Prinsip Dasar Ilmu Lingkungan 49161m

PRINSIP DASAR ILMU LINGKUNGAN 14 prinsip (sebuah kesatuan)  Diagram alir  Deduksi - induksi

PRINSIP 1 Semua energi yang memasuki sebuah organisme (hidup), populasi, atau ekosistem dapat dianggap sebagai energi yang tersimpan atau terlepaskan

Energi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain, tetapi tidak dapat hilang, dihancurkan, atau diciptakan

Suatu sistem kehidupan dapat dianggap sebagai sistem pengubah energi Terdapat dua proses penting didalam pengubahan energi, yaitu :

 Transformasi energi  Pembukuan kalori

Mulai

Hewan makan

Terbuang (tak ter asimilasi)

Pemisahan 1

Diasimilasi

Pemisahan 2

Produksi materi kehidupan

Pemisahan 3

parasit

Energi diambil

energi dibakar + hilang sbg panas

pemisahan 6

metabolisme dasar: respirasi, denyut jantung, dsb

energi disimpan sbg lemak

gerak: lari, berenang, dsb.

pemisahan 4

pemisahan 5

pembiakan

Pemisahan energi yang masuk menjadi dua komponen

Jumlah energi yang masuk/keluar dari satu pemisahan

tumbuh

Jika makhluk hidup tidak mampu beradaptasi terhadap perubahan lingkungan, maka populasinya akan menurun, atau bahkan punah, misalnya dinosaurus, harimau jawa (Panthera tigris sundaica, punah tahun 1972), harimau bali (Panthera tigris balica, punah 1937), badak sumatera (Dicerorhinus sumatrensis)

Taktik dan strategi terhadap kondisi lingkungan didasarkan kepada penyusunan nilai pasangan enam koefisien pemisahan. Contoh: Ikan paus biru (bertubuh besar) dan ikan hering (bertubuh kecil), serangga dan hewan invertebrata lainnya, strategi lebih kepada pemisahan ke lima

Hewan yang bergerak lambat seperti kurakura, binturung (Arctictis binturong), keong, menggunakan strategi pemisahan ke enam

Prinsip 2

Tidak ada sistem pengubahan energi yang betulbetul efisien Hampir semua bentuk energi terdegradasi ke dalam bentuk panas tanpa balik dan beradiasi ke angkasa luas Ketidakcermatan pengubahan energi menyebabkan pemakaian energi sebaik-baiknya oleh organisme hidup merupakan hal yang penting

Tabel 1. Aliran Energi dalam Ekosistem Daratan Komponen ekosistem

Konsumsi (kalori)(δ)

Pernafasan (kalori)(Ri)

Ri/δ

Kecermatan/ tahun

Matahari

47.1 x 10 8

_

_

_

Vegetasi

58.3 x 10 6

8.75 x 10 6

0.150

0.012

Herbivora

250 x 10 3

170 x 10 3

0.680

0.004

Karnivora

5824

5354

0.933

0.023

 Tabel 1 dapat digunakan untuk menghitung produktivitas ekosistem  Dengan mengetahui tingkat kecermatan per tahun dapat diprediksikan tindakan yang tepat dalam pemanenan hasil dari suatu ekosistem

 Ketidakcermatan sistem biologi dapat diantisipasi dengan memanfaatkan sumber alam sebaik-baiknya

Kapasitas kolam terbatas walaupun sesuai untuk kehidupan flora dan fauna perairan, sehingga hanya sejumlah tertentu yang dapat hidup didalamnya

Kemampuan laut yang terbatas, karena produktivitas tinggi hanya pada bagian dangkal dan pemanenan hasil seringkali dari puncak piramida

Sumber alam ? Manfaat Merugikan Daya pembiakan Perubahan energi

Sumber alam adalah segala sesuatu yang diperlukan oleh organisme hidup, populasi, atau ekosistem yang pengadaannya hingga ke tingkat yang optimum akan mengakibatkan daya pengubahan energi

Prinsip 3 Materi, energi, ruang, waktu, dan keanekaragaman, semuanya adalah kategori sumber alam

