Biologi Kelas X untuk Siswa SMA - MA
2 1 2
antar trofiknya dan mengelompokan sesuai dengan tingkat trofiknya. Perbandingan populasi antar trofik umumnya menunjukkan jumlah
populasi produsen lebih besar dari populasi konsumen primer lebih besar dari populasi konsumen skunder lebih besar dari populasi
konsumen tersier. Ada kalanya tidak dapat menggambarkan kondisi sebagaimana piramida ekologi. Misalnya, pada sebuah pohon asam
tinggal jutaan semut, puluhan kupu-kupu, ratusan lebah, dan sekelompok burung pemakan serangga. Perhatikan gambar
piramida jumlah berikut ini
s
Konsumen 3
s s
Konsumen 2
s s
Konsumen 1
s s
Produsen
s
Jelaskan dan kemukakan perbedaan antara Piramida Jumlah 1 dan 2. Carilah contoh kasus yang berhubungan dengan piramida ini. 3 Gunakan literatur yang
sesuai.
b. Piramida biomassa
Piramida biomassa dibuat berdasarkan pada massa berat kering organisme dari tiap tingkat trofik persatuan luas areal tertentu.
Secara umum perbandingan berat kering menunjukkan adanya penurunan biomassa pada tiap tingkat trofik. Perbandingan biomassa
antar trofik belum dapat menggambarkan kondisi sebagaimana piramida ekologi.
c. Piramida energi
Dasar penentuan piramida energi adalah dengan cara menghitung jumlah energi tiap satuan luas yang masuk ke tingkat
trofik dalam waktu tertentu, misalnya per jam, per hari, per tahun. Piramida energi dapat memberikan gambaran lebih akurat tentang
kecepatan aliran energi dalam ekosistem atau produktivitas pada tingkat trofik. Kandungan energi tiap trofik sangat ditentukan oleh
tingkat trofiknya sehingga bentuk grafiknya sesuai dengan piramida ekologi yang sesungguhnya di lingkungan. Energi yang mampu
disimpan oleh individu tiap trofik dinyatakan dalam k kalm
2
hari.
Aktivitas Sains
Tugas diskusi
Mengenal Ekosistem
2 1 3
Lihat diagram piramida energi di bawah ini
Pada piramida energi tampak jelas adanya penurunan jumlah energi secara bertahap dari trofik terendah ke trofik di
atasnya. Penurunan ini disebabkan oleh hal-hal berikut. 1
Hanya sejumlah makanan tertentu yang dapat dimakan oleh organisme trofik di atasnya.
2 Beberapa bahan makanan yang sulit dicerna dibuang dalam
keadaan masih mengandung energi kimia. 3
Hanya sebagian energi kimia dalam bahan makanan yang dapat disimpan dalam sel dan sebagian lainnya untuk
melakukan aktivitas hidup.
Selain itu bentuk piramida energi jika dibandingkan pada suatu tempat dengan tempat lain, dapat diketahui efisiensi
produktivitas pada kedua tempat itu.
88 kkalm
2
hari 1603
kkalm
2
hari
87110 kkalm
2
hari 14098
kkalm
2
hari
s s
s s
Konsumen 3 Konsumen 2
Konsumen 1 Produsen
Perhatikan kedua piramida di atas: 1.
Manakah antara a dan b yang mempunyai efisiensi produktivitas yang lebih tinggi? Apa alasannya
2. Mengapa piramida jumlah dan piramida biomassa dapat terbalik, sedangkan
piramida energi tidak mungkin terbalik? 3.
Buatlah definisi piramida ekologi dan deskripsikan keuntungan dari piramida energi?
K III K II
K I P
a K III
P K II
K I b
Interaksi komponen
ekosistem membentuk trofik
yang menyatakan
perpindahan zat dan mengalirnya
energi melalui hubungan
makan dan dimakan.
Struktur trofik dan fungsinya
dapat dgambarkan
sebagai grafik dengan
menggunakan piramida ekologi.
Piramida ekologi ada tiga macam,
yaitu piramida jumlah, piramida
biomassa, dan piramida energi.
Ingatlah
Aktivitas Sains
Tugas individu
Tujuan:mendefinisikan piramida ekologi, dan menentukan jenis piramida yang dapat menggambarkan kondisi piramida ekologi ideal.
Biologi Kelas X untuk Siswa SMA - MA
2 1 4
Dari aktivitas di atas kamu dapat melihat adanya perpindahan energi pada sebuah rantai makanan. Pada
proses perpindahan selalu terjadi pengurangan jumlah energi setiap melalui tingkat trofik makan-memakan. Energi
dapat berubah menjadi bentuk lain, seperti energi kimia, energi mekanik, energi listrik, dan energi panas. Perubahan
bentuk energi menjadi bentuk lain ini dinamakan transformasi energi.
