Kelas 10 - Ekologi: ekosistem, aliran energi, siklus/daur biogeokimia, dan interaksi dalam ekosistem

A. Pengertian Ekologi

Ekologi adalah cabang ilmu biologi yangbanyak memanfaatkan informasi dari berbagai ilmu pengetahuan lain, seperti : kimia, fisika, geologi, dan klimatologi untuk pembahasannya. Penerapan ekologi di bidang pertanian dan perkebunan di antaranya adalah penggunaan kontrol biologi untuk pengendalian populasi hama guna meningkatkan produktivitas.

Ekosistem adalah suatu sistem ekologi yang terbentuk oleh hubungan timbal balik tak terpisahkan antara makhluk hidup dengan lingkungannya. Lingkungan hidup meliputi Komponen Biotik dan Komponen Abiotik. Komponen biotik meliputi berbagai jenis makhluk hidup mulai yang bersel satu (uni seluler) sampai makhluk hidup bersel banyak (multi seluler) yang dapat dilihat langsung oleh kita. Komponen abiotik meliputi iklim, cahaya, batuan, air, tanah, dan kelembaban. Ini semua disebut faktor fisik. Selain faktor fisik, ada faktor kimia, seperti salinitas (kadar garam), tingkat keasaman, dan kandungan mineral.

Ekosistem bisa dikatakan juga suatu tatanan kesatuan secara utuh dan menyeluruh antara segenap unsur lingkungan hidup yang saling memengaruhi. Di dalam ekosistem, seluruh makhluk hidup yang terdapat di dalamnya selalu melakukan hubungan timbal balik, baik antar makhluk hidup maupun makhluk hidup dengan lingkungnnya atau komponen abiotiknya. Hubungan timbal balik ini menimbulkan keserasian hidup di dalam suatu ekosistem.


B.  Lingkungan

Lingkungan suatu organisme adalah segala sesuatu diluar organisme, yang menjadi kondisi atau persyaratan organisme untuk hidup, lingkungan makhluk hidup ( organisme dibagi menjadi 2 : 
Lingkungan Biotik ( Maklhuk Hidup )   
Lingkungan abiotik ( benda mati / Fisik )


A. Lingkungan Biotik ( Maklhuk Hidup )    
Lingkungan abiotik meliputi segala sesuatu yang tidak secara langsung terkait pada keberadaan organisme tertentu antara lain :
Sinar Matahari: Jika tidak ada, tidak akan ada kehidupan
Air: ±70% Struktur penyusun makhluk hidup. fungsi: untuk reaksi kimia pada tubuh yg disebut juga metabolisme dan juga untuk menjaga suhu tubuh tetap stabil.
Senyawa organik: karbohidrat, lemak dan protein. senyawa organik harus memiliki unsur C, H, O. khusus untuk protein, harus memiliki C, H, O, N.
Udara: ±80% udara bebas adalah Nitrogen (N). fungsi N: membentuk protein bagi    tubuh. N bisa didapat dari atmosfer langsung, tetapi harus dirubah ke dalam    bentuk N2 . Proses pengubahan N menjadi N2 dinamakan Proses Biogeokimia. sisanya, udara bebas adalah Oksigen (O2). fungsi O2: untuk respirasi. tetapi    untuk respirasi yang tidak menggunakan O2 dinamakan Respirasi anaerob.
Tanah: sebagai substrat bagi tumbuhan dan sebagai tempat tinggal bagi hewan.
Suhu: mempengaruhi reaksi kimia. jika suhu tinggi, zat/unsur yang direaksikan lebih    cepat bereaksi karena dalam suhu yang tinggi terdapat zat katalis yang berfungsi    untuk mempercepat reaksi kimia. dalam tubuh manusia, terdapat zat katalis yang    disebutbiokatalisator yang berbentuk enzim. suhu yang tinggi juga dapat    mengakibatkan enzim rusak. sedangkan suhu rendah menyebabkan melambatnya    kinerja enzim.
Mineral: membantu proses reaksi kimia
Kelembaban udara: kandungan air di udara
PH: derajat keasaman suatu zat. ukuran PH: 0-14. PH 0-7 mengindikasikan zat tersebut asam. PH 7 mengindikasikan zat tersebut normal. PH 7-14 mengindikasikan zat tersebut basa.

2. Lingkungan Biotik ( Maklhuk Hidup )

Lingkungan Biotik adalah lingkungan yang meliputi semua makhluk hidup di bumi, baik tumbuhan maupun hewan. Dalam ekosistem, tumbuhan berperan sebagai produsen, hewan berperan sebagai konsumen, dan mikroorganisme berperan sebagai decomposer, 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 sistemyang menunjukkan kesatuan. Secara lebih terperinci, tingkatan organisasi makhluk hidup adalah sebagai berikut :

a. Individu

Individu merupakan organisme tunggal seperti : seekor tikus, seekor kucing, sebatang pohon jambu, sebatang pohon kelapa, dan seorang manusia. Dalam mempertahankan hidup, seti jenis dihadapkan pada masalah-masalah hidup yang kritis. Misalnya, seekor hewan harus mendapatkan makanan, mempertahankan diri terhadap musuh alaminya, serta memelihara anaknya. Untuk mengatasi masalah tersebut, organisme harus memiliki struktur khusus seperti : duri, sayap, kantung, atau tanduk. Hewan juga memperlihatkan tingkah laku tertentu, seperti membuat sarang atau melakukan migrasi yang jauh untuk mencari makanan. Struktur dan tingkah laku demikian disebut adaptasi

b. populasi

Kumpulan individu sejenis yang hidup padasuatu daerah dan waktu tertentu disebutpopulasi

c. Komunitas

Komunitas ialah kumpulan dari berbagai populasi yang hidup pada suatu waktu dan daerah tertentu yang saling berinteraksi dan mempengaruhi satu sama lain. Komunitas memiliki derajat keterpaduan yang lebih kompleks bila dibandingkan dengan individu dan populasi.