Pengubahan energi (biologi) harus berlangsung seimbang dengan adanya materi dan energi di alam

Hasil panen/ha/tahun

Jumlah pupuk digunakan per ha Grafik pengaruh materi

Perkembangan telur serangga dalam 1 jam

Suhu (º C) Grafik pengaruh suhu (energi panas)

Perkembangan populasi % waktu diperlukan untuk mencapai ukuran maksimum dari populasi

Grafik pengaruh waktu

Ukuran ruang Pertemuan antara jantan dan betina Grafik pengaruh ruang

Keragaman spesies serangga dalam hutan Keragaman pohon yang menjadi tempat hidup serangga Grafik pengaruh keragaman

Contoh pengaruh keragaman pakan terhadap kelangsungan hidup hewan

Pencemar (polutan) adalah suatu sumber alam yang konsentrasinya jauh melebihi tingkat yang optimum.

Terdapat batas kemampuan lingkungan untuk mendukung suatu sumber alam

Kapasitas bawa (Carrying capacity): Batas tertinggi untuk mendukung suatu spesies tertentu

Harper & White (1971)

Kapasitas bawa suatu lingkungan tumbuhan untuk beragam spesies dapat ditentukan dengan rumus : C = W . p3/2 dimana : C = kapasitas bawa W = bobot rata-rata individu dalam populasi p = kepadatan atau kerapatan populasi

Implikasi prinsip 3.  Manusia  matahari  minyak dan gas bumi  meningkatkan kapasitas bawa Minyak dan gas bumi terbatas  sumber energi lain (ex: nuklir)  butuh waktu  Peningkatan kesejahteraan negara sedang berkembang (Indonesia), eksploitasi energi dan materi  penyebaran tidak merata  pengaruh jarak

Prinsip 4

Untuk semua kategori sumber alam, kalau pengadaan sumber alam itu sudah cukup tinggi, pengaruh unit kenaikannya sering menurun dengan penambahan sumber alam itu sampai ke suatu tingkat maksimum. Melampaui batas maksimum ini tak ada pengaruh yang menguntungkan lagi

Prinsip penjenuhan : Untuk semua kategori sumber alam (kecuali keragaman dan waktu) kenaikan pengadaan sumber alam yang melampaui batas maksimum, akan mempunyai pengaruh yang merusak /peracunan.

Untuk banyak fenomena sering berlaku kemungkinan penghancuran yang disebabkan oleh pengadaan sumber alam yang sudah mendekati batas maksimum

Blooming algae

Eutrofikasi

Red tide Contoh sumber alam yang memberikan pengaruh merusak

Prinsip 5 Ada dua jenis sumber alam dasar:

Sumber alam yang pengadaannya dapat merangsang penggunaan seterusnya  Sumber alam yang tidak mempunyai daya rangsang penggunaan lebih lanjut

Jumlah kepompong yang diserang

Kepadatan kepompong

Grafik hubungan antara kepadatan dengan jumlah kepompong lalat Musca domestica yang diserang parasit Nasonia vitripennis

Jumlah kepompong yang diserang

Kepadatan kepompong Grafik hubungan kepadatan dan jumlah kepompong serangga yang diserang tikus

Prinsip 6 Individu dari spesies yang mempunyai lebih banyak keturunan daripada saingannya, cenderung berhasil mengalahkan saingannya itu

Sesuai dengan pernyataan teori Darwin dan Wallace.  Adanya perbedaan sifat keturunan dalam hal tingkat adaptasi terhadap faktor lingkungan  Daya pembiakan lebih tinggi

Adaptasi merupakan mekanisme evolusi  Berkaitan dengan kecermatan pendayagunaan energi

Ex:

ikan  berbagai jenis mulut

burung  berbagai jenis paruh dan cakar hewan padang rumput  bentuk kaki

Implikasi : Kecermatan dalam memperkenalkan jenis tumbuhan atau hewan ke suatu tempat atau wilayah

Fallopia japonica (Japanese knotweed)

