41 Mikrotubulus, yang terdiri dari subunit protein tubulin, adalah struktur silinder berongga yang memberikan dukungan struktural dan bertindak sebagai "jalur" untuk transportasi intraseluler. Mikrotubulus juga memainkan peran penting dalam pembelahan sel dengan membentuk gelendong mitosis, yang membantu memisahkan kromosom selama replikasi sel. Selain itu, mikrotubulus terlibat dalam pergerakan silia dan flagela, yang sangat penting untuk motilitas sel dan pergerakan zat melintasi permukaan sel.
42
43 4
44 adalah salah satu makhluk hidup yang memiliki peranan penting dalam mensuplay oksigen yang nantinya dibutuhkan oleh manusia dan hewan. Sama halnya dengan manusia dan hewan, tumbuhan memiliki satuan terkecil yang secara morfologi yaitu sel. Kumpulan dari beberapa sel yang memiliki fungsi dan struktur yang berbeda dapat dikenal dengan jaringan. Jaringan secara struktural memiliki bentuk yang bervariasi. Struktur jaringan yang bervariasi ini memiliki perbedaan yang berdasarkan sel penyusunnya. Ada beberapa jaringan yang tersusun atas satu sel yang sama dan bersifat sederhana. Sedangkan ada jaringan yang tersusun atas bentukan sel yang berbeda sehingga komponen sel yang berada dalam jaringan tersebut terlihat kompleks. Organisasi yang ada pada tumbuhan dan menjadi hal yang paling mendasar adalah makromolekul. Adapun contoh-contoh dari makromolekul tersebut seperti protein, karbohidrat. Makromolekul itu nantinya akan menyusun bagian sel yang disebut dengan organel sel seperti plastida, nucleus, mitokondria, maupun ribosom. Organel-organel tersebut ada didalam sel dan berkumpul secara teratur membentuk jaringan hingga terbentuk organ tumbuhan seperti akar, batang, daun, bunga, buah, dan biji. Keseluruhan dari organ tersebut membentuk tumbuhan secara utuh. Sel yang menyusun tumbuhan dilapisi oleh dinding sel sebagai pelindung. Sedangkan bagian dalam sel berupa zat/ cairan sebagai tempat adanya reaksi-reaksi secara kimiawi, Dimana zat tersebut dinamakan protoplasma. Oleh karena itu tumbuhan mempunyai dua bagian yaitu dinding sel dan protoplasma.
45 Protoplasma tersusun atas cairan yang bersifat koloid yang sering disebut dengan sitoplasma. Secara kenampakan morfologi dapat dibagi menjadi beberapa sistem membrane, misalnya apparatus golgi, plastida, mitokondria, ribosom, maupun retikulum endoplasma. Sitoplasma dan nukelus merupakan bagian dari komponen protoplasmic. Sedangkan vakuola maupun benda ergastik tergolong komponen non protoplasmik. 1. Sitoplasma Sitoplasma adalah cairan kental, transparan yang ada di dalam sel, Dimana merupakan zat yang ada didalam sel (protoplasma) yang mengelilingi organelorganel sel. Sitoplasma dibagi menjadi 3 bagian, yaitu plasmalema, polioplasma, dan tonoplasma. Plasmolema adalah bagian terluar dari sitoplasma. Biasanya plasmolema ini berdekatan dengan dinding sel pada tumbuhan. Polioplasma adalah bagian yang ada di dalam setelah plasmolema. Biasanya polioplasma terdapat butiran halus yang didalamnya ada air/ kristal kecil dan kandungan minyak. Tonoplast adalah bagian dari sitoplasma yang berdekatan langsung dengan vakuola, memiliki sifat semipermeable dan bermembran tunggal. Secara kimiawi, sitoplasma tersusun atas beberapa unsur dalam jumlah yang besar maupun sedikit. Unsur yang dominan dan penting ada didalam sitoplasma seperti karbon, oksigen, hydrogen, dan nitrogen.
46 Sedangkan unsur yang terdapat di sitoplasma dalam jumlah yang sedikit seperti Si, Cu, Fl, Mn, dan Bo. Pada unsur yang dominan banyak ditemukan di dalam sel khusus seperti antibiotic, alkaloid, pigmen, lateks. 2. Retikulum Endoplasma Retikulum endoplasma merupakan salah satu organel sel yang memiliki sistem membrane, Dimana tersusun atas protein dan lipid serta berbentuk seperti pipa halus. Pada retikulum endoplasma juga terdapat ribosom, Dimana ribosom tersebut menempel pada retikulum endoplasma yang berperan sebagai sintesis protein. Dengan menempelnya ribosom pada retikulum endoplasma, maka sering disebut dengan retikulum endoplasma kasar. Sedangkan retikulum endoplasma yang tidak ditempeli ribosom disebut dengan retikulum endoplasma halus. Gambar 1. Retikulum Endoplasma Sumber : Kurniati, 2020
47 Retikulum endoplasma memiliki peran dalam transport hasil sekresi. Selain itu retkulum endoplasma terlibat dalam pengangkutan dalam sel yaitu mengangkut bahan yang disekresikan. Cara transport hasil sekresi (protein dan senyawa lainnya) yaitu bagian sisterna retikulum endoplasma akan melebar dan membentuk kantung kecil. Kantung kecil tersebut akan membentuk vakuola. 3. Mitokondria Mitokondria adalah organel sel yang memiliki membrane ganda. Salah satu membrannya membentuk tonjolan terlipat yang dinamakan kristae. Bahan dasar dari mitokondria adalah stroma yang mengandung banyak protein. Ribosom juga dapat ditemukan di dalam mitokondri dalam ukuran yang lebih kecil. Gambar 2. Mitokondria Sumber : Kurniati, 2020
48 Mitokondria memiliki peranan dalam respirasi sel untuk menghasilkan ATP/ energi bagi sel. Peranan lain yang dimiliki oleh mitokondria adalah pelibatan dalam proses metabolisme dan adanya mitokondria ini yaitu karena adanya proses pembelahan. 4. Plastida Plastida adalah salah satu organel sel yang hanya dimiliki tumbuhan. Plastida memiliki peranan dalam proses fotosintesis. Plastida dapat dikelompokkan berdasarkan pigmen warna, yaitu plastida yang berwarna (kromatofora) dan plastida tak berwarna (leukoplast). Plastida yang berwarna/ kromatofora dapat ditemui pada daun (kloroplast/ plastida yang berwarna hijau), buah masak (kromoplast/ plastida yang berwarna kemerahan), pada umbi (amyloplast/ plastida yang tak berwarna serta membentuk butiran pati). Gambar 3. Jenis-jenis Plastida Sumber : Kurniati, 2020