d. Ekosistem

Antara komunitas dan lingkungannya selalu terjadi interaksi. Interaksi ini menciptakan kesatuan ekologi yang disebut ekosistem. Komponen penyusun ekosistem adalah produsen (tumbuhan hijau), konsumen (herbivora, karnivora, dan omnivora), dan dekomposer/pengurai (mikroorganisme). Dalam komunitas, semua organisme merupakan bagian dari komunitas dan antara komponennya saling berhubungan melalui keragaman interaksinya.

e.    Biosfer

Seluruh 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, yaitu disebut 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 nisianya, organisme tersebut dapat berperan aktif, sedangkan organisme lain yang sama habitatnya tidak dapat berperan aktif. Sebagai contoh marilah kita lihat pembagian nisia di hutan hujan tropis.

A. Komponen dalam Ekosistem

1. Aliran Energi

Aliran energi dalam ekosistem mengalami tahapan proses sebagai berikut :

a. Energi masuk ke dalam ekosistem berupa energi matahari, tetapi tidak semuanya dapat digunakan oleh tumbuhan dalam proses fotosintesis. Hanya sekitar setengahnya dari rata-rata sinar matahari yang sampai pada tumbuhan diabsorpsi oleh mekanisme fotosintesis, dan juga hanya sebagian kecil, sekitar 1-5 %, yang diubah menjadi makanan (energi kimia). Sisanya keluar dari sistem berupa panas, dan energi yang diubah menjadi makanan oleh tumbuhan dipakai lagi untuk proses respirasi yang juga sebagai keluaran dari sistem.

b. Energi yang disimpan berupa materi tumbuhan mungkin dilakukan melalui rantai makanan dan jaring-jaring makanan melalui herbivora dan detrivora. Seperti telah diungkapkan sebelumnya, terjadinya kehilangan sejumlah energi diantara tingkatan trofik, maka aliran energi berkurang atau menurun ke arah tahapan berikutnya dari rantai makanan. Biasanya herbivora menyimpan sekitar 10 % energi yang dikandung tumbuhan, demikian pula karnivora menyimpan sekitar 10 % energi yang dikandung mangsanya.
Apabila materi tumbuhan tidak dikonsumsi, maka akan disimpan dalam sistem, diteruskan ke pengurai, atau diekspor dari sistem sebagai materi organik.
Organisme-organisme pada setiap tingkat konsumen dan juga pada setiap tingkat pengurai memanfaatkan sebagian energi untuk pernafasannya, sehingga terlepaskan sejumlah panas keluar dari system
Dikarenakan ekosistem adalah suatu sistem terbuka, maka beberapa materi organik mungkin dikeluarkan menyeberang batas dari sistem. Misalnya akibat pergerakan sejumlah hewan ke wilayah, ekosistem lain, atau akibat aliran air sejumlah gulma air keluar dari sistem terbawa arus.
Aliran energi dalam ekosistem

1, Rantai Makanan dan Jaring Jaring Makanan.

adalah pengalihan energi dari sumbernya dalam tumbuhan melalui sederetan organisme yang makan dan yang dimakan
Rantai Makanan

Apabila antara rantai makanan yang satu dengan yang lainnya terdapat hubungan (ada komponen yang sama), maka beberapa rantai makanan akan membentuk jaring-jaring makanan.

Berikut ini contoh jaring-jaring makanan :
jaring-jaring makanan

2. Piramida Ekologi

Struktur trofik dapat disusun secara urut sesuai hubungan makan dan dimakan antar trofik yang secara umum memperlihatkan bentuk kerucut atau piramid. Gambaran susunan antar trofik dapat disusun berdasarkan kepadatan populasi, berat kering, maupun kemampuan menyimpan energi pada tiap trofik yang disebut piramida ekologi. Piramida ekologi ini berfungsi untuk menunjukkan gambaran perbandingan antar trofik pada suatu ekosistem. Pada tingkat pertama ditempati produsen sebagai dasar dari piramida ekologi, selanjutnya konsumen primer, sekunder, tersier sampai konsumen puncak.
Piramida Ekologi

Dikenal ada tiga macam piramida ekologi antara lain piramida jumlah, piramida biomassa dan piramida energi. Gambaran ideal suatu piramida ekologi adalah sebagai berikut.

3. Piramida Energi

Piramida energi adalah piramida yang menggambarkan hilangnya energi pada saat perpindahan energi makanan di setiap tingkat trofik dalam suatu ekosistem.
Piramida Energi

Seringkali piramida biomassa tidak selalu memberi informasi yang kita butuhkan tentang ekosistem tertentu. Lain dengan Piramida energi yang dibuat berdasarkan observasi yang dilakukan dalam waktu yang lama. Piramida energi mampu memberikan gambaran paling akurat tentang aliran energi dalam ekosistem.

