materi ilmu alamiah dasar ( IAD )

mjoharudin@gmail.com  BAB 1 : Perkembangan dan Pengembangan Ilmu Pengetahuan Alam

Ilmu Pengetahuan Alam (IPA) merupakan kumpulan pengetahuan tersusun secara sistematis yang didasarkan pada penyelidikan dan interpretasi terhadap peristiwa-peristiwa atau gejala alam melalui metode dan sikap ilmiah. Ilmu ini terus berkembang, bertambah luas, dan mendalam sesuai dengan hasil-hasil penemuan dan penyelidikan baru, menyebabkan timbulnya cabang-cabang ilmu yang dikenal sebagai: Fisika, Kimia, Biologi, dan Ilmu Pengetahuan Bumi dan Antariksa (IPBA). Dalam perkembangannya, ternyata banyak proses yang penjelasannya memerlukan bantuan dari dua atau lebih cabang ilmu yang merupakan kombinasi dari cabang-cabang yang telah ada, seperti Kimia Fisika, Biokimia, Biofisika, dan Geofisika. Pembagian IPA dalam berbagai cabang tersebut sebenarnya untuk lebih mempermudah mempelajari alam seisinya dari sudut pandang tertentu. Namun di luar dari pada itu, satu hal yang pasti, yakni sasaran yang diselidiki, diuraikan, dan dibahas adalah satu, yaitu alam semesta yang meliputi: asal mula alam semesta dengan segala isinya, termasuk proses, mekanisme, sifat benda maupun peristiwa yang terjadi.

Rasa ingin tahu dan terbentuknya ilmu pengetahuan

Beberapa binatang sudah mempunyai otak, sehingga mempunyai daya piker namun terbatas pada insting (naluri) dan upaya mempertahankan diri serta turunannya. Insting tersebut terutama ditujukan untuk kelangsungan hidupnya seperti memperoleh makanan, perlindungan diri dan perkembangbiakan. Aktivitas hewan tersebut ternyata tidak berubah dari masa ke masa dan dinyatakan sebagai idle curiousity. Sedangkan manusia di samping mempunyai naluri dan nurani, manusia juga memiliki nalari. Dengan nalari itu, manusia menggunakan kemampuan otaknya untuk melakukan penalaran, pemikiran logis dan analisis. Berlandaskan kemampuan tersebut maka pengetahuan yang diperoleh saat ini merupakan dasar dari munculnya rasa ingin tahu manusia tersebut selalu berkembang (curiousity). Dengan nurani, manusia selalu ingin berbuat baik untuk dirinya dan lingkungannya.

Secara sederhana perkembangan rasa ingin tahu dimulai dengan pertanyaan apa atau “what” tentang sesuatu, dan dilanjutkan dengan pertanyaan bagaimana atau “how” dan mengapa atau “why”. Sebagai contoh adalah perkembangan rasa ingin tahu anak-anak terhadap suatu benda, maka pertanyaan yang diajukan oleh anak pada usia sekitar dua tahun adalah “apa” nama benda tersebut, misalkan benda tersebut adalah pensil. Pertanyaan selanjutnya yang akan muncul pada usia menjelang TK adalah “bagaimana” menggunakannya. Setelah usianya lebih dewasa lagi, maka pertanyaan yang akan muncul di benaknya adalah “mengapa” pensil dapat digunakan untuk menulis? Dengan mendapatkan jawaban yang sesuai dengan pertanyaan yang diajukan, maka anak tersebut akan mendapatkan pengetahuan baru dan sekaligus rasa ingin tahunya terjawabkan.

Adanya kemampuan berpikir pada manusialah yang menyebabkan terus berkembangnya rasa ingin tahu tentang segala yang ada di alam semesta. Pengetahuan yang diperoleh dari alam semesta ini selanjutnya merupakan dasar dari pengembangan ilmu pengetahuan alam (IPA). Dengan akal yang dimiliki manusia, semua pengetahuan dapat diturunkan dari satu generasi ke generasi berikutnya. Informasi yang dapat disimpan dan diajarkan kepada generasi berikutnya, ditambah dengan pengetahuan yang diperoleh saat itu maka informasi tentang pengetahuan ini akan terus bertambah dan berkembang dari generasi ke generasi berikutnya.