49 Leucoplast/ plastida yang tak berwarna ada yang membentuk lemak misalnya pada bagian epidermis daun tanaman Vanilla yang disebut dengan Elaioplast. Sedangkan Leukoplast yang membentuk protein dinamakan proteinoplast. 5. Diktiosom Diktiosom adalah organel sel yang ada pada tumbuhan dan memiliki peranan dalam proses sekresi seperti protein melalui sel maupun keluar sel. Diktiosom tersusun atas tumpukan vesikula pipih, Dimana bagian tepi tidak rata dengan bagian tubula seperti jala. 6. Sferosom dan Mikrobodi a. Sferosom adalah membrane tunggal yang terdapat enzim dan merupakan derifat dari retikulum endoplasma. Enzim ini akan membantu dalam sintesis minyak dan lemak. b. Mikrobodi memiliki bentuk yang sama dengan sferosom dan merupakan membrane tunggal dan terdapat kristal. Peranan penting dari mikrobodi ini adalah sebagai fotorespirasi yang banyak mengandung lemak yang akan diubah menjadi karbohodrat. Proses itu berperan dalam proses perkecambahan biji. c. Mikrotubul tumbuhan merupakan bagian yang berperan dalam mempertahankan bentuk sel dan melakukan penyusunan benang spindel pada proses pembelahan sel. 7. Inti Sel
50 Inti sel adalah organel sel yang berbentuk cakram, Dimana didalam inti sel terdapat membrane ini yang mengandung cairan inti. Gambar 4. Inti Sel Sumber : Kurniati, 2020 Didalam cairan ini terdapat kromoson yang mengandung protein dan DNA. Selain itu didalam inti sel juga terdapat anank inti/ Nukleolus. Vakuola merupakan organel sel yang terdapat pada sel hewan maupun sel tumbuhan. Namun vakuola pada sel tumbuhan memiliki ukuran yang lebih besar daripada sel hewan. Vakuola memiliki membrane yang membungkus vakuola yang disebut dengan tonoplast. Vakuola memiliki peranan dalam fungsi hidrolitik maupun sebagai penyimpanan cadangan makanan pada sel. Zat ergastik merupakan hasil sisa dari proses metabolism yang tidak digunakan atau dapat dimanfaatkan dalam bentuk
51 cadangan makanan. Zat ergastik dapat berupa amilum/ pati, maupun aleuron. Gambar 5. Zat Ergastik Sumber : Kurniati, 2020 Amilum adalah salah satu jenis polisakarida yang banyak ditemukan di berbagai jenis tumbuhan. Amilum banyak ditemukan pada jenis tanaman seperti jagung, tumbuhan kacang-kacangan, tumbuhan berumbi, kentang, gandum. Jika dilihat secara mikroskopis, amilum berbentuk seperti butiran amilum yang terdapat lapisan-lapisan yang mengelilingi titik Tengah dan tepi butiran. Ada istilah hilus. Hilum yang merupakan titik awal dari pembentukan amilum.
52 Aleuron pada tumbuhan adalah bagian dari biji yang mengandung protein. Aleuron banyak ditemui di sekeliling bagian luar endosperm. Gambar 6. Aleuron Sumber : Karp, 2010 Aleuron juga banyak terdapat pada biji-bijian seperti biji jarak, biji-biji serelia. Seperti pada biji serelia, pada butiran aleurone banyak ditemukan di lapisan terluar endosperm yang disebut dengan lapisan aleuron.
53 5
54 mekanisme ‘penghubung’ komponen lingkungan abiotik dengan komponen biotik dapat terjadi melalui proses fotosintesis. Isilah fotosintesis berasal dari bahasa Yunani yaitu ‘foto’ artinya cahaya dan ‘synthesis’ artinya ‚menggabungkan‚, ‚penggabungan‛. Fotosintesis adalah proses biologis penting yang terjadi pada tanaman hijau, ganggang, dan beberapa bakteri. Proses ini melibatkan konversi energi cahaya, biasanya dari matahari, menjadi energi kimia dalam bentuk glukosa (gula). Selama proses ini, organisme memanfaatkan karbon dioksida dari atmosfer dan air dari tanah, melepaskan oksigen sebagai produk sampingan. Proses ini sangat penting bagi kehidupan di bumi, karena berkontribusi terhadap pasokan oksigen dan berfungsi sebagai sumber energi utama bagi sebagian besar keanekaragaman hayati di planet ini. Fotosintesis dibagi menjadi dua tahap – reaksi yang bergantung pada cahaya (reaksi terang) dan reaksi yang tidak bergantung pada cahaya (siklus Calvin). Reaksi terang terjadi dalam membran tilakoid kloroplas dan melibatkan penangkapan energi cahaya untuk menghasilkan ATP (adenosine trifosfat) dan NADPH (nikotiamida adenine dinukleotida fosfat). Molekul pembawa energi ini kemudian digunakan pada tahap berikutnya, yaitu reaksi yang tidak bergantung pada cahaya, yang juga dikenal sebagai siklus Calvin. Reaksi yang bergantung pada cahaya terjadi pada membran tilakoid kloroplas, yang merupakan organel khusus yang ditemukan dalam sel tumbuhan. Pigmen utama yang terlibat dalam menangkap energi cahaya adalah klorofil a dan b, karotenoid, dan phycobilins. Pigmen-pigmen ini menyerap cahaya di berbagai wilayah spektrum yang terlihat, sehingga
55 memungkinkan tanaman untuk memaksimalkan kemampuannya dalam memanfaatkan energi matahari. Ketika cahaya diserap oleh pigmen ini, ia akan menggairahkan elektron dan memulai serangkaian reaksi yang menghasilkan produksi ATP dan NADPH. Molekul-molekul ini digunakan dalam siklus Calvin, yang berlangsung di stroma (ruang berisi cairan) kloroplas. Pada tahap ini, CO2 diubah menjadi glukosa dengan menggunakan energi dan daya reduksi yang disediakan oleh ATP dan NADPH. Siklus Calvin melibatkan serangkaian reaksi enzimatik yang pada akhirnya menghasilkan glukosa, yang dapat disimpan atau digunakan sebagai sumber energi langsung untuk tanaman. Proses ini juga melepaskan oksigen sebagai produk sampingan, yang berkontribusi pada pasokan oksigen ekosistem. Kloroplas adalah komponen kunci dari sel tanaman, yang bertanggung jawab untuk proses fotosintesis. Tertutup dalam membran ganda, kloroplas menyimpan pigmen hijau yang disebut klorofil, yang menangkap energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi kimia. Konversi ini mendukung sintesis molekul makanan di dalam tanaman, yang pada dasarnya memberi makan tanaman dan, secara tidak langsung, semua kehidupan di Bumi. Kloroplas tidak hanya ditemukan pada sel tumbuhan tetapi juga pada beberapa spesies ganggang dan protista. Hal ini menunjukkan bahwa proses fotosintesis terdapat pada berbagai macam organisme, sehingga sangat penting untuk mempertahankan kehidupan di planet kita.