Pada piramida energi terjadi penurunan sejumlah energi berturut-turut yang tersedia di tiap tingkat trofik. Berkurang-nya energi yang terjadi di setiap trofik terjadi karena hal-hal berikut.

1). Hanya sejumlah makanan tertentu yang ditangkap dan dimakan oleh tingkat trofik selanjutnya.

2). Beberapa makanan yang dimakan tidak bisa dicemakan dan dikeluarkan sebagai sampah.

3). Hanya sebagian makanan yang dicerna menjadi bagian dari tubuh organisme, sedangkan sisanya digunakan sebagai sumber energi.

4. Piramida Biomassa

Piramida biomassa yaitu suatu piramida yang menggambarkan berkurangnya transfer energi pada setiap tingkat trofik dalam suatu ekosistem. Pada piramida biomassa setiap tingkat trofik menunjukkan berat kering dari seluruh organisme di tingkat trofik yang dinyatakan dalam gram/m2. Umumnya bentuk piramida biomassa akan mengecil ke arah puncak, karena perpindahan energi antara tingkat trofik tidak efisien. Tetapi piramida biomassa dapat berbentuk terbalik
Piramida Biomassa

Misalnya di lautan terbuka produsennya adalah fitoplankton mikroskopik, sedangkan konsumennya adalah makhluk mikroskopik sampai makhluk besar seperti paus biru dimana biomassa paus biru melebihi produsennya. Puncak piramida biomassa memiliki biomassa terendah yang berarti jumlah individunya sedikit, dan umumnya individu karnivora pada puncak piramida bertubuh besar.

5. Piramida Jumlah

Yaitu suatu piramida yang menggambarkan jumlah individu pada setiap tingkat trofik dalam suatu ekosistem.

Piramida jumlah umumnya berbentuk menyempit ke atas. Organisme piramida jumlah mulai tingkat trofik terendah sampai puncak adalah sama seperti piramida yang lain yaitu produsen, konsumen primer dan konsumen sekunder, dan konsumen tertier. Artinya jumlah tumbuhan dalam taraf trofik pertama lebih banyak dari pada hewan (konsumen primer) di taraf trofik kedua, jumlah organisme kosumen sekunder lebih sedikit dari konsumen primer, serta jumlah organisme konsumen tertier lebih sedikit dari organisme konsumen sekunder.
Piramida Jumlah

D. Interaksi Antar Komponen

Interaksi antar komponen ekologi dapatmerupakan interaksi antar organisme, antar populasi, dan antar komunitas.
Interaksi antar organisme

Semua makhluk hidup selalu bergantung kepada makhluk hidup yang lain. Tiap individu akan selalu berhubungan dengan individu lain yang sejenis atau lain jenis, baik individu dalam satu populasinya atau individu-individu dari populasi lain. Interaksi demikian banyak kita lihat di sekitar kita.Interaksi antar organisme dalam komunitas ada yang sangat erat dan ada yang kurang erat. Interaksi antarorganisme dapat dikategorikan sebagai berikut.

a. Netral

Hubungan tidak saling mengganggu antarorganisme dalam habitat yang sama yang bersifat tidak menguntungkan dan tidak merugikan kedua belah pihak, disebut netral. Contohnya : antara capung dan sapi.

b. Predasi

Predasi adalah hubungan antara mangsa dan pemangsa (predator). Hubungan ini sangat erat sebab tanpa mangsa, predator tak dapat hidup. Sebaliknya, predator juga berfungsi sebagai pengontrol populasi mangsa. Contoh : Singa dengan mangsanya, yaitu kijang, rusa,dan burung hantu dengan tikus.

c. Parasitisme

Parasitisme adalah hubungan antarorganisme yang berbeda spesies, bilasalah satu organisme hidup pada organisme lain dan mengambil makanan dari hospes/inangnya sehingga bersifat merugikan inangnya.contoh : Plasmodium dengan manusia,Taeniasaginata dengan sapi, dan benalu dengan pohon inang.

d. Komensalisme

Komensalisme merupakan hubunganantara dua organisme yang berbeda spesies dalam bentuk kehidupan bersama untuk berbagi sumber makanan; salah satu spesies diuntungkan dan spesies lainnya tidak dirugikan. Contohnya anggrek dengan pohon yang ditumpanginya.

e. Mutualisme

Mutualisme adalah hubungan antara dua organisme yang berbeda spesies yang saling menguntungkan kedua belah pihak. Contoh, bakteri Rhizobium yang hidup pada bintil akar kacang-kacangan.

2. Interaksi Antar populasi

Antara populasi yang satu dengan populasi lain selalu terjadi interaksi secara langsung atau tidak langsung dalam komunitasnya.Contoh interaksi antar populasi adalah sebagai berikut.

Alelopati merupakan interaksi antarpopulasi, bila populasi yang satu menghasilkan zat yang dapat menghalangi tumbuhnya populasi lain. Contohnya, di sekitar pohon walnut (juglans) jarang ditumbuhi tumbuhan lain karena tumbuhan ini menghasilkan zat yang bersifat toksik. Pada mikroorganisme istilah alelopati dikenal sebagai anabiosa.Contoh, jamur Penicillium sp. dapat menghasilkan antibiotika yang dapat menghambat pertumbuhan bakteri tertentu.

