MAKALAH
EKOLOGI TUMBUHAN
KAJIAN FUNGSI KOMUNITAS : KONSEP PRODUKTIFITAS DAN METODE PENGUKURANNYA
Disusun Untuk memenuhi tugas mata kuliah Ekologi Tumbuhan
Yang dibimbing oleh Varizha Risa.
Disusun oleh oleh kelompok: V
FAKULTAS PENDIDIKAN ILMU EKSAKTA DAN KEOLAHRAGAAN
INSTITUT KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
IKIP BUDI UTOMO MALANG
2013
Anderias Matti Nunu :2111000220041.
Yuliati :2111000220090.
Serliyati Gadi Rara :2111000220016
KATA PENGANTAR
Kami panjatkan puji dan syukur kehadirat Tuhan yang Maha Esa, yang telah melimpahkan
rahmat dan hidayah-Nya, kami dapat menyelesaikan makalah ini tepat pada waktunya. Makalah
ini dibuat dari hasil pembelajaran kami terhadap referensi-referensi yang kami dapatkan, baik
berupa buku dan sumber-sumber lainnya. Yang berjudul “KAJIAN FUNGSI KOMUNITAS”.
Penulisan makalah ini merupakan salah satu tugas yang harus diselesaikan untuk memenuhi
tugas Ekologi Tumbuhan,yang di bimbing oleh ibu Varizha Risa ,dan mohon maaf apabila
dalam penulisan makalah ini masih banyak kekurangannya.
Oleh karena itu,dengan hati yang tulus menerima segala saran dan kritikan yang
membangun dan bermanfaat,untuk menyempurnakan makalah ini.
Semoga makalah ini dapat bermanfaat dan menambah pengetahuan bagi pembaca.
DAFTAR ISI
Cover
Kata pengantar................................................................................................................. i
Daftar isi........................................................................................................................... ii
BAB I PENDAHULUAN................................................................................... 1
Latar belakang.................................................................................................................. 1
1.1 Rumusan masalah.............................................................................. 2
1.2 Tujuan................................................................................................ 2
BAB II PEMBAHASAN......................................................................................
2.1 Pengertian Produktivitas.................................................................. 3
2.2 Proses-proses dasar Produktivitas................................................... 4
2.3 Metode Pengukuran Produktivitas Primer......................................... 10
2.4 Produktivitas Primer dalam Ekosistem Alami................................... 13
2.5 Produktivitas dalam pertanian............................................................ 15
BAB III PENUTUP................................................................................................ 16
3.1 Kesimpulan........................................................................................ 16
3.2 Saran ................................................................................................. 17
DAFTAR PUSTAKA
BAB IPENDAHULUAN
1.1 Latar belakang
kajian fungsi komonitas: konsep produktifitas dan metode pengukuran. Produktivitas
merupakan laju pemasukan dan penyimpanan energi di dalam ekosistem. Produktivitas dapat
dibedakan menjadi 2, yaitu:
1. Produktivitas primer adalah pengubahan energi cahaya oleh produsen atau autotrof.
Produktivitas primer merupakan laju penambatan energi yang dilakukan oleh produsen.
Produktivitas primer dibedakan atas produktivitas primer kasar (bruto) yang merupakan hasil
asimilasi total, dan produktivitas primer bersih (neto) yang merupakan penyimpanan energi
di dalam jaringan tubuh tumbuhan. Produktivitas primer bersih ini juga adalah produktivitas
kasar dikurangi dengan energi yang digunakan untuk respirasi.
2. Produktivitas sekunder adalah penggunaan energi pada hewan dan mikroba (heterotrof).
Produktivitas sekunder merupakan laju penambatan energi yang dilakukan oleh konsumen.
Pada produktivitas sekunder ini tidak dibedakan atas produktivitas kasar dan bersih.
Produktivitas sekunder pada dasamya adalah asimilasi pada aras atau tingkatan konsumen.
1.2 Rumusan masalah
1. Pengertian Produktivitas2. Proses-Proses Dasar Produktivitas3. Metode untuk Penentuan Produktivitas Primer4. Produktivitas Primer dalam Ekosistem Alami dan Gambaran Umum Produktivitas
Ekosistem5. Produktivitas dalam pertanian dan Implikasi Bagi Nutrisi Manusia
1.3Tujuan1. Untuk mengetahui Pengertian Produktivitas2. Untuk mengetahui Proses-Proses Dasar Produktivitas3. Untuk mengetahui Metode untuk Penentuan Produktivitas Primer4. Untuk mengetahui Produktivitas Primer dalam Ekosistem Alami dan Gambaran Umum
Produktivitas Ekosistem5. Untuk mengetahui Produktivitas dalam pertanian dan Implikasi Bagi Nutrisi Manusia
BAB IIPEMBAHASAN
2.1 Pengertian Produktivitas
Produktivitas merupakan laju pemasukan dan penyimpanan energi di dalam ekosistem.
Produktivitas dapat dibedakan menjadi 2, yaitu:
3. Produktivitas primer adalah pengubahan energi cahaya oleh produsen atau autotrof.
Produktivitas primer merupakan laju penambatan energi yang dilakukan oleh produsen.
