KONSEP DASAR BIOLOGI DAN IPBA

Pengantar

Ekologi adalah ilmu yang mempelajari hubungan timbal balik (interaksi) antara makhluk hidup dan lingkungannya, baik biotik (makhluk hidup ) maupun abiotik (benda - benda mati). Dalam ekologi kita mempelajari makhluk - makhluk hidup itu sebagai suatu kesatuan atau sistem dengan lingkungannya. Di dalam lingkungan hidup ini terdapat saling hubungan antar komponennya dan membentuk ekosistem.

Untuk mempelajari ekologi, para akhli ekologi terlebih dahulu mengedepankan pemahaman tentang organisasi alam dalam tiga tingkatan, antara lain :

1. Populasi
2. Komunitas
3. Ekosistem

Mereka menganalisa struktur, aktivitas dan perubahan yang terjadi di dalam dan diantara tingkatan-tingkatan ini. Ahli ekologi biasanya bekerja di lapangan, mempelajari cara kerja alam. Mereka sering berada di wilayah yang terisolasi seperti di sebuah kepulauan dimana hubungan antara tanaman dan binatang mungkin lebih sederhana dan mudah untuk dipahami. Hal ini dilakukan agar mereka menjadi lebih mudah dalam memecahkan masalah yang terkait dengan cara pengendalian dampak masalah perubahan  lingkungan tersebut.

Ekologi berkepentingan dalam menyelidiki interaksi organisme dengan lingkungannya. Pengamatan ini bertujuan untuk menemukan prinsip - prinsip yang terkandung dalam hubungan timbal balik tersebut.

Dalam studi ekologi digunakan metode pendekatan secara menyeluruh pada komponen - komponen yang berkaitan dalam suatu sistem. Maka ruang lingkup ekologi berkisar pada tingkat populasi, komunitas, dan ekosistem.

Dalam  pembahasan  prinsip  ekologi  tidak  lepas  dari  pembahasan  ekosistem dengan komponen penyusunannya, yaitu faktor abiotik dan biotik. Faktor abiotik antara lain suhu, air, kelembaban, cahaya, dan topografi, sedangkan faktor biotik adalah makhluk hidup yang terdiri dari manusia, hewan, tumbuhan, dan mikroba.

Faktor biotik adalah faktor hidup yang meliputi semua makhluk hidup di bumi, baik tumbuhan maupun hewan. Dalam ekologi, tumbuhan berperan sebagai produsen, hewan berperan sebagai konsumen, dan mikroorganisme berperan sebagai dekomposer.

Faktor  biotik  juga  meliputi  tingkatan  -  tingkatan  organisme  yang  meliputi individu,  populasi,  komunitas, ekosistem,  dan biosfer.  Tingkatan  -  tingkatan organisme makhluk hidup tersebut dalam ekosistem akan saling berinteraksi, saling mempengaruhi membentuk suatu sistem yang menunjukkan kesatuan. Secara  lebih  terperinci  tingkatan  organisasi  makhluk  hidup  adalah  sebagai berikut.  Anda Perhatikan ganbar berikut !

Gambar 1.1 Tingkatan organisasi makhluk hidup

Guna  memperoleh  pemahaman  tentang  tingkatan  organisasi  makhluk  hidup, anda perhatikan uraian berikut ini :

a.  Individu

Untuk lebih jelasnya, marilah kita bahas individu dalam keseharian. Anda tentu pernah melihat seekor kucing sedang tiduran, seorang anak sedang berlarian atau sebatang pohon rambutan tumbuh di pekarangan. Apa yang Anda lihat tersebut adalah satu makhluk hidup. Satu makhluk hidup yang Anda lihat itu disebut individu. Jadi Anda menyebut Anda sendiri sebagai individu, demikian juga  tiap  sebatang  pohon  pisang  dalam  rumpunnya.  Tentu  Anda  dapat mengamati   dengan  jelas  setiap  jenis  individu,   Anda   dapat   menghitung banyaknya individu dalam kelompoknya.