Kompetisi merupakan interaksi antarpopulasi, bila antarpopulasi terdapat kepentingan yang sama sehingga terjadi persaingan untuk mendapatkan apa yang diperlukan. Contoh, persaingan antara populasi kambing dengan populasi sapi di padang rumput.

3. Interaksi Antar Komunitas

Komunitas adalah kumpulan populasi yang berbeda di suatu daerah yang sama dan saling berinteraksi. Contoh komunitas, misalnya komunitas sawah dan sungai. Komunitas sawah disusun oleh bermacam-macam organisme, misalnya padi, belalang, burung, ular, dan gulma. Komunitas sungai terdiri dari ikan, ganggang, zooplankton, fitoplankton, dan dekomposer. Antara komunitas sungai dan sawah terjadi interaksi dalam bentuk peredaran nutrien dari air sungai ke sawah dan peredaran organisme hidup dari kedua komunitas tersebut. Interaksi antarkomunitas cukup komplek karena tidak hanya melibatkan organisme, tapi juga aliran energi dan makanan. Interaksi antarkomunitas dapat kita amati, misalnya pada daur karbon. Daur karbon melibatkan ekosistem yang berbeda misalnya laut dan darat.

4. Interaksi Antar komponen Biotik dengan Abiotik

Interaksi antara komponen biotik dengan abiotik membentuk ekosistem. Hubunganantara organisme dengan lingkungannya menyebabkan terjadinya aliran energi dalam sistem itu. Selain aliran energi, di dalam ekosistem terdapat juga struktur atau tingkat trofik, keanekaragaman biotik, serta siklus materi.

Dengan adanya interaksi-interaksi tersebut, suatu ekosistem dapat mempertahankan keseimbangannya. Pengaturan untuk menjamin terjadinya keseimbangan ini merupakan ciri khas suatu ekosistem. Apabila keseimbangan ini tidak diperoleh maka akan mendorong terjadinya dinamika perubahan ekosistem untuk mencapai keseimbangan baru.

C.  Keseimbangan  Ekosistem

Ekosistem terbentuk dari komponen hidup dan tak hidup di suatu tempat yang berinteraksi  membentuk suatu kesatuan yang teratur.Keteraturan itu terjadi oleh adanya siklus materi dan aliran energi  yang terkendalikan oleh arus informasi antar komponen dalam ekosistem. Masing-masing komponen memiliki fungsi yang berbeda- berbeda. Selama masing-masing komponen itu melakukan fungsinya dan bekerja sama  dengan baik, keteraturan ekosistem itupun terjaga. Keteraturan itu menunjukkan bahwa ekosistem berada dalam keseimbangan tertentu.  Dapatkah kamu memberi contoh ekosistem yang seimbang  ?  Untuk lebih memahami ekosistem yang seimbang  perhatikan  grafik dinamika populasi dibawah ini   !

                                          Jumlah individu
Dinamika Populasi harimau  dengan rusa (mangsanya)

                                                                                                     Waktu

Dalam suatu ekosistem  terdapat suatu keseimbangan yang dinamakan  homeostasis, yaitu kemampuan  ekosistem untuk menahan berbagai  perubahan dalam sistem secara keseluruhan. Dengan kemampuan seperti ini ekosistem mampu mendukung  manusia dan makhluk hidup yang lainnya untuk hidup secara normal dan wajar. Kemampuan   seperti ini  akan memberikan  dukungan secara maksimum terhadap populasi dalam habitat tertentu, tanpa berdampak mengganggu  produktivitas  habitat tersebut. Kemampuan lingkungan untuk mendukung  manusia dan perikehidupan yang lainnya, bukanlah terfokus pada maksimum populasi, tetapi maksimum “beban” lingkungan  yang dapat terjaga.  .

Meskipun suatu ekosistem mempunyai daya tahan  yang besar terhadap suatu perubahan, namun biasanya batas mekanisme homeostasis, dengan mudah dapat diterobos  oleh kegiatan manusia. Misalnya sebuah sungai yang dikotori oleh  pembuangan sampah yang terlalu banyak, sungai itu dapat dijernihkan kembali airnya secara alami, sehingga secara keseluruhan  sungai itu  dianggap tidak tercemar. Tetapi apabila sampah yang masuk terlalu banyak, apalagi mengandung bahan beracun berbahaya, maka batas homeostasis alami  sungai itu terlampaui dan bahkan menyebabkan kerusakan ekosistem. Kemampuan suatu ekosistem untuk pulih  kembali seperti semula (kondisi seimbang), setelah mengalami kerusakan sering dinamakanDaya lenting / (resiliensi). Sebutkan salah satu contoh  gejala  kerusakan ekosistem  di sekitar tempat  tinggalmu ! Kenalilah penyebab terjadinya gejala itu !  Apakah upaya yang dapat kamu lakukan untuk mengatasinya ? Diskusikan dengan teman sebangkumu!

