Asas-asas Ilmu Lingkungan

ASAS 1: (HUKUM THERMODINAMIKA I)

Semua energi yang memasuki sebuah organisme hidup, populasi atau ekosistem dapat dianggap sebagai energi yang tersimpan atau terlepaskan. Energi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain tetapi tidak dapat hilang, dihancurkan atau diciptakan.

Asas ini adalah sebenarnya serupa dengan hokum Thermodinamika I, yang sangat fundamental  dalam fisika. Asas ini dikenal sebagai hukum konservasi energi dalam persamaan matematika.

Contoh:

Banyaknya kalori, energi yang  terbuang dalam bentuk makanan diubah oleh jasad hidup menjadi energi untuk tumbuh, berbiak, menjalankan proses metabolisme, dan yang terbuang sebagai panas.

  

Asas 1 ini disebut juga dengan hukum konservasi energi, dalam ilmu fisika sering disebut sebagai hukum termodinamika pertama. Asas ini menerangkan bahwa energi dapat diubah, dan energi yang memasuki jasad hidup, populasi ataupun ekosistem dianggap sebagai energi yang tersimpan ataupun yang terlepaskan, sehingga dapat dikatakan bahwa sistem kehidupan sebagai pengubah energi. Dengan demikian dalam sistem kehidupan dapat ditemukan berbagai strategi untuk mentransformasi energi, maka dibutuhkan “pembukuan masukan dan keluaran kalori dalam sistem kehidupan” Contohnya  makanan yang dimakan oleh hewan.

Dari gambar di atas dapat terlihat bahwa ternyata energi ada yang dapat dimanfaatkan dan ada pula yang terbuang dan hal ini spesifik untuk masing-masing spesies hewan tergantung bagaimana kemampuan dan strategi hewan tersebut untuk melawan alam lingkungannya. Keberhasilan dalam melawan lingkungan dapat diukur dengan peningkatan jumlah populasinya.        

ASAS 2

Tak ada system pengubahan energi yang betul- betul efisien.

Pengertian:

Asas ini tak lain adalah hokum Thermodinamika II, Ini berarti energi yang tak pernah hilang dari alam raya, tetapi energi tersebut akan terus diubah dalam bentuk yang kurang bermanfaat.

Asas ini  sama dengan hukum termodinamika kedua dalam ilmu fisika. Hal ini berarti meskipun energi itu tidak pernah hilang, namun demikian energi tersebut akan diubah dalam bentuk yang kurang bermanfaat. Secara keseluruhan energi di planet kita ini terdegradasi dalam bentuk panas tanpa balik, yang kemudian beradiasi ke angkasa.

Dalam sistem biologi, energi yang dimanfaatkan baik oleh jasad hidup, populasi maupun ekosistem kurang efisien, karena masukan energi dapat dipindahkan  dan digunakan oleh organisme hidup yang lain. Contohnya pada piramida makanan, tingkatan konsumen yang paling bawah mendapatkan asupan energi yang banyak,  sebaliknya konsumen paling atas hanya mendapatkan sedikit, disamping itu pada setiap tingkatanpun energi tidak dimanfaatkan secara efisien (banyak terbuang).

Energi yang dapat dimanfaatkan oleh kita seperti tumbuhan, hewan, ikan dsb., itu termasuk kategori sumber alam, namun demikian apakah sumber alam ini dapat diukur manfaatnya dan apa batasan sumber alam tersebut?.

Sumber alam adalah segala sesuatu yang diperlukan oleh organisme hidup, populasi, atau ekosistem yang pengadaannya hingga ke tingkat optimum atau mencukupi, sehingga akan meningkatkan daya pengubahan energi.

ASAS 3

Materi, energi, ruang, waktu, dan keanekaragaman, termasuk kategori sumberdaya alam.

Pengertian:

Pengubahan energi oleh system biologi harus Berlangsung pada kecepatan yang sebanding dengan adanya materi dan energi di lingkungannya. Pengaruh ruang secara asas adalah beranalogi dengan materi dan energi sebagai sumber alam.

Contoh:

Ruang yang sempit: dpt mengganggu proses pembiakan organisme dg kepadatan tinggi.