Bagaimana membedakan individu dalam satu kelompok ?  Kita kadang - kadang agak sukar untuk menentukan individu dari satu kelompok organisme. Misalnya memisahkan individu rumput pada lapangan rumput, individu binatang pada binatang karang, begitu pula dengan memisahkan sebatang pohon kunyit dari rumpunnya.

Pernahkah Anda menanam ubi kayu dengan steknya?  Potongan ubi kayu itu akan tumbuh menjadi individu baru. Telur burung berasal dari induk burung betina dapat menetas dan menghasilkan individu burung. Oleh sebab itu, prinsip bahwa individu selalu bersifat tunggal.

b. Populasi

Populasi adalah sekelompok mahkluk hidup dengan spesies yang sama, yang hidup di suatu wilayah yang sama dalam kurun waktu yang sama pula. Misalnya semua badak   di Ujung Kulon membentuk suatu populasi, begitu juga dengan pohon-pohon Jati yang ada di sekitarnya. Ahli ekologi memastikan dan menganalisa jumlah dan pertumbuhan dari populasi serta hubungan antara masing-masing spesies dan kondisi-kondisi lingkungan.

Apa saja faktor yang dapat merubah populasi ?  Benar,  kadangkala perubahan disebabkan oleh peristiwa-peristiwa alam. Misalnya perubahan curah hujan bisa menyebabkan beberapa populasi meningkat sementara populasi lainnya terjadi penurunan. Atau munculnya penyakit-penyakit baru secara tajam dapat menurunkan populasi suatu spesies tanaman atau hewan. Sebagai contoh di beberapa wilayah yang menerima hujan asam dalam jumlah besar populasi ikan menurun secara tajam.

Tahukah Anda apakah yang dimaksud dengan kepadatan populasi? Kepadatan populasi adalah besarnya populasi dalam hubungannya dengan satuan ruang. Umumnya dinyatakan dalam jumlah individu, atau biomassa perencanaan satuan luas atau volume.

Agar  bagi  Anda  lebih  jelas,  maka  akan  diberikan  beberapa  contoh  tentang konsep kepadatan populasi, misalnya 40 mahasiswa S1 PGSD per kelas yang luasnya 56 meter persegi, 100 pohon mangga per hektar, 50 ekor ikan mas per meter persegi kolam, dan atau 200 kambing per hektar. Kadang - kadang bagi kita lebih penting untuk mengetahui apakah suatu populasi sedang berkurang atau bertambah (sedang mengalami perubahan atau tidak), misalnya jumlah ayam yang ada di pekarangan per jam. Kepadatan populasi juga mempengaruhi komunitas atau ekosistem, di samping jenis organismenya.

d. Ekosistem

Sebuah ekosistem adalah level paling kompleks dari sebuah organisasi alam. Ekosistem terbentuk dari sebuah komunitas dan lingkungan abiotiknya seperti iklim, tanah, air, udara, nutrien dan energi. Antara komunitas dan lingkungannya selalu terjadi interaksi. Interaksi ini menciptakan kesatuan ekologi yang disebut ekosistem. Komponen penyusun ekosistem adalah produsen (tumbuhan hijau), konsumen (herbivor, karnivor, dan omnivor), dan dekomposer atau pengurai (mikroorganisme). Coba carilah oleh Anda, contoh  - contoh ekosistem yang terdapat di alam ini. Konsep mengenai ekosistem akan dibahas secara khusus dibagian ekosistem.

 1. Ekosistem  Alam

Ekosistem adalah kesatuan dari komunitas atau satuan fungsional dari makhluk hidup dengan lingkungannya dimana terjadi antar hubungan. Dalam ekosistem itulah makhluk - makhluk hidup saling berinteraksi baik di antara makhluk - makhluk hidup itu satu sama lain maupun dengan lingkungannya. Pengaruh lingkungan terhadap makhluk - makhluk yang hidup di sana disebut sebagai aksi, sebaliknya makhluk - makhluk hidup mengadakan reaksi terhadap pengaruh tadi. Pengaruh makhluk hidup yang satu terhadap yang lainnya disebut sebagai koakasi.