Produktivitas primer dibedakan atas produktivitas primer kasar (bruto) yang merupakan hasil
asimilasi total, dan produktivitas primer bersih (neto) yang merupakan penyimpanan energi
di dalam jaringan tubuh tumbuhan. Produktivitas primer bersih ini juga adalah produktivitas
kasar dikurangi dengan energi yang digunakan untuk respirasi.
4. Produktivitas sekunder adalah penggunaan energi pada hewan dan mikroba (heterotrof).
Produktivitas sekunder merupakan laju penambatan energi yang dilakukan oleh konsumen.
Pada produktivitas sekunder ini tidak dibedakan atas produktivitas kasar dan bersih.
Produktivitas sekunder pada dasamya adalah asimilasi pada aras atau tingkatan konsumen.
Produktivitas primer merupakan laju penambatan energi yang dilakukan oleh produsen.
Menurut Campbell (2002), Produktivitas primer menunjukkan Jumlah energi cahaya yang
diubah menjadi energi kimia oleh autotrof suatu ekosistem selama suatu periode waktu
tertentu. Total produktivitas primer dikenal sebagai produktivitas primer kotor (gross primary
productivity, GPP). Tidak semua hasil produktivitas ini disimpan sebagai bahan organik pada
tubuh organisme produsen atau pada tumbuhan yang sedang tumbuh, karena organisme
tersebut menggunakan sebagian molekul tersebut sebagai bahan bakar organik dalam
respirasinya. Dengan demikian, Produktivitas primer bersih (net primary productivity, NPP)
sama dengan produktivitas primer kotor dikurangi energi yang digunakan oleh produsen
untuk respirasi (Rs): Dalam sebuah ekosistem, produktivitas primer menunjukkan simpanan
energi kimia yang tersedia bagi konsumen. Pada sebagian besar produsen primer,
produktivitas primer bersih dapat mencapai 50% – 90% dari produktivitas primer kotor.
Menurut Campbell et al (2002), Rasio NPP terhadap GPP umumnya lebih kecil bagi
produsen besar dengan struktur nonfotosintetik yang rumit, seperti pohon yang mendukung
sistem batang dan akar yang besar dan secara metabolik aktif. Produktivitas primer dapat
dinyatakan dalam energi persatuan luas persatuan waktu (J/m2/tahun), atau sebagai biomassa
(berat kering organik) vegetasi yang ditambahkan ke ekosistem persatuan luasan per satuan
waktu (g/m2/tahun). Namun demikian, produktivitas primer suatu ekosistem hendaknya tidak
dikelirukan dengan total biomassa dari autotrof fotosintetik yang terdapat pada suatu waktu
tertentu, yang disebut biomassa tanaman tegakan (standing crop biomass). Produktivitas
primer menunjukkan laju di mana organisme-organisme mensintesis biomassa baru.
Meskipun sebuah hutan memiliki biomassa tanaman tegakan yang sangat besar, produktivitas
primernya mungkin sesungguhnya kurang dari produktivitas primer beberapa padang rumput
yang tidak mengakumulasi vegetasi.
Karena produktivitas merupakan laju penambahan materi organik baru, maka satuan yang
digunakan adalah:
a) satuan energi (kkal) atau satuan biomasa(gram)
b) satuan luas (persegi)
c) satuan waktu (hari, minggu, bulan, tahun)
contoh satuan produktivitas : gram/m²/hari. Dalam kajian ekologi tumbuhan yang dibahas hanya
produktivitas primer
.
2.2 Proses-Proses Dasar Produktivitas
Produktivitas primer bersih ditentukan oleh perbedaan relatif dari hasil fotosintesis dengan
materi yang dimanfaatkan dalam proses respirasi. Faktor-faktor yang mempengaruhi produksi
primer:
a. Proses Fotosintesis
Proses ini hanya memanfaatkan sebagian kecil energi cahaya yaitu sekitar 1-5% yang
diubah menjadi energi kimia dan sebagian besar dipantulkan kembali atau berubah menjadi
panas. Gula yang dihasilkan dalam fotosintesis dapat dimanfaatkan dalam proses respirasi untuk
menghasilkan ATP dan dapat dikonpersi menjadi senyawa organik lain seperti lignin, selulosa,
lemak, dan protein. Estimasi potensi produktivitas primer maksimum dapat diperoleh dari
efisiensi potensial fotosintetis. Energi cahaya yang dipancarkan matahari ke bumi ± 7.000
kkal/m2/hari pada musim panas atau daerah tropis dalam keadaan tidak mendung. Dari jumlah
tersebut, sebanyak ± 2.735 kkal dapat dimanfaatkan secara potensial untuk fotosintetis bagi
tumbuhan. Sekitar 70% energi yang tersedia berperan dalam perantara pembentukan pemindahan
energi secara fotokhemis ke fotosintesis. Dari total energy tersebut, hanya sekitar 28% diabsorbsi
ke dalam bentuk yang menjadi bagian dari pemasukan energy ke dalam ekosistem. Prinsipnya
dibutuhkan minimum 8 Einstein (mol quanta) cahaya untuk menggerakkan 1 mol karbohidrat.