Berdasarkan uraian di atas, maka secara sederhana urutan perkembangan ilmu dimulai dari rasa ingin tahu terhadap sesuatu maka dilakukan suatu pengamatan. Berdasarkan pengamatan berulangkali diperoleh pengalaman. Berdasarkan pengamatan dan pengalaman yang terus-menerus diperoleh pengetahuan, semisal sifat dari benda yang diamati. Kumpulan pengetahuan tentang sesuatu yang didapatkan secara sistematis dinyatakan ilmu pengetahuan.

A.    Dasar-dasar Pengetahuan

Seperti dijelaskan di Bab Pendahuluan di atas, pengetahuan dimulai dengan rasa ingin tahu.

Pengetahuan mampu dikembangkan manusia karena :

1.      Bahasa yang bersifat komunikatif

2.      Pikiran yang mampu menalar.

B.     Metode Ilmiah sebagai Dasar IPA

Metode ilmiah adalah prosedur atau cara dalam memperoleh pengetahuan yang disebut ilmu. Ini berarti bahwa ilmu merupakan pengetahuan yang didapatkan lewat metode ilmiah.

Berbagai cara dilakukan manusia untuk memperoleh pengetahuan, baik melalui pendekatan nonilmiah maupun pendekatan ilmiah.

Adapun penemuan ilmu pengetahuan mereka melalui pendekatan nonilmiah diperoleh dengan 3 cara:

1.      Prasangka

2.      Intuisi

3.      Trial and error

Juga penemuan ilmu pengetahuan melalui pendekatan ilmiah dilakukan berdasarkan pemikiran rasional, pengalaman empiris (fakta) maupun referensi pengalaman sebelumnya. Berdasarkan metode ini, data atau fakta yang ada harus diuji terlebih dahulu sebelum diterima kebenarannya.

1.      Kriteria ilmu pengetahuan

Suatu pengetahuan dapat disebut ilmu jika memenhi criteria sebagai berikut:

a.       Logis atau masuk akal

b.      Objektif

c.       Metodik

d.      Sistematis

e.       Berlaku umum atau universal

f.       Kumulatif

2.      Langkah-langkah metode ilmiah

Langkah-langkah metode ilmiah sebagai berikut:

a.      Perumusan masalah

Yang dimaksud masalah adalah menyangkut topic atau objek yang diteliti batasan yang jelas serta dapat diidentifikasi faktor-faktor yang terkait. Oleh sebab itu, masalah merupakan pertanyaan apa, mengapa atau bagaimana tentang objek yang diteliti itu.

b.      Penyusunan Hipotesis

Hipotesis merupakan pernyataan tentang kemungkinan jawaban sementara tentang masalah yang ditetapkan.

c.       Pengujian Hipotesis

Merupakan upaya pengumpulan fakta yang relevan dengan hipotesis yang diajukan dan diuji apakah fakta tersebut mendukung hipotesis atau tidak.

d.      Penarikan Kesimpulan

Kesimpulan diambil berdasarkan hasil analisis data untuk melihat apakah hipotesis yang diajukan diterima atau ditolak. Hipotesis yang diterima merupakan pengetahuan yang kebenarannya teruji secara ilmiah dan merupakan bagian dari ilmu pengetahuan.

Berdasarkan logika, penarikan kesimpulan dibedakan menjadi 2 jenis, yaitu:

1.       Logika deduktif, cara berpikir dimana ditarik kesimpulan yg bersifat khusus dari pernyataan bersifat umum.

2.      Logika Induktif,  terkait dengan empirisme (butuh dukungan fakta).

3.      Sikap Ilmiah

a.       Jujur

b.      Objektif

c.       Terbuka

d.      Toleran

e.       Skeptis

f.       Optimis

g.      Pemberani

h.      Kreatif dan inovatif

i.        Dapat membedakan antara opini dan fakta

j.        Tidak berprasangka dalam mengambil keputusan

k.      Teliti, hati-hati dan saksama dalam bertindak

l.        Selalu ingin tahu

C.    Perkembangan IPA

Untuk menjelaskan fenomena alam, maka perlu dilakukan pengamatan atau penelitian yang terus-menerus. Suatu penelitian tentu diperlukan landasan pengamatan atau teori yang sudah ada. Landasan atau strata ilmu dapat dibagi atas tiga, yaitu:

1.      Hipotesis

Merupakan strata ilmu yang paling rendah, berupa dugaan atau prediksi yang diambil berdasarkan pengetahuan atau teori yang sudah ada untuk menjawab penelitian yang sedang dilakukan.