Contoh dari ekosistem misalnya hutan, kolam, danau, padang rumput, akuarium yang  baik  dan  sebagainya. Dalam  mempelajari  ekosistem  ini  kita  harus melihatnya sebagai suatu kesatuan, suatu sistem yang meliputi faktor - faktor lingkungan  dan  makhluk  -  makhluk  yang  hidup  di  dalamnya.  Jadi  suatu ekosistem secara fungsionil mempunyai dua komponen. Yang pertama adalah komponen abiotik, yaitu bagian - bagian yang tak hidup. Yang kedua adalah komponen biotik yaitu seluruh makhluk - makhluk hidup yang hidup di sana.

Antara komunitas dan lingkungannya selalu terjadi interaksi. Interaksi ini menciptakan kesatuan ekologi yang disebut ekosistem.  Komponen penyusun ekosistem adalah produsen (tumbuhan hijau), konsumen (herbivor, karnivor, dan omnivor), dan dekomposer atau pengurai (mikroorganisme). Semua ekosistem yang ada di alam dan   menempati lingkungan cocok dengan habitatnya inilah sebenarnya yang dimaksud dengan biosfer.   Coba  anda perhatikan pembahasan tentang biosfer berikut ini.

 a.  Biosfer

Semua ekosistem di dunia disebut biosfer. Dalam biosfer, setiap makhluk hidup menempati lingkungan yang cocok untuk hidupnya. Lingkungan atau tempat yang  cocok  untuk  kehidupannya  disebut  habitat. Dalam  biologi  kita  sering membedakan  istilah  habitat  untuk  makhluk  hidup  mikro,  seperti  jamur  dan bakteri, dengan istilah substrat.

Dua spesies makhluk hidup dapat menempati habitat yang sama, tetapi tetap memiliki relung (nisia) berbeda. Nisia adalah status fungsional suatu organisme dalam ekosistem. Dalam niche (nisia) nya organisme tersebut dapat berperan aktif, sedangkan organisme lain yang sama habitatnya tidak dapat berperan aktif. Sebagai contoh marilah kita lihat gambaran antara habitat dan niche (nisia) sebagai berikut :

Tiap jenis makhluk hidup mempunyai tempat hidup yang tertentu, dengan keadaan - keadaan tertentu. Misalnya kecebong, hidup di air yang tergenang, tidak terlalu keruh dan terdapat tumbuh - tumbuhan air. Sehingga kalau kita ingin mencari kecebong kita harus mencarinya pada tempat seperti itu. Tempat hidup dengan keadaan - keadaan tertentu itulah yang disebut habitat. Kalau boleh kita katakan habitat adalah “alamat” dari suatu makhluk hidup.

Sedangkan niche pengertiannya lebih luas lagi, selain habitatnya menyangkut juga hal tingkah lakunya, kebiasaan makannya dan menduduki tingkat trofik yang mana dalam ekosistemnya. Jadi niche dari kecobong adalah : air yang agak jernih, tergenang, dengan tumbuhan air, dapat berenang, meskipun lebih senang tinggal di dasar genangan atau menempel pada benda - benda seperti batu atau yang lainnya, dan menempati tingkatan trofik sebagai konsumen primer. Kalau boleh kita katakan niche adalah status fungsionil atau jabatan dari suatu makhluk hidup dalam ekosistem.

Bila dalam suatu ekosistem terdapat dua jenis makhluk hidup yang menempati niche yang sama, akan terjadilah persaingan - persaingan yang hebat, biasanya salah satu jenis akan kalah. Yang kalah akan hilang dari ekosistem. Jadi secara umum dapat dikatakan dua spesies tidak mungkin menempati niche yang sama dalam waktu yang lama dalam suatu ekosistem

b.   Faktor Abiotik

Faktor  abiotik  adalah faktor tak hidup yang  meliputi  faktor fisik  dan kimia, termasuk kepada faktor fisik utama yang mempengaruhi ekosistem anatara lain : suhu, sinar matahari, air, tanah, ketinggian, angin dan garis lintang.

