaturasi pada suhu di atas 45 oC. Selain itu hanya sedikit organisme yang dapat mempertahankan metabolisme aktif pada suhu yang amat rendah atau amat tinggi. Meskipun demikian terdapat adaptasiadaptasi luar biasa yang memungkinkan beberapa organisme misalnya prokariota termofilik untuk hidup di luar kisaran suhu yang bisa dihuni organisme lain. Kebanyakan organisme berfungsi paling baik dalam kisaran suhu lingkungan. Suhu di luar kisaran itu dapat memaksa sebagian hewan menghabiskan energi untuk meregulasi suhu internal seperti yang dilakukan mamalia dan burung. 2. Sinar Matahari Sinar matahari yang diserap oleh organisme fotosintetik menyediakan energi yang menjadi pendorong kebanyakan ekosistem. Sinar matahari yang terlalu sedikit dapat membatasi distribusi spesies fotosentik di hutan. Naungan
29 Unit Pembelajaran 2 : Ekologi dedaunan di pucuk pohon menjadikan kompetisi memperebutkan sinar sangat keras terutama untuk semaian yang tumbuh di lantai hutan. Dalam lingkungan akuatik setiap meter kedalaman air secara selektif menyerap sekitar 40.000 sinar merah dan sekitar 2% sinar biru yang melalui air, akibatnya sebagian besar fotosintesis pada lingkungan akuatik terjadi relatif di dekat permukaan. 3. Air Air merupakan sebuah faktor penting lain dalam distribusi spesies. Spesies yang hidup di pesisir atau di lahan basah pasang dapat mengalami desikasi atau mengering waktu pasang surut. Organisme darat menghabiskan ancaman desikasi yang nyaris terus-menerus dan distribusi spesies darat mencerminkan kemampuan memperoleh dan mengonversi air. Organisme gurun misalnya menunjukkan berbagai adaptasi untuk memperoleh dan konservasi air di lingkungan kering. 4. Salinitas Salinitas kadar garam air di lingkungan mempengaruhi keseimbangan air organisme melalui osmosis. Kebanyakan organisme akuatik hidup terbatas di habitat air tawar atau air asin karena memiliki kemampuan terbatas untuk berosmoregulasi, walaupun banyak organisme darat dapat mengekskresikan garam berlebih dari kelenjar khusus atau dalam feses. Dataran garam atau habitat berkadar garam tinggi lainnya umumnya hanya dihuni segelintir spesies tumbuhan atau hewan. 5. Nutrien Anorganik Sebaran dan kelimpahan organisme fotosintetik termasuk tumbuhan, alga, dan bakteri fotosintetik bergantung pada keberadaan nutrien anorganik seperti senyawa-senyawa dari nitrogen dan fosfor. Tumbuhan memperoleh nutriennutrien ini dari tanah. Struktur tanah pH dan kandungan nutrien kerapkali berperan utama dalam menentukan sebaran tumbuhan. Pada banyak ekosistem akuatik kadar rendah nitrogen dan fosfor membatasi pertumbuhan alga dan bakteri fotosintetik.