Contoh invasive species (Jepang), ornamental garden (Eropa), palatable

Coronilla varia

Aquilegia sp (columbine)

Baby’s breath (Gypsophila paniculata) Contoh invasive species (British Columbia)

Vector of alien species introduction in the Black Sea and coastal aquatic habitat

Prinsip 7

Kemantapan keanekaragaman suatu komunitas lebih tinggi dalam lingkungan yang stabil (“mudah diramal “) Mudah diramal artinya terdapat keteraturan yang pasti pada pola faktor lingkungan dalam suatu periode yang relatif lama

Fluktuasi perubahan faktor lingkungan berbeda untuk tiap habitat Penyebaran kepadatan spesies berbeda untuk tiap kondisi lingkungan Perubahan faktor lingkungan akan mempengaruhi kehadiran spesies

Lingkungan yang stabil secara fisik merupakan sebuah lingkungan yang terdiri atas banyak spesies, dari yang umum dijumpai sampai yang jarang dijumpai Spesies dapat melakukan penyesuaian (secara evolusi) terhadap keadaan lingkungan

Valentine (1969): pada komunitas fauna dasar laut ditemukan keragaman spesies terbesar pada habitat yang sudah stabil dalam kurun waktu yang lama Slobedkin dan Sanders (1969) menginterpretasikan hal ini sebagai pengaruh keadaan lingkungan yang stabil terhadap spesies

Lingkungan yang tidak stabil hanya dihuni oleh spesies yang relatif sedikit jumlahnya dan penyebaran kepadatan kurang lebih serupa. Ex: hutan pinus

Ancaman kebakaran dan serangan hama lebih tinggi dibandingkan dengan hutan tropis karena keragaman yang kurang mantap

Prinsip 8

Sebuah habitat (lingkungan hidup) itu dapat jenuh atau tidak oleh keragaman takson. Hal itu bergantung kepada bagaimana nicia dalam lingkungan hidup itu dapat memisahkan takson tersebut Nicia bersifat khas untuk tiap spesies, karena kebutuhan dan fungsinya berbeda-beda Berbagai spesies dapat hidup tanpa persaingan jika nicia berbeda

Nicia memisahkan takson

Whittaker (1969):

Reaksi nicia (relung) burung lebih terhadap sifat struktur komunitas yang relatif luas Kesamaan jenis makanan Hidup dalam lingkungan yang luas dan spesies kurang beragam

Tumbuhan dan serangga:

Responsif terhadap lingkungan mikro Sedikit perubahan dalam lingkungan, respon dapat berkembang terus menerus perbedaan genetik meningkatkan keragaman hidup dalam berbagai nicia

Prinsip 9 Keanekaragaman komunitas sebanding dengan biomassa dibagi produktivitas Morowitz (1938): Di dalam sistem biologi terdapat hubungan antara biomassa, aliran energi, dan keanekaragaman

H ~t = K . B/P, dimana: H = keanekaragaman sebanding dengan t (waktu rata-rata yang diperlukan bagi penggunaan materi) K = koefisien tetapan B = biomassa (materi) P = produktivitas (aliran energi dalam jangka waktu tertentu)

Kecermatan penggunaan energi dalam sistem biologi akan meningkat dengan meningkatnya kompleksitas organisasi sistem biologi itu dalam satu komunitas Prinsip 10

Perbandingan (rasio) antara biomassa dengan produktivitas (B/P) naik dalam perjalanan waktu pada lingkungan yang stabil sehingga mencapai sebuah asimtot

Hukum Beryman: Hewan homoitermis dari lingkungan beriklim dingin cenderung lebih besar ukurannya (Rasio luas permukaan dan berat yang lebih rendah dibandingkan dengan serupa di daerah yang lebih hangat)

Hukum Allen: Terdapat kecenderungan pemendekan anggota tubuh dibandingkan dengan berat tubuh bagi hewan yang hidup di daerah dingin (menurunkan rasio luas permukaan dan berat tubuh)

