BAB 52
PENGANTAR EKOLOGI DAN BIOSFER
Ruang Lingkup Ekologi
Jauh tinggi di langit, serangkaian
satelit mengelilingi bumi. Satelit-satelit ini tidak melerai obrolan di telepon
seluler, melainkan mentransmisikan data pada migrasi tahunan paus abu-abu.
Setelah meninggalkan wilayah berbiaknya di dekat Baja California, paus abu-abu (Eschrichtius
robustus) dewasa dan anak-anaknya yang baru lahir berenang berdampingan
menempuh perjalanan luar biasa sejauh 8.000 km. Mereka menuju ke Samudera
Arktik untuk memangsa krustasea, cacing tabung, dan makhluk-makhluk lain yang
melimpah di sana pada musim panas. Satelit-satelit ini juga membantu para ahli
biologi untuk melacak perjalanan kedua, pemulihan populasi paus abu-abu dari
batas kepunahan. Seabad silam, perburuan paus telah mengurangi populasi paus
abu-abu hingga tersisa hanya beberapa ratus individu. Saat ini, setelah 70
tahun perlindungan dari perburuan, lebih dari 20.000 paus abu-abu mengembara ke
Arktik setiap tahun.
Faktor-faktor
lingkungan apa yang menentukan penyebaran geografis paus abu-abu? Bagaimana
variasi dalam suplai makanannya memengaruhi ukuran populasi paus abu-abu?
Pertanyaan semacam ini merupakan subjek ekologi (ecology, dari
kata Yunani oikos, rumah, dan logos, mempelajari), bidang sains
yang mempelajari interaksi antara organisme dan lingkungannya.
Interaksi-interaksi ini terjadi pada hierarki skala yang dipelajari oleh para
ahli ekologi, mulai dari organismal hingga global (Peraga 52.2).
Selain
menyediakan kerangka konseptual untuk memahami bidang ekologi, Peraga 52.2
menyediakan kerangaka organisasional untuk unit terakhir kita. Bab ini memulai
unit terakhir dengan menjabarkan ruang lingkup ekologi dan beberapa faktor,
baik hidup maupun tak hidup. Yang memengaruhi distribusi dan kelimpahan
organisme. Tiga bab berikutnya mengkaji ekologi populasi, ekologi komunitas,
dan ekologi ekosistem secara detail. Dalam bab terakhir kita akan
mengeksplorasi ekologi bentang alam dan ekologi global sambil melihat bagaimana
para ahli ekologi menerapkan pengetahuan biologi untuk memprediksi konsekuensi
global dari aktivitas manusia, melestarikan biodiversitas bumi, dan memulihkan
kembali ekosistem-ekosistem planet kita.
KONSEP 52.1
Ekologi mengintegrasikan semua
bidang riset biologi dan menginformasikan pembuatan keputusan tentang
lingkungan
Akar ekologi adalah dalam sains
penemuan (lihat Bab 1). Para naturalis, termasuk Aristoteles dan Darwin, telah
lama mengamati organisme di alam dan mencatat pengamatan mereka secara
sistematis. Karena wawasan yang luar biasa dapat diperoleh melalui pendekatan
deskriptif ini, disebut sejarah alam (natural history), pendekatan
tersebut masih merupakan bagian yang fundamental dari sains ekologi. Para ahli
ekologi masa kini masih tetap mengamati alam, namun dengan alat-alat setingkat
gen hingga planet yang akan membuat Aristoteles dan Darwin terkesima.
Ekologi
modern telah menjadi sains percobaan yang aktif dipelajari. Para ahli ekologi
menyusun hipotesis, memanipulasi lingkungan, dan mengamati hasilnya. Para
saintis yang tertarik pada efek perubahan iklim terhadap kesintasan pohon,
misalnya, bisa mencipatakan kondisi kekeringan dan basah di plot-plot percobaan
ketimabang menunggu beberapa dekade demi tahun-tahun kering atau basah yang
bisa mewakili curah hujan di masa depan. Paul Hanson dan para kolegannya, di
Oak Ridge National Laboratory di Tennessee, menggunakan pendekatan
eksperimental semacam itu dalam suatu penelitian berat yang berlangsunglebih
dari sepuluh tahun. Dalam sebuah petak hutan alam yang berukuran besar, mereka
mengumpulkan sepertiga curah hujan yang turun dan memeindahkannya ke petak yang
kedua, sedangkan petak ketiga dibiarkan tidak berubah sebagai kontrol (Peraga
52.3). dengan membandingkan pertumbuhan dan kesintasan pepohonan pada
masing-masing plot, para peneliti menemukan bahwa flowering dogwood (Cornus
Florida) lebih mungkin mati dalam kondisi kering daripada anggota spesies
tumbuhan berkayu lain yang diamati.
Di
sepanjang unit ini, akan menemui lebih contoh percobaan lapangan ekologi, yang
memiliki tantangan-tantangan kompleks hingga para ahli ekologi menjadi inovator
di bidang desain percobaan dan inferensi statistik. Seperti yang juga
ditunjukkan oleh contoh-contoh ini, interpretasi percobaan ekologi seringkali
bergantung pada pengetahuan ekologi yang luas.
Menautkan
Ekologi dan Biologi Evolusioner
Seperti yang
kita bahas pada Bab 23, organisme beradaptasi terhadap lingkungannya
selama beberapa generasi melaluli proses sleksi alam; adaptasi ini terjadi
selama beberapa generasi-bingkai waktu dari waktu evolusioner (evolutionary
time). Kesintasan reproduksi dan diferensial individu-individu yang
mengarah ke evolusi terjadi dalam waktu ekologi (ecological time), bingkai
waktu interaksi menit-ke-menit antara organisme dan lingkungannya. Salah satu
contoh bagaimana peristiwa dalam waktu ekologi telah menyebabkan evolusi adalah
sleksi ukuran paru pada finch Galapagos (lihat peraga 23. 1). Finch
dengan peruh yang lebih besar lebih mampu memakan biji yang besar dan keras
yang tersedia selama musim kering. Burung-burung berpruh lebih kecil, yang
membutuhkan biji yang lebih kecil dan lunak yang tersedia dalam jumlah sedikit,
berkemungkinan lebih kecil untuk sintas.
Kita dapat
melihat tautan antara ekologi dan evolusi di sekeliling kita. Anggaplah seorang
petani menerapkan suatu fungsida baru untuk melindungi tanaman gandum dari
fungsi. Pada awalnya fungsida bekerja dengan baik, mengurangi ukuran populasi
fungsi-suatu efek ekologi dan memungkinkan para petani memperoleh hasil panen
yang lebih banyak. Akan tetapi, setelah beberapa tahun, sangpetani harus
memberikan dosis fungsida yang semakin besar untuk memperoleh tingkat
perlindungan yang sama. Fungsida telah mengubah lungkang gen fungsi-suatu efek
evolusi-dengan menyeleksi individu-individu yang resisten terhadap zat kimia
tersebut. Pada akhirnya, kinerja fungsida sedemikian payah sehingga petani
harus mencari zat kimia lain yang lebih kuat untuk mengontrol fungsi.
Ekologi dan Masalah-masalah
lingkungan
Ekologi dan biologi evolusioner
membantu kita untuk memahami kemunculan organisme-organisme yang resisten-pestisida
dan berbagai masalah lingkungan yang lain.Ekologi juga memberikan pemahaman
saintifik yang dibutuhkan untuk membantu kita melestarikan dan menjaga
keberlangsungan kehidupan di Bumi.Mengingat manfaat ekologi dalam upaya-upaya
konservasi dan lingkungan,banyak orang mengasosiasikan ekologi dengan
environmentalisme (advokasi perlindungan alam).
Para
ahli ekologi membat suatu perbedaan penting antara sains dan advokasi.Banyak
ahli ekologi merasa bertanggung jawab untuk mengedukasikan para legislator dan
masyarakat tentang masalah-masalah lingkungan.Akan tetapi,bagaimana masyarkat
menggunakan pengetahuan ekologi bergantung pada banyak hal selain sains.Jika
kita mengetahui bahwa fosfat mendorong pertumbuhan alga di danau,misalnya, para
pembuat kebijakan mungkin menimbang-nimbang keuntungan dan kerugian dari
pembatasan penggunaan pupuk yang kaya fosfat. Perbedaan antara pengetahuan dan
advokasi ini terlihat jelas dalam prinsip-prinsip panduan Ecological Society of
America,suatu organisme sainstifik yang berupaya untuk memastikan penggunaan
sains ekologi yang sesuai dalam pembuatan keputusan tentang lingkungan.
Salah
satu tonggak penting penerapan data ekologi terhadap masalah-masalah lingkungan
adalah penerbitan buku Silent Spring Karya Rachel Carson pada 1962 (Peraga
52.4). Dalam bukunya,yang turut membidani pergerakan lingkungan modern,
Carson (1907-1964) menyampaikan pesan yang luas : “ pengendalian alam merupakan
frasa yang dibentuk dari keangkuhan, terlahir pada zaman Neanderal biologi dan
filosofi, ketika alam dianggap ada demi kenyamanaan manusia”. Carson,
yang menyadari jejaring hubungan antarspesies, memperingatakan bahwa penggunaan
pestisida seprti DDT secara luas menyebakan penurunan populasi pada lebih
banyak organisme daripada sekadar serangga yang dijadikan target kontrol. Ia
menerapkan prinsip-prinsip ekologi untuk merekomendasikan penggunaan pestisida
yang tidak boros dan lebih aman. Melalui tulisan dan kesaksiannya didepan
Kongres Amerika Serikat, Carson membantu mempromosikan etika lingkungan baru
kepada para pembuat hukum dan masyarkat. Upayanya menyebabkan larangan
penggunaan DDT di AS dan kontrol yang lebih ketat terhadap penggunaan zat-zat
kimia lainnya.
Peraga
52.2
Para ahli ekologi bekerja di tingkat
hierarki biologis yang berbeda, mulai dari organisme individual hingga ke
planet. Di sini kami menyajikan contoh pertanyaan riset pada setiap tingkat
hierarki biologis.
1.
Ekologi Organismal
Ekologi organismal (organismal ecology), yang mencakup subdisiplin ekologi fisiologi, ekologi evolusi, dan
ekologi perilaku, mempelajari bagaimana struktur, fisiologi, dan (untuk hewan)
perilaku organisme memenuhi tantangan dari lingkungan.
§ Bagaimana hiu kepala martil memilih
pasangan?
2.
Ekologi Populasi
Populasi (population) adalah
suatu kelompok individu dari spesies yang sama, yang hidup di suatu wilayah. Ekologi
populasi (population ecology) menganalisis faktor-faktor yang
memengaruhi ukuran populasi serta bagaimana dan mengapa populasi berubaa
seiring waktu.
§ Faktor-faktor lingkungan apa saja
yang memengaruhi laju reproduktif mencit rusa?
3.
Ekologi Komunitas
Komunitas (community) adalah
suatu kelompok populasi dari sejumlah spesies yang berbeda di suatu wilayah. Ekologi
komunitas (community ecology) mengkaji bagaimana interaksi
antarspesies, seperti predasidan kompetisi, memengaruhistruktur dan organisasi
komunitas.