Contoh Ekologi

1. Suksesi Ekologi

Tidak satupun yang bersifat tetap di dunia ini, semuanya  berubah seiring dengan perjalanan waktu.  Bagian-bagian kecil suatu komunitas di alam juga berubah, begitu pula komunitas secara keseluruhan. Perubahan yang terjadi dalam komunitas  dipengaruhi oleh kejadian-kejadian  yang terdapat dalam komunitas  tadi. Jadi komunitas apa yang akan terbentuk di kemudian hari dipengaruhi oleh apa  yang terjadi sekarang dengan komunitas ini.  Pernahkah kamu memperhatikan perubahan   komunitas gulma pada  Ekosistem sawah pada fase vegetatif tanaman padi  ?   Perubahan-perubahan  yang terjadi  dalam komunitas dapat dengan mudah  diamati, dan seringkali perubahan itu berupa pergantian satu komunitas  oleh komunitas lain. Bila diamati dalam kurun waktu tertentu  akan terlihat bahwa  komunitas yang terbentuk   pada akhir kurun waktu tertentu   sangat berbeda,   baik dalam komposisi jenis maupun strukturnya dengan komunitas  yang terbentuk pada awal pengamatan. Hanya sedikit sekali komunitas yang dapat bertahan tanpa perubahan untuk jangka waktu yang lama. Semua komunitas memperlihatkan suatu pola perubahan.  Proses perubahan  dalam komunitas  yang berlangsung menuju ke satu  arah secara teratur  dinamakan suksesi ekologi

Suksesi terjadi sebagai akibat  dari modifikasi  lingkungan fisik  dalam komunitas atau ekosistem.  Proses suksesi berakhir dengan  sebuah komunitas klimaks. Sekurang-kurangnya ada enam gradasi perubahan dalam peristiwa suksesi.  Pertama nudasi yang ditandai adanya pembentuk substrat baru.  Diikuti migrasi berupa kehadiran alat-alat pembiakan, yang ditandai  oleh invasi ( serbuan suatu organisme dari luar wilayah). Dilanjutkan dengan exceses yang ditandai oleh perkecambahan, pertumbuhan dan reproduksi. Kolonisasi (tumbuh dan berkembangnya sekelompok organisme) merupakan sebagian proses yang terjadi pada tahap eksesis . Peristiwa  selanjutnya  adalah terjadinya kompetisi  yang akan mengakibatkan  pergantian populasi. Dengan adanya  pergantian populasi  maka akan terjadi reaksi  yang diikuti perubahan habitat dari spesies yang ada, dan akhirnya  terbentuk komunitas klimaks sebagai finalstabilisasi.

Ahli ekologi umumnya membedakan suksesi menjadi  suksesi primer dan suksesi sekunder. Perbedaan suksesi ini terletak  pada kondisi habitat pada awal proses suksesi terjadi. Suksesi primer terjadi bila komunitas asal terganggu. Gangguan  ini mengakibatkan hilangnya  komunitas asal tersebut secara total sehingga  di tempat komunitas asal tersebut  terbentuk habitat baru atau substrat baru. Pada habitat baru ini  tidak ada lagi  organisme yang membentuk  komunitas asal yang tertinggal.  Gangguan seperti ini dapat terjadi  secara alami ( misalnya tanah longsor,  letusan gunung berapi,  endapan Lumpur baru di muara sungai  dan endapan pasir di pantai) atau di buat oleh manusia ( penambangan timah dan batu bara,  tepi jalan yang dipapas bersih, dan sebagainya). Berikut diagram  suksesi khas di darat

2. Ekosistem Suksesi

Merupakan ekosistem yang berkembang setelah terjadin perusakan terhadap ekosistem alami.  Ada dua macam ekosistem suksesi, yaitu ekosistem suksesi primer dan ekosistem suksesi sekunder.

a..Ekosistem suksesi primer

terjadi bila komunitas asal terganggu. Gangguan ini mengakibatkan hilangnya komunitas asal tersebut secara total sehingga di tempat komunitas asal terbentuk habitat baru. Gangguan ini dapat terjadi secara alami, misalnya tanah longsor, letusan gunung berapi, endapan Lumpur yang baru di muara sungai, dan endapan pasir di pantai. Gangguan dapat pula karena perbuatan manusia misalnya penambangan timah, batubara, dan minyak bumi. Contoh yang terdapat di Indonesia adalah terbentuknya suksesi di Gunung Krakatau yang pernah meletus pada tahun 1883. Di daerah bekas letusan gunung Krakatau mula-mula muncul pioner berupa lumut kerak (liken) serta tumbuhan lumut yang tahan terhadap penyinaran matahari dan kekeringan. Tumbuhan perintis itu mulai mengadakan pelapukan pada daerah permukaan lahan, sehingga terbentuk tanah sederhana.
Suksesi primer pada Pulau Anak Krakatau

Bila tumbuhan perintis mati maka akan mengundang datangnya pengurai. Zat yang terbentuk karena aktivitas penguraian bercampur dengan hasil pelapukan lahan membentuk tanah yang lebih kompleks susunannya. Dengan adanya tanah ini, biji yang datang dari luar daerah dapat tumbuh dengan subur. Kemudian rumput yang tahan kekeringan tumbuh. Bersamaan dengan itu tumbuhan herba pun tumbuh menggantikan tanaman pioner dengan menaunginya. Kondisi demikian tidak menjadikan pioner subur tapi sebaliknya.

