34 66 SUKSESI EKOLOGI Apa itu suksesi ekologi

34 - 66 SUKSESI EKOLOGI • Apa itu "suksesi ekologi"? "Suksesi ekologi" adalah proses perubahan struktur spesies suatu komunitas ekologi dari waktu ke waktu. Dalam setiap komunitas beberapa spesies mungkin kurang berlimpah selama beberapa interval waktu, atau mungkin bahkan menghilang dari ekosistem. Demikian pula, selama beberapa interval waktu, spesies lain dalam komunitas dapat lebih berlimpah, atau spesies baru bahkan dapat menyerang kedalam komunitas dari ekosistem yang berdekatan. Suksesi adalah proses perubahan ekosistem dalam kurun waktu tertentu menuju ke arah lingkungan yang lebih teratur dan stabil. Proses suksesi akan berakhir apabila lingkungan tersebut telah mencapai keadaan yang stabil atau telah mencapai klimaks.

lanjutan • Mengapa terjadi "suksesi ekologi" ? Setiap spesies memiliki seperangkat kondisi lingkungan di mana ia akan tumbuh dan berkembang biak secara optimal. Spesies-spesies yang dapat tumbuh paling efisien dan menghasilkan keturunan yang paling layak akan menjadi organisme yang paling berlimpah. Sepanjang seperangkat kondisi lingkungan ekosistem tetap konstan, spesies-spesies tersebut beradaptasi secara optimal. • "Mesin" suksesi, penyebab perubahan ekosistem, adalah dampak dari spesies yang ada terhadap lingkungan mereka sendiri. Konsekuensi bagi kehidupan (makhluk hidup) adalah perubahan kadang-kadang halus dan kadang-kadang terbuka mengubah lingkungan mereka. Lingkungan asli mungkin optimal untuk spesies tumbuhan atau hewan pertama, tetapi lingkungan yang baru sering optimal bagi beberapa spesies tanaman atau hewan lain. Di bawah kondisi lingkungan yang berubah, spesies yang sebelumnya dominan mungkin gagal dan spesies lain dapat menjadi berkuasa.

lanjutan • Suksesi ekologi juga dapat terjadi ketika kondisi lingkungan berubah tiba-tiba dan drastis. Kebakaran hutan, badai angin, dan aktivitas manusia seperti bidang pertanian semua sangat mengubah kondisi lingkungan. Kekuatan besar ini juga dapat merusak spesies dan dengan demikian mengubah dinamika komunitas ekologi yang memicu perebutan dominasi di antara spesies yang masih ada. • Suksesi ekologi merupakan kekuatan alam. Ekosistem berada dalam proses perubahan dan restrukturisasi terus-menerus, karena adanya dinamika internal spesies dan kekuatan eksternal spesies, . • Membersihkan lahan untuk kebun dan menyiapkan tanah untuk ditanami merupakan peristiwa eksternal utama yang secara radikal mengganggu ekosistem yang sebelumnya stabil. Ekosistem yang terganggu akan segera memulai proses suksesi ekologi. Spesies tanaman yang beradaptasi dengan kondisi terpapar mata hari dan tanah rusak dengan cepat akan menyerang lokasi tersebut dan akan cepat menjadi mapan. Tanaman tersebut adalah gulma.

• Sekarang "gulma" memiliki peran dan fungsi ekologis yang sangat penting, tetapi gulma juga berkompetisi dengan tanaman akan nutrisi, air dan ruang. Jika dibiarkan, taman dengan cepat akan menjadi sebuah patch rumput sehingga dapat mendesak dan memusnahkan tanaman yang dibudidayakan

SUKSESI DAN MACAMNYA 1. Suksesi primer • Suksesi primer terjadi ketika komunitas awal terganggu dan mengakibatkan komunitas hilang secara total sehingga di tempat tersebut akan terbentuk substrat dan habitat baru. • Gangguan secara alami, misalnya bencana alam, antara lain tanah longsor, letusan gunung berapi, endapan lumpur yang baru di muara sungai, dan endapan pasir di pantai. Gangguan karena perbuatan manusia misalnya penambangan timah, batubara, dan minyak bumi. • Contoh suksesi di gunung Krakatau setelah meletus tahun 1883. • Tumbuhan pioner berupa lumut kerak (lichenes) serta tumbuhan lumut yang tahan terhadap penyinaran matahari dan kekeringan. Tumbuhan perintis ini mulai melakukan pelapukan pada daerah permukaan lahan, sehingga terbentuk tanah sederhana. Kematian tumbuhan perintis mengundang datangnya pengurai.