§ faktor-faktor apa yang memengaruhi
keanekaragaman spesies yang menyusun sebuah hutan?
4.
Ekologi Ekosistem
Ekosistem (ecosystem) adalah
komunitas organisme di suatu wilayah beserta faktor-faktor fisik yang
berinteraksi dengan organisme-organisme tersebut. Ekologi ekosistem (ecosystem
ecology) menekankan pada aliran energi dan siklus kimiawi antara
orgnasime dan lingkungan.
§ Faktor-faktor apa yang mengontrol
produktivitas fotosintetik di ekosistem padang rumput beriklim sedang?
5.
Ekologi Bentang Alam
Bentang alam (landscape atau seascape) adalah mosaik
ekosistem-ekosistem yang saling terkait. Riset dalam ekologi bentang alam (landscape
ecology) berfokus pada faktor-faktor yang mengontrol pertukaran energi,
material, dan organisme di berbagai ekosistem.
§ Sejauh apa pohon-pohon yang berjejer
di sepanjang tepi sungai berperan sebagai koridor penyebaran hewan?
6.
Ekologi Global
Biosfer (biosphere) adalah
ekosistem global-total dari semua ekosistem dan bentang alam di palnet ini. Ekologi
global (global ecology) mengkaji bagaimana pertukaran regional
energi dan material memengaruhi fungsi dan distribusi organisme di seluruh
biosfer.
§ Bagaimana sirkulasi samudera
memengaruhi distribusi krustasea secara global?
Peraga
52.3
Pola Iklim Global
Variasi Lintang dalam Intensitas Sinar Matahari
Bentuk bumi yang membundar
menyebabkan variasi intensitas matahari seturut lintang. Oleh karena wilayah tropis
(yang terletak diantara 23,5° LU dan 23,5° LS) dihantam sinar matahari
secara paling lurus, lebih banyak panas dan sinar per satuan luas permukaan
yang mencapai wilayah tersebut. Di lintang yang lebih tinggi, sinar matahari
menghantam bumi pada sudut miring, sehingga energi sinar lebih terpancar di
permukaan bumi.
Variasi Musim dalam Intensitas Sinar Matahaari
Kemiringan bumi menyebabkan variasi
intensitas radiasi surya seturut musim. Karena planet ini miring pada sumbunya
sebesar 23,5o terhadap bidang orbitnya mengelilingi matahari,
wilayah tropis mendapatkan masukan radiasi surya tahunan terbesar dan variasi
musiman terkecil. Variasi musiman sinar dan suhu meningkat ke arah kutub.
Pola Sirkulasi Udara dan Curah Hujan Global
Radiasi surya yang hebat di dekat
ekuator memicu pola global sirkulasi udara dan curah hujan. Suhu tinggi di
wilayah tropis menguapkan air dari permukaan bumi dan menyebabkan massa udara
yang hangat dan basah naik dan mengalir ke arah kutub. Massa udara yang naik melepaskan
banyak kandungan air, menyebabkan curah hujan yang melimpah di wilayah tropis.
Massa udara yang tinggi, dan kini kering, turun ke arah bumi, menyerap
kelembapan dari daratan dan menciptakan iklim kering yang kondusif untuk
perkembangan gurun. Gurun umum ditemukan diposisi sekitar 30° LU dan LS. Sebagian
udara yang turun kemudian mengalir ke arah kutub. Pada sekitar 60° LU dan LS,
massa udara kembali naik dan melepaskan curah hujan melimpah (walaupun tidak
sebanyak di wilayah tropis). Sebagian udara dingin dan kering yang naik
kemudian mengalir ke kutub dan turun di situ serta mengalir kembali ke arah
ekuator. Udara menyerap kelembapan dan menciptakan iklim wilayah kutub yang
cenderung tidak berhujan dan sangat dingin.
Pola Global Angin
Udara mengalir dekat permukaan bumi
menciptakan pola global yang dapat diprediksi. Sewaku bumi berotasi pada
sumbunya, daratan di dekat ekuator bergerak lebih cepat daripada di kutub,
membengkokkan angin dari jalur vertikal yang ditunjukkan di atas dan menciptakan
aliran yang cenderung ke arah timur atau barat. Angin pasat yang menyejukkan
bertiup dari timur ke barat di wilayah tropis; angin baratan yang mendominasi
bertiup dari barat ke timur di zona beriklim sedang, yang didefinisikan sebagai
wilayah antara Garis Balik Utara dan Lingkar Arktik dan antara Garis Balik
Selatan dan Lingkar Antartik.
Efek-Efek Regional, Lokal, dan
Musiman Pada Iklim
Kedekatan jarak ke badan air dan
ciri topografi, misalnya pegunungan, menciptakan variasi iklim regional, dan
ciri-ciri bentang alam yang lebih kecil turut berperan dalam variasi iklim
lokal. Variasi musiman adalah hal lain yang mempengaruhi iklim.
Badan Air Arus samudera mempengaruhi iklim sepanjang pesisir benua dengan
cara memanaskan atau mendinginkan massa udara di atas samudera, yang kemudian
mungkin berpindah kedarat. Wilayah pesisir juga umumnya lebih lembap daripada
daerah di sebelah dalam benua pada lintang yang sama. Iklim sejuk
berhalimun,yang di hasilkan oleh arus dingin California yang mengalir ke
selatan Amerika Serikat bagian barat,menyongkong ekosistem hutan hujan konifer
di AS Barat Laut Pasifik dan wilayah besar redwood di sebelah selatan. Serupa dengan itu,pesisir
barat Eropa Utara memiliki iklim sejuk karena Arus Teluk membawa air hangat
dari ekuator ke Atlantik Utara, di dorong sebagian oleh “sabuk raksasa arus
samudera” (great ocean conveyor belt) (peraga 52.11). Akibatnya, eropa
barat daya lebih hangat di musim dingin daripada New England, yang terletak
lebih jauh ke selatan namun didinginkan oleh Arus Labrado yang mengalir ke
selatan dari pesisir Greenland
Karena
panas spesifik air yang tinggi (lihat Bab 3), samudera dan danau besar
cenderung menyejukan iklim daratan di sekitarnya. Saat hari yang panas, sewaktu
daratan lebih hangat daripada badan air
di dekatnya, udara di atas daratan menghangat dan naik, menarik embusan sejuk
dari perairan melintasi daratan (peraga 52.12). Di malam hari,udara yang
berada di atas perairan menjadi lebih hangat dan naik,menarik udara yang lebih
sejuk dari daratan kembali ke atas perairan, di gantikan oleh udara yang lebih
hangat dari lepas pantai. Akan tetapi, penyejukan
udara itu mungkin terbatas hanya di pesisir saja. Di wilayah-wilayah tertentu,
misalnya California selatan, angin laut yang sejuk dan kering di musim panas
terpanaskan ketika bersentuhan dengan daratan,menyerap kelembaban dan
menciptakan iklim panas tak berhujan beberapa mil di sebelah dalam daratan
(lihat peraga 3.5). Pola iklim ini juga tejadi di sekeliling Laut Mediternia,
sehingga iklim tersebut di namai iklim Mediterania (Meditterania climate).
Pegunungan Pegunungan mempengaruhi jumlah sinar matahari yang mencapai suatu
daerah, dan dengan demikian mempengaruhi juga suhu dan curah hujan lokal.
Lereng yang menghadap keselatan di belahan bumi utara menerima lebih banyak
sinar matahari daripada lereng di
dekatnya yang mengahadap ke selatan di belahan bumi utara menerima lebih banyak
sinar matahari daripada lereng di
dekatnya yang menghadap ke utara, dan karenanya lebih hangat serta kering.
Perbedaan-perbedaan abiotik ini mempengaruhi distribusi spesies; misalnya, di
banayak pegunungan Amerika Utara bagian barat, spruce dan berbagai
konifer lain menempati lereng yang mengahadap ke utara dan lebih sejuk,
sementara tumbuhan semak yang resisten terhadap kekeringan menghuni lereng yang
mengahadap ke selatan. Selain itu, peningkatan ketinggian setiap 1.000 m
menghasilkan penurunan suhu kira-kira 6oC, setara dengan yang
dihasilakan oleh peningkatan lintang sejauh 880 km. Inilah salah satu alasan
mengapa komunitas biologis penggunungan mirip dengan komunitas biologis di
ketinggian yang lebih rendah namun terletak lebih jauh dari ekuator.
Sewaktu
hangat, udara lembap mendekati pendekatan, udara naik dan mendinginkan,
melepaskan kelembapan ke sisi gunung yang terletak searah datang angin (Peraga
52.13). Di daerah berlawanan datang angin, udara yang lebih sejuk dan
kering turun,menyerap kelembapan dan menghasilkan “bayang-bayang hujan”. Gurun
umumnya terbentuk di sisi pegunungan yang berlawanan arah dengan datang angin,
fenomena yang terlihat jelas di Great Basin dan Gurun Mojave di Amerika
Utara di bagian barat, Gurun Gobi di asia, dan gurun-gurun kecil yang di
temukan di pojok barat daya dari beberapa kepulauan Karibia.
Pergantian Musim Seperti yang di jabarkan sebelumnya, sumbu rotasi Bumi yang miring
dan lintasan tahunan mengelilingi Matahari menyebabkan daur musiman kuat di
daerah lintang tengah sampai tinggi (lihat Peraga 52.10). Selain perubahan
global panjang hari, radiasi surya dan suhu, perubahan sudut matahari dalam
setahun mempengaruhi lingkungan lokal. Misalnya, sabuk udara basah dan kering
di kedua sisi ekuator bergerak sedikit lebih ke utara dan ke selatan seturut
perubahan sudut matahari, menghasilkan musim hujan dan musim kemarau di sekitar
20o lintang utara dan 20o lintang selatan, tempat banyak hutan meranggas
tropis tumbuh. Selain itu,perubahan musiman pola angin menghasilkan variasi
arus samudera, terkadang menyebabkan perputaran (upwelling) air dingin dari lapisan samudera dalam.
Air yang kaya nutrien ini merangsang pertumbuhan fitoplankton yang tumbuh di
permukaan dan organisme pemakan fitoplankton.
Iklim
Mikro Banyak
ciri di lingkungan mempengaruhi iklim mikro dengan menciptakan naungan,
empengaruhi evaporasi dari tanah, atau mengubah pola angin. Misalnya, pohon
hutan sering kali menyejukan iklim mikro di bawahnya. Sebagai akibatnya,daerah
yang di gunduli umumnya mengalami akstrem suhu yang lebih besar dari pada
bagian dalam hutan, akibat radiasi surya dan aliran angin yang lebih hebat yang
di sebabkan oleh pemanasan dan pendinginan cepat di wilayah terbuka. Dalam
hutan, lahan yang lebih rendah biasanya lebih basah daripada lahan yang lebih
tinggi dan cenderung di huni oleh spesies pohon berbeda. Batang kayu atau batu
besar dapat menaungi organisme seperti salamander, cacing, dan serangga,
sehingga terhindar dari suhu dan kelembapan akstrem. Setiap lingkungan Bumi di
cirikan oleh mosaik perbedaan berskala kecil faktor-faktor abiotik yang
mempangaruhi distribusi lokal organisme.