56 Selain klorofil, kloroplas juga mengandung pigmen lain seperti karotenoid dan fikobilin, yang bertanggung jawab atas berbagai warna yang terlihat pada tanaman dan ganggang. Pigmen-pigmen ini bekerja sama untuk menyerap cahaya dari berbagai panjang gelombang, sehingga memungkinkan terjadinya fotosintesis yang efisien. Selain itu, kloroplas juga mengandung sistem enzim dan protein yang kompleks yang memfasilitasi reaksi kimia yang terlibat dalam mengubah energi cahaya menjadi energi kimia. Kloroplas memiliki struktur unik yang sangat terspesialisasi untuk memfasilitasi perannya dalam fotosintesis dan fungsi seluler lainnya (Gambar 1). Kloroplas biasanya berbentuk oval atau cakram dan memiliki struktur membran ganda. Membran luar dapat ditembus dan berinteraksi dengan bagian sel lainnya, sedangkan membran dalam menyediakan penghalang untuk bagian dalam kloroplas, yaitu stroma. Membran tilakoid sebagian besar mengandung pigmen berwarna hijau klorofil a, klorofil b, (seperti terlihat pada Gambar 2) dan sebagian lagi mengandung pigmen kuning sampai jingga yang digolongkan sebagai karotenoid. Di dalam stroma terdapat set membran ketiga, yaitu tilakoid, yang ditumpuk dalam grana. Tilakoid adalah tempat terjadinya reaksi fotosintesis yang bergantung pada cahaya (reaksi terang). Tumpukan ini saling terhubung oleh lamela, struktur yang memungkinkan transportasi elektron di antara keduanya. Ruang di dalam tilakoid, yang disebut lumen tilakoid, adalah tempat terjadinya reaksi pemisahan air dalam fotosintesis. Terakhir, stroma, yang mengisi bagian dalam kloroplas, adalah tempat reaksi fotosintesis yang tidak
57 bergantung pada cahaya (siklus Calvin), atau gelap, berlangsung. Stroma mengandung DNA kloroplas sendiri, ribosom, dan mesin lain yang diperlukan untuk reaksi yang tidak bergantung pada cahaya, yang menunjukkan sifat semiotonom kloroplas. Kloroplas juga memiliki proses replikasi yang unik, mirip dengan bakteri. Mereka membelah diri melalui pembelahan biner, di mana stroma mereplikasi DNA-nya dan membelah diri menjadi dua anak kloroplas. Proses ini memungkinkan proliferasi dan distribusi kloroplas yang cepat di dalam sel tanaman. Gambar 1. Tempat fotosintesis-kloroplas pada tumbuhan
58 Gambar 2. Struktur klorofil a dan klorofil b Kemampuan yang dimiliki oleh zat warna hijau (pigmen fotosintetik) yang terdapat dalam kloroplas untuk menyerap energi cahaya matahari, memungkinkan tumbuhan untuk membentuk bahan organik sebagai hasil utama dan oksigen sebagai hasil sampingan. Secara keseluruhan proses fotosintesis dapat dituliskan dengan persamaan sebagai berikut: 6CO2 + 6 H2O + Energi cahaya → C6H12O6 + 6O2 Kesimpulannya, kloroplas adalah organel luar biasa yang bertanggung jawab atas proses fotosintesis dan fungsi seluler penting lainnya. Struktur khusus dan prosesnya yang rumit
59 menunjukkan signifikansinya dalam mempertahankan kehidupan di planet kita. Reaksi terang yaitu reaksi yang bergantung pada cahaya, juga dikenal sebagai reaksi fotokimia, adalah tahap pertama fotosintesis dan berlangsung di dalam membran tilakoid kloroplas. Proses ini secara langsung bergantung pada cahaya, dan fungsi utamanya adalah menghasilkan ATP (adenosin trifosfat) dan NADPH (nikotinamida adenin dinukleotida fosfat), yang keduanya sangat penting untuk tahap kedua fotosintesis, yaitu siklus Calvin, reaksi yang tidak bergantung pada cahaya. Reaksi yang bergantung pada cahaya dimulai ketika foton cahaya diserap oleh molekul pigmen dalam fotosistem (Fotosistem II dan Fotosistem I), memicu pelepasan elektron berenergi tinggi. Elektron-elektron ini kemudian diangkut melalui rantai transpor elektron, memfasilitasi produksi ATP melalui proses yang dikenal sebagai fotofosforilasi. Sementara itu, molekul air dipecah (fotolisis) untuk menggantikan elektron yang hilang dalam Fotosistem II, melepaskan oksigen sebagai produk sampingan. Elektron-elektron tersebut, setelah mencapai Fotosistem I, diberi energi kembali oleh peristiwa penyerapan cahaya lain dan akhirnya ditransfer ke molekul NADP+ untuk membentuk NADPH, sebuah proses yang dikenal sebagai fotoreduksi. Kedua Fotosistem bekerja bersama menggunakan energi cahaya matahari untuk menghasilkan ATP dan NADPH dalam dua aliran elektron yaitu aliran
60 elektron nonsiklik dan aliran elektron siklik. Secara kolektif, ATP dan NADPH yang dihasilkan kemudian digunakan dalam reaksi yang tidak bergantung pada cahaya untuk mengubah karbon dioksida menjadi glukosa. Oleh karena itu, reaksi yang bergantung pada cahaya sangat penting dalam mengubah energi matahari menjadi energi kimia, sehingga menopang kehidupan di Bumi. Transfer elektron non-siklik, juga dikenal sebagai fotofosforilasi non-siklik, adalah proses penting lainnya dalam reaksi fotosintesis yang bergantung pada cahaya. Aliran elektron nonsiklik seperti terlihat pada Gambar 3 bagian a. Dalam proses ini, dua fotosistem (Fotosistem II dan Fotosistem I) bekerja sama untuk mengubah energi cahaya menjadi energi kimia dalam bentuk ATP dan NADPH. Proses ini dimulai di Fotosistem II, di mana energi cahaya memecah molekul air, melepaskan oksigen dan elektron. Elektronelektron ini tereksitasi oleh energi cahaya dan dilewatkan di sepanjang rantai transpor elektron menuju Fotosistem I. Ketika elektron-elektron ini bergerak, mereka mendorong produksi ATP melalui kemiosmosis. Setelah elektron mencapai Fotosistem I, elektron tersebut kembali tereksitasi oleh energi cahaya dan kemudian ditransfer ke NADP+ untuk membentuk NADPH. Tidak seperti transfer elektron siklik, transfer elektron nonsiklik tidak mendaur ulang elektron kembali ke fotosistem; sebaliknya, transfer elektron ini secara konstan membutuhkan elektron baru dari molekul air.
61 Proses ini sangat penting selama siklus Calvin, reaksi fotosintesis yang tidak bergantung pada cahaya, di mana ATP dan NADPH dibutuhkan. ATP menyediakan energi, dan NADPH menyediakan elektron yang diperlukan untuk mengubah karbon dioksida menjadi glukosa, sebuah molekul penyimpan energi. Tanpa transfer elektron non-siklik, tanaman dan organisme fotosintetik lainnya tidak akan dapat mengubah energi cahaya menjadi bentuk yang dapat mereka gunakan untuk bahan bakar proses metabolisme mereka. Singkatnya, baik transfer elektron siklik maupun nonsiklik memainkan peran penting dalam reaksi fotosintesis yang bergantung pada cahaya. Sementara transfer elektron siklik membantu menjaga keseimbangan dan melindungi peralatan fotosintesis, transfer elektron non-siklik sangat penting untuk produksi ATP dan NADPH yang diperlukan untuk siklus Calvin. Bersama-sama, proses-proses ini memastikan bahwa tanaman dapat secara efisien mengubah energi cahaya menjadi energi kimia, menjadikannya produsen utama dan fondasi rantai makanan di bumi. Oleh karena itu, penelitian lanjutan mengenai proses-proses ini sangat penting untuk memahami dan berpotensi meningkatkan efisiensi fotosintesis dan ketahanan pangan global.