b. Ekosistem suksesi sekunder

berkembang setelah ekosistem alami rusak tetapi terbentuk habitat baru.  Contoh, misalnya penebangan pohon di hutan sampai habis.Ekosistem suksesi sekunder dapat pula berkembang dari ekosistem buatan yang ditinggalkan secara alami.  Contohnya sawah atau ladang tegalan-tegalan, padang alang-alang, belukar bekas ladang, dan kebun karet yang ditinggalkan tak terurus.
Suksesi sekunder karena penebangan hutan
Diagram suksesi primer ekosistem darat

Bila suatu komunitas  atau ekosistem alami terganggu, baik secara alami atau buatan  ( misal oleh perbuatan manusia), dan gangguan tersebut  tidak merusak total tempat tumbuh organisme sehingga dalam komunitas tersebut substrat lama dan kehidupan masih ada, maka pada substrat tersebut akan terjadi suksesi sekunder. Banjir, kebakaran secara alami, angin kencang dan gelombang laut (tsunami)  merupakan gangguan alami, sedangkan penebangan hutan secara selektif (misalnya sistem tebang pilih), dan  pembakaran padang rumput  secara sengaja merupakan gangguan buatan.

Contoh klasik suksesi primer adalah pembentukan dan perkembangan komunitas  di kepulauan krakatau setelah gunung krakatau meletus  tahun 1883. Selama seratus tahun sejak letusan tersebut,  perubahan komunitas  banyak ditelaah oleh para ahli ekologi. Perubahan vegetasi yang terjadi dapat disarikan  pada gambar di bawah ini.

Sampai saat ini belum banyak diketahui  penelitian  tentang suksesi sekunder yang terperinci  dan dimonitor dalam jangka panjang pada tempat yang sama  seperti pada suksesi primer di Krakatau.  Meskipun demikian dari data yang berasal dari  berbagai tempat dan diambil pada waktu  yang berbeda mengenai proses suksesi setelah hutan alam tanah  rendah  di daerah iklim basah setelah ditebang habis  dapat digambarkan sebagai berikut

Proses dan faktor yang berperan pada suksesi sekunder sama dengan  yang berlaku pada suksesi primer.  Diantara factor yang  mempengaruhi macam komunitas yang terbentuk dan kecepatan suksesi adalah luasnya komunitas asal yang rusak, jenis-jenis tumbuhan yang terdapat  di sekitar komunitas yang terganggu, kehadiran pemencar biji dan benih,  iklim (terutama arah dan kecepatan angina serta curah hujan), macam substrat baru yang terbentuk, dan  sifat-sifat jenis tumbuhan yang ada di sekitar  tempat terjadinya suksesi.

Berdasarkan pengaruh musim terhadap pembentukan komunitas klimaks, ada dua hipotesis yang banyak diajukan oleh para ahli ekologi. Hipotesis pertama adalahHipotesis Monoklimaks yang menyatakan bahwa pada daerah bermusim tetentu  hanya terdapat satu komunitas klimaks. Hipotesis kedua  mengatakan bahwa  klimaks dipengaruhi oleh berbagai factor abiotik seperti keadaan tanah, drainase,  dan topografi dengan salah satu  factor  yang bersifat dominan. Hipotesis ini dikenal dengan namaHipotesis Poliklimaks.

Berdasarkan tingkat klimaks yang dicapai karena lingkungan tempat suksesi  itu terjadi, maka dikenal  beberapa tipe klimaks, yaitu  hidrosere (Klimaks  pada lingkungan air),halosera ( klimaks pada lingkungan payau), dan xerosere ( klimaks pada lingkungan kering).

D.    Biogeokimia

Biogeokimia adalah pertukaran atau perubahan yang terus menerus, antara komponen biosfer yang hidup dengan tak hidup.

Dalam suatu ekosistem, materi pada setiap tingkat trofik tidak hilang. Materi berupa unsur-unsur penyusun bahan organik tersebut didaur-ulang. Unsur-unsur tersebut masuk ke dalam komponen biotik melalui udara, tanah, dan air. Daur ulang materi tersebut melibatkan makhluk hidup dan batuan (geofisik) sehingga disebut Daur Biogeokimia.
Fungsi
Fungsi Daur Biogeokimia adalah sebagai siklus materi yang mengembalikan semua unsur-unsur kimia yang sudah terpakai oleh semua yang ada di bumi baik komponen biotik maupun komponen abiotik, sehingga kelangsungan hidup di bumi dapat terjaga.
Macam-macam Daur Biogeokimia
Daur Nitrogen

Di alam, Nitrogen terdapat dalam bentuk senyawa organik seperti urea, protein, dan asam nukleat atau sebagai senyawa anorganik seperti ammonia, nitrit, dan nitrat.

1).  Tahap pertama

Daur nitrogen adalah transfer nitrogen dari atmosfir ke dalam tanah. Selain air hujan yang membawa sejumlah nitrogen, penambahan nitrogen ke dalam tanah terjadi melalui proses fiksasi nitrogen. Fiksasi nitrogen secara biologis dapat dilakukan oleh bakteri Rhizobium yang bersimbiosis dengan polong-polongan, bakteri Azotobacter dan Clostridium. Selain itu ganggang hijau biru dalam air juga memiliki kemampuan memfiksasi nitrogen.

