Biologi Lingkungan

BIOLOGI LINGKUNGAN

Oleh: Akhsin ZulkoniDewi Rahyuni

Biologi Lingkungan :

Cabang Ilmu Pengetahuan yang mempelajari tentang : 1. hubungan kekerabatan yang dinamis antara mahluk hidup dengan lingkungan fisik 2. Pola hubungan antara mahluk hidup dg lingkungan 3. Interaksi antara sistem kehidupan dengan lingkungannya

HIDUP :

• Fenomena-fenomena yg terdiri dari benda-benda fisik, kemis, biologis, ditambah seseuatu yg tdk dpt didefinisikan yaitu “nyawa”

• (Prof. Dr Ir. G Tjitrosoepomo 1980)

CIRI-CIRI MAKHLUK HIDUP

1. CIRI STRUKTURAL

• Memiliki struktur tubuh ttt

• Memiliki ukuran tubuh ttt

• Memiliki bentuk tubuh ttt

• Memiliki komponen penyusun utama berupa

C H O N

2. CIRI FUNGSIONAL

• Movement : melakukan perubahan posisi

• Responsiveness : reaksi thd perubahan (adaptasi)

• Growth : peningkatan ukuran

• Reproduction : produksi ogme baru / sel baru

• Respiration : mengambil O2, melepas CO2 & menghasilkan energi

• Digesti : mencerna makanan

• Absorpsi : melewatkan subtansi mkn melalui membran dan cairan tubuh

• Sirkulasi : perpindahan substansi di cairan tbh

• Asimilasi : perubahan subtansi yg diabsorbsi menjadi substansi yg berbeda

• Ekskresi : pengeluaran zat sampah

• Irritabilitas : kemampuan menjawab rangsang

TINGKATAN ORGANISASI MH

TINGKATAN ORGANISASI MH

• ATOM : bagian terkecil dari suatu benda, .

C. H, O, N, K, S

• MOLEKUL : gabungan dari beberapa atom

H2O, CO2, O2. NH3

• MAKROMULEKUL : Gabungan dari beberapa molekul O

CH3-CH2-CH2-C

H

• ORGANELA : Benda-benda yg terkandung dlm sel

• SEL : satuan dasar suatu organime yg t.a protoplasma

dan inti yg terkandung dlm membran

• JARINGAN : kumpulan sel yg memiliki btk & fungsi sama

• ORGAN / ALAT TUBUH: bagian dari suatu organisme yg mempunyai fungsi ttt.

• SISTEM ORGAN : kerjasama antara struktur & fungsional yg harmonis.

• ORGANISME: 1 makhluk hidup, 1 individu

• POPULASI: klp organisme yg sejenis (species) yg hidup dan berkembang biak pada suatu daerah dan waktu ttt.

• KOMUNITAS: semua populasi dr berbagai jenis yg menempati

suatu daerah ttt. Di sini terjadi interaksi antara 1

pop dg lainnya.

• EKOSISTEM : tatanan kes. Sec. utuh menyeluruh ant sgnp unsur lingk hidup yg saling mpengaruhi

• BIOSFER : lapisan bumi tempat ekosisten beroperasi

TUMBUHAN

• Struktur tubuh td: akar, batang, daun• Berklorofil• Makhluk produsen• Nutrisi: unsur hara• Sumber E: matahari• Gerak pasif

BAGIAN-BAGIAN TUMBUHAN

1. Organum nutritivum

adalah organ tumbuhan yang berhubungan dengan nutrisi / makanan bagi tumbuhan itu

a. akar (radix)

b. batang (caulis)

c. daun (folium)

2. Organum reproductivum

adalah bagian tumbuhan yang berhubungan dengan reproduksi, meliputi :

a. Bunga

b. Buah

c. buji

DAUN (FOLIUM)• menduduki tempat tertentu pada

batang• banyak mengandung klorofil• jumlah yang gugur < yang tumbuh

• Fungsi:1. Organ pengolah (fotosint)2. Penyerap gas (CO2 dll) stomata3. Organ transpirasi plg efektif4. Organ respirasi plg efektif

BATANG (CAULIS)Sifat :• panjang, bulat, bentuk lain, aktinomorf• fototrof, selalu bertambah panjang• bila bercabang tidak pernah gugur• umumnya tidak berwarna hijau, kecuali tumbuhan

berumur pendek

Fungsi :• Mendukung organ yang ada di atas tanah• Memperluas bidang fotosintesis• Jalan pengangkutan air dan unsur hara• Kadang 2 menjadi tempat penimbunan cadangan mkn