Keanekaragaman

B A

Waktu Hubungan antara waktu dan keanekaragaman

Dalam kenyataan di alam , rasio biomassa terhadap produktivitas meningkat pada suksesi yang sudah lanjut, karena pertambahan spesies dan terjadi stratitifikasi komunitas tumbuhan Implikasi: Komunitas dibuat tetap muda dengan memperlakukan fluktuasi ”iklim” atau “cuaca” yang tak teratur

Pemungutan hasil panen dari komunitas Terjadinya banjir alami

Margalef (1968): Hewan yang terdapat di ujung rantai makanan lebih efisien dalam memanfaatkan energi daripada yang di pangkal rantai makanan Faktor penyebab:  Hewan di ujung rantai makanan bertubuh besar

 Hidup lebih lama dengan kestabilan tertentu  Lebih tahan terhadap fluktuasi lingkungan  Memanfaatkan energi dengan cermat

Prinsip 11 Sistem yang sudah mantap (dewasa) mengeksploitasi sistem yang belum mantap (belum dewasa) Energi, materi, dan keanekaragaman mengalir melalui suatu gradasi menuju ke daerah organisasi yang kompleks Merupakan kelanjutan dari prinsip 5 (peningkatan sumber alam) dan prinsip 9 (kecermatan penggunaan energi karena meningkatnya keragaman)

Implikasi:

Terjadinya urbanisasi Transaksi ekonomi antara negara sedang berkembang dan negara maju

Area pertanian VS hutan alam

Prinsip 12 Kesempurnaan adaptasi sebagai suatu sifat atau tabiat yang bergantung kepada kepentingan relatifnya dalam suatu lingkungan

Merupakan kelanjutan dari prinsip 6 dan 7

Jika keragaman terus meningkat diharapkan terjadi adanya perbaikan secara terus menerus dalam adaptasi terhadap lingkungan

Dalam ekosistem yang belum mantap yang berkembang adalah sifat responsif terhadap fluktuasi faktor alam yang tak terduga Dalam ekosistem yang sudah mantap pada lingkungan yang sudah stabil yang berkembang adalah sifat responsif terhadap perilaku dan biokimiawi serta lingkungan sosial dalam habitat tersebut Tidak ada sebuah strategi evolusi yang terbaik dimuka bumi ini, semuanya bergantung kepada lingkungan fisik

Prinsip 13 Lingkungan yang secara fisik stabil, memungkinkan terjadinya penimbunan keragaman biologi dalam ekosistem yang mantap (dewasa), yang kemudian dapat mengalahkan kestabilan populasi

Terdapat 3 prinsip yang mendasari prinsip ke 13, yaitu: a.Prinsip 7. Kompleksitas organisasi makin meningkat pada lingkungan fisik yang stabil sehingga lebih meningkatkan kecermatan aliran energi. Kestabilan faktor fisik dalam ekosistem yang mantap akan mendukung kestabilan populasi

b. Prinsip 12. Adaptasi yang peka dan kompleks serta sistem kontrol akan berevolusi sebagai tanggapan terhadap lingkungan biologi dan sosial dari komunitas yang stabil c. Prinsip 9. Kecermatan penggunaan energi berarti adalah pemborosan yang minimum. Naik turunnya populasi merupakan karakteristik ekosistem yang belum mantap

Implikasi: Ketidakstabilan ekosistem alam lebih banyak disebabkan oleh manusia Prinsip 14 Derajat pola keteraturan naik turunnya populasi ber-gantung kepada jumlah keturunan dalam sejarah populasi sebelumnya dan selanjutnya akan mempengaruhi populasi tersebut Contoh :

Dalam rantai makanan: tanaman padi

tikus

burung elang

Sumber alam

Prinsip 5 Prinsip 14

Prinsip 11

Prinsip 3

Prinsip 1

Prinsip 9 Prinsip 13

Prinsip 2

Prinsip 8

Prinsip 10

Prinsip 4

Prinsip 6

Prinsip 7

Prinsip 12

Hubungan berlogika di antara 14 prinsip dasar dalam ilmu lingkungan