2).  Tahap kedua

Nitrat yang di hasilkan oleh fiksasi biologis digunakan oleh produsen (tumbuhan) diubah menjadi molekul protein. Selanjutnya jika tumbuhan atau hewan mati, mahluk pengurai merombaknya menjadi gas amoniak (NH3) dan garam ammonium yang larut dalam air (NH4+). Proses ini disebut dengan amonifikasi. Bakteri Nitrosomonas mengubah amoniak dan senyawa ammonium menjadi nitrat oleh Nitrobacter. Apabila oksigen dalam tanah terbatas, nitrat dengan cepat ditransformasikan menjadi gas nitrogen atau oksida nitrogen oleh proses yang disebut denitrifikasi.
Daur Nitrogen

b. Daur Fosfor

Unsur fosfor merupakan unsur yang penting bagi kehidupan, tetapi persediaannya sangat terbatas. Dengan kemampuannya untuk membentuk ikatan kimia berenergi tinggi, fosfor sangat penting dalam transformasi energi pada semua organisme. Sumber fosfor terbesar dari batuan dan endapan-endapan yang berasal dari sisa makhluk hidup. Sumber ini lambat laun akan mengalami pelapukan dan erosis, bersamaan dengan itu fosfor akan dilepaskan ke dalam ekosistem. Tetapi sebagian besar senyawa fosfor akan hilang ke perairan dan diendapkan. Fosfor dalam tubuh merupakan unsur penyusun tulang, gigi, DNA atau RNA, dan protein. Daur fosfor dimulai dari adanya fosfat anorganik yang berada di tanah yang diserap oleh tumbuhan. Hewan yang memakan tumbuhan akan memperoleh fosfor dari tumbuhan yang dimakannya. Tumbuhan atau hewan yang mati ataupun sisa ekskresi hewan (urine dan feses) yang berada di tanah, oleh bakteri pengurai akan menguraikan fosfat organik menjadi fosfat anorganik yang akan dilepaskan ke ekosistem.
Daur Fosfor

c.Daur Karbon dan Oksigen

1). Proses timbal balik fotosintesis dan respirasi seluler bertanggung jawab atas perubahan dan pergerakan utama karbon. Naik turunnya CO2 dan O2 atsmosfer secara musiman disebabkan oleh penurunan aktivitas Fotosintetik. Dalam skala global kembalinya CO2 dan O2 ke atmosfer melalui respirasi hampir menyeimbangkan pengeluarannya melalui fotosintesis
Daur Karbon dan Oksigen

2).  Akan tetapi pembakaran kayu dan bahan bakar fosil menambahkan lebih banyak lagi CO2 ke atmosfir. Sebagai akibatnya jumlah CO2 di atmosfer meningkat. CO2 dan O2 atmosfer juga berpindah masuk ke dalam dan ke luar sistem akuatik, dimana CO2 dan O2 terlibat dalam suatu keseimbangan dinamis dengan bentuk bahan anorganik lainnya.

c. Daur Belerang (Sulfur)

Belerang dalam tubuh organisme merupakan unsur penyusun protein. Di alam, sulfur (belerang) terkandung dalam tanah dalam bentuk mineral tanah dan di udara dalam bentuk SO atau gas sulfur dioksida. Ketika gas sulfur dioksida yang berada di udara bersenyawa dengan oksigen dan air, akan membentuk asam sulfat yang ketika jatuh ke tanah akan menjadi bentuk ion-ion sulfat (SO4 2- ). Kemudian ion-ion sulfat tadi akan diserap oleh tumbuhan untuk menyusun protein dalam tubuhnya. Ketika manusia atau hewan memakan tumbuhan, maka akan terjadi perpindahan unsur belerang dari tumbuhan ke tubuh hewan atau manusia. Ketika hewan atau tumbuhan mati, jasadnya akan diuraikan oleh bakteri dan jamur pengurai dan menghasilkan bau busuk, yaitu gas hidrogen sulfida (H2S) yang akan dilepas ke udara dan sebagian tetap ada di dalam tanah. Gas hidrogen sulfida yang ada di udara akan bersenyawa dengan oksigen membentuk sulfur oksida, dan yang di tanah oleh bakteri tanah akan diubah menjadi ion sulfat dan senyawa sulfur oksida yang nanti akan diserap kembali oleh tumbuhan.
Daur belerang (sulfur)

d. Daur Hidrologi (Air)

Sinar matahari akan menguapkan air yang ada di laut, sungai, dan danau. Demikian juga air dari tanah dan tumbuhan yang berada di darat. Air tersebut akan menjadi uap air dan naik ke angkasa menjadi awan. Hal itu disebut penguapan. Di angkasa, awan yang mengandung uap air mengalami pembekuan sehingga membentuk butiran-butiran air. Hal itu terjadi, karena semakin tinggi tempat di permukaan bumi, maka semakin rendah suhu udaranya. Mengingat butiran air lebih berat daripada udara, butiran air tersebut akan jatuh ke permukaan bumi sebagai hujan. Air yang jatuh, sebagian akan diserap oleh tanah, sebagian menggenang di permukaan bumi berupa danau atau kolam. Sebagian lagi, mengalir ke sungai hingga laut.Setelah mencapai tanah siklus hidrologi terus bergerak secara kontinu dalam tiga cara yang berbeda:

1).  Evaporasi (transpirasi)

Air yang ada di laut, di daratan, di sungai, di tanaman, dan sebagainya, kemudian akan menguap ke angkasa (atmosfer) dan akan menjadi awan. Pada keadaan jenuh, uap air (awan) itu akan menjadi bintik-bintik air yang selanjutnya akan turun (precipitation) dalam bentuk hujan, salju, es, dan kabut.