Secara teoritis produktivitas primer bruto ekosistem dapat dihasilkan 635 kkal/m2/hari dan
sebanyak 165 g/m2/hari berubah ke massa bahan organik. Untuk keperluan respirasi harian,
tumbuhan menggunakan ± 25% dari produk organik. Dengan demikian produksi netto yang
diperoleh ekosistem ± 124 g/m2/hari. Estimasi hasil itu dapat diperoleh jika cahaya maksimal,
efisiensi maksimal dalam perubahan cahaya menjadi karbohidrat dan respirasi minimum. Salah
satu bukti catatan produktivitas bersih harian adalah sebesar 54 g/m2/hari pada ekosistem padang
rumput tropis dengan radiasi cahaya yang tinggi.
b. Proses Respirasi
Pada kondisi optimum kecepatan fotosintesis dapat mencapai 30x dari respirasi terutama
pada tempat terendah cahaya matahari. Umumnya karbohidrat yang digunakan antara 10-75%
tergantung jenis dan usia tumbuhan.
c. Faktor Lingkungan
Faktor lingkungan ada 2 yaitu faktor eksternal dan faktor internal. Faktor internal meliputi
struktur dan komposisi komunitas, jenis dan usia tumbuhan, serta peneduhan. Faktor eksternal
cahaya, karbohidrat, air, nutrisi, suhu, dan tanah.
1) Cahaya
Cahaya merupakan sumber energi primer bagi ekosistem. Cahaya memiliki peran yang
sangat vital dalam produktivitas primer. Oleh karena hanya dengan energi cahaya tumbuhan dan
fitoplankton dapat menggerakkan mesin fotosintesis dalam tubuhnya. Hal ini berarti bahwa
wilayah yang menerima lebih banyak dan lebih lama penyinaran cahaya matahari tahunan akan
memiliki kesempatan berfotosintesis yang lebih panjang sehingga mendukung peningkatan
produktivitas primer.
Panjang gelombang dan intensitas cahaya sangat berperan terhadap proses fotosintesis. Pada
tumbuhan berklorofil gelombang cahaya merah dan biru diserap , sedangkan gelombang cahaya
hijau dipantulkan. Atau tidak dapat dimanfaatkan dalam proses fotosintesis. Beda halnya pada
tumbuhan yang menyerap energi cahaya oleh pigmen coklat dan pigmen biru seperti pada
ganggang, maka cahaya hijau dapat diserap. Intensitas cahaya dapat menentukan jumlah energi
yang dapat menyerap energi cahaya dan mengubahnya menjadi gula dengan efisiensi 20%
sedangkan pada cahaya terang hanya 8%. Pada intensitas cahaya yang tinggi dapat merusak
klorofil. Apabila faktor yang diperlukan berada dalam keadan optimal, jumlah cahaya yang
dipakai sebanding dengan jumlah cahaya yang diserap (dengan jumlah klorofil yang ada).
Tumbuhan yang hidup pada habitat dengan intensitas cahaya tinggi akan teradaptasi dengan
mempunyai jaringan aktif untuk fotosintesis dengan proporsi tinggi. Sebaliknya pada tumbuhan
yang teradaptasi dengan cahaya lemah, jumlah jaringan aktif untuk fotosintesis rendah atau
jumlah klorofil rendah. Pengaruh intensitas cahaya pada tumbuhan jenis C3 dan C4 berbeda,
yang mana tanaman C3 merupakan tanaman yang jenuh cahay pada intensitas yang jauh di
bawah penyinaran matahari penuh sedangkan tanaman C4 intensitas cahaya mendekati
penyinaran penuh. Tanman C3 merupakan tanaman yang produk awal yang stabil berasal dari
pengikatan atau fiksasi karbon yaitu 3-karbon asam organik yang berasal dari proses karboksilasi
dan pemecahan dari molekul aseptor 5-karbon. Contoh tanaman C3 adalah tanaman pada
umumnya. Tanaman C4 merupakan tanaman yang produk awal yang stabil dari fotosintesis
adalah 4-karbon asam organik yang berasal dari proses karbosilaksi molekul aseptor 3-karbon.
Contoh tanaman C4 adalah tanaman berpembuluh seperti rumput-rumputan. Laju produktivitas
neto/bersih pada tanaman C4 biasanya tinggi diatas tanaman C3.
Pada ekosistem terestrial seperti hutan hujan tropis memilik produktivitas primer yang paling
tinggi karena wilayah hutan hujan tropis menerima lebih banyak sinar matahari tahunan yang
tersedia bagi fotosintesis dibanding dengan iklim sedang (Wiharto, 2007). Sedangkan pada
eksosistem perairan, laju pertumbuhan fitoplankton sangat tergantung pada ketersediaan cahaya
dalam perairan. Laju pertumbuhan maksimum fitoplankton akan mengalami penurunan jika
perairan berada pada kondisi ketersediaan cahaya yang rendah.
2) Karbondioksida
Karbondioksida diambil secara pasif dan dipengaruhi terutama oleh kadar karbondioksida yang
ada diluar dan dalam tumbuhan.
3) Air
Jumlah air yang tidak memadai menghambat semua proses metabolisme termasuk fotosintesis
karena stomata tertutup dan tumbuhan menjadi layu. Air merupakan bahan dasar dalam proses
fotosintesis, sehingga ketersediaan air merupakan faktor pembatas terhadap aktivitas fotosintetik.