AKAR (RADIX)

Sifat :• Mrp organ yg berada di bawah tanah• tdk berbuku, tdk berwarna hijau• ujungnya runcing dan tumbuh

menuju bumi

Fungsi :• menyangga berdirinya tumbuhan• penyerap air dan unsur hara • kadang-kadang berfungsi sbg

cadangan makanan

FOTOSINTESIS

Penyerapan karbon dan gasSOx & Nox

Melalui stomata padapermukaan daun saat terjadi

proses fotosintesis

• Fotosíntesis adalah proses produksi karbohidrat yang berasal dari bahan anorganik melalui transformasi energi matahari menjadi energi kimia.

Faktor yg berpengaruh thd fotosintesis1. Cahaya

a. kualitasb. Kuantitasc. Lama penyinaran

2. Daun3. Temperatur4. Kadar CO25. Kadar H2O6. Kadar O27. Akar

Kualitas cahaya

Kuantitas cahaya

adalah jumlah sinar yang dapat ditangkap per satuan luas daun

1. Luas daun2. Duduk daun3. Arah sinar4. Kelembaban udara5. Kebersihan udara

Lama penyinaran

1. Sebentar2. Lama 3. Putus-putus

Usia daun

• fotosintesis

• usia daun muda sedang tua

temperatur

Fotosintesis

suhu 35 40

Suhu 35-45o C kerja ensim opt fotos maxSuhu < 35o C kerja ensim rendah fotos rendahSuhu > 40o C ensim rusak fotos turun

Kadar CO2

• fotosintesis

kadar CO2

Kadar H2O

• fotosintesis

kadar H2O

Kadar O2

• fotosintesis

kadar O2

RESPIRASI

• Penggunaan karbohidrat dan produk

fotosintesis untuk membangun dan

memelihara seluruh jaringan tumbuhan

dan memproduksi energi untuk

digunakan dalam metabolisme dan

penyerapan hara.

Disebut juga:• Katabolisme• Desimilasi• Pembongkaran• Pernafasan

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + E

FAKTOR YG BERPENGARUH

1. Jenis substrat / bahan Substrat yang dipecah dalam respirasi makin sederhana energi yang dihasilkan makin kecil.

2. Temperaturmakin tinggi temperatur respirasi makin naik sampai batas tertentu (30-40o C) setelah itu makin tinggi tempertur respirasi makin turun. Suhu opt aktift ensim tinggi respi tinggiSuhu opt fotos tinggi substrat > resp >

3. Kadar oksigen lingkungan makin tinggi kadar O2, respirasi makin tinggi (aerob)makin tinggi kadar O2, respirasi makin turun (an aerob)

respirasi aerob

anaerob

kadar O2

4. Cahayaa. Cahaya tinggi => suhu tinggi => enzim

aktif => respirasi tinggib. Cahaya tinggi => fotos tinggi =>

substrat tinggi => respirasi tinggi

5. Kelembaban udarakelembaban rendah => suhu tinggi => enzim aktif => resp tinggi

• Kelembaban tanah kelembaban tanah tinggi penyerapan air tinggi butuh energi banyak untuk penyerapan respirasi tinggi

respirasi respirasi

kelemb. udara kelemb. tanah

6. Luka pada tumbuhanluka terjadi restitusi butuh energi respirsi naik

7. Kadar garamkadar garam tanah tinggi => penyerapan tinggi => butuh energi tinggi => respirasi tinggi

8. Kadar CO2

CO2 tinggi => stomata tertutup => O2 turun => respirasi turun

9. Bahan kimia a. Cyanida, Flourid, Jod asetat, Co inhibitor

respirasi turunb. eter, kloroform, aceton. formaldehid

pemacu respirasi naik

TRANSPIRASI

• Hilangnya uap air dari dalam tubuh tumbuhan• Melalui: stoma, kutikula, lentisel• Gutasi: penetesan air dari sel daun bila transpirasi lambat• Fungsi transpirasi

1. Merupakan proses vital yg berhubungan dg penyerapan air dan unsur hara

2. Menjaga suhu tubuh

Faktor yg berpengaruh pd transpirasi

1. Faktor intrinsik:a. Ukuran daunb. Ada tidaknya lapisan permukaan

daunc. Ketebalan daund. Posisi stomata

2. Faktor ekstrinsika. kelembaban udara ( berbanding terbalik)b. Kecepatan angin ( berbanding lurus)c. Kondisi kebasahan tanah ( berbanding lurus)d. Temperatur :