Perubahan
Iklim Jangka Panjang Apabila suhu dan kelembapan merupakan faktor-faktor terpenting yang
membatasi kisaran geografis tumbuhan dan hewan, maka perubahan iklim global
yang berlangsung saat ini akan sangat memengaruhi biosfer (lihat Bab 55). Salah
satu cara untuk memprediksi kemungkinan efek perubahan iklim adalah mempelajari
perubahan-perubahan yang terjadi di wilayah-wilayah yang beriklim sedang sejak
zaman es terkahir berkahir.
Hingga sekitar 16.000 tahun lalu,
glester benua Amerika Utara dan Euraisa. Sewaktu iklim meghangat dan glester
mundur ke utara, distribusi pohon meluas ke arah utara. Catatan terinci
mengenai migrasi ini terekam dalam fosil polen yang tertanam dalam danau dan
kolam. (Mungkin sebutan pohon “bermigrasi” terasa aneh, namun ingatlah lagi
dari Bab 38 bahwa angin dan hewan dapat menyebarkan biji, terkadang menempuh
jarak yang amat jauh). Jika para peneliti dapat menentukan batas-batas iklim
distribusi geografi untuk berbagai orgnaisme saat ini, mereka dapat membuat
prediksi mengenai bagaimana distribusi organisme akan berubah seturut pemanasan
iklim. Salah satu pertanyaan terbesar sewaktu menerapkan pendekatan ini pada
tumbuhan adalah apakah penyebaran biji cukup cepat untuk menjaga
keberlangsungan migrasi setiap spesies sewaktu iklim berubah. Mislanya, fosil
menunjukkan bahwa tampaknya pergerakan eastern hemlock ke utara tertunda nyaris 2.500 tahun lamanya pada
penunjang zaman es terakhir. Penundaan penyebaran biji ini sebagian disebabkan
oleh ketidak ‘sayap’ pada biji, sehingga biji jatuh tidak jauh dari induk
pohon.
Mari kita lihat sebuah kasus
spesifik mengenai bagaimana catatan fosil migrasi pohon di masa lalu dapat
memberikan prediksi mengenai dampak-dampak biologis tren pemanasan global saat
ini. Peraga 52.14 menunjukkan kisaran geografi saat ini dan hasil
prediksi untuk beech Amerika (Fagus grandifolia) dengan dua model perubahan iklim berbeda.
Model-model ini memprediksi bahwa batas utara kisaran beech akan bergeser 700-900 km ke arah utara
di abad berikut, sementara batas selatan kisaran pohon tersebut akan bergerak
lebih jauh lagi ke utara. Jika prediksi-prediksi ini benar meskipun tidak
terlalu tepat, beech harus bergeser 7-9 km setiap tahun ke arah utara untuk menyesuaikan
diri dengan laju iklim yang mengahangat. Akan tetapi, sejak lahir zaman es
terakhir, beech
telah bermigrasi ke kisarannya saat
dengan laju 0,2 km per tahun. Tanpa bantuan manusia dalam perpindahan ke
kisaran baru di mana spesies tersebut dapat sintas sewaktu iklim mengahangat,
spesies-spesies seperti beech Amerika akan memiliki kisaran yang jauh lebih keccil, dan bahkan
mungkin akan punah.
KONSEP
52.2
Struktur
dan Distribusi Bioma Darat dikontrol oleh iklim dan gangguan
Semua
faktor abiotik yang dibahas pada bab ini, namun terutama iklim, penting dalam
menentukan apakah bioma terestrial tertentu ditemukan di daerah tertentu. Karena
terdapat pola lintang iklim di permukaan bumi (lihat Peraga 52.10), terdapat
pula pola lintang distribusi bioma (peraga 52.19). Pola bioma ini
sendiri dimodifikasi oleh gangguan (disturbance), yaitu peristiwa (misalnya badai, kebakaran, atau
aktivitas manusia) yang megubah suatu komunitas, dengan cara menyingkirkan
organisme dari komunitas tersebut dan mengubah ketersediaan sumber daya.
Kebakaran yang kerap terjadi, misalnya, dapat membunuh tumbuhan berkayu dan
mencegah sabana menjadi daerah berhutan yang sebenarnya didukung oleh iklim.
Iklim dan
Bioma Darat
Kita
dapat melihat dampak besar iklim pada distribusi organisme dengan cara menyusun
klimograf (climograph), plot suhu dan curah hujan di wilayah tertentu.
Misalnya, peraga 52.20 adalah klimograf suhu dan curah hujan tahunan rata-rata
untuk beberapa bioma yang ditemukan di Amerika Utara. Perhatikan bahwa kisaran
curha hujan di hutan konifer utara mirip dengan di hutan beriklim sedang, namun
kisaran suhunya berbeda. Padang rumput umumnya lebih kering daripada kedua
jenis hutan tersebut, sementara gurun lebih kering lagi.
Faktor-faktor selain suhu dan curah
hujan rata-rata juga dapat berperan dalam menentukan letak bioma. Misalnya,
daerah-daerah tertentu di Amerika Utara dengan kombinasi suhu dan curah hujan
tertentu menyokong hutan berdaun lebar beriklim sedang, namun daerah lain
dengan variabel ini ternyata menyokong hutan konifer.bagaimana kita menjelaskan
variasi ini? Pertama-tama, ingatlah bahwa klimograf didasarkan pada rata-rata tahunan. Akan tetapi, sering kali pola variasi iklim sama penting dengan iklim
rata-rata. Misalnya, beberapa daerah mungkin menerima curah hujan teratur
sepanjang tahun, sementara daerah-daerah lain dengan curah hujan yang sama
memiliki musim hujan dan musim kering yang berbeda. Fenomena serupa mungkin
terjadi juga dengan suhu. Karakteristik lingkungan yang lain, misalnya jenis
batuan dasar di suatu daerah, mungkin sangat memengaruhi ketersediaan nutrien
mineral dan struktur tanah, yang pada akhirnya memengaruhi jenis vegetasi yang
bisa tumbuh.
Ciri-ciri
Umum Bioma Darat dan Peran Gangguan
Kebanyakan
bioma darat dinamai sesuai ciri fisik atau iklim utama dan vegetasi dominan di
bioma tersebut. Padang rumput beriklim sedang, misalnya, umumnya ditemukan di
daerah lintang tengah, di mana iklim tidak seekstrem di wilayah tropis atau
kutub, dan didominasi oleh berbagai spesies rumput (lihat Peraga 52.19). Setiap
bioma juga dicirikan oleh mikroorganisme, fungi, dan hewan yang teradaptasi
terhadap lingkungan tertentu itu. Misalnya, padang rumput beriklim sedang lebih
mungkin dihuni oleh mamalia perumput besar daripada hutan.
Walaupun peraga 52.19 menunjukkan
perbatasan tegas antarbioma, pada kenyataannya bioma darat umumnya saling
membaur tanpa perbatasan yang tajam. Wilayah intergradasi, disebut ekoton
(ecoton), dapat lebar maupun sempit.
Pelapisan vertikal adalah suatu ciri
penting bioma darat, dan bentuk serta ukuran tumbuhan sangat menentukan
pelapisan itu. Di banyak hutan, misalnya, lapisaan dari atas ke bawah terdiri
dari kanopi (canopy) atas, lapisan pohon yang lebih pendek, understory semak, lapisan tumbuhan herba diatas
tanah, lantai hutan (lapisan serasah), lapisan akar. Bioma bukan hutan memiliki
lapisan yang serupa meski tidak sejelas hutan. Padang rumput memiliki lapisan
herba berupa rumput dan forb (tumbuhan kecil berdaun lebar), lapisan serasah, dan lapisan akar.
Pelapisan vegetasi memberikan banyak habitat berbeda untuk hewan, yang sering
kali menempati kelompok makan tertentu yang berbatas tegas, mulai dari burung
dan kelelawar pemakan serangga yang hidup di kanopi atas sampai mamalia kecil,
berbagai macam cacing, dan antropoda yang mencari makanan di lapisan serasah
dan akar.
Komposisi spesies setiap jenis bioma
bervariasi dari satu lokasi ke lokasi lain. Misalnya, di hutan konifer utara
(taiga) di Amerika Utara, red spruce umum terdapat di timur namun tidak dapat
ditemukan di sebagian besar area lain, dimana justru black spruce dan white spruce yang melimpah. Dalam salah satu contoh evolusi konvergen (lihat Peraga
26.7), kaktus yang hidup di gurun Amerika Utara tampak sangat mirip dengan
tumbuhan yang disebut euforbia di gurun Afrika, walaupun kaktus dan euforbia
tergolong ke dalam garis keturunan yang berbeda.
Bioma bersifat dinamis, dan
cenderung didominasi oleh gangguan, bukan stabilitas. Misalnya, badai membuka
hutan tropis dan beriklim sedang sehingga bisa dihuni spesies baru. Di hutan
konifer utara, terbentuk celah sewaktu pohon tua mati dan tumbang atau sewaktu
salju yang turun mematahkan cabang pohon. Celah-celah ini memungkinkan spesies
meranggas, misalnya aspen dan birch, tumbuh. Akibatnya, bioma biasanya menunjukan ketidakseragaman
ekstensif, dengan beberapa komunitas berbeda terepresentasikan di setiap
daerah.
Pada banyak bioma, tumbuhan
dominan bergantung pada gangguan
periodik. Misalnya, kebakaran alamiah merupakan komponen integral dari padang
rumput, sabana, chapparral, dan banyak hutan konifer. Akan tetapi, kebakaran tak lagi umum terjadi
di sebagian besar Great Plains, karena ekosistem prairi rumput tinggi telah
dikonversi menjadi lahan pertanian yang jarang terbakar. Sebeleum prmbangunan
pertanian dan perkotaaan, sebagian besar Amerika Serikat bagian tenggara
didominasi oleh satu spesies konifer, pinus daun panjang. Tanpa adanya
pembakaran berkala, pinus cenderung digantikan oleh pohon berdaun lebar. Para pengelola
hutan kini menggunakan kebakaran sebagai alat untuk membantu mempertahankan
banyak hutan konifer.
Peraga 52.21 merangkum
ciri-ciri utama bioma darat. Sewaktu Anda membaca karakteristik setiap bioma,
ingatlah bahwa manusia telah mengubah banyak permukaan Bumi, menggantikan bioma
asli dengan lingkungan perkotaan dan pertanian. Sebagian besar Amerika Serikat
bagian timur, misalnya, diklasifikasikan sebagai hutan berdaun lebar beriklim
sedang, namun hanya sedikit hutan asli yang tersisa.
Di sepanjang bab ini, Anda telah
melihat bagaimana distribusi organisme dan bioma tergantung pada faktor abiotik
maupun biotik. Pada bab berikutnya, kita akan mulai menelusuri jenjang yang
tercantum di Peraga 52.2, dengan berfokus pada bagaimana faktor abiotik dan biotik
memengaruhi ekologi populasi.