Unit Pembelajaran 2 : Ekologi 30 Komposisi mineral dan struktur fisik bebatuan dan tanah membatasi distribusi tumbuhan dan berarti juga distribusi hewan pemakan tumbuhan hal-hal tersebut turut berperan menciptakan ketidakseragaman di ekosistem darat. pH tanah dan air dapat membatasi distribusi organisme secara langsung melalui kondisi asam atau basa ekstrem atau secara tidak langsung melalui larutan nutrien dan toksin. Komposisi substrat permukaan dasar dapat memengaruhi kimia air. Kimia air sendiri memengaruhi organisme yang menetap di perairan tersebut dalam lingkungan perairan tawar dan laut. Struktur substrat menentukan organisme yang dapat melekat dan melayang di substrat. 6. Faktor Akuatik Lainnya Beberapa faktor abiotik berperan penting di ekosistem akuatik namun tidak di ekosistem terestrial. Organisme terestrial memiliki suplai oksigen melimpah dari udara, sementara organisme akuatik harus bergantung pada oksigen yang terlarut dalam air. Oksigen adalah faktor kritis bagi banyak spesies ikan. Air yang dingin dan bergerak cepat memiliki kandungan oksigen yang lebih tinggi daripada air hangat dan diam. 7. Faktor Terestrial Lainnya Beberapa faktor abiotik mempengaruhi ekosistem terestrial namun tidak mempengaruhi ekosistem akuatik. Contoh, angin kerap kali merupakan faktor penting di darat. Angin meningkatkan laju kehilangan air oleh organisme melalui evaporasi. Pendinginan evaporatif yang meningkat pun dapat menjadi menguntungkan di hari musim panas yang menyengat namun dapat menyebabkan angin beku yang berbahaya di musim dingin. Di beberapa ekosistem gangguan alam yang kerap terjadi seperti badai atau kebakaran berperan dalam sebaran organisme. 3. Bahan Bacaan 3: Aliran Energi dalam Ekosistem Semua organisme membutuhkan energi untuk pertumbuhan, perawatan, reproduksi, dan pada beberapa banyak spesies, untuk migrasi. Setiap hari Bumi menerima sekitar 1019 kkal energi matahari. Sebagaian besar energi ini diserap,
31 Unit Pembelajaran 2 : Ekologi dipencarkan, atau dipantulkan oleh atmosfer atau oleh permukaan Bumi. Hanya sekitar 1% dari sinar tampak yang dikonversi menjadi energi kimia oleh fotosintesis. Cahaya matahari merupakan sumber utama kehidupan. Organisme berklorofil memanfaatkan cahaya matahari untuk berfotosintesis. Organisme yang memanfaatkan cahaya matahari untuk mengubah zat anorganik menjadi zat organik disebut organisme fotoautotrof. Organisme yang menggunakan energi yang didapat dari reaksi kimia untuk membuat makanan disebut organisme kemoautotrof. Aliran energi merupakan rangkaian urutan pemindahan bentuk energi dari satu bentuk ke bentuk energi lain, dimulai dari sinar matahari, ke produsen, ke konsumen primer, ke konsumen tingkat tinggi, sampai ke saproba. Pengalihan energi juga berlangsung melalui sederetan organisme yang memakan dan yang dimakan di dalam rantai makanan maupun jaring-jaring makanan. Jumlah atau massa materi organik hidup dalam suatu ekosistem disebut dengan biomassa. Laju produsen mengonversi energi matahari menjadi energi kimia yang disimpan dalam senyawa organik disebut produksi primer. a. Struktur Trofik Hubungan makan-dimakan di antara berbagai spesies dalam suatu komunitas disebut sebagai struktur trofik. Struktur trofik dalam suatu komunitas menentukan transfer energidan nutrien dari tumbuhan dan organisme fotosintetik lainnya ke herbivor kemudian ke predator. Urut-urutan transfer makanan antara tingkat-tingkat trofik disebut rantai makanan.