62 a b Gambar 3. Reaksi Terang: a. Aliran elektron nonsklik. b. aliran elektron siklik. Dalam reaksi fotosintesis yang bergantung pada cahaya, transfer elektron siklik adalah proses yang menghasilkan ATP tanpa menghasilkan NADPH atau O2. Elektron yang diawali oleh penyerapan cahaya dalam fotosistem I dilewatkan melalui serangkaian pembawa elektron dan kembali lagi ke fotosistem I, menciptakan sebuah siklus. Aliran elektron siklik (Gambar 3 bagian b) menggunakan fotositem I tetapi tidak menggunakan Fotosistem II. Proses ini mendorong sintesis ATP melalui gaya gerak proton yang dihasilkan oleh aliran elektron transmembran. Ini adalah aspek penting dari fase fotokimia fotosintesis, memastikan pasokan energi ketika ada permintaan yang lebih tinggi untuk ATP relatif terhadap NADPH. Proses transfer elektron siklik adalah mekanisme penting untuk menjaga keseimbangan dalam reaksi fotosintesis yang bergantung pada cahaya. Ketika terdapat kelebihan ATP, hal ini memungkinkan tanaman untuk terus mensintesis energi
63 tanpa menghasilkan lebih banyak NADPH atau oksigen daripada yang diperlukan. Keseimbangan ini sangat penting untuk berfungsinya dan kelangsungan hidup tanaman. Selain perannya dalam menyeimbangkan produksi energi, transfer elektron siklik juga berperan dalam menstabilkan peralatan fotosintesis. Dengan menciptakan lingkaran tertutup aliran elektron, hal ini membantu mencegah kerusakan pada fotosistem I dan komponen lain dari reaksi yang bergantung pada cahaya. Hal ini sangat penting terutama pada saat-saat stres ketika mesin fotosintesis menjadi lebih rentan. Siklus Calvin, juga dikenal sebagai Siklus Calvin-Benson atau reaksi gelap fotosintesis, adalah proses yang digunakan tanaman dan ganggang untuk mengubah karbon dioksida menjadi molekul yang kaya energi seperti glukosa. Dinamakan sesuai dengan nama Melvin Calvin, yang memenangkan Hadiah Nobel untuk karyanya, siklus ini menggunakan ATP dan NADPH yang dihasilkan selama reaksi fotosintesis yang bergantung pada cahaya untuk menyalakan konversi karbon dioksida menjadi senyawa organik. Siklus Calvin adalah proses yang sangat penting dalam kehidupan tanaman dan ganggang, karena siklus ini menyediakan energi yang diperlukan untuk bertahan hidup. Namun, proses ini tidak terbatas pada penyediaan energi saja, tetapi juga memainkan peran penting dalam mengurangi kadar karbon dioksida di atmosfer. Karbon
64 dioksida adalah gas rumah kaca yang berkontribusi secara signifikan terhadap pemanasan global. Siklus Calvin membantu mengimbangi efek ini dengan memanfaatkan karbon dioksida sebagai bahan baku untuk produksi senyawa organik. Proses ini sangat penting dalam menjaga keseimbangan gas-gas di atmosfer, memastikan bahwa kadar karbon dioksida tidak mencapai tingkat yang berbahaya. Selain itu, Siklus Calvin juga memainkan peran penting dalam menopang kehidupan di Bumi dengan menghasilkan oksigen sebagai produk sampingan. Oksigen diperlukan untuk respirasi aerobik, yang digunakan oleh semua organisme hidup untuk menghasilkan energi. Oleh karena itu, Siklus Calvin tidak hanya menyediakan energi vital bagi tanaman dan ganggang, tetapi juga memainkan peran penting dalam menjaga keseimbangan gas-gas atmosfer yang diperlukan oleh semua bentuk kehidupan. Siklus Calvin terdiri dari tiga fase utama yaitu fiksasi karbon (karboksilasi), reduksi, dan regenerasi. Fase Karboksilasi dari Siklus Calvin, juga dikenal sebagai tahap fiksasi karbon, adalah fase pertama dari tiga fase siklus. Fase ini ditandai dengan reaksi antara karbon dioksida (CO2) dan ribulosa-1,5-bisfosfat (RuBP), gula lima karbon. Reaksi ini difasilitasi oleh enzim Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase, umumnya dikenal sebagai RuBisCO. Perlu dicatat bahwa RuBisCO adalah protein yang paling melimpah di Bumi, menyoroti pentingnya fase ini dalam siklus karbon global. Reaksi ini menghasilkan senyawa enam
65 karbon yang tidak stabil, yang dengan cepat terpecah menjadi dua molekul 3-fosfogliserat (3-PGA), senyawa tiga karbon. Dengan demikian, melalui fase karboksilasi, karbon dioksida anorganik diubah menjadi bentuk organik yang lebih dapat digunakan, yang menyiapkan panggung untuk langkah selanjutnya dalam Siklus Calvin. Selain itu, fase karboksilasi juga mendorong produksi oksigen sebagai produk sampingan, sehingga sangat penting untuk menjaga keseimbangan atmosfer dan mempertahankan kehidupan di Bumi. Fase Reduksi adalah tahap kedua dari Siklus Calvin (Gambar 4), setelah fase karboksilasi. Di sini, molekul 3- fosfogliserat, yang terbentuk pada fase sebelumnya, menjalani proses dua langkah. Awalnya, molekul ATP menyumbangkan fosfat berenergi tinggi ke setiap molekul 3- PGA, mengubahnya menjadi 1,3-bisfosfogliserat. Selanjutnya, sepasang elektron yang disumbangkan oleh NADPH mereduksi setiap molekul 1,3-bisfosfogliserat menjadi gliseraldehida-3-fosfat (G3P). Langkah ini menyelesaikan transformasi karbon anorganik (dari CO2) menjadi molekul organik.
66 Gambar 4. Siklus Calvin Dari setiap enam molekul G3P yang dihasilkan dalam Siklus Calvin, hanya satu molekul yang dikeluarkan untuk konversi selanjutnya menjadi glukosa atau molekul organik lainnya. Lima molekul G3P yang tersisa melanjutkan ke tahap berikutnya - tahap regenerasi. Seluruh fase reduksi, pada dasarnya, merupakan proses konversi energi di mana energi cahaya yang disimpan sebagai ATP dan NADPH digunakan untuk "memperbaiki" CO2 menjadi bentuk organik yang lebih dapat digunakan. Fase ini mendasari kemampuan tanaman, ganggang, dan bakteri tertentu untuk mengubah cahaya matahari menjadi makanan, sebuah proses yang mendasar bagi kehidupan di bumi.
67 Fase Regenerasi adalah tahap terakhir dari siklus Calvin, setelah fase reduksi. Tahap ini melibatkan konversi sisa lima molekul gliseraldehida-3-fosfat (G3P) menjadi ribulosa-1,5- bifosfat (RuBP), sehingga mengatur ulang siklusnya. Regenerasi RuBP sangat penting karena berfungsi sebagai molekul yang menerima CO2, memulai seluruh siklus. Proses ini rumit dan boros energi, memerlukan serangkaian reaksi enzimatik yang didukung oleh ATP. Meskipun fase regenerasi tidak berinteraksi langsung dengan CO2 atau berkontribusi terhadap pembentukan glukosa, namun fase ini penting. Tanpa regenerasi, Siklus Calvin tidak akan mampu mempertahankan konversi CO2 menjadi glukosa secara terus menerus, dan fotosintesis akan terhenti. Pada akhirnya, fase ini memungkinkan tumbuhan, alga, dan bakteri tertentu untuk terus melakukan fotosintesis, sehingga menjadi dasar bagi kehidupan di Bumi. Fase regenerasi, seperti siklus Calvin lainnya, merupakan bukti mekanisme rumit dan efisien yang telah dikembangkan alam untuk kelangsungan hidup dan perkembangbiakan kehidupan.