Secara kimiwi air berperan sebagai pelarut universal, keberadaan air memungkinkan membawa
serta nutrien yang dibutuhkan oleh tumbuhan. Air memiliki siklus dalam ekosistem. Keberadaan
air dalam ekosistem dalam bentuk air tanah, air sungai/perairan, dan air di atmosfer dalam
bentuk uap. Uap di atmosfer dapat mengalami kondensasi lalu jatuh sebagai air hujan. Interaksi
antara suhu dan air hujan yang banyak yang berlangsung sepanjang tahun menghasilkan kondisi
kelembaban yang sangat ideal tumbuhan terutama pada hutan hujan tropis untuk meningkatkan
produktivitas. Menurut Jordan (1995) dalam Wiharto (2007), tingginya kelembaban pada
gilirannya akan meningkatkan produktivitas mikroorganisme. Selain itu, proses lain yang sangat
dipengaruhi proses ini adalah pelapukan tanah yang berlangsung cepat yang menyebabkan
lepasnya unsure hara yang dibutuhkan oleh tumbuhan. Terjadinya petir dan badai selama hujan
menyebabkan banyaknya nitrogen yang terfiksasi di udara, dan turun ke bumi bersama air hujan.
Namun demikian, air yang jatuh sebagai hujan akan menyebabkan tanah-tanah yang tidak
tertutupi vegetasi rentan mengalami pencucian yang akan mengurangi kesuburan tanah.
Pencucian adalah penyebab utama hilangnya zat hara dalam ekosistem.
4) Nutrisi
Nutrien entuk sejumlah klorofil dan enzim yang berperan aktif dalam proses fotosintesis.
Misalnya magnesium yang merupakan bagian utama dari molekul klorofil. Tumbuhan
membutuhkan berbagai ragam nutrien anorganik, beberapa dalam jumlah yang relatif besar dan
yang lainnya dalam jumlah sedikit, akan tetapi semuanya penting. Pada beberapa ekosistem
terestrial, nutrien organik merupakan faktor pembatas yang penting bagi produktivitas.
Produktivitas dapat menurun bahkan berhenti jika suatu nutrien spesifik atau nutrien tunggal
tidak lagi terdapat dalam jumlah yang mencukupi. Nutrien spesifik yang demikian disebut
nutrien pembatas (limiting nutrient). Pada banyak ekosistem nitrogen dan fosfor merupakan
nutrien pembatas utama, beberapa bukti juga menyatakan bahwa CO2 kadang-kadang membatasi
produktivitas.
5) Suhu
Laju proses kimia sangat ditentukan oleh keadaan suhu yang mana laju akan maksimal pada
temperature optimum. Suhu secara langsung ataupun tidak langsung berpengaruh pada
produktivitas. Secara langsung suhu berperan dalam mengontrol reaksi enzimatik dalam proses
fotosintetis, sehingga tingginya suhu dapat meningkatkan laju maksimum fotosintesis.
Sedangkan secara tidak langsung, misalnya suhu berperan dalam membentuk stratifikasi kolom
perairan yang akibatnya dapat mempengaruhi distribusi vertikal fitoplankton.
6) Tanah
Tanah merupakan tempat sebagian besar tumbuhan untuk hidup terutama tumbuhan darat. Di
dalam tanah mengandung berbagai macam zatatau senyawa yang dibutuhkan oleh tumbuhan.
Salah satunya kandungan hidrogen. Potensi ketersedian hidrogen yang tinggi pada tanah-tanah
tropis disebabkan oleh diproduksinya asam organik secara kontinu melalui respirasi yang
dilangsungkan oleh mikroorganisme tanah dan akar (respirasi tanah). Jika tanah dalam keadaan
basah, maka karbon dioksida (CO2) dari respirasi tanah beserta air (H2O) akan membentuk asam
karbonat (H2CO3 ) yang kemudian akan mengalami disosiasi menjadi bikarbonat (HCO3-) dan
sebuah ion hidrogen bermuatan positif (H+). Ion hidrogen selanjutnya dapat menggantikan kation
hara yang ada pada koloid tanah, kemudian bikarbonat bereaksi dengan kation yang dilepaskan
oleh koloid, dan hasil reaksi ini dapat tercuci ke bawah melalui profil tanah (Wiharto, 2007).
Hidrogen yang dibebaskan ke tanah sebagai hasil aktivitas biologi, akan bereaksi dengan liat
silikat dan membebaskan aluminium. Karena aluminium merupakan unsur yang terdapat
dimana-mana di daerah hutan hujan tropis, maka alminiumlah yang lebih dominan berasosiasi
dengan tanah asam di daerah ini. Sulfat juga dapat menjadi sumber pembentuk asam di tanah.
Sulfat ini dapat masuk ke ekosistem melalui hujan maupun jatuhan kering, juga melalui aktivitas
organisme mikro yang melepaskan senyawa gas sulfur. Asam organik juga dapat dilepaskan dari
aktivitas penguraian serasah
7) Struktur dan Komposisi Komunitas
Struktur dan komposisi komunitas sangat menentukan produktivitas. Bentuk pohon,
perdu dan herba yang hidup pada habitat yang sama, akan menghasilkan produktivitas yang
berbeda.