Unit Pembelajaran 2 : Ekologi 32 Gambar 9 Rantai makanan (Sumber: Simon, Eric J., et al., 2015) Gambar 9 menunjukkan contoh rantai makanan di darat dan di air. Di dasar kedua rantai makan tersebut terdapat tingkat trofik yang menunjang tingkat lainnya. Tingkat ini ini terdiri atas autotrof yang disebut produsen. Produsen fotosintetik mengubah energi sinar matahari menjadi energi kimia yang disimpan dalam ikatan senyawa organik. Tumbuhan merupakan produsen utama di darat. Di air produsen utama adalah protista fotosintetik dan sianobakteri yang disebut fitoplankton. Alga multiseluler dan tumbuhan air juga merupakan produsen
33 Unit Pembelajaran 2 : Ekologi penting. Di perairan dangkal pada beberapa komunitas seperti yang mengelilingi lubang sumber hidrotermal produsennya ada prokariota kemosintetik. Semua organisme pada tingkat trofik di atas produsen merupakan heterotrofik atau konsumen. Semua konsumen bergantung secara langsung atau tidak langsung pada keluaran produsen herbivor yang memakan tumbuhan, alga, atau fitoplankton, merupakan konsumen primer. Konsumen primer di darat seperti belalang dan banyak serangga lainnya, bekicot, dan vertebrata tertentu, seperti mamalia perumput dan burung pemakan biji dan buah. Di lingkungan akuatik konsumen primer mencakup berbagai zooplankton terutama protista dan hewan mikroskopik seperti udang kecil yang memakan phytoplankton. Di atas konsumen primer, tingkat trofik tersusun atas karnivor yang memakan konsumen dari tingkat di bawahnya. Di darat, konsumen sekunder mencakup banyak mamalia kecil seperti mencit yang ditunjukkan pada gambar sedang melahap seekor serangga herbivora dan beraneka ragam burung, katak, dan laba-laba, juga singa dan berbagai karnivor besar lain yang memakan hewan perumput. Di komunitas akuatik, konsumen sekunder terutama merupakan ikan kecil yang memakan zooplankton tingkat trofik yang lebih tinggi mencakup konsumen tersier, seperti ular yang memakan mencit dan konsumen sekunder lain. Sebagian besar komunitas memiliki konsumen sekunder dan tersier seperti pada Gambar 9. Beberapa komunitas juga memiliki tingkat yang lebih tinggi, yaitu konsumen kuartener, yaitu rajawali di komunitas teresterial dan paus pembunuh di lingkungan laut. Tidak ada konsumen tingkat lima. Berapa konsumen memperoleh energi dari detritus, materi mati yang ditinggalkan oleh semua tingkat trofik, termasuk kotoran hewan, serasah tumbuhan, dan bangkai. Organisme-organisme yang berbeda mengonsumsi detritus pada tahap pembusukan yang berbeda. Pemakan bangkai (scavenger) yang merupakan hewan besar seperti gagak dan burung nasar memakan bangkai yang ditinggalkan oleh predator. Detritivor memakan materi organik yang membusuk. Cacing tanah dan kaki seribu adalah contoh detritivor. Pengurai atau dekomposer terutama prokariota dan fungi mensekresikan enzim yang mencerna
Unit Pembelajaran 2 : Ekologi 34 molekul-molekul dalam materi organik dan mengonversi menjadi bentuk anorganik. Penguraian mikroskopik dalam jumlah banyak sekali di tanah dan di lumpur di dasar danau dan laut menguraikan materi organik menjadi senyawa anorganik, bahan mentah yang digunakan tumbuhan dan fitoplankton untuk membuat materi organik baru yang pada akhirnya dapat menjadi makanan bagi konsumen. b. Jejaring Makanan Gambar 10 Jejaring makanan (Sumber: Simon, Eric J., et al., 2015)
35 Unit Pembelajaran 2 : Ekologi Di alam jarang terdapat komunitas yang sangat sederhana. Beberapa jenis konsumen primer biasanya memakan spesies tumbuhan yang sama, dan satu spesies konsumen primer mungkin memakan beberapa jenis tumbuhan berbeda. Beberapa percabangan rantai makanan juga terjadi pada tingkat trofik lainnya. Dengan demikian hubungan makan-memakan dalam satu komunitas terjalin menjadi jejaring makanan (food web) yang rumit. Mencit dan belalang pada Gambar merupakan konsumen sekunder, memakan belalang. Makanannya juga mencakup tumbuhan sehingga mencit tergolong konsumen primer juga. Mencit merupakan omnivore, hewan yang memakan produsen maupun konsumen pada tingkat trofik yang berbeda. Ular derik yang memakan mencit juga dimakan di lebih dari satu tingkat trofik. Anak panah biru yang mengarah ke ular derik mengindikasikan bahwa ular tersebut memakan konsumen primer, artinya ular tersebut juga merupakan konsumen sekunder. Anak panah menunjukkan bahwa ular ini memakan konsumen sekunder sehingga juga merupakan konsumen tersier. Jejaring makanan seperti pada Gambar 10, menunjukkan jejaring makanan yang disederhanakan. Jejaring makanan sesungguhnya melibatkan lebih banyak organisme pada setiap tingkat trofik, dan sebagian hewan memiliki diet yang lebih beraneka ragam daripada yang ditunjukkan pada gambar tersebut. c. Piramida Ekologi Ketika energi mengalir sebagai materi organik melalui tingkat-tingkat trofik ekosistem, sebagian besar energi hilang pada setiap mata rantai dalam rantai makanan. Transfer materi organik dari tumbuhan atau produsen ke herbivora (konsumen primer). Pada sebagian besar ekosistem herbivora hanya bisa memakan sekian persen dari materi tumbuhan yang dihasilkan, dan tidak semua yang dikonsumsinya bisa dicerna. Contoh ulat yang memakan daun mengeluarkan sekitar setengah energi di daun sebagai feses. Sebanyak 35% lainnya dari energi ini digunakan dalam respirasi seluler. Hanya sekitar 15% dari energi dalam makanan ulat ditransformasi menjadi biomassa ulat. Hanya biomassa ini (dan energi yang dikandungnya) yang tersedia bagi konsumen yang memakan ulat.