68
69 6
70 hewan, dalam istilah biologi, mengacu pada sekelompok sel yang menjalankan fungsi yang sama dan terorganisir untuk membentuk suatu unit kesatuan. Ada empat jenis jaringan utama yang terdapat pada sebagian besar hewan, yaitu: jaringan epitel, jaringan ikat, jaringan otot, dan jaringan saraf (Gambar 1). Masing-masing jaringan ini memiliki karakteristik dan fungsi unik yang berkontribusi terhadap kelangsungan hidup hewan. Secara umum, jaringan hewan memainkan peran penting dalam berfungsinya dan kelangsungan hidup semua hewan. Jaringan ini merupakan jaringan sel yang kompleks dan beragam yang bekerja sama untuk memastikan kesehatan dan kesejahteraan organisme secara keseluruhan. Jaringan epitel, misalnya, membentuk kulit dan lapisan rongga tubuh, yang berfungsi sebagai pelindung. Jaringan ikat mendukung dan mengikat berbagai bagian tubuh, sementara jaringan otot memfasilitasi gerakan, dan jaringan saraf membawa pesan kimiawi antara berbagai bagian tubuh. Gambar 1. Empat jaringan dasar pada hewan
71 Secara struktural, jaringan epitel, yang dicirikan oleh selselnya yang rapat, biasanya tersusun berlapis-lapis. Jaringan ini dapat dikategorikan ke dalam tiga bentuk yang berbeda berdasarkan jumlah lapisan sel dan bentuk sel. 1. Epitel sederhana: Jenis ini terdiri dari satu lapisan sel yang melekat langsung pada membran basal. Fungsi utamanya adalah memfasilitasi difusi, filtrasi, sekresi, dan penyerapan. Tergantung pada bentuk selnya, epitel ini diklasifikasikan lebih lanjut menjadi epitel skuamosa sederhana (sel datar seperti sisik), kuboid sederhana (sel berbentuk kubus), dan kolumnar sederhana (sel panjang dan sempit). 2. Epitel berlapis: Terdiri dari beberapa lapisan sel, epitel berlapis dirancang untuk peran perlindungan, terutama di area tubuh yang sering mengalami keausan. Jenis ini dibagi lagi menjadi epitel skuamosa berlapis, kuboid berlapis, dan kolumnar berlapis berdasarkan bentuk sel di lapisan terluar. 3. Epitel berlapis semu: Meskipun jenis ini tampak bertingkat, namun sebenarnya terdiri dari satu lapisan sel dengan ketinggian yang berbeda-beda, yang menyebabkan penampilan berlapis-lapis yang menipu. Epitel ini biasanya ditemukan melapisi saluran pernapasan, yang membantu sekresi dan pergerakan lendir. Masing-masing jenis epitel ini memiliki lokasi dan fungsi spesifik di dalam organisme, yang mencerminkan keaneka-
72 ragaman dan kemampuan beradaptasi yang luar biasa dari jaringan epitel. Memahami struktur jaringan epitel merupakan hal yang mendasar untuk menjelaskan bagaimana jaringan epitel menjalankan berbagai fungsinya dalam berbagai sistem tubuh. Jaringan epitel, menyajikan beragam fungsi, menjadikannya komponen mendasar dalam struktur biologi hewan. Jenis jaringan ini berfungsi sebagai penghalang pelindung tubuh, melapisi semua permukaan luar dan dalam, termasuk kulit, bagian dalam mulut, lapisan paru-paru, dan bahkan saluran pencernaan. Gambar 2. Bentuk dan lapisan sel penyusun jaringan epitelium Jaringan ini berfungsi sebagai garis pertahanan pertama terhadap kerusakan fisik dan invasi patogen. Jaringan epitel juga memainkan peran penting dalam sekresi dan penyerapan. Epitel kelenjar, misalnya, bertanggung jawab atas produksi dan pelepasan berbagai zat seperti hormon, enzim, dan keringat. Dalam saluran pencernaan, sel epitel memfasilitasi penyerapan nutrisi dari makanan yang
73 dikonsumsi, sehingga memainkan peran kunci dalam nutrisi. Selain itu, jenis jaringan ini terlibat dalam penerimaan sensorik, dengan sel epitel khusus yang ditemukan di organorgan sensorik seperti hidung, mata, dan telinga. Memahami struktur dan fungsi jaringan epitel sangat penting karena memberikan wawasan tentang bagaimana tubuh mempertahankan homeostasis dan bereaksi terhadap rang-sangan eksternal dan internal. Jaringan ikat hewan memiliki peran penting dalam organisasi struktural dan operasi tubuh. Jaringan ini terdiri dari berbagai sel, serat, dan matriks ekstraseluler, yang dikelompokkan ke dalam empat kategori utama: jaringan ikat longgar, jaringan ikat padat, jaringan ikat khusus, dan jaringan ikat pendukung. Jaringan-jaringan ini berkontribusi pada fungsi-fungsi seperti mengikat dan mendukung struktur tubuh, mengisolasi dan menyimpan energi, dan mengangkut zat-zat di dalam tubuh. Salah satu fungsi utama jaringan ikat adalah memberikan dukungan struktural. Ini termasuk mendukung dan menghubungkan berbagai organ dan jaringan, serta memberikan kekuatan dan stabilitas pada tubuh secara keseluruhan. Sebagai contoh, tendon dan ligamen adalah jenis jaringan ikat padat yang menghubungkan otot dengan tulang dan tulang dengan tulang. Jaringan ikat juga memainkan peran penting dalam melindungi tubuh. Jaringan adiposa, sejenis jaringan ikat longgar, bertindak sebagai isolasi dan perlindungan untuk organ vital seperti jantung dan ginjal. Jaringan ini juga
74 berfungsi sebagai cadangan energi bagi tubuh. Selain fungsi pendukung dan perlindungannya, jaringan ikat sangat penting dalam menjaga keseimbangan cairan di dalam tubuh. Darah dan getah bening adalah contoh jaringan ikat khusus yang mengangkut zat-zat seperti nutrisi, oksigen, dan produk limbah ke seluruh tubuh. Matriks ekstraseluler di dalam jaringan ini membantu mengatur pergerakan cairan dan molekul. Jaringan ikat pendukung, seperti tulang rawan dan tulang, memberikan dukungan fisik untuk struktur tubuh. Tulang rawan bertindak sebagai bantalan di antara tulang untuk mencegah gesekan dan menyerap goncangan, sedangkan tulang berfungsi sebagai kerangka tubuh dan melindungi organ-organ vital. Jaringan ikat memainkan peran penting dalam menjaga berfungsinya sistem tubuh. Jaringan ikat tidak hanya memberikan dukungan struktural, tetapi juga berkontribusi terhadap perlindungan, keseimbangan cairan, dan stabilitas keseluruhan. Tanpa jaringan ikat, tubuh tidak akan dapat menjalankan fungsi-fungsi penting yang diperlukan untuk bertahan hidup. Oleh karena itu, sangat penting untuk menjaga jaringan ikat kita melalui gaya hidup sehat dan nutrisi yang tepat untuk memastikan fungsi tubuh yang optimal. Jaringan ikat hewan dapat diklasifikasikan secara luas ke dalam empat jenis utama: 1. Jaringan Ikat Longgar: Jaringan ini adalah yang paling luas dan dikenal karena jalinan seratnya yang longgar.