Ruang yang terlaluluas: jarak antar individu dalam populasi semakin jauh, kesempatan bertemu antara jantan dan betina semakin kecil sehingga pembiakan akan terganggu.

Jauh dekatnya jarak sumber makanan akan berpengaruh terhadap perkembangan populasi.

Waktu sebagai sumber alam tidak merupakan besaran yang berdiri sendiri. Misal hewan mamalia dipadang pasir, pada musim kering tiba persediaan air habis di lingkungannya, maka harus berpindah kelokasi yang ada sumber airnya. Berhasil atau tidaknya hewan bermigrasi tergantung pada adanya cukup waktu dan energi untuk menempuh jarak lokasi sumber air.

Keaneka-ragaman juga merupakan sumberdaya alam. Semakin beragam jenis makanan suatu spesies semakin kurang bahayanya apabila menghadapi perubahan lingkungan yang  dapat memusnahkan sumber makanannya.

Materi dan energi sudah jelas termasuk kedalam sumber alam. Ruang yang dimanfaatkan oleh organisme hidup untuk hidup, berkembang biak dsb. dapat dianalogkan dengan materi dan energi, karena dibutuhkan, sehingga secara asas termasuk katagori sumber alam. Begitu pula dengan waktu, meskipun tidak dapat berdiri sendiri, namun termasuk kategori sumber alam, karena berapa waktu yang dibutuhkan oleh mahluk hidup untuk mendapatkan makanan. Keanekaragaman juga termasuk ke dalam kategori sumber alam, karena apabila suatu spesies hanya memakan satu spesies saja akan mudah terancam punah, namun apabila makanannya beranekaragam dia akan mampu “survive”.

Asas 3 ini mempunyai implikasi yang penting bagi kehidupan manusia untuk mencapai kesejahteraannya

ASAS 4:

Untuk semua kategori sumber daya alam, kalau pengadaannya sudah mencapai optimum, pengaruh unit  kenaikannya sering menurun dengan penambahan sumberalam itu sampai ke suatu tingkat maksimum. Melampaui batas maksimum ini tak akan ada pengaruh yang menguntungkan lagi.

Untuk semua kategori sumberalam (kecuali keanekaragaman dan waktu) kenaikan pengadaannya yang melampui batas maksimum,  bahkan akan berpengaruh merusak karena kesan peracunan. Ini adalah asas penjenuhan.

Untuk banyak gejala sering berlaku kemungkinan penghancuran yang  disebabkan oleh pengadaan sumberalam yang  sudah mendekati batas maksimum.

Asas 4 tersebut terkandung arti bahwa pengadaan sumberalam mempunyai batas optimum, yang berarti pula batas maksimum, maupun batas minimum pengadaan sumberalam akan mengurangi daya kegiatan sistem biologi.

Contoh:

Pada keadaan lingkungan yang sudah stabil, populasi hewan atau tumbuhannya cenderung naik-turun (bukan naik terus atau turun terus). Maksudnya adalah akan terjadi pengintensifan perjuangan hidup,  bila persediaan sumberalam berkurang.

Tetapi sebaliknya, akan terdapat ketenangan kalau sumberalam bertambah.

Untuk semua kategori sumberdaya alam (kecuali keanekaragaman dan waktu) kenaikan pengadaannya yang melampaui batas maksimum, bahkan akan berpengaruh merusak karena kesan peracunan. Ini adalah asas penjenuhan. Untuk banyak gejala sering berlaku kemungkinan penghancuran yang disebabkan oleh pengadaan sumber alam yang sudah mendekati batas maksimum.

Pada asas ini mempunyai arti bahwa pengadaan sumber alam mempunyai batas optimum, yang berarti bahwa batas maksimum maupun minimum sumber alam akan mengurangi daya kegiatan sistem biologi. Dari sini dapat ditarik suatu arti yang penting, yaitu karena adanya ukuran optimum pengadaan sumber alam  untuk populasi, maka naik turunnya jumlah individu populasi itu tergantung pada pengadaan sumber alam pada jumlah tertentu.

ASAS 5:

Pada asas 5 ini ada dua hal  penting, pertama jenis sumber alam yang tidak dapat menimbulkan rangsangan untuk penggunaan lebih lanjut, sedangkan kedua sumber alam yang dapat menimbulkan rangsangan untuk dapat digunakan lebih lanjut. 