Unit Pembelajaran 2 : Ekologi 36 Gambar 11 Piramida produksi (Sumber: Simon, Eric J., et al., 2015) Piramida produksi pada Gambar 11 menggambarkan kehilangan energi komulatif setiap transfer dalam rantai makanan. Setiap tingkat piramida mempresentasikan semua organisme pada satu tingkat trofik, dan lebar setiap tingkat mengindikasikan seberapa banyak energi kimia dari tingkat di bawahnya yang betul-betul masuk ke dalam materi organik tingkat trofik tersebut. Produsen hanya mengubah sekitar 1% dari energi di sinar matahari yang tersedia untuk melakukan produksi primer dalam piramida ini, 10% dari energi yang tersedia pada setiap tingkat trofik masuk ke tingkat berikutnya yang lebih tinggi. Efisiensi sesungguhnya transfer energi biasanya berada sekitar 5-20%. Dengan kata lain 80-95% energi di satu tingkat trofik tidak pernah mencapai tingkat berikutnya. Hanya sebagian kecil energi yang disimpan oleh fotosintesis mengalir melalui rantai makanan ke konsumen tersier. Hal ini menjelaskan mengapa konsumen tingkat puncak, seperti singa dan rajawali, membutuhkan teritori geografis yang sedemikian luas dibutuhkan banyak vegetasi untuk menyokong dengan tingkat trofik yang semakin jauh dari produksi fotosintetik. Itulah yang menyebabkan mengapa sebagian besar rantai makanan terbatas sebanyak 3
37 Unit Pembelajaran 2 : Ekologi sampai 5 tingkat saja, karena tidak terdapat cukup energi di tingkat paling atas piramida ekologi untuk menyokong satu lagi tingkat trofik. 4. Bahan Bacaan 4: Daur Biogeokimia Skema Umum Siklus Kimia Matahari menyediakan masukan energi terus-menerus bagi ekosistem. Tidak ada sumber unsur kimia dari luar bumi, selain meteorit yang terkadang jatuh. Sehingga kehidupan bergantung pada daur ulang (siklus-ulang) zat-zat kimia. Suatu organisme hidup kebanyakan persediaan zat kimianya berubah terusmenerus seiring diperolehnya nutrien dan dilepaskannya produk-produk buangan. Atom-atom yang ada dalam molekul kompleks suatu organisme, saat organisme itu mati, dikembalikan ke lingkungan melalui kerja pengurai mengisi kembali reservoir nutrien anorganik yang digunakan tumbuhan dan produsen lain untuk membangun materi organik baru. Dapat dikatakan bahwa setiap makhluk hidup hanya meminjam unsur kimia suatu ekosistem dan mengembalikan apa yang tersisa dalam tubuhnya ketika ia mati. Siklus kimia dalam ekosistem melibatkan komponen biotik dan abiotik. Siklus-siklus itu disebut siklus (daur) biogeokimia. Gambar adalah skema siklus suatu nutrien mineral di dalam ekosistem. Siklus itu memiliki reservoir abiotik tempat zat kimia berakumulasi atau ditumpukkan di luar organisme hidup. Atmosfer adalah reservoir abiotik untuk karbon. Air di dalam ekosistem-ekosistem akuatik mengandung senyawa-senyawa karbon, nitrogen, dan fosfor yang terlarut.