LANJUTAN 2. Suksesi sekunder • Apabila dalam suatu ekosistem mengalami gangguan, baik secara alami ataupun buatan, dan gangguan tersebut tidak merusak total tempat tumbuh organisme yang ada, sehingga substrat dan kehidupan yang lama masih ada. • Contoh gangguan alami misalnya banjir, gelombang laut, kebakaran, angin kencang, dan gangguan buatan seperti penebangan hutan dan pembakaran padang rumput dengan sengaja

lanjutan • Lintasan perubahan suksesi dapat dipengaruhi oleh (i) kondisi lokasi, (ii) karakter kejadian awal suksesi, (iii) interaksi spesies yang hadir, dan (iv) ketersediaan koloni atau biji atau kondisi cuaca pada saat gangguan. • Secara umum, komunitas di awal suksesi akan didominasi oleh spesies yang cepat tumbuh, mudah menyebar baik (oportunis, atau organisme tergolong seleksi r). Sebagai hasil suksesi, spesies ini akan cenderung digantikan oleh spesies yang lebih kompetitif ( seleksi k).

NATURAL SELECTION � Seleksi alam yang dimaksud dalam teori evolusi adalah teori bahwa makhluk hidup yang tidak mampu beradaptasi dengan lingkungannya lama kelamaan akan punah. Yang tertinggal hanyalah mereka yang mampu beradaptasi dengan lingkungannya. Dan sesama makhluk hidup akan saling bersaing untuk mempertahankan hidupnya. � Seleksi alam adalah proses alam memilih makhluk hidup yang dapat /tidak dapat bertahan hidup � Bentuk dan proses seleksi alam terjadi karena hal-hal berikut: a. Persaingan (kompetisi) dalam memperoleh makanan, menghindari pemangsa (predator) dan mengembangkan keturunan. b. Perubahan lingkungan dan bencana alam. c. Ketahanan terhadap penyakit.

TUJUAN UMUM SELEKSI ALAM UNTUK BERBAGAI SIFAT DAN PERILAKU Mimikri terjadi baik oleh predator atau pemangsa. � Predator seperti belalang sembah yang menyatu dengan tanaman sekitarnya lebih mampu mengejutkan mangsanya. Namun, banyak spesies mangsa juga terlibat dalam peniruan, mengembangkan tanda serupa dengan spesies enak sehingga predator menghindari mereka. Sebagai contoh, kupu-kupu “viceroy butterflies” yang kurang berbahaya memiliki warna yang mirip dengan kupu-kupu “Monarch butterflies” , yang beracun, sehingga predator menghindari kupu-kupu “Viceroy butterflies”. � � Strategi mencari makan yang optimal memungkinkan predator untuk mendapatkan jumlah maksimum energi per unit waktu yang dihabiskan selama mencari makan. Predator lebih mungkin untuk bertahan hidup dan bereproduksi jika mereka membatasi diet mereka untuk mangsa yang memberikan energi yang paling tinggi per unit waktu penanganan dan fokus pada daerah-daerah yang kaya dengan mangsa atau yang berdekatan

LANJUTAN � Penghindaran (escape) membantu menghindarkan mangsa dari predator. Sifat ini mungkin merupakan pola perilaku, misalnya sekawanan hewan atau ikan yang bergerombol membuat organisme secara individual sulit untuk dipilih. Penandaan dapat membingungkan dan salah arah bagi predator: misalnya, ngengat automeris memiliki bintik mata palsu pada sayap belakangnya yang menyesatkan predator � Fitur tertentu dapat meningkatkan waktu penanganan mangsa sehingga membantu untuk mencegah predator. Misalnya duri bagi kebanyakan tumbuhan dan hewan, dan kerang membuat krustasea dan moluska sulit untuk makan. Perilaku mangsa juga dapat membuat mangsa sulit ditangani: cumi-cumi dan gurita memancarkan awan tinta yang mengganggu dan membingungkan penyerang, sementara landak meningkatkan efektivitas duri pelindung mereka dengan menggulung seperti bola berduri.