Contoh:

Suatu jenis hewan sedang mencari berbagai sumber makanan. Kemudian didapatkan suatu jenis tanaman yang melimpah di alam, maka hewan tersebut akan memusatkan perhatiannya kepada penggunaan jenis makanan tersebut. Dengan demikian, kenaikan sumberalam (makanan) merangsang kenaikan pendayagunaan.

ASAS 6:

Individu dan spesies yang  mempunyai lebih banyak keturunan daripada saingannya, cenderung berhasil mengalahkan saingannya.

Pengertian:

Asas ini adalah pernyataan teori Darwin dan Wallace.  Pada jasad hidup terdapat perbedaan sifat keturunan Dalam hal tingkat adaptasi terhadap faktor lingkungan fisik atau biologi. Kemudian timbul kenaikan kepadatan populasinya sehingga timbul persaingan. Jasad hidup yang kurang mampu beradaptasi akan kalah dalam persaingan. Dapat diartikan pula bahwa jasad hidup yang adaptif akan mampu menghasilkan banyak keturunan daripada yang non-adaptif.

Pada asas ini berlaku “seleksi alam”, artinya bagi spesies-spesies yang mampu beradaptasi baik dengan faktor biotik maupun abiotik, dia akan berhasil daripada yang tidak dapat menyesuaikan diri. Dapat diartikan pula, spesies yang adaptif akan mampu menghasilkan keturunan lebih banyak daripada yang non adaptif, Sehingga individu-individu yang adaptif ini mempunyai kesan lebih banyak merusak

ASAS 7 :

Kemantapan keanekaragaman suatu komunitas lebihtinggi di alam yang “mudah diramal”.

Pengertian :

“Mudah diramal” : : adanya keteraturan yang pasti pada pola faktor lingkungan pada suatu periode yang relatif  . lama. Terdapat fluktuasi turun-naiknya kondisi lingkungan di semua habitat, tetapi mudah dan sukarnya  untuk diramal berbeda dari satu habitat ke habitat lain.

Dengan mengetahui keadaan optimum pada faktor  lingkungan bagi kehidupan suatu spesies, maka perlu  diketahui berapa lama keadaan tersebut dapat bertahan.

Pada asas ini arti kata “mudah diramal” ialah adanya keteraturan yang pasti pada pola faktor lingkungan dalam suatu periode yang relatif lama. Adanya fluktuasi turun-naiknya kondisi lingkungan, besar-kecilnya fluktuasi, dan dan sukar-mudahnya untuk diramal berbeda untuk semua habitat. Sehingga diharapkan pada setiap lingkungan adanya penyebaran spesies yang berbeda-beda kepadatannya. Apabila terjadi perubahan lingkungan sedemikian rupa, maka akan terjadi perubahan pengurangan individu yang sedemikian rupa sampai pada batas yang membahayakan individu-individu spesies tersebut. Lingkungan yang stabil secara fisik merupakan lingkungan yang mempunyai jumlah spesies yang banyak, dan mereka dapat melakukan penyesuaian terhadap lingkungannya tersebut (secara evolusi). Sedangkan lingkungan yang tidak stabil adalah lingkungan yang dihuni oleh spesies yang jumlahnya relatif sedikit. Menurut Sanders (1969) bahwa komunitas fauna dasar laut mempunyai keanekaragaman spesies terbesar, hal ini dijumpai pada habitat yang sudah stabil sepanjang masa dan lama. Kemudian diinterpretasikan oleh Slobodkin dan Sanders (!969) sebagai pengaruh lingkungan yang mudah diramal (stabil). Maksudnya ialah semakin lama keadaan lingkungan dalam kondisi yang stabil, maka semakin banyak keanekaragaman spesies yang muncul disitu sebagai akibat berlangsungnya proses evolusi. Menurut Pilelou (1969) keadaan iklim yang stabil sepanjang waktu yang lama, tidak saja melahirkan keanekaragaman spesies yang tinggi, tetap juga akan menimbulkan keanekaragaman pola penyebaran kesatuan populasi

ASAS 8 :

Sebuah habitat dapat jenuh atau tidak oleh keanekaragaman takson, bergantung kepada bagaimana niche dalam lingkungan hidup itu dapat memisahkan takson tersebut.