Bioma Darat
Hutan Tropis
Distribusi
daerah ekuator dan subekuator
Curah
Hujan di hutan
hujan tropis (tropical rain forest), curah hujan relatif konstant, sekitar 200-400 cm
per tahun. Di hutan kering tropis (tropical dry forest), curah hujan sangat tergantung musim, sekitar
150-200 cm per tahun, dengan musim kering sepanjang enam sampai tujuh bulan.
Suhu suhu udara tinggi sepanjang tahun,
rata-rata 25-290C dengan sedikit variasi musiman.
Tumbuhan hutan tropis berlapis vertikal, dan
kompetisi memperebutkan cahaya berlangsung ketat. Lapisan-lapisan hutan hujan
mencakup pohon yang tumbuh menonjol di atas kanbopi tertutup, pepohonan kanopi,
satu atau dua lapis pepohonan subkanopi, dan lapisan semak serta herba. Secara
umum ada lebih sedikit lapisan di hutan kering tropis. Pohon malar hijau
berdaun lebar dominan di hutan hujan tropis, sementara pepohonan hutan kering
tropis menggugurkan daun selama musim kering. Epifit seperti bromeliad dan
anggrek umumnya menutupi hutan hujan tropis, namun tak seberapa melimpah di
hutan kering. Semak-semak berduri dan tumbuhan sukulen umum terdapat di
sejumlah hutan kering tropis.
Hewan hutan tropis di bumi merupakan rumah
jutaan spesies, termasuk spesies serangga, laba-laba, dan artropoda yang belum
dideskripsikan dan diestimasi berjumlah 5-30 juta. Bahkan, keanekaragaman hewan
lebih tinggi di hutan tropis daripada di bioma darat manapun. Hewan hutan
tropis, termasuk amfibia, burung dan reptil lain, mamalia,serta artropoda,
teradaptasi terhadap lingkungan berlapis vertikal dan seringkali tersamarkan di
lingkungan.
Dampak
Manusia sejak lama sekali manusia telah mendirikan
masyarakat yang berkembang pesat di hutan tropis. Pertumbuhan populasi yang
cepat menyebabkan pertanian dan perkembangan menghancurkan sebagian hutan
tropis saat ini.
Gurun
Distribusi
Gurun (desert) terjadi di pita keliling bumi dekat 300LU dan LS atau pada
lintang lain di bagian dalam benua (misalnya, Gurun Gobi di Asia tengah utara).
Curah
Hujan curah
hujan rendah dan sangat bervariasi, umumnya kurang dari 30 cm per tahun.
Suhu suhu bervariasi musiman maupun harian.
Suhu udara maksimum di gurun panas dapat melebihi 50oC; di gurun
dingin,suhu udara mungkin jatuh di bawah -30oC.
Tumbuhan bentang alam gurun didominasi oleh
vegetasi rendah yang terserak luas; proporsi lahan gundul tinggi dibandingkan
dengan bioma darat lain. Tumbuhan mencakup sukulen seperti kaktus, semak yang
berakar dalam, dan herba yang tumbuh selama periode lembap yang jarang terjadi.
Adaptasi tumbuhan gurun antara lain toleransi panas dan desikasi, penyimpanan
air, dan pengurangan luas permukaan daun. Pertahanan fisik, misalnya duri, dan
pertahanan kimiawi, misalnya toksin di daun semak, umum ditemukan. Banyak
tumbuhan menunjukkan fotosintesis C4 atau CAM (lihat bab 10)
Hewan hewan yang umum di gurun antara lain
banyak jenis ular dan kadal, kalajengking, semut, kumbang, burung pemigrasi dan
penetap, serta pengerat pemakan biji. Banyak spesies bersifat nokturnal.
Konservasi air adalah adaptasi yang umum, dengan beberapa spesies sintas
menggunakan air dari pemecahan metabolik karbohidrat dalam biji.
Dampak
Manusia transpor
air jarak jauh dan sumur air tanah yang telah memungkinkan manusia
mempertahankan populasi yang cukup besar di gurun. Konversi menjadi lahan
pertanian beririgasi dan urbanisasi telah mengurangi biodiversitas alami
beberapa gurun.
Sabana
Distribusi
wilayah ekuator dan subekuator
Curah
Hujan curah hujan yang bersifat musiman, rata-rata
30-50 cm per hari. Musim kering dapat berlangsung delapan sampai sembilan
bulan.
Suhu sabana (savanna) hangat sepanjang tahun, berkisar 24-29oC,
namun dengan variasi yang leboh musiman daripada di hutan tropis.
Tumbuhan pepohonan terserak yang ditemukan dengan
densitas berbeda-beda di sabana seringkali berduri dan berdaun kecil, yang
jelas merupakan adaptasi terhadap kondisi relatif kering. Kebakaran umum
terjadi di musim kering, dan spesies tumbuhan dominan adalah yang teradaptasi
terhadap kebakaran dan toleran terhadap kekeringan musiman. Rumput dan forb, yang merupakan penyusun utama tutupan tanah, tumbuh
cepat sebagai tanggapan terhadap hujan musiman, serta toleran terhadap
perumputan oleh mamalia besar dan herbivora lain.
Hewan mamalia besar pemakan rumput, misalnya wildebeest dan bison, serta pemangsa, antara lain singa
dan dubuk, adalah penghuni umum sabana. Akan tetapi, herbivora dominan
sebenarnya adalah serangga, terutama tungau. Selama kekeringan musiman, mamalia
perumput seringkali bermigrasi ke bagian sabana dimana terdapat lebih banyak
sumber makanan dan sumber air yang terserak.
Dampak
Manusia ada bukti bahwa manusia terawal hiduo di
sabana. Api yang disulut manusia mungkin membantu mempertahankan bioma ini.
Penggembalaan ternak dan pemburuan berlebihan telah menyebabkan penurunan
populasi mamalia besar.
Chaparral
Distribusi
Bioma ini terdapat di wilayah pesisir
lintang tengah di beberapa benua, dan beraneka ragam istilah untuk bioma
tersebut mencerminkan distribusinya yang luas: chaparral di Amerika Utara, matorral di Spanyol dan Chile, garigue dan maquis di Perancis Selatan, dan fynos di Afrika Selatan.
Curah
Hujan Curah
hujan sangat musiman, dengan musim dingin berhujan dan musim panas yang panjang
dan kering. Curah hujan tahunan umumnya berada dalam kisaran 30-50 cm.
Suhu Musim gugur, dingin, dan semi sejuk,
dengan suhu rata-rata pada kisaran 10-120C. Suhu musim panas
rata-rata bisa mencapai 300C, sementara suhu maksimum siang hari
bisa melebihi 400C.
Tumbuhan Chaparral didominasi oleh sesemakan dan pepohonan
kecil, bersama banyak jenis rumput dan herba. Keanekaragaman tumbuhan tinggi
dengan banyak spesies yang terbatas di area geografis yang spesifik dan relatif
kecil. Adaptasi terhadap kekeringan antara lain daun tumbuhan berkayu yang
malarhijau dan keras, sehingga mengurangi kehilangan air. Adaptasi terhadap
kebakaran juga menonjol. Sebagian semak menghasilkan biji yang akan
bergerminasi hanya setelah kebakaran hebat; cadangan makanan yang disimpan
dalam akar yang kebal api memungkinkan semak bertunas lagi dengan cepat dan
menggunakan nutrien yang dibebaskan oleh api.
Hewan Mamalia setempat antara lain adalah
perambah (misalnya kijang dan kambing, yang memakan ranting dan kuncup vegetasi
berkayu) serta keanekaragaman tinggi mamalia kecil. Daerah chaparral juga menyokong banyak spesies amfibia
burung dna reptil lain, serta serangga.
Dampak
Manusia Daerah chaparral telah banyak dihuni dan berkurang akibat
konversi menjadi lahan pertanian dan urbanisasi. Manusia berkontribusi terhadap
kebakaran yang menyapu chaparral.
Padang Rumput Beriklim Sedang
Distribusi
Veldt
di Afrika Selatan, puszta di Hungaria, pampas di Argentina dan Uruguay, stepa di Rusia, dan daratan serta prairi di
Amerika Utara bagian tengah merupakan padang rumput beriklim sedang (temperate
grassland).
Curah
Hujan Curah
hujan seringkali musiman, dengan musim dingin yang relatif kering dan musim
panas yang relatif basah. Curah hujan rata-rata umumnya antara 30 dan 100 cm.
Kekeringan berkala umum terjadi.
Suhu Musim dingin umumnya menggigit, dengan
suhu rata-rata sering jatuh di bawah -100C. Musim panas, dengan suhu
rata-rata seringkali mendekati 300C, menyengat.
Tumbuhan Tumbuhan dominan yang terdapat di daerah
ini adalah rumput dan herba, dengan tinggi bervariasi dari beberapa sentimeter
sampai 2 m di prairi rumput tinggi. Banyak tumbuhan memiliki adaptasi yang
membantu sintas dari kekeringan berkala yang berlangsung lama dan kebakaran;
misalnya, rumput dapat bertunas dengan cepat setelah kebakaran. Perumputan oleh
mamalia besar membantu mencegah pertumbuhan sesemakan dan pohon berkayu.
Hewan Mamalia asli mencakup pemakan rumput
besar seperti bison dan kuda liar. Padang rumput beriklim sedang juga dihuni
oleh berbagai macam mamalia peliang, misalnya anjing priari di Amerika Utara.
Dampak
Manusia Tanah
subur yang tebal menjadikan padang rumput beriklim sedang sebagai tempat yang
ideal untuk pertanian, terutama pertanian gandum. Sebagai konsekuensinya,
sebagian besar padang rumput di Amerika Utara dan sebagian besar padang rumput
di Eurasia telah dikonversi menjadi lahan dan perumput yang lain telah membantu
mengubah sebagian bioma tersebut menjadi gurun.
Hutan Konifer Utara
Distribusi
Membentang membentuk pita lebar
melintasi Amerika Utara dan Eurasia bagian utara ke tepi tundra arktik, hutan
konifer utara (northern coniferous forest) atau taiga, adalah bioma darat terbesar di bumi.
Curah
Hujan Curah
hujan tahunan umumnya berkisar dari 30 sampai 70 cm, dan kekeringan berkala
umum terjadi. Akan tetapi, beberapa hutan konifer pesisir di Amerika Serikat
Pasifik Barat Laut merupakan hutan hujan beriklim sedang yang dapat menerima
lebih dari 300 cm curah hujan per tahun.
Suhu Musim dingin biasanya panjang dan
menggigit; musim panas bisa jadi menyengat. Suhu beberapa daerah hutan konifer
di Siberia umumnya berkisar dari -50oC di musim dingin sampai lebih
dari 20oC di musim panas.
Tumbuhan Pohon penghasil runjung, misalnya pinus,
spruce,
fir, dan hemlock, mendominasi hutan konifer utara. Bentuk kerucut banyak konifer mencegah
terlalu banyak salju agar tak terakumulasi dan mematahkan cabang pohon.
Keanekaragaman tumbuhan di lapisan semak dan herba hutan-hutan ini lebih rendah
daripada di hutan berdaun lebar beriklim sedang.