Semua faktor lingkungan tersebut di atas   mempengaruhi ekosistem termasuk kepada komponen abiotik yang umumnya merupakan faktor lingkungan yang mempengaruhi makhluk - makhluk hidup, sebagai berikut :

(1)   Suhu

Suhu  berpengaruh  terhadap  ekosistem karena suhu  merupakan  syarat  yang diperlukan organisme untuk hidup. Buktinya ada jenis - jenis organisme yang hanya dapat hidup pada kisaran suhu tertentu.

b)   Sinar matahari

Energi cahaya matahari mempengaruhi ekosistem secara global karena matahari menentukan suhu. Sinar matahari juga merupakan unsur vital yang dibutuhkan oleh tumbuhan sebagai produsen untuk berfotosintesis.

c)   Air

d)   Tanah

Tanah merupakan merupakan  tempat hidup bagi organisme. Jenis tanah yang berbeda menyebabkan organisme yang hidup di dalamnya juga berbeda. Tanah juga menyediakan unsur - unsur penting bagi pertumbuhan organisme, terutama tumbuhan.

e)   Ketinggian

Ketinggian tempat menentukan jenis organisme yang hidup di tempat tersebut, karena ketinggian yang berbeda akan menghasilkan kondisi fisik dan kimia yang berbeda. Contoh orang yang tinggal di daerah pantai umumnya memiliki kadar Haemoglobine yang rendah, bila dibandingkan dengan orang yang tinggal di pegunungan, 

f)    Angin

Angin atau udra yang bergerak selain berperan dalam menentukan kelembapan juga berperan dalam penyebaran biji tumbuhan tertentu.

g)   Garis Lintang

Garis lintang yang berbeda menunjukkan kondisi lingkungan yang berbeda pula. Garis lintang secara tak langsung menyebabkan perbedaan distribusi organisme di  permukaan  bumi.  Ada  organisme  yang  mampu  hidup  pada  garis  lintang tertentu saja.

c.    Faktor Biotik

Semua faktor lingkungan yang hidup, tinggal di lingkungan  dan  mempengaruhi ekosistem termasuk kepada komponen biotik.

1) Produsen, semua tumbuhan yang memiliki zat hijau daun, merupakan makhluk hidup autotrof yang dapat menghasilkan makanan dari zat - zat anorganik. Umumnya merupakan makhluk - makhluk hidup yang dapat melakukan proses fotosintesa, menempati tingkat trofik pertama.

2) Konsumen,  semua  organisma  yang  mendapatkan  makanan  secara langsung   dengan   mengkonsumsi   produsen.   Umumnya   merupakan makhluk hidup / hewan   sejenis pemakan tumbuhan (herbivora) atau pemakan organisme tingkat trofik 1.

3) Pengurai,  semua organisma makhluk hidup yang tugasnya menguraikan jasad organisme yang telah mati untuk diuraikan   menjadi bahan anorganik. Kelompok penguarai adalah bakteri pembusuk dan jamur.

2.   Kelompok makhluk hidup  menurut jenis makanannya

Dalam ekosistem terdapat keragaman makhluk hidup berdasarkan jenis makanan yang  dikonsumsinya.  Hal  ini  juga akan  menentukan  organisme  berdasarkan tingkat trofiknya dalam rantai makanan.

1. Hewan Herbivora, hewan kelompok ini termasuk organisme tingkat trofik ke 2

yang  mengkonsumsi  organisme  tingkat  pertama,  tingkatan  ini  diisi  oleh hewan pemakan tumbuhan, misal Belalang.