Pengertian:

Kelompok taksonomi tertentu dari suatu jasad hidup ditandai oleh keadaan lingkungannya yang khas (niche), tiap spesies mempunyai niche tertentu. Spesies dapat hidup berdampingan dengan spesies lain tanpa persaiangan, karena masing-masing mempunyai keperluan dan fungsi yang berbeda di alam.

Pada asas ini menyatakan bahwa setiap spesies mempunyai nicia tertentu, sehingga spesies-spesies tersebut dapat berdampingan satu sama lain tanpa berkompetisi, karena satu sama lain mempunyai kepentingan  dan fungsi yang berbeda di alam. Tetapi apabila ada kelompok taksonomi yang terdiri atas spesies dengan cara makan serupa, dan toleran terhadap lingkungan yang bermacam-macam serta luas, maka jelas bahwa lingkungan tersebut hanya akan ditempati oleh spesies yang keanekaragamannya kecil.

ASAS 9 :

Keanekaragaman komunitas sebanding dengan biomassa dibagi produktivitas.

T = K x (B/P) ;  D ≈ T

T = waktu rata-rata penggunaan energi

K = koefisien tetapan

B = biomassa

P = produktivitas

D = keanekaragaman

Pengertian:

Asas ini mengandung arti, bahwa efisiensi penggunaan aliran energidalam sistem biologi akan meningkat dengan meningkatnya kompleksitas organisasi sistem biologi dalam suatu komunitas.

Pada asas ini menurut Morowitz (1968) bahwa adanya hubungan antara biomassa, aliran energi dan keanekaragaman dalam suatu sistem biologi.

ASAS 10 :

Pada lingkungan yang stabil perbandingan antara biomasa dengan produktivitas (B/P) dalam perjalanan waktu naik mencapai sebuah asimtot.

Pengertian:

Sistem biologi menjalani evolusi yang Mengarah kepada peningkatan efisiensi penggunaan energi dalam lingkungan fisik yang stabil, dan memungkinkan berkembangnya keaneka-ragaman.

Dalam asas ini dapat disimpulkan bahwa sistem biologi mengalami evolusi yang mengarah kepada peningkatan efisiensi penggunaan energi dalam lingkungan fisik yang stabil, yang memungkinkan berkembangnya keanekaragaman. Dengan kata lain kalau kemungkinan produktivitas maksimum sudah ditetapkan oleh energi matahari yang masuk kedalam ekosistem, sedangkan keanekaragaman dan biomassa masih dapat meningkat dalam perjalanan waktu, maka jumlah energi yang tersedia dalam sistem biologi itu dapat digunakan untuk menyokong biomassa yang lebih besar. Apabila asas ini benar, maka dapat diharapkan bahwa dalam komunitas yang sudah berkembang lanjut pada proses suksesi, rasio biomassa produktivitas akan lebih tinggi bila dibandingkan dengan komunitas yang masih muda. Pada kenyataan di alam memang demikian, sebab spesies bertambah, dan ditemukan pula tumbuhan berkayu sehingga diperoleh stratifikasi.

Implikasi dari asas ini bahwa sebuah komunitas dapat dibuat tetap muda dengan jalan memperlakukan fluktuasi iklim yang teratur. Atau pada komunitas buatan lahan pertanian dengan jalan mengambil daun-daunannya untuk makanan hewan.

ASAS 11 :

Sistem yang sudah mantap (dewasa) akan mengekploitasi yang belum mantap (belum dewasa).

    

Pengertian:

Ekosistem, populasi atau tingkat makanan yang sudah dewasa memindahkan energi,  biomasa, dan keanekaragaman dari tingkat organisasi yang belum dewasa.

Dengan kata lain, energi, materi, dan keanekaragaman mengalir melalui suatu kisaran yang menuju ke arah organisasi yang lebih kompleks. (Dari subsistem yang rendah keanekara-gamannya subsistem yang tinggi keanekaragamannya).