Lanjutan � Beberapa tanaman dan hewan memancarkan bahan kimia berbahaya untuk membuat diri mereka kurang menguntungkan sebagai mangsa. Zat-zat pelindung mungkin berupa rasa yang tidak enak, antimikroba, atau beracun. Evolusi spesies yang menggunakan zat berbahaya sebagai perlindungan berwarna terang sebagai tanda identitas mereka bagi calon predatornya. Misalnya, warna hitam dan kuning pada lebah, tawon, dan tawon predator (Yellowjackets. ) Zat mungkin berupa pertahanan umum yang melindungi terhadap berbagai ancaman, atau senyawa khusus yang dikembangkan untuk menangkal satu predator utama. � Timbulnya ketahanan serangga terhadap pestisida adalah peristiwa tekanan seleksi. Populasi serangga resisten disusun oleh individu yang lolos dari tekanan seleksi oleh pestisida.

Biogeochemical cycles • Secara teknis, kita sebut gerakan melingkar unsur siklus biogeokimia karena bahan kimia ini, selama periode waktu, bergerak melalui lingkungan hidup dan tak hidup. Istilah "siklus hara" adalah sebutan umum bagi siklus biogeokimia dari banyak unsur yang berbeda, misalnya siklus air, siklus oksigen, siklus karbon, siklus fosfor atau siklus nitrogen. • Ketika unsur-unsur anorganik melewati organisme hidup, mereka sering terikat sebagai zat organik kompleks (misalnya, molekul organik yang disebut karbohidrat mengandung unsur anorganik karbon, hidrogen dan oksigen). Ketika organisme mati di dalam ekosistem darat dan air, tubuh mereka mewakili reservoir unsur anorganik (nutrisi). • Alam perlu memisahkan unsur-unsur dari ikatan mereka sehingga mereka dapat didaur ulang. Semua bahan organik mati (mayat semua makhluk hidup, serta kotoran hewan dan bagian tubuh seperti kulit ular) disebut detritus.

lanjutan • Beberapa unsur dipisahkan dari detritus oleh aktifitas pencucian air. Namun, sebagian besar pemisahan terjadi oleh aktifitas organisme yang disebut detritivores dan dekomposer. Detritivores mencerna bahan organik secara internal setelah menelannya. Mereka mempercepat pembusukan dengan memotong-motong benda mati, dan sebagai hasilnya meningkatkan luas permukaan untuk dapat diserang oleh dekomposer - bakteri dan jamur (misalnya, jamur). • Bakteri dan jamur memiliki kemampuan untuk melepaskan enzim yang memecah molekul organik, sehingga melepaskan unsur anorganik ke lingkungan (misalnya, tanah atau air). Proses ini disebut dekomposisi. Beberapa unsur ini kemudian dibawa ke dalam bakteri atau jamur untuk menyediakan nutrisi, serta energi, sedangkan yang tidak diambil dapat diserap tanaman dan akhirnya diteruskan ke herbivora dan karnivora dalam rantai makanan. Siklus hara dalam ekosistem bukanlah proses yang sempurna karena beberapa nutrisi mungkin hilang dari ekosistem akibat erosi tanah.

lanjutan • kelangsungan hidup produsen seperti tanaman, sehingga semua kehidupan, dengan daur ulang nutrisi kembali kepada mereka. Selanjutnya, detritivores dan pengurai adalah kolektor sampah alam – yang menjamin bahwa ekosistem tidak akan tercekik oleh massa benda mati. • • Beberapa buku keliru mendaftar organisme seperti rayap dan cacing tanah sebagai dekomposer. Suatu kesalahan menganggap detritivore dan dekomposer sinonim. Detritivores bekerja meningkatkan luas permukaan untuk dekomposisi, mereka bukan pengurai yang sebenarnya, karena mereka tidak mengubah jaringan mati menjadi unsur anorganik.

lanjutan • Laju dekomposisi dipengaruhi oleh berbagai factor abiotik. Sebagai contoh, dekomposisi berkurang pada suhu rendah, aerasi tanah yang kurang baik, kurangnya kelembaban dan kondisi asam. Dengan menciptakan lingkungan yang tepat untuk detritivores dan dekomposer, hasilnya akan kaya nutrisi yang dapat merangsang pertumbuhan tanaman hidup. •