Suhu naik => tekanan uap daun naik => evapotranspirasi naike. cahaya :

cahaya naik => Suhu naik => turgor daun

naik => evapotranspirasi naik

Mekanisme membuka stomata

cahaya naik => fotosintesis naik => CO2 turun => pH lingk naik => enzim posforilase aktip (amilum glukosa) => tekanan osmosis sel penutup naik => air dari sel tetangga masuk sel penutup => sel penutup makin tegang => stoma membuka => transpirasi naik => penyerapan naik

DINAMIKA HARA DALAM TANAH

Tanah merupakan komplek penyimpanan hara

• Hara terimobilisasi (tersemat)

• Tidak dpt diganti oleh kation lain

• Mengalami humifikasi• Tidak tersedia

Mineral lempungEndapan

Bahan organikN P K Ca Mg S Fe

Mn Zn Cu Mo B Co

Ca++ Ca++

Mg++ Mg++

K+ K+

Fe3+ Al++

H+ H+

PO4- Cl- SO42-

Komplek pertukaran

• Kation yg terjerap• Terikat tdk spesifik• Dpt diganti dg kation

lain• tersedia

- + + + + -- -- -- -- -- mineral -- -- b o -- -- -

+ + + + +

Larutan tanah

• Kation yg terlarut dlm air tanah

• tersedia

Ca2+ Al2+

Mg2+ H+

K+ Fe2+

Na+ PO43-

Zn2+ Cl-

MnO4 SO42-

TRANSPOR AIR DAN HARA

Pergerakan hara ada 2 tahap:1. Pergerakan hara menuju akar

• Gerakan yg mendatar• Bersifat pasif• Tdk memerlukan tenaga• Bersifat terbalikkan• Tidak selektif• Penyerapan sampai di dinding sel & r a s

Mekanisme pergerakan hara meuju ke akar:1. Difusi :

gerakan dr konsentrasi ↑ ↓2. Mass flow (aliran massa):

pergerakan hara bersama dg aliran air (transpirasi)

3. Contact exchange: persinggungan langsung antara akar dg komplek padatan tanah

2. Pergerakan hara dr endodermis ke dalam sel• Melewati membran sel• Bersifat aktif• Memerlukan tenaga shg bergantung pd metabolisme sel akar faktor yg berpengaruh thd metab akan berpengaruh pd proses penyerapan (chy, air, CO2, suhu)• Bersifat selektif• Tidak terbalikkan

Mekanisme penyerapan aktif

permk luar permk dlm

C C S SC SC S E E

Carier mengikat ion pd permukaan luar membran terbentuk carier-ion komplek bergerak menembus membran dg rotasi & mekanisme ttt (butuh E) carier-ion komplek smp pd permukaan dlm membran komplek pecah Ion dilepas ke dlm sitoplasma carier berputar kembali ke permukaan luar memberan utk mengikat ion lagi dst

Faktor yg berpengaruh thd penyerapan aktif:1. Suhu proses kimia & biologi2. O2 respirasi hslkan E absorpsi3. Kh respirasi hslkan E absorpsi4. Cahaya fotos respirasi E absorpsi5. Zat2 racun metabolisme < E < absopsi <

Perjalanan air dr bawah ke atas:1. Teori vital perjalanan air dr bawah ke atas hanya dilakukan oleh sel-sel hidup2. Teori tekanan akar bila batang dipotong air akan keluar dr batang air berasal dr tekanan akar3. Teori kapilaritas air & nutrien yg terlarut naik krn terjadi adhesi antara ddg xilem dan air

3. Benang airDigambarkan bahwa molekul-molekul air berderet-deret mulai dari dalam tanah terus bersambung-sambung di bulu akar dan selanjutnya sampai di daun. Jika suatu molekul air yang berada di daun meloncat di udara (yaitu peristiwa transpirasi), maka molekul air yang meninggalkan daun itu tempatnya segera diduduki oleh molekul air yang semula ada di bawahnya (bergerak karena osmosis). Demikian seterusnya sehingga suatu molekul air yang semula tepat berada di luar bulu akar akhirnya mendapat kesempatan untuk masuk ke dalam sel akar.