Arti dari asas ini adalah  pada ekosistem, populasi  yang sudah dewasa memindahkan energi, biomassa, dan keanekaragaman tingkat organisasi ke arah yang belum dewasa. Dengan kata lain, energi, materi dan keanekaragaman mengalir melalui suatu kisaran yang menuju ke arah organisasi yang lebih kompleks, atau dari subsistem yang lebih rendah keanekaragamannya ke subsistem yang lebih tinggi keanekaragamannya

  

ASAS 12 :

Kesempurnaan adaptasi suatu sifat atau tabiat bergantung pada kepentingan relatifnya dalam keadaan suatu lingkungan.

                        Pengertian:

                        Populasi dalam ekosistem yang belum mantap, kurang bereaksi terhadap perubahan lingkungan fisikokimia dibandingkan dengan populasi dalam ekosistem yang sudah mantap.

Populasi dalam lingkungan dengan kemantapan fisiko kimia yang cukup lama, tak perlu berevolusi untuk meningkatkan kemampuannya beradaptasi dengan keadaan yang tidak stabil.

Asas ini merupakan kelanjutan dari asas 6 dan 7. Apabila pemilihan (seleksi) berlaku, tetapi keanekaragaman terus meningkat di lingkungan yang sudah stabil, maka dalam perjalanan waktu dapat diharapkan adanya perbaikan terus-menerus dalam sifat adaptasi terhadap lingkungan. Jadi, dalam ekosistem yang sudah mantap dalam habitat (lingkungan ) yang sudah stabil, sifat responsive terhadap fluktuasi faktor alam yang tak terduga ternyata tidak diperlukan. Yang berkembang justru adaptasi peka dari perilaku dan biokimia lingkungan sosial dan biologi dalam habitat itu. Evolusi pada lingkungan yang sukar ditebak perubahan faktor alamnya cenderung memelihara daya plastis anggota populasi. Sedangkan evolusi pada lingkungan yang mantap, beranekaragam secara biologi cenderung menggunakan kompleksitas itu untuk bereaksi terhadap kemungkinan beraneka-macam perubahan.

Implikasi dari asas ini bahwa sesungguhnya tidak ada sebuah strategi evolusi yang terbaik dan mandiri, semua tergantung pada kondisi lingkungan fisik. Kesimpulannya bahwa populasi pada ekosistem yang belum mantap, kurang bereaksi terhadap perubahan lingkungan fisikokimia dibandingkan dengan populasi  pada ekosistem yang sudah mantap.

ASAS 13 :

Lingkungan yang secara fisik mantap memungkinkan terjadinya penimbunan keanekaragaman biologi dalam ekosistem yang mantap, yang kemudian dapat menggalakkan kemantapan populasi lebih jauh lagi.

Asas ini merupakan penjabaran dari asas 7, 9 dan 12. Pada komunitas yang mantap, jumlah jalur energi yang masuk melalui ekosistem meningkat, sehingga apabila terjadi suatu goncangan pada salah satu jalur, maka jalur yang lain akan mengambil alih, dengan demikian komunitas masih tetap terjaga kemantapannya. Apabila kemantapan lingkungan fisik merupakan suatu syarat bagi keanekaragaman biologi, maka kemantapan faktor fisik itu akan mendukung kemantapan populasi dalam ekosistem yang mantap dan komunitas yang mantap mempunyai umpan-balik yang sangat kompleks. Disini ada hubungan antara kemantapan ekosistem dengan efisiensi penggunaan energi.                  

ASAS 14 :

Derajat pola keteraturan naik-turunnya populasi tergantung pada jumlah keturunan dalam sejarah populasi sebelumnya yang  nanti akan mempengaruhi populasi itu.

Asas ini merupakan kebalikan dari asas ke 13, tidak adanya keanekaragaman yang tinggi pada rantai makanan dalam ekosistem yang belum mantap, menimbulkan derajat ketidakstabilan populasi yang tinggi.

Ciri-Ciri Lingkungan/ Komunitas yang Mantap:

•     Jumlah jalur energi yang masuk melalui ekosistem meningkat (banyak)

•     Lingkungan fisik mantap (mudah“diramal”)

•     Sistem control umpan balik (feedback) komunitas sangat kompleks

•     Efisiensi penggunaan energi

•     Tingkat keanekaragaman tinggi