Siklus carbon

Siklus air

Siklus nitrogen

Siklus p

Teori Kepulauan Tanaman di dalam Agroekosistem � Di dalam agroekosistem kepulauan tanaman dipertimbangkan sebagai suatu matriks, yang disusun oleh (i) pertanaman dengan waktu hidup singkat (misalnya tanaman setahun, yaitu jagung, kedelai, kapas, dan tembakau), (ii) pertanaman dengan waktu hidup moderat (misalnya padang rumput), (iii) pertanaman dengan waktu hidup lama (misalnya tanaman perkebunan, yaitu apel, kakao, karet, dan hutan). Lama hidup tanaman tersebut dapat berpengaruh terhadap (i) keanekaragaman spesies tanaman, (ii) keragaman struktur tanaman, dan (iii) lamanya waktu yang tersedia untuk berkolonisasi.

lanjutan � Keanekaragaman spesies tanaman meningkat dengan meningkatnya umur tanaman. Tanaman tahunan lebih meningkatkan keanekaragaman spesies daripada musiman. Tanaman perenial akan mengalami kesulitan untuk menghindar dari persaingan dengan spesies yang lain, sehingga komunitas tanaman menjadi lebih beragam � Hadirnya spesies baru ke dalam suatu komunitas dan bertambahnya umur tanaman akan menambah keragaman struktural tanaman. Meningkatnya keragaman struktur demikian akan menghasilkan peningkatan jumlah nise bagi organisme yang berasosiasi dengan tanaman.

lanjutan � Lamanya waktu yang tersedia untuk berkoloni pada ketiga jenis pertanaman berbeda. � Pada tanaman semusim keseimbangan populasi sulit dicapai, mengingat dalam waktu singkat pertanaman segera dipanen sehingga peran faktor pengatur populasi, yaitu predator dan parasitoid pengaruhnya kecil dalam mengatur populasi. � Sebaliknya pada tanaman dengan lama hidup moderat atau tahunan kemungkinan keseimbangan populasi dapat dicapai, sebab waktu yang tersedia cukup lama, sehingga populasi spesies di dalam suatu komunitas tanaman tahunan dapat mencapai fase keseimbangan.

lanjutan � Berdasar asal OPT sebelum mencapai tanaman, OPT dapat digolongkan menjadi 3, yaitu, (i) OPT mungkin sudah berada di pertanaman ketika tanaman ditanam, (ii) OPT berasal dari komunitas yang berdekatan dengan tanaman yang ditanam, dan (iii) OPT berasal dari OPT migran. � OPT asli kemungkinan akan menghambat kemapanan OPT yang datang kemudian. Kolonisasi pada tanaman akan terjadi dengan segera, dan padat populasinya tidak bergantung pada jarak, apakah di tepi atau di tengah pertanaman. Padat populasinya sangat ditentukan oleh keberhasilan OPT asli pada tahun sebelumnya. �

lanjutan � Sebaliknya, OPT yang menyerang tanaman berasal dari sekitarnya, padat populasinya berbeda antara di tepian dengan di tengah. Padat populasi OPT ditentukan oleh keberhasilan berbiak pada tempat tertentu tahun sebelumnya. OPT yang datang mungkin berasal dari tanaman lain. Keberhasilan OPT untuk berkolonisasi juga ditentukan oleh derajat kesesuaian antara kehadiran OPT dengan tersedianya sumberdaya yang sesuai, suatu ketika kehadiran OPT dari tempat lain didorong oleh pola tanam tertentu.

lanjutan Berdasarkan teori kepulauan tanaman ini maka hal yang perlu diperhatikan bahwa perlu ada perencanaan hubungan ruang antara hamparan tanaman daerah yang tidak diusahakan pada level ekosistem, bertujuan mengantisipasi pergerakan OPT dalam periode satu tahun ke dalam pertanaman, sehingga dapat dicegah terjadinya kolonisasi populasi yang besar. � Perencanaan tersebut antara lain menyangkut (i) penentuan waktu tanam, (ii) penetapan pola tanam, (iii) rotasi tanaman, dan (iv) letak petak berdasarkan arah angin sebagai arah datangnya serangga migran. � � Hal lain yang perlu diperhatikan bahwa ternyata manusia dapat secara tidak sengaja memasukkan OPT dari suatu daerah / negara ke daerah negara yang baru. Selain itu, manusia dapat mempengaruhi distribusi OPT dengan jalan mengimpor jenis tanaman baru, sehingga di tempat yang baru tanaman tersebut dapat diserang oleh OPT asli.