Hewan Banyak burung pemigrasi bersarang di
hutan konifer utara, dan ada pula spesies-spesies lain yang menetap di sana
sepanjang tahun. Mamalia di bioma ini beraneka ragam, anatara lain rusa besar (moose), beruang cokelat, dan harimau siberia.
Kemunculan berkala wabah serangga yang memangs apohon dominan dapat membunuh
banyak sekali pohon.
Dampak
Manusia Walaupun
belum banyak dihuni populasi manusia, hutan konifer utara ditebangi dengan laju
mengkhawatirkan, dan tegakan tua pohon-pohon ini mungkin akan segera lenyap.
Hutan Berdaun Lebar Beriklim Sedang
Distribusi
Ditemukan terutama di lintang tengah belahan
bumi utara, juga terdapat sedikit di Selandia Baru dan Australia.
Curah
Hujan Curah
hujan tahunan dapat mencapai rata-rata 70 sampai lebih dari 200 cm. Curah hujan
yang cukup banyak turun pada setiap musim, termasuk hujan musim panas dan di
beberapa hutan, salju musim dingin.
Suhu Suhu musim dingin berkisar kira-kira 0oC.
Musim panas, dengan suhu maksimum di dekat 35oC, menyengat dan
lembap.
Tumbuhan
Hutan berdaun-lebar beriklim sedang (temperate broadleaf forest) dewasa memiliki lapisan vertikal yang berbeda-beda,
termasuk kanopi tertutup, satu atau dua strata pohon understory, lapisan semak, dan strata herba. Ada
sedikit epifit. Tumbuhan dominan dibelahan bumi utara adalah pohon meranggas,
yang menggugurkan daun sebelum musim dingin, sewaktu suhu yang rendah
mengurangi fotosintesis dan menyulitkan pengambilan air dari tanah yang beku.
Di Australia, eukaliptus malarhijau mendominasi hutan-hutan ini.
Hewan Di belahan bumi utara, banyak mamalia
berhibernasi di musim dingin, sementara banyak spesies burung bermigrasi ke
iklim yang lebih hangat. Mamalia, burung, dan serangga memanfaatkan semua
lapisan vertikal hutan.
Dampak
Manusia Hutan
berdaun-lebar beriklim sedang telah banyak sekali dihuni di semua benua.
Penebangan dan penggundulan lahan untuk pertanian dan perkembangan kota
menghancurkan hampir semua hutan meranggas asli di Amerika Utara. Akan tetapi,
berkat kapasitasnya untuk memulihkan diri, hutan-hutan ini kembali bermunculan
di berbagai wilayah kisaran awalnya.
Tundra
Distribusi
Tundra Menutupi
wilayah yang amat luas di Arktik, total 20% permukaan tanah di bumi. Angin
kencang dan suhu dingin menciptakan komunitas tumbuhan yang serupa, disebut tundra alpin, di puncak pegunungan yang amat tinggi di
semua lintang, termasuk di wilayah tropis.
Curah
Hujan Curah
hujan tahunan rata-rata berkisar dari 20 hingga 60 cm di tundra arktik, namun
mungkin melebihi 100 cm di trundra alpin.
Suhu Musim dingin terasa panjang dan
menggigit, dengan suhu rata-rata di beberapa daerah di bawah -30oC.
Musim panas berlangsung dalam jangka pendek dengan suhu rendah, umumnya
rata-rata kurang dari 10oC.
Tumbuhan Sebagian besar vegetasi tundra adalah
herba, terdiri dari campuran lumut, rumput, dan forb, bersama beberapa semak-semak kerdil, pohon, dan liken. Lapisan tanah
yang beku permanen, disebut ibun abadi (permafrost), membatasi pertumbuhan akar tumbuhan.
Hewan Oxen kesturi besar yang memakan rumput
merupakan hewan penghuni tetap, sementara karibu dan reindeer adalah hewan pemigrasi. Pemangsa
mencakup beruang, serigala, dan rubah. Banyak spesies burung bermigrasi ke
tundra untuk bersarang di musim panas.
Dampak
Manusia Tundra
jarang di huni, namun telah menjadi fokus cukup banyak pertambangan mineral dna
minyak dalam tahun-tahun terakhir.
KONSEP 52.3
Bioma
perairan adalah sistem yang beraneka ragam dan dinamis yang melingkupi sebagian
besar Bumi
Kita
telah melihat bagaimana faktor-faktor biotik maupun abiotik memengaruhi
distribusi organisme di bumi. Kombinasi faktor-faktor ini menentukan sifat bioma
(biome) bumi, yaitu zona kehidupan darat atau perairan
utama, dicirikan oleh tipe vegetasi pada bioma darat atau lingkungan fisik pada
bioma perairan. Kita akan mulai mengkaji bioma perairan bumi.
Bioma
perairan menempati bagian terbesar dari aspek luasan, dan semua tipe bioma
perairan ditemukan di seluruh penjuru dunia (peraga 52.15). Para ahli
ekologi membedakan antara bioma perairan tawar dan bioma laut berdasarkan
perbedaan fisik dan kimiawi. Misalnya,
bioma laut umumnya memiliki kadar garam rata-rata sebesar 3%, sementara
bioma perairan tawar umumnya dicirikan oleh kadar garam kurang dari 0,1%
Samudera adalah bioma laut terbesar,
menutup sekitar 75% permukaan bumi. Karena ukuran yang amat luas, samudera
memiliki dampak sangat besar pada biosfer. Evaporasi air dari samudera
memberikan sebagian besar curah hujan di planet ini, sementara suhu samudera
memiliki pengaruh besar pada pola iklim dan angin dunia. Selain itu, alga laut
dan bakteri fotosintetik menyediakan sangat banyak oksigen dan mengonsumsi
banyak sekali karbon dioksida di atmosfer.
Bioma perairan tawar tertaut erat
dengan tanah dan komponen biotik bioma darat yang dilalui atau tempat bioma
perairan tawar berada. Karakteristik khas bioma perairan tawar juga dipengaruhi
oleh pola dan kecepatan aliran air dan iklim yang dialami bioma.
Stratifikasi
Bioma Perairan
Banyak
bioma perairan terstratifikasi secara fisik dan kimiawi (belapis-lapis),
seperti yang diilustrasikan untuk lingkungan danau dan laut pada Peraga 52.16.
sinar diserap oleh air itu sendiri maupun organisme-organisme fotosintetik di
dalam air, sehingga intensitas sinar menurun dengan cepat seturut kedalaman,
seperti yang disinggung sebelumnya. Para ahli ekologi membedakan antara zona
fotik (photic zone) atas, dimana ada cukup sinar untuk fotosintetis,
dan zona afotik (aphotic zone) disebelah bawah, yang hanya ditembus sedikit sinar.
Di dasar semua bioma perairan, terdapat substrat yang disebut zona bentik (benthic zone). Tersusun atas pasir dan sedimen organik serta
anorganik, zona bentik ditempati oleh komunitas organisme yang secara kolektif
disebut bentos (benthos). Sumber makanan utama banyak spesies bentik adalah materi organik mati
yang disbeut detritus (detritus), yang ‘tenggelam’ dari perairan permukaan yang
produktif di zona fotik. Di samudera, bagian zona bentik yang terletak antara
2.000 dan 6.000 di bawah permukaan laut di sebut zona abisal (abyssal zone).
Energi termal dari sinar matahari
menghantarkan perairan permukaan sampai ke kedalaman yang bisa di tembus sinar,
namun perairan yang lebih dalam tetap dingin. Di dalam samudera dan kebanyakan
danau, selapis tipis tempat terjadi perubahan suhu mendadak yang disebut termoklin
(thermocline)
memisahkan lapisan atas yang bersuhu
lebih hangat dan lapisan dalam yang lebih dalam. Danau cenderung sangat
berlapis-lapis dalam hal suhu, terutama saat musim dingin, namun banyak danau
beriklim sedang mengalami percampuran air sem-anual akibat perubahan profil
suhu (Peraga 52.17). Pergantian (turnover) ini membawa air beroksigen dari permukaan danau ke
dasar, dan air kaya nutrien dari pasar ke permukaan saat musim semi dan musim
gugur. Perubahan berdaur sifat-sifat abiotik danau ini penting bagi kesintasan
dan pertumbuhan organisme pada setiap tingkatan di dalam ekosistem ini.
Di lingkungan perairan tawar maupun
laut, komunitas tersebar berdasarkan kedalaman air, derajat penetrasi sinar,
jarak dari pesisir, dan apakah komunitas tersebut ditemukan di perairan terbuka
atau di dekat dasar. Komunitas laut adalah ilustrasi yang amat sesuai mengenai
keterbatasan distribusi spesies akibat faktor-faktor abiotik ini. Plankton dan
banyak spesies ikan ditemukan di zona fotik yang relatif dangkal. (lihat peraga
52.16b). Oleh karena air menyerap sinar dengan sangat baik dan samudera dan
samudera sedemikan dalam, sebagian besar volume samudera tidak memperoleh sinar
sama sekali (zona afotik) dan menampung relatif sedikit makhluk hidup, kecuali
mikroorganisme dan populasi ikan serta invertebrata yang relatif jarang.
Faktor-faktor yang serupa juga membatasi distribusi spesies di danau yang
dalam.
Bioma
Perairan
Danau
Lingkungan
Fisik Badan air
diam berkisar dari kolam yang berukuran beberapa meter persegi sampai danau
yang melingkupi ribuan kilometer persegi. Semakin dalam danau, semakin sedikit
cahaya, sehingga terbentuk stratifikasi (lihat Peraga 52.16a). Danau bersuhu
sedang mungkin memiliki termoklin musiman (lihat Peraga 52.17); danau dataran
rendah tropis memiliki termoklin sepanjang tahun.
Lingkungan
Kimiawi Kadar
garam, kadar oksigen, dan kandungan nutrien sangat berbeda dari satu danau ke
danau lain, serta dapat bervariasi seturut musim. Danau oligotrofik (oligotrophic
lake) miskin nutrien
dan umumnya kaya oksigen ; danau eutrofik (eutrophic lake) kaya nutrien dan sering kali kehabisan oksigen di
zona terdalam saat musim panas dna jika tertutupi es di musim dingin. Tidak
banyak materi organik yang bisa didekomposisi di sedimen dasar danau
oligotrofik, namun terdapat dalam jumlah
yang banyak di danau eutrofik; laju tinggi dekomposisi di lapisan-lapisan dalam
danau eutrofik menyebabkan deplesi oksigen secara periodik.
Ciri
Geologi Danau
oligotrofik mungkin lama-kelamaan menjadi lebih eutrofik sebab gelontoran
menambahkan sedimen dan nutrien ke dalam danau. Danau oligotrofik cenderung memiliki luas permukaan yang lebih
kecil relatif terhadap kedalaman danau eutrofik.
Organisme
Fotosinetik Tumbuhan air yang berakar dan mengembang hidup di zona litoral (littoral zone), perairan dangkal yang memperoleh banyak cahaya
dekat pesisir. Lebih jauh dari pesisir, di mana air terlalu dalam untuk
menyokong kehidupan tumbuhan air berakar, zona limnetik (limnetic zone) dihuni berbagai macam fitoplankton dan
sianobakteri.