Sumber energi utama bagi kehidupan adalah cahaya matahari. Energi cahaya matahari masuk ke dalam
komponen biotik melalui produsen organisme fotoautotropik yang diubah menjadi energi kimia tersimpan
di dalam senyawa organik. Energi kimia mengalir dari produsen ke konsumen dari berbagai tingkat tropik melalui
jalur rantai makanan. Energi kimia tersebut digunakan organisme untuk pertumbuhan dan perkembangan.
Kemampuan organisme-organisme dalam ekosistem untuk menerima dan menyimpan energi dinamakan
produktivitas ekosistem
produktivitas ekosistem produktivitas ekosistem
produktivitas ekosistem produktivitas ekosistem. Produktivitas ekosistem terdiri
dari produktivitas primer dan produktivitas sekunder.
3. Arus energi dan daur materi
Perhatikan arus energi dan daur materi berikut ini
Keterangan : : Daur materi
: Arus energi Semua organisme dalam ekosistem terikat oleh hubungan energi dan makanan
1. Jelaskan proses arus energi dan daur materi yang terdapat pada skema di
atas 2.
Apakah yang menjadi sumber energi utama? Bagaimanakah tumbuhan dan hewan-hewan dapat memperoleh energi untuk kebutuhan hidupnya?
Matahari Produsen
Tumbuhan hijau Komsumen I
Herbivora Konsumen II
Karnivora kecil Konsumen III
Karnivora besar
Detritivor dan Pengurai PerombakDekomposer
s s
ss
......
s
......
s
......
s
... ...
s s
... ...
s s
... ...
s s
... ...
s s
... ...
mati mati
mati mati
s
Reservasi
s
Reservasi
s
Reservasi
s
Reservasi
s
......
s s
Pada tahun 1818-1889 James Joule
James Joule James Joule
James Joule James Joule berhasil
membuktikan bahwa energi ternyata tidak
dapat diciptakan dan tidak dapat
dimusnahkan, tetapi hanya dapat berubah
menjadi bentuk lain. Pernyataannya
tentang perubahan energi ini dikenal
dengan Hukum
Hukum Hukum
Hukum Hukum
Kekekalan Energi Kekekalan Energi
Kekekalan Energi Kekekalan Energi
Kekekalan Energi. Untuk mengenang
prestasinya itu namanya digunakan
dalam satuan energi, yaitu Joule.
Joule. Joule.
Joule. Joule.
Info Biologi Aktivitas Sains
Tugas individu
Tujuan: mendeskripsikan arus energi dan daur materi dalam ekosistem.
Mengenal Ekosistem
2 1 5
a. Produktivitas primer
Produktivitas primer adalah kecepatan organisme autotrop sebagai produsen mengubah energi cahaya matahari menjadi
energi kimia dalam bentuk bahan organik. Hanya sebagian kecil energi cahaya yang dapat diserap oleh produsen. Produktivitas
primer berbeda pada setiap ekosistem, yang terbesar ada pada ekosistem hutan hujan tropis dan ekosistem hutan bakau.
Seluruh bahan organik yang dihasilkan dari proses fotosintesis pada organisme fotoautotrop disebut produk-
produk- produk-
produk- produk-
tivitas primer kotor tivitas primer kotor
tivitas primer kotor tivitas primer kotor
tivitas primer kotor PPk. Lebih kurang 20 dari PPK digunakan oleh organisme fotoautotrop untuk respirasi, tumbuh
dan berkembang. Sisa PPK yang baru disimpan dikenal sebagai produktivitas primer bersih
produktivitas primer bersih produktivitas primer bersih
produktivitas primer bersih produktivitas primer bersih PPB. Biomassa organisme
autotrop produsen diperkirakan mencapai 50-90 dari seluruh bahan organik hasil fotosintesis. Hal ini menunjukkan
simpanan energi kimia yang dapat ditransfer ke trofik selanjutnya melalui hubungan makan dimakan dalam ekosistem.
b. Produktivitas sekunder
Produktivitas sekunder adalah kecepatan organisme heterotrop mengubah energi kimia dari bahan organik yang dimakan menjadi
simpanan energi kimia baru di dalam tubuhnya. Energi kimia dalam bahan organik yang berpindah dari produsen ke organisme heterotrop
konsumen primer dipergunakan untuk aktivitas hidup dan hanya sebagian yang dapat diubah menjadi energi kimia yang tersimpan di
dalam tubuhnya sebagai produktivitas bersih.
Demikian juga perpindahan energi ke konsumen sekunder dan tersier akan selalu menjadi berkurang. Perbandingan produktivitas
bersih antara trofik dengan trofik-trofik di atasnya dinamakan efisiensi ekologi
efisiensi ekologi efisiensi ekologi
efisiensi ekologi efisiensi ekologi. Diperkirakan hanya sekitar 10 energi yang
dapat ditransfer sebagai biomassa dari trofik sebelumnya ke trofik berikutnya.