Unit Pembelajaran 2 : Ekologi 38 Gambar 12 Skema umum siklus biogeokimia (Sumber: Simon, Eric J., et al., 2015) 1. Produsen menggabungkan zat-zat kimia dari reservoir abiotic ke senyawa organik 2. Konsumen memakan produsen, menggabungkan sejumlah zat kimia yang diperoleh ke dalam tubuhnya sendiri 3. Produsen dan konsumen sama-sama melepaskan sejumlah zat kimia itu kembali ke lingkungan dalam zat buangan 4. Pengurai berperan sentral dalam menguraikan molekul organik kompleks dalam detritus seperti serasah tumbuhan, kotoran hewan, dan organisme mati. Produk metabolisme ini adalah molekul-molekul anorganik yang mengisi
39 Unit Pembelajaran 2 : Ekologi kembali reservoir abiotik. Proses geologis seperti erosi dan penggerusan batu oleh cuaca juga berkontribusi bagi reservoir abiotic. Produsen menggunakan molekul anorganik dan reservoir abiotik sebagai bahan mentah untuk menyintesis molekul-molekul organik baru dan siklus itu berlanjut. Siklus biogeokimia bisa berlangsung lokal maupun global. Tanah adalah reservoir utama untuk nutrien dalam suatu siklus lokal seperti fosfor. Zat-zat kimia yang dalam sebagian waktunya berada dalam bentuk gas, seperti karbon dan nitrogen, pada dasarnya bersifat global. Sejumlah karbon yang diambil tumbuhan dari udara mungkin tadinya dilepaskan ke atmosfer oleh respirasi tumbuhan atau hewan di benua lain. Siklus Karbon, Oksigen, dan Air Karbon memiliki nilai penting sebagai pembentuk kerangka molekulmolekul organik yang esensial untuk semua organisme. Organisme fotosintetik memanfaatkan CO2 selama fotosintesis dan mengonversi karbon menjadi bentukbentuk organik yang digunakan oleh konsumen, termasuk hewan, fungi, protista dan prokariota heterotrofik. Proses fotosintesis juga membutuhkan H2O, dan menghasil O2 yang dimanfaatkan makhluk hidup untuk respirasi. Oksigen digunakan sebagai bahan bakar dalam metabolisme tubuh manusia dan hewan untuk menghasilkan energi. Senyawa hasil respirasi makhluk hidup dan pembakaran industri adalah CO2 dan H2O. Kedua senyawa ini kemudian digunakan kembali oleh tumbuhan untuk melakukan proses fotosintesis.
Unit Pembelajaran 2 : Ekologi 40 Gambar 13 Siklus karbon, oksigen, dan air (Sumber: https://images.app.goo.gl/efcpS19mq2fJrHRE7, diakses 11/11/2020) Fotosintesis oleh tumbuhan dan fitoplankton banyak sekali memanfaatkan CO2 dari atmosfer. Kuantitasnya kira-kira sebanding dengan CO2 yang ditambahkan ke atmosfer melalui respirasi seluler oleh produsen dan konsumen. Gunung berapi juga merupakan sumber CO2 yang penting. Pembakaran bahan bakar fosil turut menyumbang CO2 ke atmosfer. Air memiliki peran sangat penting untuk semua organisme, dan ketersediaannya memengaruhi laju proses-proses ekosistem, terutama produksi primer dan dekomposisi di ekosistem darat. Air dalam bentuk cair adalah fase fisik utama saat digunakan, walau beberapa organisme dapat menggunakan uap air. Pembekuan air tanah dapat membatasi ketersediaan air untuk tumbuhan darat. Laut merupakan reservoir air. Sekitar 97% air ada di lautan, 2% terikat dalam gletser dan es di kutub, 1% berada di danau, sungai, dan air tanah, dengan jumlah yang sangat sedikit di atmosfer.