75 Jaringan ini meliputi jaringan adiposa (lemak) dan jaringan areolar, yang dapat ditemukan di sekitar pembuluh darah, saraf, dan membentuk lapisan dermis kulit. Jaringan ikat longgar, yang sering dianggap sebagai "bahan pembungkus" tubuh, adalah salah satu jenis jaringan ikat yang paling serbaguna. Jaringan ikat longgar terdiri dari serangkaian fibroblas, makrofag, dan adiposit di antara jenis sel lainnya, jaringan ikat longgar dicirikan oleh matriks ekstraseluler yang luas yang dihiasi dengan serat protein. Jaringan ini membentuk jaring-jaring yang fleksibel dan suportif yang menyediakan dasar bantalan untuk jaringan epitel tubuh, menyelimuti pembuluh darah, saraf, dan pembuluh limfatik. Jaringan adiposa, berbagai jaringan ikat longgar, sangat penting untuk penyimpanan energi dan insulasi termal. Jaringan areolar, bentuk lainnya, tersebar luas di seluruh tubuh, mengisi ruang di antara serat otot, pembuluh darah dan getah bening di sekitarnya, serta organ pendukung dalam rongga perut. Organisasi serat yang longgar dalam jaringan ini tidak hanya memberikan fleksibilitas tetapi juga ketahanan terhadap tekanan dari berbagai arah, menjadikan jaringan ikat longgar sebagai pemain penting dalam menjaga integritas struktural tubuh. Contoh dan fungsi jaringan ikat longgar bervariasi, tergantung pada jenis jaringan tertentu. Berikut adalah beberapa contoh dan fungsinya masing-masing: a. Jaringan adiposa: Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, jaringan adiposa berfungsi sebagai
76 cadangan energi dan menyediakan isolasi untuk organ-organ vital. b. Jaringan areolar: Jenis jaringan ikat longgar ini membantu mendukung dan melindungi pembuluh darah, saraf, dan jaringan lain di dalam tubuh. c. Jaringan retikuler: Terdiri dari serat retikuler, jenis jaringan ikat longgar ini membentuk kerangka untuk organ-organ seperti hati dan limpa. 2. Jaringan Ikat Mukosa: Ditemukan pada tali pusar bayi baru lahir, jaringan ini memberikan dukungan dan perlindungan pada pembuluh darah. 3. Jaringan Ikat Padat: Seperti namanya, jaringan ini padat dengan serat kolagen, memberikan kekuatan dan ketahanan terhadap peregangan. Jaringan ini dibagi lagi menjadi jaringan padat teratur (ditemukan pada tendon dan ligamen) dan jaringan padat tidak teratur (membentuk lapisan kulit). 4. Jaringan Ikat Pendukung: Jaringan ini meliputi tulang rawan dan tulang. Tulang rawan bersifat fleksibel dan lentur, memberikan dukungan dan penyerapan goncangan, sedangkan tulang bersifat kaku, memberikan dukungan struktural pada tubuh. 5. Jaringan Ikat Khusus: Kategori ini mencakup jaringan seperti darah dan getah bening, yang membawa nutrisi dan bahan buangan ke seluruh tubuh, dan jaringan adiposa, yang menyimpan energi dan mengisolasi tubuh.
77 Setiap jenis jaringan ikat memiliki kombinasi unik dari jenis sel, serat, dan matriks ekstraseluler, yang membuatnya sesuai dengan peran spesifiknya di dalam tubuh. Meskipun fungsinya berbeda, semua jenis jaringan ikat bekerja sama untuk menjaga agar tubuh dapat berfungsi dengan baik dan efisien. Jaringan otot adalah jaringan lunak yang menyusun otototot pada tubuh hewan, dan menimbulkan kemampuan otot untuk berkontraksi. Hal ini terutama dicapai melalui aksi dua protein yang disebut aktin dan miosin. Pada hewan dan manusia, jaringan otot diklasifikasikan ke dalam tiga jenis: otot rangka, otot jantung, dan otot polos, masing-masing dengan struktur dan fungsi yang berbeda. Otot rangka mengontrol gerakan volunter, otot jantung membentuk jantung dan mengontrol kontraksi jantung yang tidak disengaja, sedangkan otot polos ditemukan di berbagai organ dan struktur seperti kerongkongan, perut, usus, bronkus, rahim, uretra, pembuluh darah, dan kulit. Jaringan otot sangat penting untuk pergerakan, postur tubuh, dan menjaga suhu tubuh. Jaringan otot menyumbang sekitar 40% dari berat badan seseorang dan memainkan peran penting dalam menjaga tubuh tetap sehat dan berfungsi dengan baik. Secara struktural, jaringan otot dapat dibagi menjadi unit-unit yang lebih kecil yang disebut serat otot, yang merupakan sel silinder panjang dengan banyak inti. Serat otot ini dibagi lagi menjadi miofibril, yang merupakan kumpulan filamen protein yang memberikan tampilan lurik
78 pada otot. Dua jenis utama filamen protein adalah aktin dan miosin, yang bekerja sama untuk menciptakan kontraksi. Setiap serat otot dikelilingi oleh jaringan ikat yang disebut endomisium, yang memberikan dukungan dan perlindungan. Beberapa serat otot kemudian disatukan dan dikelilingi oleh jaringan ikat lain yang disebut perimysium, membentuk fasia. Terakhir, beberapa fasikulus dikelilingi oleh lapisan jaringan ikat lain yang disebut epimysium untuk membentuk otot secara keseluruhan. Berikut ini merupakan jenis-jenis jaringan otot (Gambar 3): 1. Otot Rangka - Otot jenis ini melekat pada tulang dan mengontrol gerakan sukarela seperti berjalan atau mengangkat beban. Otot rangka terdiri dari serat-serat panjang berinti banyak dan memiliki tampilan bergarisgaris atau lurik karena susunan filamen aktin dan miosin. 2. Otot Jantung - Hanya ditemukan di jantung, otot jantung bertanggung jawab atas kontraksi tak sadar yang memompa darah ke seluruh tubuh. Otot ini memiliki serat yang lebih kecil dan bercabang dengan satu inti dan juga memiliki tampilan lurik. 3. Otot Polos - Seperti namanya, otot polos memiliki tampilan yang halus dan ditemukan di berbagai organ dan struktur di seluruh tubuh. Otot ini bertanggung jawab atas gerakan yang tidak disengaja seperti pencernaan atau pelebaran pembuluh darah. Serat otot polos berbentuk gelendong dengan satu nukleus.