2. Hewan Carnivora, hewan kelompok ini termasuk organisme tingkat trofik ke 3 yang mengkonsumsi organisme tingkat trofik ke 2, tingkat ini diisi oleh hewan pemakan daging atau hewan yang masih dapat dimangsa oleh hewan lain, misal Tikus

3. Hewan Omnivora, hewan kelompok ini termasuk organisme tingkat trofik ke 4 yang mengkonsumsi organisme tingkat trofik ke 3, tingkat ini diisi oleh hewan pemakan organisme  tingkat sebelumnya dan tidak dapat dimakan lagi oleh organisma lainnya. Tingkat trofik ini   terdiri dari hewan carnivora, seperti Elang, Singa, dan Harimau.

Pernahkah anda  mendengar istilah adaptasi? Benar, adaptasi adalah kata yang sudah tidak asing lagi di telinga kita. Namun apakah kita sudah mengetahui arti yang sebenarnya dari adaptasi ? Baiklah, mari kita mulai pembahasannya. 

Kanekaragaman  makhluk  hidup  yang  ada  di  alam  sesunguhnya  merupakan sebuah mekanisma adaptasai terhadap adanya interaksi yang berlangsung di alam. Keberadaan makhluk hidup dalam sebuah lingkungan, bagaimanapun memerlukan proses adaptasi, karena alam akan melakukan seleksi  terhadap makhluk hidup yang ada di dalamnya, ini menjadi sebuah hukum alam yang tidak bisa dihindari.

Pengertian Adaptasi, adaptasi adalah kemampuan makhluk hidup untuk menyesuaikan diri terhadap lingkungannya. Setiap lingkungan dibumi memiliki karakteristik yang berbeda-beda. Penyesuaian makhluk hidup ini menyebabkan makhluk hidup memiliki bentuk dan karakteristik yang berbeda pula pada tiap- tiap  lingkungannya.  Makhluk  hidup perlu  menyesuaikan  diri  agar  mampu bertahan  hidup  dalam  lingkungannya.  Sehingga  adaptasi  sangat  penting dilakukan mahluk hidup agar tidak terjadi kepunahan.

Berdasarkan keterangan bacaan di atas kira-kira menurut anda apa tujuan makhluk hidup melakukan adaptasi  ?  Benar, adaptasi bertujuan untuk : (a) melindungi diri dari musuh atau pemangsa; (b) untuk memperoleh makanan ; (c) untuk bertahan hidup.

Ada bermacam - macam adaptasi makhluk hidup terhadap lingkungannya, yaitu: adaptasi morfologi, adaptasi fisiologi, dan adaptasi tingkah laku.

 a.   Adaptasi morfologi

Adaptasi morfologi adalah penyesuaian bentuk tubuh dan struktur tubuh luar makhluk hidup atau alat-alat tubuh makhluk hidup terhadap lingkungannya.

a)  Gigi - gigi khusus

Hewan pemakan daging umumnya  hewan karnivor  beradaptasi melalui empat gigi taring besar dan runcing untuk menangkap mangsa, serta gigi geraham dengan ujung pemotong yang tajam untuk mencabik - cabik mangsanya.

b)  Moncong

Hewan pemakan semut, rayap dan serangga yang merayap di tanah, beradaptasi melalui  moncongnya  panjang dengan  ujung  mulut  yang  kecil,  tidak  bergigi dengan celah kecil untuk mengisap semut dan lidah yang apat dijulurkan ketika mengkap mangsa. Contoh hewannya  Trenggiling.

c) Paruh

Bentuk paruh pada bangsa unggas dapat dibedakan menjadi tipe pemakan biji,     pemakan     daging,     pemakan     ikan,     dan     pengisap     madu. Contoh unggas pemakan daging dengan paruh yang kuat dan melengkung ujungnya,   tajam,   digunakan   untuk   mencengkram   dan   mencabik-cabik mangsanya. Bagaimana dengan pemakan ikan, pemakan biji dan lainnya ?

d)  Daun

Tumbuhan jenis ini dalam memenuhi kebutuhan Nitrogen beradaptasi dengan memiliki  daun  yang  berbentuk  piala dengan  permukaan  dalam  yang  licin sehingga dapat menggelincirkan serangga yang hinggap. Dengan enzim yang dimiliki tumbuhan insektivor, serangga tersebut akan dilumatkan, sehingga tumbuhan ini memperoleh unsur yang diperlukan. Contohnya tumbuhan katong semar yang dikenal dengan tumbuhan insectivor.

e)  Akar

Akar digunakan tumbuhan untuk mengambil kebutuhan air yang terdapat di dalam tanah. Namun ini akan sangat ditentukan oleh habitat tumbuhannya.