Peristiwa perpindahan
energi melalui jalur makan
dimakan dari organisme
dengan membentuk
urutan dan arah tertentu, disebut
rantai makanan. Rantai makanan
berdasarkan trofik pertamanya
dibedakan menjadi dua tipe,
yaitu rantai makanan
perumput dan detritus.
Ingatlah
Kerjakanlah secara berkelompok 2 orang. 1.
Buatlah rumus PPK, PPB, R, PSB pada konsumen primer, sekunder, dan tersier Apakah yang dapat kamu simpulkan ?
2. Gunakan informasi dari berbagai sumber yang sesuai
3. Cermati skema produktivitas ekosistem di bawah ini
Aktivitas Sains
Tugas diskusi
Tujuan: mendeskripsikan skema produktivitas ekosistem.
Biologi Kelas X untuk Siswa SMA - MA
2 1 6
4. Daur biogeokimia
Berbeda dengan energi, materi kimia yang berupa unsur- unsur penyusun bahan organik dalam ekosistem, berpindah ke
trofik-trofik rantai makanan tanpa mengalami pengurangan, melainkan berpindah kembali ke tempat semula. Unsur-unsur
tersebut masuk ke dalam komponen biotik melalui udara, tanah atau air. Perpindahan unsur kimia dalam ekosistem melalui daur
ulang yang melibatkan komponen biotik dan abiotik ini dikenal dengan sebutan daur biogeokimia.
Hal ini menunjukkan adanya hubungan antara komponen biotik dengan abiotik dalam suatu ekosistem. Daur biokimia
meliputi : daur air, daur sulfur, daur pospor, daur nitrogen, daur karbon dan daur oksigen.
a. Daur air
Semua organisme hidup memerlukan air untuk melakukan aktivitas hidupnya. Oleh karena itu, ketersediaan air di lingkungan
sangat mutlak bagi organisme hidup. Hewan mengambil air, langsung dari air permukaan, tumbuhan dan hewan yang
dimakan, sedangkan tumbuhan mengambil air dari air tanah dengan menggunakan akarnya. Manusia menggunakan sekitar
seperempat air tanah yang ada di daratan. Air keluar dari hewan dan manusia berupa urin dan keringat, sedangkan pada
tumbuhan melalui proses transpirasi.
Produktivitas primer
merupakan kecepatan
produsen mengubah energi
cahaya menjadi energi kimia
dalam bahan organik.
Produktivitas sekunder adalah
kecepatan organisme
heterotrop mengubah energi
kimia dalam bahan organik
makanan menjadi energi
kimia baru.
Ingatlah
1 ×10
6
E matahari AUTOTROF
s s
s
fotositesis 10000
PPK 8000
PPB 0,5
×10
8
terserap 2000
R
s
R HERBIVORA
s
Produktivitas sekunder
E R
R KARNIVORA I
s
Produktivitas sekunder
E R
s
R KARNIVORA II
s
Produktivitas sekunder
E 800
160 16
s s
Detritivor dan Perombak
s s
s
mati
s
mati
s
mati Panas evaporasi,
konduksi, konveksi
s s
s
s
0,5 ×10
6
terpantul
s
M
s s
Mengenal Ekosistem
2 1 7
Deskripsikan jalur daur air pada ekosistem berdasarkan skema di atas
b. Daur sulfur Belerang
Sulfur merupakan bahan penting untuk pembuatan semua protein dan banyak terdapat di kerak bumi. Tumbuhan mengambil
sulfur dalam bentuk dari tanah, sedangkan hewan dan manusia mendapatkannya dari tumbuhan yang mereka makan. Perhatikan
skema daur sulfur di bawah ini.
oksid asi
bakt eri
sulf ur
pen yera
pan aka
r
Struktur dalam Organisme
Gas Sulfur dan Sulfida
Sulfat
Sulfur
s
Bakteri Pereduksi Sulfur
s s
s s
oksid asi
bakt eri su
lfur
s
pero mb
ak a erob
c. Daur fosfor
Fosfor merupakan unsur kimia yang jarang terdapat di alam dan merupakan faktor pembatas produktivitas ekosistem, serta
merupakan unsur yang penting untuk pembentukan asam nukleat, protein, ATP dan senyawa organik vital lainnya. Fosfor satu-satunya
daur zat yang tidak berupa gas, sehingga daurnya tidak melalui udara. Sebagian besar fosfor mengalir ke laut dan terikat pada endapan di
Laut
Sumber: koleksi penerbit 2006
Aktivitas Sains
Tugas individu
Tujuan: mendeskripsikan daur air dalam ekosistem.