79 Gambar 3. Berbagai macam tipe jaringan otot Secara fungsional jaringan otot mempunyai beberapa fungsi, yaitu: 1. Gerakan - Fungsi utama jaringan otot adalah menghasilkan gerakan. Otot rangka bekerja sama dengan tulang dan sendi untuk menciptakan gerakan volunter, sedangkan otot jantung dan otot polos mengontrol gerakan involunter. 2. Postur tubuh - Jaringan otot juga berperan dalam menjaga postur tubuh dengan memberikan dukungan dan stabilitas untuk struktur tubuh. 3. Pengaturan suhu tubuh - Kontraksi otot menghasilkan panas, yang membantu mengatur suhu tubuh dan mencegah hipotermia. 4. Perlindungan - Otot, terutama yang ada di perut dan dada, memberikan perlindungan bagi organ-organ vital seperti jantung, paru-paru, dan usus. 5. Penyimpanan energi - Jaringan otot juga berfungsi sebagai tempat penyimpanan glikogen, suatu bentuk
80 glukosa yang digunakan sebagai sumber energi oleh selsel otot selama aktivitas yang berkelanjutan. Jaringan saraf memainkan peran penting dalam komunikasi di dalam tubuh. Jaringan saraf sangat penting untuk berfungsinya sistem saraf, yang mengontrol dan mengkoordinasikan semua aktivitas tubuh.Jaringan ini terdiri dari sel-sel khusus yang disebut neuron yang mengirimkan sinyal listrik di antara berbagai bagian tubuh. Sinyal-sinyal ini membantu mengoordinasikan dan mengatur berbagai fungsi tubuh, seperti gerakan, sensasi, dan pikiran. Jaringan saraf merupakan salah satu komponen penting dari sistem saraf, terutama terdiri dari neuron dan neuroglia. Neuron, sel utama, mengirimkan sinyal listrik untuk memfasilitasi komunikasi antara otak dan bagian tubuh lainnya. Neuroglia, atau sel glial, memberikan dukungan struktural, nutrisi dan perlindungan kepada neuron, memastikan fungsi optimalnya. Jaringan jaringan saraf yang kompleks ini memainkan peran yang sangat penting dalam segala hal yang kita lakukan, mulai dari menggerakkan otot hingga memproses pikiran dan sensasi. Struktur neuron dirancang secara unik untuk memfasilitasi transmisi sinyal listrik yang efisien. Badan sel mengandung nukleus dan organel lainnya, sedangkan dendrit menerima sinyal yang masuk dari neuron lain. Akson, di sisi lain, mengirimkan sinyal keluar ke neuron lain atau sel otot. Di sekeliling akson terdapat zat lemak yang
81 disebut mielin, diproduksi oleh sel glial, yang bertindak sebagai isolator dan mempercepat transmisi sinyal. Selain perannya dalam komunikasi, jaringan saraf juga berperan penting dalam mengatur berbagai fungsi tubuh. Sistem saraf otonom, terdiri dari saraf yang menghubungkan otak dan sumsum tulang belakang ke organ-organ seperti jantung, paru-paru, dan sistem pencernaan, mengendalikan tindakan yang tidak disengaja seperti pernapasan dan pencernaan. Sistem saraf somatik, terdiri dari saraf yang menghubungkan otak dan sumsum tulang belakang ke otototot di seluruh tubuh, mengendalikan tindakan sukarela seperti gerakan dan refleks. Secara struktural, jaringan saraf pada hewan sangat mirip dengan manusia, dengan beberapa perbedaan penting yang disesuaikan dengan kebutuhan spesifik setiap spesies. Seperti halnya neuron manusia, neuron hewan juga terdiri atas badan sel, dendrit, dan akson (Gambar 4), yang membentuk jaringan yang rumit untuk komunikasi dan kontrol di dalam tubuh hewan. Jaringan ini memungkinkan hewan untuk berinteraksi dengan lingkungannya, merespons rangsangan, dan melakukan perilaku yang kompleks. Beberapa hewan, seperti burung dan cetacea, bahkan memiliki struktur khusus dalam jaringan saraf mereka untuk mendukung kemampuan unik seperti navigasi dan komunikasi. Sebagai contoh, burung memiliki sekelompok neuron yang dikenal sebagai 'sistem magnetoreception', yang membantu mereka menavigasi selama migrasi dengan merasakan medan magnet bumi. Di sisi lain, cetacea memiliki jaringan saraf khusus dalam sistem pendengaran-
82 nya, yang memungkinkan mereka menggunakan ekolokasi untuk navigasi dan berburu di bawah air. Contoh-contoh ini menggambarkan sifat adaptif dari struktur jaringan saraf pada hewan, yang menyoroti peran sentralnya dalam kelangsungan hidup dan adaptasi terhadap lingkungan yang beragam. Gambar 4. Struktur sel saraf pembentuk jaringan saraf
83 7
84 Definisi ekosistem adalah komunitas tumbuhan dan hewan yang hidup di suatu wilayah bersama dengan komponen lingkungan tak hidup seperti tanah, udara, dan air. Ekosistem merupakan sistem ekologi yang terbentuk adanya hubungan timbal balik antara makluk hidup dengan lingkungannya. Menurut UU Republik Indonesia No. 32 Tahun 2009 menyatakan bahwa Ekosistem adalah tatanan unsur lingkungan hidup yang merupakan kesatuan utuhmenyeluruh dan saling mempengaruhi dalam membentuk keseimbangan, stabilitas, dan produktivitas lingkungan hidup. Dengan kata lain Ekosistem adalah suatu tatanan kesatuan secara utuh dan menyeluruh antara segenap unsur lingkungan hidup yang saling memengaruhi. Ekosistem dapat terbentuk dari komponen hidup dan tak hidup yang saling berinteraksi membentuk satu kesatuan yang teratur. Keteraturan ini terjadi adanya arus materi dan energi yang terkendalikan oleh arus informasi antara komponen dalam ekosistem tersebut. Karakteristik dasar ekosistem antara lain: 1. Struktur: terdiri dari komponen biotik atau hidup dan komponen abiotik atau tak hidup. 2. Proses: terdiri dari aliran energi dan siklus bahan /bahan kimia. 3. Perubahan: bisa perubahan Dinamis (tidak statis) dan perubahan Berurutan, dll. Ekosistem berfungsi melalui beberapa siklus biogeokimia dan mekanisme perpindahan energi. Mengamati dan mendokumentasikan komponen ekosistem yang terdiri dari
85 komponen abiotik atau benda mati seperti udara, air, iklim dan tanah. Komponen biotik seperti tumbuhan dan hewan. Kedua aspek ekosistem ini saling berinteraksi satu sama lain melalui beberapa aspek fungsional untuk membentuk ekosistem alam. Gambar 1. Rantai makanan sederhana dalam sebuah ekosistem di darat dan di laut Tanaman, herbivora dan karnivora dapat membentuk rantai makanan. Semua rantai makanan ini tergabung bersama-sama membentuk ‘jaring kehidupan’ di mana manusia sangat bergantung pada ekosistem. Contoh rantai makanan tertera pada Gambar 1. Masing-masing mengguna-
86 kan energi itu berasal dari matahari dan memberikan energi nutrien pada ekosistem ketika organisme saling memakan satu dengan lainnya. Ekosistem menghasilkan biosfer bumi dan mendukung keberadaan manusia. Pengetahuan tentang ekosistem sangat penting bagi kesejahteraan bangsa karena ekosistem menyediakan sumber daya alam, barang serta jasa lain yang dibutuhkan manusia. Ekosistem yang sehat berfungsi membangun tanah, meningkatkan penyerbukan tanaman, memurnikan air, memasok bahan baku, mengatur atmosfer, mendaur ulang nutrisi, dan mendetoksifikasi limbah. Proses ekosistem secara kolektif membentuk dasar bagi semua kehidupan di Bumi. Untuk terestrial, ekosistem air tawar, dan pesisir/laut untuk terus memberikan manfaat ini, manusia interaksi dengan ekosistem perlu dikelola dengan baik, terutama dalam menghadapi peningkatan pemanasan global. Pendekatan yang optimis dalam mengelola ekosistem memerlukan pendekatan yang maju pemahaman yang diperoleh melalui penelitian tentang struktur, fungsi, kondisi, dan ekosistem ekosistem distribusi. Kemampuan untuk memproyeksikan keadaan ekosistem di masa depan sebagai respons terhadap tekanan masyarakat sangat penting untuk memastikan bahwa ekosistem terus menjadi sistem pendukung kehidupan yang penting bagi manusia dan bumi. Perubahan lahan mempengaruhi ekosistem dengan cara yang kritis. Ini mengubah struktur dan fungsinya; dapat membatasi ketersediaan barang dan jasa yang penting bagi kesehatan ekosistem dan kesejahteraan masyarakat, berdampak langsung pada kualitas habitat dan
87 keanekaragaman hayati, menciptakan jalur untuk penyebaran spesies invasif dan mempengaruhi kimia atmosfer, cuaca dan iklim, kualitas dan kuantitas air, serta sistem lingkungan lainnya. Karena ketahanan ekosistem bervariasi secara geografis, memahami perubahan dalam geografis dan kerangka kerja ekosistem sangat penting untuk mengelola konsekuensinya. 1. Aspek struktural Ada beberapa komponen yang membentuk aspek struktural suatu ekosistem antara lain: a. Aspek anorganik: C, N, CO2, H2O. b. Senyawa organik: Protein, Karbohidrat, Lipid yang menghubungkan aspek abiotik dengan biotik. c. Iklim: Suhu, Kelembapan, Cahaya dan Topografi. d. Produsen: Tumbuhan. e. Konsumen makro: Fagotrof, Hewan besar. f. Konsumen mikro: Saprotrof, jamur. 2. Aspek fungsional: a. Siklus energi. b. Rantai makanan. c. Keanekaragaman, keterkaitan antar organisme. d. Siklus nutrisi, siklus biogeokimia. e. Evolusi.