Tumbuhan yang hidup di gurun memiliki  akar yang kuat dan panjang, berfungsi untuk menyerap air yang terdapat jauh di dalam tanah.  Demikian pula dengan tumbuhan di rawa dimana kadar oksigennya minim, maka adaptasinya dengan memiliki akar napas yang dijulurkan ke atas permukaan rawa untuk mengambil oksigen dari udara.

b.   Adaptasi fisiologi

Adaptasi fisiologi yaitu penyesuaian fungsi alat tubuh bagian dalam pada makhluk  hidup  terhadap  lingkungannya. Adaptasi  ini  menyangkut  fungsi organ tubuh makhluk hidup serta melibatkan zat-zat tertentu untuk membantu proses metabolisme. Adaptasi fisiologi merupakan penyesuaian fungsi fisiologi tubuh  untuk  mempertahankan hidupnya.  Yang  dimaksud  dengan adaptasi fisiologi adalah cara makhluk hidup menyesuaikan diri dengan lingkungannya melalui fungsi kerja pada organ-organ tubuhnya, dengan tujuan supaya dapat bertahan hidup. Jenis adaptasi ini cukup sulit untuk diamati, karena hanya terjadi pada bagian dalam organ tubuh makhluk hidup itu sendiri.

1)     Kelenjar bau

Sekresi bau busuk yang dilakukan oleh hewan Musang, dengan menyemprotkan cairan melalui sisi lubang dubur. Hal ini lakukan dalam mengindarkan diri dari musuh-musuhnya.

2)     Kantong tinta

Penyemprotan cairan hitam oleh Cumi - cumi dan Gurita karena dalam tubuhnya memiliki kantong tinta yang berisi cairan hitam. Tinta akan   disemprotkan ke dalam air sekitarnya sehingga musuh tidak dapat melihat kedudukan cumi - cumi dan gurita.

3)   Punuk Unta

Hewan yang hidup di tempat kering seperti gurun akan mengalami beberapa masalah salah satunya yaitu kesediaan air yang terbatas. Dengan kondisi demikian, maka hewan – hewan tersebut melakukan adaptasi fisiologi yaitu dengan mendapatkan air dari hasil metabolisme makanan yang diperolehnya.

c.   Adaptasi tingkah laku

Adaptasi   Tingkah   Laku   ialah  kegiatan   atau   tingkah   laku   hewan   yang menyesuaikan dengan kondisi lingkungan untuk membantunya bertahan hidup. Adaptasi tingkah laku bisa berupa hasil belajar ataupun insting/naluri sejak lahir. Contohnya sebagai berikut.

1)   Hibernasi, Beberapa hewan pada musim dingin melakukan hibernasi (pura- pura mati atau terlelap) . Tujuan hibernasi untuk menghindari dari cuaca yang sangat dingin, kekurangan makanan (menghemat energi) . Contohnya pada hewan yang melakukan hibernasi , antara lain ular, kura-kura, ikan, bengkarung, tikus, landak dan beruang hitam.

2)  Autotomi, Hewan Cecak untuk bertahan hidup dari musuhnya dengan cara memutuskan ekornya.

3) Mamalia yang hidup di air laut, misalnya hewan lumba-lumba dan paus sering muncul ke permukaan air untuk menghirup oksigen di udara dan mengeluarkan  air  sebagai  hasil  sampingan  dari  sebuah  proses pernapasannya.

4) Estivasi, Tidur di musim panas disebut dengan estivasi. Tujuannya untuk menghindari cuaca panas yang tinggi dan kekurangan air. Contohnya pada hewan yang melakukan estivasi antara lain kelelawar, tupai dan lemur.