2).  Infiltrasi (perkolasi)

Ke dalam tanah air bergerak ke dalam tanah melalui celah-celah dan pori-pori tanah dan batuan menuju permukaan air tanah. Air dapat bergerak akibat aksi kapiler, atau air dapat bergerak secara vertikal atau horizontal di bawah permukaan tanah hingga air tersebut memasuki kembali sistem air permukaan.

3).  Air permukaan

Air bergerak di atas permukaan tanah, dekat dengan aliran utama dan danau, makin landai lahan maka makin sedikit pori-pori tanah, maka aliran permukaan semakin besar. Aliran permukaan tanah dapat dilihat biasanya pada daerah urban. Sungai-sungai bergabung satu sama lain dan membentuk sungai utama yang membawa seluruh air permukaan di sekitar daerah aliran sungai menuju laut.
Daur Hidrologi (Air)

Habitat dan Relung

Tempat hidup makhluk hidup dinamakan habitat, Habitat dalam batas tertentu sesuai dengan persyaratan hidup makhluk  yang menghuninya. Batas bawah persyaratan  hidup   disebut  nilai minimum sedangkan  batas atasnya dinamakan nilai  maksimum. Antara dua kisaran itu terdapat nilai optimum.  Apabila sifat habitat berubah sampai diluar nilai minimum atau maksimum, makhluk hidup akan mati atau melakukan migrasi. Apabila perubahannya lambat, terjadi selama beberapa generasi, makhluk hidup umumnya dapat menyesuaikan diri dengan lingkungannya. Melalui proses adaptasi memungkinkan terjadinya perubahan  sifat dari suatu makhluk. Di alam dapat juga ditemukan suatu makhluk yang memiliki habitat yang lebih dari satu.
Baca juga (Contoh Fisiologi Hewan)
Dalam habitatnya suatu makhluk memiliki cara tertentu untuk untuk dapat mempertahankan hidupnya. Kedudukan funsional suatu organisme dalam komunitasnya sering dinamakan Relung (Niche = Nisia).  Oleh karena itu relung adalah status  suatu  organisme   dalam suatu komunitas dan atau  ekosistem, sebagai akibat  adaptasi struktural, tanggap fisiologis serta perilaku spesifik organisme tertentu. Jadi relung suatu organisme  bukan hanya ditentukan oleh tempat hidup organisme, tetapi juga ditentukan oleh fungsi yang dikerjakannya.  Termasuk disini  adalah cara  suatu spesies memanfaatkan  sumber daya  yang ada untuk bertahan hidup, juga bagaimana keberadaan suatu species  mempengaruhi organisme di sekelilingnya. Berdasarkan pernyataan diatas, kiranya dapat dimengerti jika  habitat dapat disamakan dengan alamat sedangkan Relung identik dengan  profesi.

Beberapa makhluk dapat hidup bersama dalam suatu habitat. Hidup bersama dalam suatu habitat, barangkali bukan menjadi suatu masalah jika memiliki relung yang berbeda. Namun, apabila beberapa  makhluk memiliki relung yang sama, menempati habitat yang sama dapat memunculkan interaksi yang antagonis. Makin tumpangtindih relung antara dua jenis makhluk hidup, semakin tinggi tingkat  persaingannya. Dalam keadaan yang demikian maka  masing-masing jenis akan memiliki  efisiensi cara hidup atau profesi  yang makin tinggi, sehingga relungnya akan makin menyempit. Ini berarti semakin rentan terhadap suatu gangguan.

Kajian  ekosistem merupakan kajian yang  luas. Ekosistem dikaji pada suatu rumpun ilmu yang bernama Ekologi. Berdasarkan bidang kajiannya,  ekologi dapat dibedakan menjadi  Autekologi, Sinekologi, Pembagian menurut habitat dan Pembagian menurut taksonomi. Autekologi  mempelajari suatu jenis organisme  yang berinteraksi dengan lingkungannya, biasanya ditekankan pada  aspek siklus hidup, adaptasi, sifat parasit  atau non parasit dan lain-lain. Contoh  seluk beluk ekologi penyu di habitat aslinya.Sinekologi mengkaji berbagai kelompok organisme  sebagai  suatu kesatuan yang saling berinteraksi dalam suatu daerah tertentu. Dalam hal ini antara lain melahirkan konsep ekologi jenis, ekologi populasi, ekologi komunitas dan ekologi ekosistem.  Pembagian menurut habitat antara lain melahirkan konsep Ekologi Bahari, Ekologi Perairan Tawar, Ekologi Darat,  Ekologi Estuaria.  Sedangkan pembagian menurut taksonomi  adalah pembagian  yang didasarkan atas sistematika  makhluk hidup. Oleh karena itu dikenal adanya  Ekologi tumbuhan,  Ekologi serangga, Ekologi  Hewan tanah, Ekologi mikroba dan sebagainya.
Relung-relung