Heterotrof
Di zona limnetik, heterotrof kecil yang
terbawa arus, atau zooplankton, memakan pitoplankton. Zona bentik dihuni oleh
beraneka ragam invertebrata dengan komposisi spesiaes yang bergantung sebagian
pada tingkat oksigen. Ikan hidup di semua zona dengan cukup oksigen.
Dampak
Manusia Gelontoran
dari lahan yang di pupuk dan pembuangan limbah menyebabkan pengayaan nutrien,
yang dapat menyebabkan ledakan alga, deplesi oksigen, dan kematian ikan.
Lahan Basah
Lingkungan
Fisik Lahan Basah (wetland) adalah
habitat yang terendam air setidaknya selama beberapa waktu dalam setahun dan
yang menyokong kehidupan tumbuhan yang teradaptasi dengan tanah yang jenuh air.
Sejumlah lahan basah selalu terendam air, sementara ynag lain terkadang banjir.
Lingkungan
Kimiawi Oleh
karena produksi organik yang tinggi oleh tumbuhan dan dekomposisi oleh mikroba
serta organisme lain, air dan tanah secara berkala hanya mengandung sedikit
oksigen. Lahan basah memiliki kemampuan tinggi untuk menyaring nutrien terlarut
dan polutian kimia.
Ciri Geologi Lahan basah
cekungan (basin wetland) adalah cekungan dangkal,
mulai dari pelekukan di dataran tinggi sampai danau dan kolam yang terisi air
hujan. Lahan basah tepi sungai (riverine wetland) berkembang di
sepanjang tepian sungai dan anak sungai yang dangkal dan banjir secara berkala.
Lahan basah tepian (fringe wetland) terjadi di
sepanjang pesisir danau besar dan lautan, tempat air mengalir maju-mundur
akibat kenaikan muka danau atau kerja pasang . Dengan demikian, lahan basah
tepian mencaku bioma peraiaran tawar maupun laut.
Organisme fotosintetik lahan basah
adalah salah satu bioma terproduktif di bumi.tanah yang jenuh air mendukung
pertumbuhan tumbuhan seperti pond lily yang mengapung dan buluh yang muncul
dari air. Ada pula banyak jenis sedge, tamarack, dan black spruce yang memiliki
adaptasi yang memungkinkan pertumbuhan di air atau tanah yang secara berkala
anaerobikakibat keberadaan air tidak teraerasi. Tumbuhan berkayu mendominasi
vegetasi rawa-rawa, sementara lumut sfagnum mendominasi lahan gambut.
Heterotrof
lahan basah merupakan rumah dari komunitas invertebrata yang beraneka ragam
yang menyokong pertumbuhan berbagai macam burung. Herbivor, mulai dari
krustasea dan larva serangga air hingga tikus kesturi (muskrat), mengonsumsi
arga, detrius, dan tumbuhan. Karnivora juga bervariasi, dan bisa mencakup
capung, insang buaya, dan burung hantu.
Dampak
manusia pengeringan dan penimbunan telah menghancurkan sampai 90% lahan basah,
padahal hal semacam itu membantu memernikan air dan mengurangi banjir tinggi.
Anak Sungai dan Sungai
Lingkungan
fisik ciri
fisik yang paling menonjol pada sungai dan anak sungai adalah arus. Arus hulu
umumnya dingin, jernih, berputar-putar, dan kencang. Ke arah hilir, dimana
banyak anak sungai bergabung membentuk sungai,air umumnya lebih hangat dan
lebih turbid karena sedimen yang tersuspensi. Anak sungai dan sungai
terstatifikasi menjadi sejumlah zona vertikal.
Lingkungan
kimiawi kandungan
garam dan nutrien anak sungai dan sungai meningkat dari hulu ke hilir. Hulu
biasanya kaya oksgen. Air di hilir mungkin mengandung cukup banyak oksigen,
kecuali jika ada pengayaan organik. Sebagian besar zat organik dalam sungai
terdiri dari material terlarut atau sangat terfragmentasi yang terbawa oleh
arus dari anak sungai yang berhutan.
Ciri
Geologi saluran
anak sungai di hulu seringkali sempit, berdasar batu, dan bersilih berganti
antara bagian dangkal dan kolam yang lebih dalam. Bentangan hilir sungai
umumnya lebar dan berkelol-kelok. Dasar sungai seringkali berlempung akibat
sedimen yang tertumpuk dalam waktu lama.
Organisme
Fotosintetik aliran hulu yang mengalir melalui padang rumput atau gurun mungkin
kaya fitoplankton atau tumbuhan air berakar.
Heterotrof
ikan dan invertebrata yang amat beraneka
ragam menghuni sungai dan anak sungai yang tidak tercemar, serta tersebar
berdasarkan, dan di seluruh zona vertikal. Dalam anak sungai yang mengalir
melalui hutan beriklim sedang atau tropis, zat organik dari vegetasi darat
merupakan sumber utama makanan untuk konsumen akuatik.
Dampak
Manusia polusi
dari kota,pertanian, dan industri menurunkan kualitas air dan membunuh
organisme akuatik. Pembendungan dan kontrol banjir merusak fungsi alami
ekosistem anak sungai dan sungai serta mengancam spesies-spesies pemigrasi
seperti salem.
Estuari (Muara)
Lingkungan
Fisik Estuari (estuary) adalah daerah transisi antara sungai dan lautan. Air laut mengalir
dalam saluran estuari selama pasang naik dan kembali ke laut selama pasang
surut. Seringkali, air laut berdensitas lebih tinggi menempati dasar saluran
dan bercampur sedikit dengan air sungai yang berdensitas lebih rendah di
permukaan.
Lingkungan
Kimiawi kadar
garam bervariasi di tempat-tempat berbeda di estuari, dari nyaris sama dengan
air tawar sampai dengan air laut. Kadar garam juga bervariasi seturut pasang
naik dan pasang surut. Nutrien dari sungai menjadikan estuari, seperti lahan
basah, salah satu bioma paling produktif.
Ciri
Geologi pola
aliran estuari, dikombinasikan dengan sedimen yang dibawa oleh sungai dan air
pasang, menciptakan jejaring kompleks saluran pasang-surut, pulau, parit alami,
dan daratan lumpur.
Organisme
Fotosintetik rumput dan alga paya-paya, termasuk fitoplankton, adalah produsen utama
di estuari.
Heterotrof
estuari menyokong banyak cacing, tiram,
kepiting, dan spesies ikan yang dikonsumsi manusia. Banyak invertebrata dan
ikan laut menggunakan estuari sebagai daerah berbiak atau bermigrasi melalui
estuari menuju habitat perairan tawar di hulu. Estuari juga menjadi wilayah
mencari makan yang amat penting bagi unggas air dan beberapa mamalia laut.
Dampak
Manusia polusi
dari hulu, juga penimbunan dan pengerukan, telah mengacaukan estuari di seluruh
dunia.
Zona Intertidal
Lingkungan
Fisik zona intertidal (intertidal zone) secara berkala terendam oleh pasang naik dan kering
lagi saat pasang surut, dua kali sehari pada kebanyakan pesisir laut. Zona atas
mengalamai pemaparan yang lebih lama ke udara dan variasi sushu serta kadar
garam yang lebih besar. Perubahan pada kondisi fisik dari zona intertidal atas
ke zona intertidal bawah membatasi distribusi banyak organisme ke strata
tertentu, seperti yang ditunjukkan pada foto.
Lingkungan
Kimiawi kandungan
oksigen dan nutrien umumnya tinggi dan diperbarui setiap kali pasang berganti.
Ciri
Geologi substrat
zona intertidal, yang umumnya berbatu atau berpasir, menyeleksi perilaku dan
anatomi organisme intertidal. Konfigurasi teluk atau garis pesisir memengaruhi
magnitudo pasang dan pemaparan relatif organisme intertidal kepada pengaruh
gelombang.
Organisme
Fotosintetik alga laut yang hidup melekat dan beraneka ragam serta berbiomassa
tinggi menghuni zona intertidal berbatu, terutama di zona bawah. Zona
intertidal berpasir yang terpapar kepada pengaruh gelombang yang kencang
umumnya tidak memiliki tumbuhan atau alga yang melekat, sementara zona
intertidal berpasir pada teluk atau laguna yang terlindungi seringkali
menyokong kehidupan rumput laut dan alga yang melimpah.
Heterotrof
banyak hewan di lingkungan intertidal
berbatu memiliki adaptasi struktural yang memampukan pelekatan ke substrat
keras. Komposisi, densitas, dan keanekaragaman hewan sangat berubah dari zona
intertidal atas ke zona bawah. Banyak hewan di zona intertidal berpasir atau
berlumpur, misalnya cacing, kima, dan krustasea pemangsa, mengubur diri dan
makan saat pasang membawa sumber makanan. Hewan-hewan lain yang umum ditemukan
adalah spons, anemon laut, ekinodermata, dan ikan-ikan kecil.
Dampak
Manusia polusi
minyak telah merusak banyak daerah intertidal.
Zona Pelagik Samudera
Lingkungan
Fisik Zona Pelagik Samudera (oceanik pelagic zone) adalah laut biru lepas yang amat luas,
terus-menerus diaduk oleh samudera yang terdorong angin. Oleh karena tingkat
kejernihan air yang tinggi, zona fotik membentang hingga jauh lebih dalam
daripada di perairan pesisir laut.
Lingkungan
Kimiawi kandungan
oksigen umumnya tinggi. Kadar nutrien umumnya lebih rendah daripada di perairan
pesisir. Karena terstratifikasi secara termal sepanjang tahun,beberapa wilayah
tropis zona pelagik samudera memiliki kadar nutrien yang lebih rendah daripada
samudera beriklim sedang. Pergantian arus antara musim gugur dan musim semi
memperbarui nutrien di zona fotik laut terbuka yang beriklim sedang dan
berlintang tinggi.
Ciri Geologi
bioma ini menutupi kira-kira 70%
permukaan bumi dan berkedalaman rata-rata hampir 4000 m. Titik terdalam di
samudera terletak lebih dari 10.000 m dibawah permukaan.
Organisme
Fotosintetik organisme fotosintetik dominan adalah fitoplankton, termasuk bakteri
fotosintetik, yang hanyut terbawa arus samudera. Pergantian musim semi dan
pembaruan nutrien di samudera beriklim sedang menyebabkan pertumbuhan pesat
fitoplankton. Karena bioma ini sedemikian luas, plankton fotosintetik
melaksanakan sekitar separuh aktivitas fotosintetik di bumi.
Heterotrof
heterotrof paling melimpah di bioma ini
adaalh zooplankton. Protista ini, cacing, kopepoda, krill serupa udang, ubur-ubur, dan larva kecil invertevrata dan ikan memakan
plankton fotosintetik. Zona pelagik samudera juga mencakup hewan perenang
bebas, misalnya cumi-cumi besar, ikan, penyu, dan mamalia laut.
Dampak
Manusia penangkapan
ikan berlebuh telah menghabiskan kumpulan ikan di semua samudera bumi, yang
juga telah dicemari oleh pembuangan limbah.