8) Jenis dan Umur Tumbuhan
Perbedaan laju pertumbuhan diantara jenis-jenis yang berkompetisi dalam suatu
ekosistem merupakan kejadian yang alami, dengan demikian akan terjadi pula perbedaan
produktivitas pada fase pertumbuhan yang berbeda atau pada umur yang berbeda dari suatu
jenis yang sama. Tumbuhan akan mencapai produktivitas maksimal pada fase muda. Ketika
tubuh tumbuhan meningkat energi yang difiksasi lebih banyak digunakan untuk mengelola
tubuhnya. Produktivitas yang berlebih digunakan untuk membentuk produktivitas bersih
yang secara teratur menurun dalam masa pemasakan.
9) Peneduhan
Bentuk-bentuk geometri tumbuhan dan kerapatannya sangat berperan dalam menentukan
efisiensi ekosistemnya. Tumbuhan yang memiliki daun yang relatif lebar dan vertikal dapat
menghasilkan area aktif fotosintesis maksimum dan total peneduhannya rendah. Informasi
tentang faktor-faktor yang mempengaruhi produktivitas primer pada setiap tanaman terjadi
pada tingkatan yang spesifik, keadaan yang sama juga terjadi pada daun-daun yang terisolasi.
Dalam hal ini hanya memperhatikan salah satu faktor yang kompleks yang mempengaruhi
produktivitas primer yaitu struktur 3 dimensi dari suatu kanopi vegetasi. Faktor struktural ini
mempengaruhi efisiensi kanopi sebagai suatu penangkap cahaya. Pada kanopi berdaun lebar
sebagian cahaya tidak di serapdekat permukaan dan tingkat kanopi yang lebih rendah
terlindungi lebih banyak. Akibatnya fotosintesis bersih cenderung terkonsentrasi di lapisan
atas pada tipe kanopi berdaun lebar dan terkonsentrasi dilapisan tengah pada tipe kanopi
berdaun sempit. Posisi sudut daun mempengaruhi juga kedalaman penetrasi cahaya ke dalam
kanopi. Penetrasi cahaya akan lebih dalam bila daunnya tegak. Tanaman padi yang memiliki
geometri sudut daun atau kanopi vertikal dan tipe berdaun sempit akan lebih efektif pada
intensitas cahaya yang kuat dan ketika posisi matahari rendah. Kanopi horizontal dari tipe
berdaun lebar akan lebih efektif pada intensitas cahaya rendah dan ketika matahari berada di
atas kepala.
2.3 Metode untuk Penentuan Produktivitas Primer
Cara-cara untuk menentukan produktivitas primer adalah sangat penting mengingat
proses ini memiliki arti ekologi yang sangat nyata. Sebagian besar pengukurannya di lakukan
secara tidak langsung , berdasarkan pada : jumlah substansi yang di hasilkan, atau jumlah matrial
yang di pakai, atau jumlah hasil sampingannya. Satu hal yang perlu di ingat bahwa proses
fotosintesis berada dalam keseimbangan dengan respirasi. Produktivitas harus diukur selama
waktu yang tepat , karena terdapat perbedaan metabolisme selama siang dan malam hari.
Perbedaan metabolisme juga terjadi antar musim, oleh sebab itu disarankan pengukuran energi
ini dalam skala tahunan. Beberapa cara penentuan produktivitas primer adalah sebagai berikut :
a) Metode penuaian
Cara ini di tentukan berdasarkan berat pertumbuhan dari tumbuhan. Dapat dinyatakan
secara langsung berat keringnya atau kalori yang terkandung, tetapi keduanya dinyatakan dalam
luas dan priode waktu tertentu. Metode ini mengukur produktivitas primer bersih. Metode
penuaian ini sangat cocok dan baik pada ekosistem daratan, dan biasanya untuk vegetasi yang
sederhana. Tetapi dapat pula di gunakan untuk ekosistem lainya dengan syarat tumbuhan
tahunan predominan dan tidak terdapat rerumputan. Untuk ini paling baik mencuplik
produktivitas pada satu seri percontohan(cuplikan)selama satu musim tumbuh. Metode ini
merupakan metode paling awal dalam mengukur produktivitas primer. Caranya adalah dengan
memotong bagian tanaman yang berada diatas permukaan tanah, baik pada tumbuhan yang
tumbuh di tanah maupun yang didalam air. Bagian yang di potong selanjutnya dipanaskan
sampai seluruh airnya hilang atau beratnya konstan. Materi tersebut ditimbang, dan prodiktivitas
primer di nyatakan dalam biomassa per unit area per unit waktu, misalnya sebagai gram berat
kering/ m2 /tahun.metode ini menunjukkan perubahan berat kering selama priode waktu tertentu.
Metode penuian memeng tidak cocok untuk mengukur produktivitas primer fitoplankton, karena
ada beberapa kesalahan misalnya perubahan biomasa yang terjadi tidak hanya diakibatkan oleh
produktivitas tetapi juga berkurangnya fitoplankton oleh hewan – hewan pada tropik diatasnya,
atau mungkin jumlah fitoplankton berubah karena gerakan air dan pengadukan.
Metode penuaian ini sangat sederhana, meskipun memiliki potensi – potensi kesalahan-
kesalahan : sistim akar harus termasuk dalam perhitungan, dan adanya hewan herbivora.
b) Metode penentuan oksigen
Oksigen merupakan hasil sampingan dari fotosintesis, sehingga ada hubungan erat antara
produktifvitas dengan oksigan yang di hasilkan oleh tumbuhan. Tetapi harus di ingat sebagian
oksigen di manfaatkan oleh tumbuhan tersebut dalam proses respirasi, dan harus di perhitungkan
dalam penentuan produktivitas.
Metode ini sangat cocok dalam menentukan produktivitas primer ekosistem perairan, dengan
fitoplankton sebagai produsennya. Dua contoh air yang mengandung ganggang di ambil pada
kedalaman yang relatif sama. Satu contoh di simpan di dalam botol bening dan satunya lagi pada
botol yang di cat hitam. Kandungan oksigen dari kedua botol tadi sebelumnya ditentukan,
kemudian di simpan dalam air yang sesuai dengan kedalaman dan tempat pengambilan air tadi.
Kedua botol tadi di biarkan selama satu sampai 12 jam. Selama itu akan terjadi perubahan
kandungan oksigen di kedua botol tadi. Pada botol yang hitam terjadi proses respirasi yang
menggunakan oksigen, sedangkan pada botol yang bening akan terjadi baik fotosintesis maupun
respirasi. Diasumsikan respirasi pada kedua botol relatif sama. Dengan demikian produktivitas
pada ganggang dapat di tentukan.
Metode – metode ini memiliki kelemahan – kelemahan, yaitu hanya dapat di lakukan pada
produsen mikro dan asumsi respirasi pada kedua botol tadi sama adalah kurang tepat.
c) Metode pengukuran karbondioksida
Karbondioksida yang di pakai dalam fotosintesis oleh tumbuhan dapat di
pergunakansebagai indikasi untuk produktivitas primer. Dalam hal ini seperti juga pada metode
penentuan oksigen proses respirasi harus di perhitungkan. Metode ini cocok untuk tumbuhan
darat dan dapat di pakai pada suatu organ daun, seluruh bagian tumbuhan dan bahkan satu
komunitas tumbuhan. Ada dua tehnik atau metode utama yaitu :
Metode ruang tertutup, biasanya di gunakan untuk sebagian atau seluruh tumbuhan
kecil (herba,perdu pendek). Dua contoh di pilih dan di usahakan satu sama lainnya relatif
sama. Satu contoh di simpan dalam kontainer bening dan satunya lagi di simpan dalam
kontainer gelap(tertutup lapisan hitam). Udara dibiarkan keluar- masuk pada keedua
kontainer melalui pipa yang sudah di atur sedenikian rupa dan mempergunakan pengisapan
udara dengan kecepatan aliran udara tertentu. Konsentrasi karbondioksida yang masuk dan
keluar kontainer di pantau. Dengan cara ini karbondioksida yang di pakai dalam fotosintesis
dapat dihitung, yaitu sama dengan jumlah yang di hasilkan dalam kontainerr gelap di tambah
dengan jumlah yang di pakai dalam kontainer bening /terang. Dalam kontainer gelap terdapat
produksi karbondioksida sebagai hasil respirasi,dan pada kontainer bening karbondioksida di
pakai dalam proses fotosintesis daan juga adanya produksi akibat adanya respirasi. Metode
ini juga memiliki kelemahan seperti pada metode dengan penentuan oksigen dan
meningkatnya suhu dalam kontainer (seperti rumah kaca)sehingga mempengaruhi proses
fotosintesis dan respirasi.
Metode aerodinamika, metode ini maksudnya menutupi kelemahan – kelemahan pada
metode ruang tertutup. Karbondiaksida yang diukur diambil dari sensor yang di pasang pada
tabung tegak dalam komunitas, dan satunya lagi di pasang lebih tinggi dari tumbuhan.
Perubahan konsentrasi karbondioksida di atas dan didalam komunitas dapat di pakai sebagai
indikasi dari produktivitas. Pada malam hari konsentrasi karbondioksida akan meningkat
akibat terjadi respirasi, sedangkan pada siang hari konsentrasi akan menurun akibat proses
fotosintesis. Perbandingan konsentrasi ini merupakan indikasi berapa banyak karbon dioksida
yang di manfaatkan dalam fotosintesis.
d) Metode radioaktif
Materi aktif yang dapat di identifikasi radiasinya di masukkan dalam sistem. Misalnya
karbon aktif (C14) dapat di introduksi melalui suplai karbondioksida yang nantinya di
asimilasikan oleh tumbuhan dan di pantau untuk mendapatkan perkiraa produktivitas. Tehnik ini
sangat mahal dan memerlukan peralatan yang canggih, tetapi memiliki kelebihan dari metode
lainya, yaitu dapat di pakai dalam berbagai tipe ekosistem tanpa melakukan penghancuran
terhadap ekosistem.
e) Metode penentuan klorofil
Produktivitas berhubungan erat dengan jumlah klorofil yang ada. Rasio asimilasi untuk
tumbuhan atau ekosistem adalah laju dari produktivitas pergram klorofil. Konsentrasi klorofil
dapat ditentukan berdasarkan cara yang sederhana, yaitu dengan cara mengekstraksi pigmen
tumbuhan. Mula–mula dilakukan pencuplikan daun dengan ukuran tertentu. Untuk sampling
fitoplankton dilakukan dengan pengambilan sampel air dalam volume tertentu. Organisme selain
fitoplankton harus di pisahkan dari sampel. Samel selanjutnya di saring dengan menggunakan
filter khusus fitoplankton pada pompa vakum dengan tekanan rendah. Filter yang mengandung
klorofil dilarutkan pada aseton 85% , kemudian dibiarkan semalam, dan selanjutnya di
sentrifuse. Supernatannya dibuang dan pelet yang mengandung klorofil di keringkan dan di
timbang beratnya. Berat klorofil di ukur dalam mg klorofil/unit area. Pengukuran klorofil juga
bisa di lakukan dengan spektrofotometer dengan panjang gelombang 665 nm. Bila rasio
asimilasi, kadar klorofil, dan jumlah energi cahaya di ketahui, maka produktivitas primer kotor
dapat diketahui. Metode ini dapat di terapkan pada berbagai tipe ekosistem.
2.4 Produktivitas Primer dalam Ekosistem Alami dan Gambaran Umum Produktivitas
Ekosistem
1. Produktivitas Primer dalam Ekosistem Alami
Produktivitas primer dapat dinyatakan dalam energi per satuan luas per satuan waktu
(J/mr/tahun), atau sebagai biomassa (berat) vegetasi yang ditambahkan ke ekosistem per satuan
luasan per satuan waktu (g/m2/tahun). Biomassa umumnya dinyatakan sebagai berat kering
bahan organik, karena molekul air tidak mengandung energi yang dapat digunakan, dan karena
kandungan air tumbuhan bervariasi dalam jangka waktu yg singkat. Produktivitas primer suatu
ekosistem hendaknya tidak dikelirukan dengan total biomassa dari autotrof fotosintetik yg
terdapat pada suatu waktu tertentu, yang disebut biomassa tanaman tegakan (standing crop
biomass).
Secara garis besar produktivitas primer ekosistem alami dapat dikelompokkan dalam tiga
kategori yaitu:
1. Relatif tidak produktif, termasuk di dalamnya: lautan terbuka dan padang pasir.
Produktivitasnya lebih rendah dari 0,1 gram/m²/hari.
2. Produktivitas medium, meliputi: padang rumput semi kering, pantai laut, danau dangkal,
dan hutan di tanah kering. Harga produktivitasnya berkisar antara 1-10 gram/m²/hari.
3. Sangat produktiv, meliputi: estuaria, sistem koral, hutan lembab, paparan aluvial, dan
daerah pertanian yang intensif. Produktivitasnya antara 10-20 gram/m²/hari.
Pengukuran produktivitas dapat dilakukan dengan beberapa metode seperti metode biomassa,
metode penandaan dan metode metabolisme. Penelitian produktivitas di Indonesia umumnya
menggunakan metode penandaan. Produktivitas yang diperoleh dari hasil pengukuran ini bisa
lebih kecil dari produktivitas yang sebenarnya karena tidak memperhitungkan kehilangan
seresah, pengaruh grazing hewan-hewan herbivore yang memakan tumbuhan. Beberapa peneliti
membagi biomassa atau produktivitas menurut letaknya terhadap substrat yaitu biomassa di atas
substrat (meliputi batang, helaian dan pelepah daun) dan biomassa di bawah substrat meliputi
akar, dan rhizome (Dedi, 2009).
Tunas-tunas fotosintetik pada tumbuhan merupakan organ penting untuk berproduksi.
Namun banyak hasil fotosintesis ditranslokasikan ke bawah tanah, di mana hasil fotosintesis
tersebut mendukung pertumbuhan akan dan disimpan. Menurut Mcnaughton dan Wolf (1998),
siklus tahunan biomassa tumbuhan di atas dan di bawah tanah mengarah kepada hubungan
terbalik. Selama musim pertumbuhan, ketika biomassa di atas tanah meningkat cepat, biomas di
bawah tanah umumnya cenderung menurun. Sedangkan pada akhir musim, biomassa di bawah
tanah umumnya meningkat kembali karena kelebihan produksi yang dihasilkan tunas-tunas
kemudian dipindahkan ke bawah.
2. Gambaran Umum Produktivitas Ekosistem
a. sebagian besar prosentase permukaan bumi berada dalam kategori produktivitas yang
rendah, akibat tidak adanya air seperti padang pasir atau kekurangan hara seperti lautan
dalam.
b. produktivitas lautan pada kenyataannya lebih rendah daripada produktivitas daratan. Hal ini
diakibatkan oleh beberapa penyebab, yang paling tinggi adalah tingginya prosentase energi
yang dipakai dalam respirasi oleh pitoplangton, dan akibat kekurangan har terutama pada
lapisan permukaan air.
c. ekosistem yang paling produktif adalah ekosistem terbuka, memiliki komunikasi yang
intensif terhadap ekosisitem lainnya (adanya masukan). Misalnya estuaria, rawa dan koral
dan kesemuanya, mendapatkan masukan nutrisi dari daerah sekitarnya. Sistem setengah
tertutup dengan siklus nutrisi yang mandiri umumnya kurang produktif.
2.5 Produktivitas dalam pertanian dan Implikasi Bagi Nutrisi Manusia
1. Produktivitas dalam Pertanian
a. Pemanfaatan rata-rata energi matahari oleh ekosistem alami adalah dua sampai tujuh kali
rata-rata yang dipakai oleh tananam pertanian. Hal ini memiliki implikasi yang sangat luas.