STRATEGI REPRODUKSI • Semua spesies pasti memaksimumkan keturunannya agar dapat bertahan hidup. • Hasil pengamatan terhadap spesies organisme menimbulkan pertanyaan: ▫ mengapa lama hidup organisme berbeda-beda, ▫ mengapa organisme menghasilkan jumlah keturunan yang berbeda, atau ▫ mengapa organisme menghasilkan beberapa kelompok keturunan sedangkan yang lain hanya menghasilkan keturunan tunggal ? ▫ Keadaan tersebut mencerminkan adanya keragaman di dalam strategi reproduksi suatu makhluk hidup.

LANJUTAN • Pertanyaan berikut adalah bagaimana agar spesies organisme mampu mempertahankan strategi reproduksinya ? Dengan memanfaatkan energi dan waktu yang tersedia seefisien mungkin. Pemilihan strategi reproduksi merupakan hasil proses evolusi dan bukan dilakukan oleh individu sendiri. • Di daerah tropis, dengan kondisi iklim yang relatif stabil, faktor yang merusak populasi relatif jarang, sehingga populasi dapat mencapai tingkat kejenuhan. Dengan demikian strategi organisme di daerah tropis lebih mengarah pada peningkatan daya dukung lingkungan (strategi-K), • Di daerah sub tropis lebih mengarah pada peningkatan laju reproduksinya (strategi-r) agar dapat sesegera mungkin memanfaatkan sumber daya pada suatu lingkungan yang ketersediaannya relatif singkat (INGAT EMPAT MUSIM)

CIRI-CIRI SPESIES BERSTRATEGI-R • adaptasinya singkat terhadap kehidupan yang singkat • habitat tidak terbatas dan temporer • kemampuan serangga mencari dan menemukan habitat lebih cepat • kemampuan reproduksinya tinggi • daya kompetisinya kuat, dan • pada umumnya ukuran tubuhnya kecil

POLA PERTUMBUHAN POPULASI SPESIES BERSTRATEGI-r

CIRI-CIRI SPESIES BERSTRATEGI-K • hidup di dalam habitat yang stabil (hutan primer dan sekunder) • daya kompetisinya rendah, sehingga cenderung menjadi organisme yang mengkhususkan makan pada jenis tanaman tertentu (specialist) • pada umumnya ukuran tubuhnya besar, dalam hal ini sebagai usaha untuk mengeksploatasi energi dari lingkungan, dan • mengembangkan teritorial untuk daerah hidupnya

POLA PERTUMBUHAN POPULASI SPESIES BERSTRATEGI-K

Tipe 1 Ketahanan hidup tinggi, sebagian besar kematian terjadi di akhir rentang hidupnya (Strategi-K). Tipe 2 Kematian konstan sepanjang rentang kehidupan (Strategi antara: r-K) Banyaknya yg hidup Tipe 1 Tipe 2 Strategi-K Strategi r-K Tipe 3 Kematian tinggi di awal hidup, ketahanan hidup rendah di akhir rentang hidupnya (Strategi-r) Strategi-r Persen rentang hidup

PARAMETER STRATEGI – r STRATEGI-K CUACA Bervariasi & atau diramalkan, tdk tentu tdk dpt Cukup diramalkan konstan/dpt MORTALITAS Bersifat katastrofik, tdk langsung, tdk bertautan padat lebih langsung, bertautan padat KEHIDUPAN Tipe III Tipe I & II PADAT populasi Bervariasi dg wkt, tdk seimbang, baik bila di bawah K, komunitas tdk jenuh, rekolonisasi setiap tahun Konstan dg wkt, keseimbangan pada atau mendekati K, komunitas jenuh, tdk memerlukan rekolonisasi KOMPETISI Bervariasi, biasanya lemah Biasanya tajam ARAH SELEKSI 1. Perkembangan cepat 2. nilai rm tinggi 3. Reproduksi lebih awal 4. Ukuran tubuh kecil 5. Reproduksi tunggal 1. Perkembangan lambat 2. nilai rm rendah 3. reproduksi tertunda 4. ukuran tubuh besar 5. reproduksi berulang LAMA HIDUP Singkat, kurang dr 1 th Lama, lebih dr 1 th STRATEGI Produktivitas Efisiensi