Terumbu Karang
Lingkungan
Fisik sebagian
besar penyusun terumbu karang (coral reef) adalah rangka kalsium karbonat koral. Koral
pembangun terumbu dangkal hidup di zona fotik pada lingkungan laut tropis yang
relatif stabil dengan tingkat kejernihan air tinggi, terutama di pulau-pulau
dan sepanjang tepian beberapa benua. Koral tersebut sensitif terhadap suhu
dibawah sekitar 18-200 C dan di atas 300 C. Terumbu karang
laut dalam, ditemukan dikedalaman antara 200 dan 1.500m, tidak diketahui sebaik
terumbu dangkal, namun menampung keanekaragaman yang sama banyak dengan terumbu
dangkal.
Lingkungan
Kimiawi koral
membutuhkan kandungan oksigen yang tinggi dan terhambat oleh masukan air tawar
dan nutrien yang tinggi.
Ciri
Geologi koral
membutuhkan substrat padat untuk melekat. Terumbu karang tipikal bermula
sebagai
terumbu tepi (fringing reef) di pulau yang masih muda di atas air, kemudian
membentuk terumbu
penghalang (barrier reef) seiring pertambahan usia pulau, dan menjadi atol karang
(coral atoll) sewaktu pulau yang telah tua tenggelam.
Organisme
Fotosintetik alga uniseluler hidup di dalam jaringan koral, membentuk hubungan
mutualistik yang memberikan molekul organik pada koral. Beraneka ragam alga
merah dan hijau multiseluler yang tumbuh di terumbu juga melaksanakan cukup
banyak fotosintetis
Heterotrof koral,sekelompok kindaria beraneka ragam (lihat bab
33), merupakan hewan dominan di terumbu karang. Akan tetapi, keanekaragaman
ikan dan invertebrata luar biasa tinggi. Keseluruhan keanekaragaman hewan di
terumbu karang menyaingi hutan tropis.
Dampak
Manusia pengambilan
rangka koral dan penangkapan ikan berlebihan telah mengurangi populasi koral
dan ikan terumbu. Pemanasan global dan polusi juga turut berperan dalam
kematian koral berskala besar. Pembangunan di mangrove pesisir untuk akuakultur juga telah mengurangi daerah pemijahan banyak
spesies ikan terumbu.
Zona Bentik Laut
Lingkungan
Fisik Zona bentik laut (marine benthic zone) terdiri atas dasar laut di bawah zona perairan
permukaan pesisir, atau neritik (neritic), dan zona pelagik lepas pesisir (lihat peraga 52.16b). kecuali daerah
dekat pesisir yang dangkal, zona bentik laut tidak menerima cahaya matahari.
Suhu air berkurang seiring kedalaman, sementara tekanan meningkat. Sebagai
akibatnya, organisme dalam zona bentik yang amat dalam atau abisal (abyssal) teradaptasi terhadap suhu dingin terus
menerus (sekitar 30C) dan tekanan air yang amat tinggi.
Lingkungan
Kimiawi kecuali
di beberapa wilayah pengayaan organik, oksigen terdapat dalam kadar yang cukup
untuk menyokong beraneka ragam hewan.
Ciri
Geologi sedimen
lunak menutupi sebagian besar zona bentik. Akan tetapi, terdapat daerah
substrat berbatu di terumbu, pegunungan dasar laut, dan kerak samudera baru.
Autotrof organisme fotosintetik, terutama rumput
laut dan alga berfilamen, terbatas di daerah bentik dangkal dengan cukup cahaya
untuk menyokong kehidupan. Kumpulan unik organisme, seperti yang ditunjukan di
foto, ditemukan dekat lubang sembur hidrotermal laut dalam (deep-sea
hydrothermal vent) di gigir tengah samudera. Dalam lingkungan panas dan gelap ini,
produsen makanan adalah prokariota kemoautotrof (lihat bab 27) yang memperoleh
energi dengan cara mengoksidasi H2S yang terbentuk dari reaksi
antara air panas dengan sulfat terlarut (SO42-).
Heterotrof
komunitas bentik neritik mencakup
berbagai jenis invertebrata dan ikan. Di bawah zona fotik, kebanyakan konsumen
bergantung sepenuhnya pada materi organik yang tenggelam dari atas. Contoh
hewan dalam komunitas lubang-sembur hidrotermal laut dalam adalah cacing tabung
raksasa (foto kiri), sebagian diantaranya berpanjang lebih dari 1 m. Cacing
tabung raksasa hidup dari prokariota kemoautotrofik yang hidup sebagai simbion
dalam tubuhnya. Banyak invertebrata lain, termasuk artropoda dan ekinodermata,
juga melimpah di sekeliling lubang-sembur hidrotermal.
Damapak
Manusia penangkapan
ikan berlebihan telah menciutkan populasi ikan bentik penting, misalnya ikan
kod di Grand Banks, lepas pantai Newfoundland. Pembuangan limbah organik telah
menciptakan daerah bentik yang kehabisan oksigen.
KONSEP 52.4
Interaksi antara organisme dan
lingkungan membatasi distribusi spesies
Sebelumnya kami memperkenalkan
kisaran skala tempat para ahli ekologi bekerja dan menjelaskan bagaimana
ekologi dapat digunakan untuk memahami, dan membuat keputusan tentang,
lingkungan kita. Di bagian ini, kita akan mengkaji bagaimana para ahli ekologi
menentukan apa yang menggontrol distribusi spesies, seperti paus abu-abu pada
Peraga 52.1.
Pada
Bab 22, kita telah mendalami biogeografi, bidang yang mempelajari distribusi
spesies dimasa lalu dan masa sekarang, dalam konteks teori evolusioner. Para
ahli ekologi telah lama mengenali pola-pola global dan regional dalam
distribusi organisme. Kangguru, misalnya. Hanya ditemukan di Australia. Para
ahli ekologi tidak hanya bertanya dimana spesies terdapat, namun juga mengapa
spesies terdapat ditempat itu: Faktor-faktor apa yang menentukan distribusinya?
Dalam mencari jawaban untuk pertanyaan ini, ahli ekologi berfokus pada dua
jenis faktor : biotik (biotic), atau faktor-faktor hidup semua organisme
yang merupakan bagian dari lingkungan suatu individu dan abiotik (abiotic),
atau faktor-faktor tak hidup semua faktor kimiawi dan fisik, seperti suhu,
cahaya, air dan nutrien, yang mempengeruhi distribusi dan kelimpahan organisme.
Peraga
52.5 menyajikan sebuah contoh tentang bagaiman kedua jenis faktor tersebut
bisa mempengaruhi distribusi suatu spesies, dalam kasus ini kanguru merah
(Macropus rufus). Seperti yang ditunjukan oleh peraga tersebut, kanguru merah
paling melimpah di segelintir wilayah dibagian dalam benua Australia, yang
curah hujanya relatif jarang dan bervariasi. Kanguru Merah tidak ditemukan di
sebagian besar tepi benu tersebut, yang iklimnya bervasriasi dari lembap ke
basah. Sekilas, distribusi ini bisa menujukan bahwa suatu faktor abiotik jumlah
dan variabilitas curah hujan secara langsung mentukan dimana kanguru merah
hidup. Akan tetapi, ada kemungkinan bahwa iklim mempengaruhi populasi kanguru
merah secara tidak langsung melalui faktor-faktor biotik, seperti patogen,
parasit, predator, kompetitor, dan ketersediaan makanan. Para ahli ekologi
umumnya perlu mempertimbangkan berbagai faktor dan hipotesis alternatif ketika
mencoba menjelaskan distribusi spesies.
Untuk
melihat bagaiman para ahli ekologi bisa memperoleh penjelasan semacam itu, mari
kita telusuri serangkaian pertanyaan dalam diagram alir di Peraga 52.6.
Penyebaran dan Distribusi
Pergerakan individu menjauhi daerah
asalnya atau dari pusat desitas populasi yang tinggi, disebut Penyebaran
(dispersal), berkontribusi terhadap distribusi global organisme. Seorang
ahli biogeografi mungkin mempertimbangkan penyebaran saat menyusun hipotesis
yang menanyakan mengapa tidak ada Kanguru di Amerika Utara dengan kemampuan
sendiri, organisme-organisme lain yang menyebar dengan lebih mudah, misalnya
burung,telah mencapai benua tersebut. Penyebaran organisme sangat penting dalam
memahami isolasi geografis dalam evolusi (lihat Bab 24) dan pola-pola yang luas
dari distribusi geografis spesies saat ini.
Ekspansi Kisaran Alam
Nilai penting penyebaran tampak
paling jelas sewaktu organisme mencapai daerah yang belum pernah dihuni spesies
itu sebelumnya. Misalnya, 200 tahun lalu, kuntul kerbau ditemukan hanya di
Afrika dan Eropa barat daya.Namun pada akhir tahun 1800-an, sejumlah burung
yang sanggup terbang jauh ini berhasil melintasi Samudera Atlantik dan
mengkolonisasi Amerika Selatan Timur laut. Dari situ,kuntul kerbau
perlahan-lahan menyebar kearah selatan, juga kearah utara melalui Amerika
Tengah samapai Amerika Utara, dan mencapai Florida tahun 1960 (Peraga 52.7).Kini
ada populasi kuntul kerbau yang berbiak di pesisir Pasifik Amerika Serikat di
barat dan Kanada selatan di utara.
Ekspansi
kisaran secara alami secara gamblang menujukan pengaruh penyebaran terhadap
distribusi, namun jarang ada kesempatan untuk mengamati penyebaran itu secara
langsung. Sebagai akibatnya, ahli ekologi seringkali beralih ke metode-metode
eksperimental guna memahami dengan lebih baik peran penyebaran dalam membatasi
distribusi spesies.
Pemindahan Spesies
Untuk menetukan apakah penyebaran
merupakan faktor kunci yang membatasi distribusi spesies, ahli ekologi mungkin
mengamati hasil-hasil pemindahan speseis secara sengaja atau tidak ke daerah
yang belum pernah dihuni spesies itu sebelumnya. Agar organisme pindahan itu
dianggap berhasil, sejumlah organisme itu tidak hanya harus sintas didaerah
yang baru namun juga berreproduksi. Jika organisme pindahan berhasil, maka kita
dapat menyimpulkan bahwa kisaran potensial spesies tersebut lebih besar
daripada kisaran nyata nya; dengan kata lain, spesies tersebut dapat hidup di
daerah-daerah tertentu yang saat ini tidak dihuni.
Spesies
yang diintroduksi kelokasi geografis
baru seringkali mengganggu komunitas dan ekosistem di temapat introduksi dan
menyebar jauh melewati wilayah introduksi yang dimaksudkan (lihat Bab 56).
Sebagai akibatnya, ahli ekologi jarang melakukan percobaan pemindahan lintas wilayah
geogarafi. Sebagai gantinya, mereka mendokumentasikan akibat ketika suatu
spesies dipindahkan untuk tujuan lain, misalkan menintoduksi hewan buruan atau
pemangsa hama, atau ketika spesies secara tidak sengaja terpindahkan.