88 Setiap organisme hidup dalam beberapa hal bergantung pada organisme lain. Tumbuhan adalah makanan bagi hewan herbivora yang pada gilirannya menjadi makanan bagi hewan karnivora. Produsen. Tumbuhan adalah merupakan produsen dalam ekosistem sebagaimana mereka memproduksi makanan mereka dengan menggunakan energi dari matahari. Di dalam hutan ini membentuk komunitas kehidupan tumbuhan. Di laut, ada bentuk alga kecil menjadi rumput laut berukuran besar. Hewan herbivora adalah konsumen utama sebagai mereka hidup dari produsen. Di sebuah hutan, ada serangga, amfibi, reptil, burung dan mamalia. Hewan herbivora termasuk misalnya gajah, sapi, kerbau, kambing, kelinci, dan rusa yang hidup dari tumbuhan. Mereka merumput di padang rumput atau memakan dedaunan dari pohon. Di padang rumput, ada herbivora seperti blackbuck yang memakan rumput. Di daerah semi kering terdapat spesies seperti chinkara atau kijang India. Di laut terdapat ikan-ikan kecil yang hidup dari alga dan tumbuhan lainnya. Di daerah tropis, terdapat hewan karnivora, atau hewan sekunder konsumen yang hidup dari hewan herbivora. Di hutan, terdapat hewan karnivora harimau, macan tutul, serigala, rubah dan kucing liar kecil. Di laut, ikan karnivora hidup dengan memakan ikan dan hewan laut lainnya. Hewan yang hidup di laut memiliki ukuran yang beragam mulai dari bentuk mikroskopis hingga mamalia raksasa seperti ikan paus.
89 Pengurai atau detrivora adalah sekelompok organisme terdiri dari hewan-hewan kecil seperti cacing, serangga, bakteri dan jamur, bahan organik yang mati terurai menjadi partikel yang lebih kecil dan akhirnya menjadi zat yang lebih sederhana yang dapat digunakan tanaman sebagai nutrisi. Oleh karena itu, penguraian merupakan fungsi yang sangat penting di alam, karena tanpa hal ini segala sesuatu akan terjadi nutrisi akan terikat pada benda mati dan tidak ada kehidupan baru yang dapat dihasilkan ekosistem yang sangat kompleks dan terdiri dari sejumlah besar individu dari berbagai macam spesies. Di ekosistem tropis yang kaya spesies seperti di Indonesia, hanya sedikit spesies yang sangat umum, sementara sebagian besar spesies mempunyai individu yang relatif sedikit. Beberapa spesies tumbuhan dan hewan sangat langka dan mungkin hanya terdapat pada beberapa lokasi spesies saja. Tanaman ini dikatakan ‘endemik’ di daerah tersebut. Fungsi ekosistem merupakan sumberdaya alam daerah tropika yang memiliki banyak manfaat, baik aspek ekologi maupun aspek sosial ekonomi. Peranan penting ekosistem bagi kehidupan dapat diketahui dari banyaknya makhluk hidup, baik yang hidup di perairan, di darat serta ketergantungan manusia terhadap ekosistem tersebut. Contoh peranan ekosistem dalam kehidupan misalnya ekosistem mangrove dalam mencegah banjir, menurunkan tingkat erosi di pantai dan sungai, mencegah intrusi air laut, sebagai wilayah/daerah asuhan, pemijahan, dan mencari
90 makan untuk berbagai jenis biota laut, serta menurunkan tingkat polusi (pencemaran) produksi bahan organik sebagai sumber makanan. Manfaat ekosistem mangrove yang paling menonjol dan tidak tergantikan oleh ekosistem lain adalah kedudukannya yang sentral dalam mata rantai yang menghubungkan kehidupan ekosistem laut dan daratan, kemampuannya dalam meminimasi dan menstimulir terjadinya pencemaran logam berbahaya dengan menangkap dan menyerap logam berat tersebut. Manfaat lainnya dari ekosistem mangrove adalah manfaat sosial ekonomi bagi masyarakat pesisir, yaitu sebagai sumber mata pencaharian dan produksi dari berbagai jenis hutan tanaman mangrove dan hasil ikutan lainnya. Dahuri et al. (2004) mengidentifikasikan kurang lebih 70 macam kegunaan pohon mangrove bagi kepentingan manusia, baik produk langsung maupun tidak langsung yang sebagian besar telah dimanfaatkan oleh masyarakat. Manfaat langsung, seperti: bahan baku bangunan, alat tangkap, pupuk pertanian, bahan baku kertas, makanan, obat-obatan, minuman dan tekstil. Sedangkan produk tidak langsung berupa tempat rekreasi dan sebagainya. Pada ekosistem padang rumput, vegetasi didominasi oleh rerumputan dan herba. Ekosistem padang rumput adalah mekanisme penting komunitas ekologi di Bumi, dan menjalankan fungsi-fungsi utama dalam siklus karbon (C), pengaturan iklim, dan pemeliharaan keanekaragaman hayati. Namun, sejak pertengahan abad ke 20 ekosistem ini punya telah mengalami fluktuasi lingkungan yang besar karena perubahan iklim dan aktivitas manusia. Perubahan yang