41 Unit Pembelajaran 2 : Ekologi Gambar 14 Siklus air (Sumber: Suroso A.Y., Anna P, Kardiawarman, 2003) Air adalah sumber kehidupan dan dengannya kita bisa menjalankan aktivitas kita sehari-hari. Oleh karena itu, air menjadi sumber daya yang esensial. “… Dan dari air Kami jadikan segala sesuatu yang hidup.” (QS. Al-Anbiya’:30). Proses penciptaan alam semesta dan seisinya secara keseluruhan dilakukan oleh Allah SWT dalam keadaan seimbang, sebagaimana yang tertulis dalam QS. Al-Mulk:3. Demikian halnya dengan proses siklus air. Keseimbangan siklus air (water cycle) pada umumnya terbagi menjadi 4 tahap, yaitu evaporasi, presipitasi, infiltrasi, dan surface runoff (limpasan permukaan). Al-Quran telah menjelaskan masing-masing proses ini, sebagai berikut: a. Evaporasi Evaporasi (penguapan) adalah proses perubahan wujud zat dari cair menjadi gas yang terjadi di permukaan air dan tanah. Evaporasi terjadi karena temperatur permukaan cairan/tanah yang cukup tinggi sehingga molekul-molekul air di permukaan memperoleh energi yang cukup untuk memisahkan diri dari cairan/tanah yang ada di permukaan.
Unit Pembelajaran 2 : Ekologi 42 Dalam siklus air, sekitar 90% dari uap air yang ada di atmosfer berasal dari laut ataupun permukaan air lainnya yang terbentuk dari proses evaporasi. Sementara sisanya berasal dari tumbuhan yang melakukan proses transpirasi. Terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi tinggi rendahnya laju evaporasi. Faktor-faktor tersebut antara lain suhu udara di atas permukaan, kelembapan udara di atas permukaan, adanya panas di permukaan, dan adanya angin di atas permukaan. Salah satu kebesaran Allah SWT yaitu dapat mengubah air menjadi kumpulan gas di atmosfer dengan bantuan sinar matahari, yang disebut dengan awan, dengan bentuk yang bergumpal-gumpal. “Allah, Dialah yang mengirim angin, lalu angin itu menggerakkan awan dan Allah membentangkannya di langit menurut yang dikehendaki-Nya, dan menjadikannya bergumpal-gumpal; ….” (QS. Ar-Rum:48). b. Presipitasi Proses presipitasi merupakan peristiwa jatuhnya air dari atmosfer ke permukaan bumi. Ketika air diuapkan matahari dalam proses evaporasi, uap air tersirkulasikan di atmosfer kemudian terkondensasi menjadi zat cair dan terkumpul dalam butiran yang disebut condensation nuclei. Bentuk air dapat berupa cair dan beku yaitu hujan, embun, kabut dan salju. Tanda-tanda kekuasaan Allah SWT adalah Dia mampu menghembuskan angin dan menghalaukan awan, hingga awan itu terkumpul dan bertumpuk dalam gumpalan-gumpalan di langit. Ketika awan tersebut semakin hitam dan berat maka akan terjadi hujan di antara celah-celahnya. “Tidakkah kamu melihat bahwa Allah mengarak awan, kemudian mengumpulkan antara (bagian-bagian)-nya, kemudian menjadikannya bertindih-tindih, maka kelihatanlah olehmu hujan keluar dari celah-celahnya dan Allah (juga) menurunkan (butiran-butiran) es dari langit, (yaitu) dari (gumpalan-gumpalan awan seperti) gunung-gunung, maka ditimpakan-Nya (butiran-butiran) es itu kepada siapa yang dikehendaki-Nya dan dipalingkan-Nya dari siapa yang dikehendaki-Nya.…” (QS. An-Nuur:43).