Perilaku dan Seleksi Habitat
Seperti yang ditunjukan
percobaan-percobaan pemindahan spesies, sebagian organisme tidak menempati
semua kisaran potensialnya, walapun secara fisik mampu menyebar ke
daerah-daerah yang belum ditempati. Mengikuti urutan-urutan pertanyaan kita
dari peraga 52.6, apakah perilaku turut berperan dalam membatasi distribusi
dalam kasus-kasus semacam itu? Sewaktu individu tampak menghindari habitat
tertentu, bahkan meskipun habitat sesuai untuknya, distribusi organisme
tersebut mungkin dibatasi oleh perilaku seleksi habitat.
Walau
seleksi habitat adalah salah satu proses ekologi yang paling belum dimengerti,
beberapa contoh pada serangga telah diteliti mendalam. Serangga betina
seringkali bertelur hanya sebagai tanggapan terhadap seperangkat rangsangan
yang amat sempit, yang mungkin membatasi distribusi serangga tersebut pada
tumbuhan inang tertentu. Larva penggerek jagung eropa, misalnya, dapat makan
berbagai macam tumbuhan namun ditemukan nyaris hanya pada jagung karena betina
yang bertelur terpikat pada bebauan yang dihasilakan tumbuhan jagung. Perilaku
seleksi habitat jelas memabatasi spesies tumbuhan di mana penggerek jagung
dapat ditemukan.
Faktor-faktor Biotik
Jika perilaku tidak membatasi
distribusi suatu spesies, pertanyaan kita berikutnya adalah apakah faktor-faktor
biotik dengan kata lain, spesies lain yang memberikan batasan tersebut (lihat
Peraga 52.6). Pada banyak kasus, suatu spesies tidak dapat menyelesaikan siklus
hidupnya secara penuh jika dipindahkan kedaerah baru. Ketidakmampuan untuk
sintas dan bereproduksi ini mungkin diakibatkan oleh interkasi negatif dengan
organisme lain dalam bentuk pemangsaan, parasitisme, atau kompetisi.
Alternatifnya, kesintasan dan reproduksi mungkin dibatasi oleh ketidakadaan
spesies lain yang menjadi gantungan hidup spesies hasil pemindahan itu,
misalnya penyerbuk untuk banyak tumbuhan berbunga. Predator (organisme yang
membunuh mangsa) dan herbivor (organisme yang memakan tumbuhan atau alga)
adalah contoh umum faktor biotik yang membatasi distribusi spesies. Dalam bahasa
sederhana, organisme yang memakan dapat membatasi distribusi organisme yang di
makan. Mari kita kaji kasus spesifik
herbivora yg membatasi distribusi spesiaes makanannya (peraga 52 .8). Pada
sejumlah ekosistem laut tertentu, sering kali ada hubungan yang berbanding
terbalik antara kelimpahan bulu babi dan rumput laut (alga laut besar,misalnya kelp).
Di mana banyak terdapat bulu babi yang memakan rumput lain dan alga lain, tidak
terbentuk tegakan rumput laut besar. Dengan demikian, bulu babi tampaknya membatasi
distribusi lokal rumput laut. Interaksi semacam ini bisa di uji dengan
percobaan “penyingkiran dan penambahan”. Dalam penelitian di dekat Sydney,
Australia, W.J. Fletcher melakukan serangkaian percobaan lapangan menipulatif
untuk mengisolasi pengaruh bulu babi terhadap rumput laut di area penelitiannya
(lihat peraga 52.8). Dengan menyingkirkan bulu babi dari petak percobaan
tertentu dan mengamati peningkatan drastis tutupan rumput laut, ia menunjukan
bahwa bulu babi membatasi distribusi
rumput laut.
Selain
pemangsaan dan herbivori, keberadaan atau ketiadaan sumber makanan, parasit,
patogen, dan organisme pesaing dapat bertindak sebagai pembatas biotik terhadap
distribusi spesies. Beberapa kasus pembatas paling mencolok terjadi ketika
manusia secara sengaja atau tidak mengintroduksi pemangsa atau patogen eksotik
ke daerah-daerah baru dan memusnahkan spesies asli. Anda akan menjumpai
contoh-contoh dari dampak semacam ini di Bab 56, yang membahas ekologi
konsverasi.
Faktor-faktor Abiotik
Pertanyaan terkhir dalam diagram
alir di peraga 52.6 membahas apakah faktor abiotik, misalnya suhu, air, kadar
garam, cahaya atau tanah, membatasi distribusi suatu spesies. Jika
kondisi-kondisi fisik disuatu tempat tidak memungkinkan spesies sintas dan berreproduksi,
maka spesies tersebut tidak akan ditemukan di situ. Selama pembahasaan ini, ingatlah
bahwa lingkungan dicirikan oleh heterogenitas spasial (spatial
hetereogeneity) dan heterogenitas temporal (temporal heterogeneity); dengan
kata lain, sebagian besar faktor abiotik bervareasi seturut ruang dan waktu. Walaupun
dua wilayah dibumi mungkin selalu mengalami kondisi –kondisi yang berbeda, fluktuasi
harian dan tahunan faktor-faktor abiotik dapat mengaburkan atau mempertegas
perbedaan-perbedaan regional. Terlebih lagi, organisme dapat menghindari
kondisi mencekam untuk smentara berkat perilaku-perilaku seperti dormansi atau
hibernasi.
Suhu
Suhu lingkungan merupakan faktor
yang penting dalam distribusi organisme karena efeknya terhadap proses-proses
biologis. Sel-sel mungkin pecah jika air yang dikandung membeku (pada suhu
dibawah 0oC), dan protein-protein kebanyakan organisme terdenaturasi
pada suhu di atas 45oC. Selain itu, hanya sedikit organisme yang
dapat mempertahankan metabolisme aktif
pada suhu yang amat rendah atau amat tinggi. Meskipun demikian, terdapat
adaptasi-adaptasi luar biasa yang memungkinkan beberapa organisme, misalnya
prokariota termofilik (lihat Bab 27) untuk hidup diluar kisaran suhu yang bisa
dihuni organisme lain. Kebanyakan organisme berfungsi paling baik dalam kisaran
spesifik suhu lingkungan. Suhu diluar kisaran itu dapat memaksa sebagian hewan
menghabiskan energi untuk meregulasi suhu internal, seperti yang dilakukan
mamalia dan burung (lihat Bab 40).
Air
Variasi drastis dalam ketersediaan
air diantara habitat-habitat yang berbeda merupakan sebuah faktor penting lain
dalam distribusi spesies. Spesies yang hidup dipesisir atau dilahan basah
pasang dapat terdesikasi (mengering) sewaktu pasang surut. Organisme darat
mengahdapi ancaman desikasi yang nyaris terus-menerus dan distribusi spesies
darat mencerminkan kemampuan memperoleh dan mengonservasi air. Organisme gurun,
misalnya, menujukan berbagai adaptasi untuk memperoleh dan mengonservasi air
dilingkungan kering, seperti yang dijabarkan di Bab 44.
Salinitas
Seperti yang anda pelajari di Bab 7,
kadar garam air dilingkungan mempengaruhi keseimbangan air organisme melalui
osmosis. Kebanyakan organisme akuatik hidup terbatas dihabitat berair tawar
atau berair asin karena memiliki kemampuan terbatas untuk berosmoregulasi
(lihat Bab 44). Walaupun banyak organisme darat dapat mengekskresikan garam
berlebih dari kelenjar khusus atau dalam feses, dataran garam atau habitat
berkadar garam tinggi lain umumnya hanya dihuni segelintir spesies tumbuhan
atau hewan .
Sinar Matahari
Sinar matahari yang diserap oleh
organisme-organisme fotosintetik menyediakan energi yang menjadi pendorong
kebanyakn ekosistem, dan sinar matahari yang terlalu sedikit dapat membatasi
distribusi spesies fotosintetik. Dihutan, naungan oleh dedaunan di pucuk pohon
menjadikan kompetisi memperebutkan sinar sangat ketat, terutama untuk semaian
yang tumbuh dilantai hutan. Dalam lingkungan akuatik, setiap meter kedalaman
air secara selektif menyerap sekitar 45% sinar merah dan sekitar 2% sinar biru
yang melalui air. Akibatnya, sebagian besar fotosintestis pada lingkungan
akuatik terjadi relatif didekat permukaan .
Terlalu
banyak sinar juga dapat membatasi
kesintasan organisme. Atmosfer lebih tipis di tempat yang lebih tinggi, sehingga
menyerap lebih sedikit radiasi ultraviolet, sehingga sinar matahari lebih
mungkin merusak DNA dan protein dilingkungan alpin (Peraga 52.9). Di
ekosistem lain, misalnya gurun, kadar sinar yang tinggi dapat meningkatakan
cekaman suhu jika hewan tidak mampu menghindari cahaya atau mendinginkan diri
melalui evaporasi (lihat Bab 40).
Babatuan dan Tanah
pH, komposisi mineral, dan struktur
fisik bebatuan dan tanah membatasi distribusi tumbuhan, dan berarti juga
distribusi hewan pemakan tumbuhan. Hal-hal tersebut turun berperan menciptakan
ketidakseragaman di ekosistem darat. pH tanah dan air dapat membatasi
distribusi organisme secara langsung, melalui kondisi asam atau basa ekstrem, atau
secara tidak langsung,melaui keterlarutan nutrien dan toksin. Di anak sungai
dan sungai, komposisi substrat (permukaan dasar) dapat mempengaruhi kimia air
sendiri mempengaruhi organisme yang menetap di peraairan tersebut. Dalam
lingkungan perairan tawar dan laut, struktur substrat menetukan organisme yang
dapat melekat atau meliang di substrat.
Kini
setelah kita menelaah singkat beberapa faktor abiotik yang mempengaruhi
distribusi organisme, mari memusatkan perhatian pada bagaimana faktor-faktor
itu bervariasi seturut iklim, seraya mempelajari peran utama yang di mainkan
iklim dalam menentukan distribusi spesies.
Iklim
Empat faktor abiotik-suhu, curah
hujan, sinar matahari, dan angin adalah komponen-komponen utama Iklim
(climate), kondisi cuaca dominan yang berlangsung lama disuatu wilayah
tertentu. Faktor-faktor iklim, terutama suhu dan ketersediaan air, memiliki
pengaruh besar pada distribusi organisme darat. Kita dapat menjabarkan
pola-pola iklim pada dua skala: Iklim makro (macroclimate), pola pada
tingkat global, regional, dan lokal; dan iklim mikro (microclimate), pola
yang amat halus, misalnya yang dijumpai oleh komunitas organisme yang hidup di
bawah batang pohon tumbang. Pertama-tama marilah kita kaji iklim makro bumi.
Pola Iklim Global
Pola iklim global bumi terutama di
tentukan oleh masukan energi surya dan penggerakan planet ini di ruang angkasa.
Efek pemanasan matahari terhadap atmosfer daratan, dan air menetapkan variasi
suhu, daur pergerakan udara, dan evaporasi air yang bertanggung jawab atas
variasi drastis iklim menurut lintang. Peraga 52.10 merangkum pola iklim
bumi dan pembentukan pola-pola tersebut.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar