PRODUKTIVITAS
A. Produksi serasah dan dekomposisi
Lapisan serasah merupakan dunia kecil di atas tanah, yang menyediakan tempat hidup bagi berbagai makhluk terutama para dekomposer. Berbagai jenis kumbang tanah, lipan, kaki seribu, cacing tanah, kapang dan jamur serta bakteri bekerja keras menguraikan bahan-bahan organik yang menumpuk, sehingga menjadi unsur-unsur yang dapat dimanfaatkan kembali oleh makhluk hidup lainnya.
Di samping itu, berjenis-jenis hewan juga tinggal dan memanfaatkan lingkungan ini. Di antaranya, berbagai jenis kodok (misalnya bangkong serasah, bangkong bertanduk), ular (seperti halnya ular serasah), dan aneka jenis kadal. Dalam hal ini kita membahas tanah hutan. Peran hutan sendiri bagi tanah yaitu menghasilkan serasah sehingga bisa menambah kandungan bahan organik tanah.
Produktivitas serasah dari suatu ekosistem hutan, antara lain dipengaruhi oleh posisi garis lintang tempat hutan itu berada. Pada umumnya, produksi maksimum ditemukan pada kawasan hutan sekitar kathulistiwa (tropis). Semakin ke Utara atau ke Selatan suatu daerah, maka produksinya akan semakin berkurang. Berdasarkan data yang diperoleh, dapat diketahui bahwa produktivitas biomassa(serasah) pada hutan hujan tropis, kurang lebih banyak 10 ton/ha/thn. Sementara pada daerah sedang dapat subartik, masing-masing 5 dan 3 ton/ha/thn.
Serasah disebut juga dengan biomassa adalah semua dari bahan organik dari tumbuhan, mulai dari akar, batang, cabang, bunga, buah, biji, dan daun. Biomassa dapat tetap hidup, berfungsi sebagai pendukung, dan dimakan oleh herbivora. Bentuk terakhir adalah yang paling umum, lebih dari separuh produktivitas bersih tahunan didekomposisi sebagai detritivor dan dengan cara tersebut nutrien dikembalikan dalam cycling pool. Jadi penting untuk memperhatikan laju akumulasi dekomposisi bagian tanaman yang mati.
Olson (1963) menghitung ratio produksi serasah terhadap akumulasi serasah sebagai pernyataan dekomposisi. Ratio tersebut adalah tinggi pada lingkungan tropis, mencerminkan laju produksi tinggi dan dekomposisi cepat. Kemudian, menurun pada gradien yang menuju ke daerah kutub, baik kutub Utara maupun kutub Selatan. Curah serasah adalah berkaitan dengan LAI, menyebabkan ratio menjadi menurun dengan latitude atau altitude. Namun Jordan (1971) menegaskan bahwa curah serasah tidak menunjukan hubungan sama di sepanjang gradien kelembaban. Tidak ada perbedaan nilai pada produksi serasah didapatkan pada padang rumput, ladang tua, dan daerah tundra, kalau diperbandingkan dengan hutan latitude yang sama.(Syamsurizal.1999:75)
1. Produktivitas Primer
Adalah kecepatan penyimpanan energi potensial oleh organisme produsen melalui proses fotosintesis dalam bentuk bahan-bahan organik yang dapat digunakan sebagai bahan pangan.
Penangkapan energi matahari oleh tumbuhan hijau dan perubahan sebagian energi sinar ini menjadi energi kimia melalui fotosintesis disebut produksi primer. Fotosintesis memegang peranan penting dalam pengaturan metabolisme komunitas. Laju fotosintess bertambah 2 atau 3 kali lipat untuk setiap 10 derajat Celcius untuk kenaikan suhu. Meskipun demikian, intensitas sinar dan suhu yang ekstrim cenderung memiliki pengaruh menghambat laju fotosintesis. Lepas dari sinar dan suhu, konsentrasi karbondioksida, adanya metabolit tertentu, ketersediaan mineral yang dibutuhkan, umur dan keadaan sel serta konsentrasi fotopigmen juga mempengaruhi fotosintesis. Bila 1 dari 3 parameter metabolisme, yaitu karbondioksida, oksigen, atau tenaga yang terlibat dalam fotosintesis dapat diukur dalam sinar maupun dalam gelap,maka akan mungkin untuk memperkirakan hal-hal berikut:
1. Produksi primer kotor : jumlah total sintesis bahan organik yang dihasilkan dengan adanya sinar
2. Produksi primer bersih : jumlah bahan organik yang disimpan setelah pegeluaran dalam bentuk pernapasan
3. Pernapasan : pertukaran gas dan panas dengan lingkungan yamg berkaitan demgan pemutusan metabolik bahan orgaik oleh sel-sel hidup. (Michael. 2000:365)
Umumnya digunakan empat cara berbeda untuk mengukur produktivitas primer. Masing-masing diukur dari suatu aspek yang berbeda.
1. Cara Pemanenan
Pemanenan adalah cara tertua yang digunakan untuk mengukur produktivitas primer dan masih tetap dipakai. Tanaman dipotong pada batas permukaan tanah atau air. Bahan umbuhan yang dipanen kemudian dikeringkan sampai beratnya tetap, dan produktivitas dinyatakan dalam bentuk biomassa berat-kering per satuan area per satuan waktu seperti gm/m persegi/tahun. Jadi, cara ini menentukan perubahan produksi dalam biomassa berat-kering selama selang waktu tertentu. Karena akar-akar tidak termasuk, maka terdapat kesalahan. Cara ini tidak sesuai untuk mengukur fitoplankton, karena perubahan-perubahan dalam biomassa mencerminkan perubahan bersih yang tidak hanya dihasilkan dari produksi namun juga kehilangan oleh hewan tak bertulang belakang yang merumput , pemindahan air, dan perendaman. Cara pemanenan umumnya digunakan dalam lingkungan daratan maupun mungkin juga digunakan dalam sistem-sistem perairan.
2. Cara Botol Terang dan Gelap
Cara ini digunakan dalam pengukuran produktivitas primer suatu komunitas perairan (fitoplankton dan makrofit) dan didasarkan pada prakiraan oksigen yang dilepaskan oleh produser selama suatu selang waktu .oksigen yang dihasilkan digunakan secara serentak dalam prnafasan. Hal ini harus di ingat bahwa fotosisntesis terjadi hanya dengan adanya sinar yang akan beragam degan waktu dalam Stu hari, adanya awan yang menutupi, keadaan permukaan air dan kejernihan air. Faktor-faktor ini akan naik turun (berfluktuasi) sepanjang musim-musim itu.
3. Cara-cara Klorofil
Hal ini didasarkan pada hubungan yang terdapat di antara jumlah klorofil dan jumlah fotosintesis. Cara ini menggunakan alat pengebor prop botol. Dalam pengambilan sampel fitoplanton sistem perairan, volume air yang diketahui pertama- tama diayak untuk menghilangkan mekanisme, yang kemudian disaring di bawah tekanan rendah melalui suatu penyaring serat gelas (fiber glass). Lalu akan dihancurkan sejumlah spesifik piringan yang mengandung fitoplakton dalam larutan aseton 85 % dan direndam di tempat gelap semalaman. Kemudian larutan diuapkan dan menimbang klorofil kering yang dinyatakan dalam mg klorofil /satuan luas daun atau volume sample air.
4. Cara Fiksasi Karbon-14
Hal ini adalah cara yang paling peka untuk mengukur fotosintesis dan melibatkan penambahan suatu jumlah 14-C yang diketahui dan penentuan jumlah angka banding isotop yang terbentuk dalam sejumlah fitoplakton yang diketahui dalam suatu waktu yang spesifik. (McNaughton. 1991:165)
Produktivitas primer atau dasar dari suatu ekosistem, komunitas, atau bagian mana saja daripadanya, didefenisikan sebagai laju pada energi pancaran yang disimpan oleh kegiatan fotosintesis atau kemosintesis oleh organisme-organimsme produsen (terutama tumbuhan hijau) dalam bentuk senyawa-senyawa organik yang dapat digunakan sebagai bahan-bahan pangan. Perlu dibedakan antara keempat langkah yang berurutan dalam peristiwa pembentukan sebagai berikut:
1. Produktivitas primer kotor yaitu laju total dari fotosintesis, termasuk bahan organik yang habis digunakan dalam respirasi selama waktu pengukuran. Ini dikenal juga sebagai fotosintesis total atau asimilasi total.
2. Produktivitas bersih adalah laju penyimpanan bahan organik di dalam jaringan tubuh tumbuhan. Kelebihannya dari pengunaan respirasi oleh tumbuhan selama jangka waktu pengukuran. Hal ini disebut juga sebagi “apparent” fotosintesis atau asimilasi bersih.
3. Produktivitas komunitas bersih adalah laju penyimpangan bahan organik yang tidak digunakan oleh heterotrof (yakni, produksi primer bersih dikurangi penggunaan heterotrof) selama jangka waktu yang bersangkutan, biasanya pada musim pertumbuhan atau setahun.
4. Produktivitas sekunder yaitu laju penyimpangan energi pada tingkat konsumen. Karena konsumen –konsumen hanya menggunakan bahan-bahan pangan yang sudah dibuat, dengan kehilangan-kehilangan di dalam respirasi yang secukupnya itu, dan mengubahnya ke dalam jaringan-jaringan yang berlainan oleh satu proses keseluruhan. Produktivitas sekunder tidak dapat dibagi lagi menjadi jumlah “kotor” dan “bersih”. ( Odum. 1993:54)
Unit satuannya :
- Ash Free Dry Weight (Kal/Ha/th)
- Dry weight (Ton/Ha/th)
Produktivitas Primer dibagi 2 macam :
a. Produktivitas primer kotor
Kecepatan total fotosintesis, mencakup pula bahan organik yang dipakai untuk respirasi selama pengukuran. Istilah ini sama dengan “asimilasi total”.
b. Produksi primer bersih
Kecepatan penyimpanan bahan-bahan organik yang dipakai untuk respirasi oleh tumbuh-tumbuhan selama pengukuran. Istilah ini sama dengan “asimilasi bersih”.
2. Produktivitas Sekunder :
Adalah kecepatan penyimpanan energi potensial pada tingkat tropik konsumen & pengurai.
Produktivitas primer kotor pada Ekosistem Akuatik :
No Ekosistem Prod. Primer Kotor
( KCal/m2/th )
1.
2.
3.
4. Laut terbuka
Pesisir
Upwelling Zone
Estuari & Reefs 1.000
2.000
6.000
20.000
Produktivitas primer kotor pada Ekosistem Terestris :
No Ekosistem Prod. Primer Kotor
( KCal/m2/th )
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7. Gurun & tundra
Padang rumput
Hutan lahan kering
Hutan konifer
Hutan temperate basah
Pertanian
Hutan subtropik & tropic 200
2.500
2.500
3.000
8.000
12.000
20.000
(http://www. geo. siklus hara_produktifitas/tumbuhan. html//)
Kawasan hutan dengan serasah yang menutupi tanah di areal itu berfungsi sebagai spons yang akan menahan air hujan dan kemudian melepaskannya secara perlahan. Air hujan yang tertahan di serasah ini lalu meresap ke dalam tanah. Peran hutan untuk meresapkan air ke dalam tanah dan mempertahankan ketersediaan air tanah memang sangat besar. Menurut Wikipedia, serasah yaitu tumpukan dedaunan kering, rerantingan, dan berbagai sisa vegetasi lainnya di atas lantai hutan atau kebun. Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah), dan akhirnya menjadi tanah.
Pada hakikatnya hutan berfungsi untuk meningkatkan kegiatan biologi tanah dan perakaran, mempertahankan dan meningkatkan ketersediaan air dalam lapisan perakaran. Jadi pada intinya hutan berperan penting dalam proses terwujudnya serasah tanah. Sedangkan serasah tanah itu sendiri berperan penting bagi hutan yaitu:
• untuk penyerapan air (berfungsi seperti spon ) ,
• memberikan hara dan humus bagi tumbuhan,
• sebagai tempat hidup organisme kecil hutan dan
• mendukung terbentuknya struktur tanah yang baik bagi tumbuhan.
(Jumin. 1989:102)
B. Dekomposisi dan daur karbon
Lantai hutan adalah dimana terjadinya pembusukan (decomposation). Dekomposasi atau pembusukan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikro organisme menguraikan tumbuhan dan hewan yang telah mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna. Laju dekomposisi tumbuhan yang telah dihimpun oleh (Singh dan Gupta 1977), memperlihatkan bahwa dekomposisi bervariasi dengan tipe vegetasi dan lingkungan. Hutan temperate berdaun lebar memerlukan kira-kira 1 tahun untuk dekomposisi serasah 3-5 tahun bentuk yang ekstrim didapatkan dihutan pinus pegunungan California, yang memerlukan lebih 30 tahun untuk degrasi sempurna. Hutan tropis hanya memerlukan waktu kurang dari 2 bulan untuk hancur secara sempurna. Laju turnoverini tergantung pada terutama pada zat kimia yang membentuk serasah, suhu dan kondisi kelembaban habitat. (Ramli. 1989: 117)
Selama proses konversi serasah menjadi humus, terjadi kehilangan karbon. Jumlah kehilangan karbon tersebut adalah sebesar 80-90% untuk bagian atas tanaman, dan 50-80% untuk bagian akar tanaman.
“Litter quality” : kandungan hara dan laju dekomposisi pada serasah, terbagi dua :
• “High quality” :
- serasah dengan kandungan hara (terutama N) tinggi,
- mudah terdekomposisi
- C/N ratio rendah
• “Low quality” :
- serasah dengan kandungan hara rendah,
- sulit terdekomposisi
- contohnya bagian kayu berlignin
- C/N ratio tinggi
SIKLUS BIOGEOKIMIA
Siklus biogeokimia adalah suatu siklus atau pergerakan unsur-unsur dan senyawa-senyawa anorganik yang penting untuk menunjang kehidupan.
Di alam diketahui ada + 100 unsur kimia, tetapi hanya 30 – 40 unsur yang sangat diperlukan makhluk hidup.
Unsur-unsur kimia, termasuk unsur utama dari protoplasma, cenderung untuk bersikulasi dalam biosfer dengan pola tertentu dari lingkungannya ke organisme & kembali lagi ke lingkungan.
Masing-masing siklus tersebut terdiri atas 2 kompartemen atau 2 pool, yaitu :
1. Reservoir pool :
Ciri-cirinya : rangkaian siklusnya besar, lambat bergerak, umumnya bukan komponen ekologi.
2. Exchange / Cycling pool :
Ciri-cirinya : rangkaian siklusnya kecil, tapi lebih aktif bertukar dengan cepat antara organisme dengan lingkungannya.
Dari sudut biosfer secara keseluruhan, siklus biogeokimia terdiri atas :
Tipe gas
Reservoirnya adalah di atmosfer atau hidrosfer (lautan), misal : siklus carbon (CO2) & siklus nitrogen (N).
Tipe sedimen
Reservoir adalah kerak bumi , misal : siklus fosfor.
Daur Karbon
Karbon merupakan unsur yang menyusun semua senyawa organik. Selama transfer energi di dalam konsumsi makanan berupa karbohidrat dan lipid, pergerakan karbon menuju ekosistem bersama-sama dengan aliran energi. Sumber karbon untuk organisme hidup ialah CO2 yang ditemukan baik dalam keadaan bebas di atmosfer maupun terlarut di dalam air dan di lapisan bumi.
Daur karbon juga dapat diartikan sebagai rangkaian transformasi. Karbon dioksida ditetapkan sebagai karbon atau senyawa karbon dalam organisme-organisme hidup, melalui proses fotosintesis atau komosintesis, dibebaskan melalui respirasi dan saat kematian akan terjadi penguraian organisme pengikat, yang digunakan oleh spesies heterofik, dan akhirnya dikembalikan kepada keadaan asli untuk digunakan lagi.