Berarti semua atau setengah dari pola produksi makanan kurang efisien. Bila ekosistem alami
ini dikonversi menjadi ekosistem pertanian efisiensinya menurun. Rata-rata produktivitas
biji-bijian dunia sekitar 2 grm/m2/hari, ini merupakan angka rendah jika dibandingkan
dengan ekosistem alami
b. Dalam beberapa daerah iklim,sistem petanian yang memanfaatkan energi surya sepenuhnya
adalah tanaman yang selama setahun penuh mempunyai penutupan atau kanopi yang rapat.
Dalam hal ini pertanian tumpang sari adalah gambaran system pertanian yang efisien. Jumlah
klorofil per unit are adalah tinggi,sehingga energi lebih banyak yang dimanfaatkan.
c. Pada kenyataannya semua produktivitas yang diperkirakan untuk pertanian memerlukan
subsidi energi. Pertanian memerlukan subsidi energi bahan bakar untuk traktor atau untuk
mengolah tanah, memberikan pupuk, pestisida dan yang lainnya. Apabila kesemuanya
diperhitungkan maka efisiensi ekosistem sangat rendah.
2. Implikasi bagi Nutrisi Manusia
Selama system alami maupun pertanian produktivitasnya rendah maka haruslah dilakukan
usaha untuk meningkatkannya untuk memenuhi kebutuhan hidup manusia. Caranya adalah
dengan mengurangi faktor pembatas untuk kehidupan tanaman tumbuhan, seperti pembuatan
irigasi,penambahan pupuk, meningkatkan teknologi pertanian, pembuatan bibit unggul dan lain-
lainnya.
Pada umumnya hasil kombinasi usaha ini meragukan,apakah dapat meningkatkan produksi
makanan sepuluh kali lipat, sehingga dapat mengimbangi laju pertumbuhan penduduk manusia
dibumi ini. Ketika efisienan produktivitas primer pertanian ini berkaitan dengan kenyataan
bahwa sebagian besar populasi manusia menduduki tingkat tropic di atas herbivora. Dengan
demikian sangat besar energi yang hilang sebelum dimanfaatkn oleh manusia. Dengan demikian
usaha yang dilakukan adalah menanam tanaman yang langsung dapat dimakan oleh manusia.
BAB IIIPENUTUP
3.1 Kesimpulan
Produktivitas merupakan laju pemasukan dan penyimpanan energi di dalam ekosistem.
Produktivitas dapat dibedakan menjadi 2, yaitu:
1. Produktivitas primer adalah pengubahan energi cahaya oleh produsen atau autotrof.
Produktivitas primer merupakan laju penambatan energi yang dilakukan oleh produsen.
2. Produktivitas sekunder adalah penggunaan energi pada hewan dan mikroba (heterotrof).
Produktivitas sekunder merupakan laju penambatan energi yang dilakukan oleh
konsumen.
Cara–cara untuk menentukan produktivitas primer adalah sangat penting mengingat
proses ini memiliki arti ekologi yang sangat nyata. Sebagian besar pengukurannya di
lakukan secara tidak langsung , berdasarkan pada : jumlah substansi yang di hasilkan, atau
jumlah matrial yang di pakai, atau jumlah hasil sampingannya. Beberapa cara penentuan
produktivitas primer adalah sebagai berikut :
a. Metode penuaian
Cara ini di tentukan berdasarkan berat pertumbuhan dari tumbuhan.
b. Metode penentuan oksigen
Oksigen merupakan hasil sampingan dari fotosintesis, sehingga ada hubungan erat antara
produktifvitas dengan oksigan yang di hasilkan oleh tumbuhan.
c. Metode pengukuran karbondioksida
Karbondioksida yang di pakai dalam fotosintesis oleh tumbuhan dapat di pergunakansebagai
indikasi untuk produktivitas primer
d. Metode radioaktif
Materi aktif yang dapat di identifikasi radiasinya di masukkan dalam sistem.
e. Metode penentuan klorofil
Produktivitas berhubungan erat dengan jumlah klorofil yang ada. Rasio asimilasi untuk tumbuhan atau ekosistem adalah laju dari produktivitas pergram klorofil
3.2 Saran
Berdasarkan kesimpulan di atas dapat kami sarankan bahwa kajian fungsi komonitas:
konsep produktifitas dan metode pengukuran. Produktivitas merupakan laju pemasukan dan
penyimpanan energi di dalam ekosistem. Produktivitas untuk itu kita belajari lebih dalam lagi,
karena sangat penting dalam kehidupan.
DAFTAR PUSTAKA
Arnyana, I.B.P.1999.Buku Ajar Ekologi Tumbuhan.Singaraja:Program Study Pendidikan
Biologi Jurusan Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam STKIP Singaraja
Mahmuddin.1999.The 7 Habits of Highly Effective PeopleProduktivitas Ekosistem Hutan Hujan Tropis.di akses tanggal 6 November 2009
Campbell, N. A., J. B. Reece, L. G. Mitchell. 2002. Biologi (terjemahan), Edisi kelima
Jilid 3. Penerbit Erlangga. Jakarta