Daur karbon juga merupakan bagian dari daur energi. Reaksi fotosintesis sangat esensial untuk daur karbon maupun daur energi. Melalui proses fotosintesis tersebut karbondioksida berhubungan dengan mahluk hidup. Melalui proses fotosintesis, tumbuhan hijau berperan dalam daur karbon, karbon diubah menjadi karbohidrat dengan bantuan energi matahari dan pigmen klorofil. Reaksi tersebut biasanya terjadi di hutan-hutan padang rumput dan juga pada rumput laut di lautan. Dalam daur karbon, karbondioksida dibutuhkan tumbuhan, yang kemudian akan dikonsumsi oleh hewan herbivora, ikan pemakan fitoplankton dan manusia untuk kebutuhan sel dan energi. Melalui proses respirasi, dalam bentuk karbondioksida akan dikembalikan ke alam (atmosfer), dan bila hewan atau tumbuhan tersebut mati maka dengan bantuan kerja mikroorganisme (dekomposisi), karbon akan dikembalikan ke bumi.
Sumber utama karbon untuk mahluk hidup ada di udara. Dalam bentuk karbondioksida jumlahnya kira-kira 0,03 % dari volume udara. CO2 di udara akan difiksasi ke dalam jaringan hidup melalui fotoautotrof tanaman dan ganggang. Pada kondisi anaerob, karbondioksida direduksi menjadi metan (CH4) oleh mikroorganisme seperti bakteri Methylococcus yang akan mengoksidasi methan menjadi karbon. Aspek penting lain dari daur karbon adalah reaksi non biologi yaitu pertukaran antara karbon dioksida dan bikarbonat yang umumnya terjadi dalam perairan pada kondisi tertentu karbonat akan berpresipitasi dengan membentuk batu kapur (lime stone).
Tumbuhan hijau di permukaan bumi dan di lautan sangat efektif dalam mengikat CO2 dari atmosfer. Akan tetapi karena adanya peningkatan dari pemakaian bahan bakar minyak bumi yang disertai dengan penurunan kapasitas pemindahan dari tumbuhan hijau akan melampaui kontrol Cybernatik sehingga lambat laun kandungan CO2 di atmosfer meningkat. Pada awal revolusi industri (tahun 1800) kandungan CO2 di atmosfer sekitar 290 ppm (29 %). Pada tahun 1958 meningkat menjadi 315 ppm, dan pada tahun 1980 menjadi 335 ppm. (http://gekoclay.blogspot.com/2009/03/daur-karbon.html)
Pembakaran bahan bakar minyak bumi yang tidak sempurna pada kendaraan bermotor juga merupakan sumber gas CO2. Dalam konsentrasi yang tinggi (lebih besar 100 ppm) di udara yang tidak bergerak dapat membahayakan bagi kesehatan manusia.
Umumnya karbon ditemui berupa hasil pembakaran dari dalam tubuh mahluk hidup. Karbon dapat dijumpai dimana-mana. Karbon dapat dijumpai didalam atmosfer sebagai CO2 dalam jaringan semua mahluk hidup dan terbesar dijumpai dalam batuan endapan serta bahan bakar fosil yang terdapat dalam perut bumi.
DAFTAR PUSTAKA
Jumin, H. B. 1989. Ekologi Tanaman. Jakarta: Rajawali Press.
McNaughton, S. 1991. Ekologi Umum. Yogyakarta : UGM Press
Michael,P. 2000. Metode Ekologi untuk Penelitian dan Laboratorium. USA : University Grants Commision Press
Odum, Eugene P. 1993. Dasar –dasar Ekologi . Yogyakarta : UGM Press
Ramli, Dzaki. 1989.Ekologi . Jakarta: Dikti.
Syamsurizal. 1999. Pengantar Ekologi Tumbuhan. Padang: UNP Press.
http://gekoclay.blogspot.com/2009/03/daur-karbon.html
PB09
Tidak ada komentar:
Posting Komentar