2.      Teori

Merupakan strata ilmu yang lebih tinggi dari hipotesis, berupa landasan ilmu yang telah teruji kebenarannya, namun teori masih mungkin untuk dikoreksi dengan teori baru yang lebih tepat.

3.      Hukum dan dalil

Merupakan strata ilmu yang paling tinggi, berupa teori yang telah diuji terus-menerus dan diketahui tidak ditemukan adanya kesalahan.

Ilmu pengetahuan akan terus berkembang sejalan dengan sifat manusia yang tidak pernah merasa puas dengan apa yang sudah dipunyai atau diketahuinya. Berdasarkan hal tersebut, maka ilmu pengetahuan merupakan siklus ilmu dengan penelitian sebagai intinya yang tidak pernah terputus. Bahkan ia akan semakin membesar dan meluas.

D.    Perkembangan IPA Klasik dan Modern

Penggolongan IPA menjadi “klasik” dan “modern” sama sekali bukan berkaitan dengan waktu maupun klasifikasi bidang ilmu. Penggolongan ini lebih mengacu kepada konsepsi, yaitu cara berpikir, cara memandang, dan cara menganalisis suatu fenomena alam.

IPA klasik yang telaahannya mengikuti kaidah ilmu tradisional berdasarkan pengalaman, kebiasaan, dan bersifat makroskopik. Sedangkan IPA modern yang bersifat mikroskopik, muncul berdasarkan penelitian maupun pengujian dan telah diadakan pembaharuan yang dikaitkan dengan berbagai disiplin ilmu yang ada.

E.     Ruang Lingkup IPA dan Pengembangannya

1.      Klasifikasi IPA

Ilmu pengetahuan alam dapat dibagi menjadi tiga bidang utama yaitu:

1.      Ilmu Sosial dan Budaya; membahas hubungan antarmanusia sebagai makhluk sosial, yang selanjutnya dibagi atas:

a.       Psikologi, mempelajari proses mental dan tingkah laku.

b.      Pendidikan, proses latihan yang terarah dan sistematis menuju ke suatu tujuan.

c.       Antropologi, mempelajari asal usul dan perkembangan jasmani, sosial, kebudayaan dan tingkah laku sosial.

d.      Etnologi, cabang dari studi antropologi yang dilihat dari aspek sistem sosio-ekonomi dan pewarisan kebudayaan terutama keaslian budaya.

e.       Sejarah,  pencatatan peristiwa-peristiwa  yang telah terjadi pada suatu bangsa, negara atau individu.

f.       Ekonomi, yang berhubungan dengan produksi, tukar menukar barang produksi,  pengolahan dalam lingkup rumah tangga, negara atau perusahaan.

g.      Sosiologi, studi tentang tingkah laku sosial, terutama tentang asal usul organisasi, institusi, perkembangan masyarakat.

b.      Ilmu Pengetahuan Alam, yang membahas tentang alam semesta dengan semua isinya dan selanjutnya terbagi atas:

a.       Fisika, mempelajari benda tak hidup dari aspek wujud dengan perubahan yang bersifat sementara. Seperti : bunyi cahaya, gelombang magnet, teknik kelistrikan, teknik nuklir

b.      Kimia, mempelajari benda hidup dan tak hidup dari aspek sususan materi dan perubahan yang bersifat tetap. Kimia secara garis besar dibagi kimia organik (protein, lemak) dan kimia anorganik (NaCl), hasil dari ilmu ini dapat diciptakan seperti plastik, bahan peledak

c.       Biologi, yang mempelajari makhluk hidup dan gejala-gejalanya.

Ø  Botani, ilmu yang mempelajari tentang tumbuh-tumbuhan

Ø  Zoologi ilmu yang mempelajrai tentang hewan

Ø  Morfologi ilmu yang mempelajari tentang struktur luar makhluk hidup

Ø  Anatomi suatu studi tentang struktur dalam  atau bentuk dalam mahkhluk hidup

Ø  Fisiologi studi tentang fungsi atau faal/organ bagian tubuh  makhluk hidup

Ø  Sitologi ilmu yang mempelajari tentang sel secara mendalam

Ø  Histologi studi tentang jaringan tubuh atau organ makhluk hidup yang merupakan serentetan sel sejenis

Ø  Palaentologi studi tentang makhluk hidup masa lalu

c.       Ilmu Pengetahuan Bumi dan Antariksa

Studi tentang bumi sebagai salah satu anggota tatasurya, dan ruang angkasa dengan benda angkasa lainnya.

a.       Geologi, yang membahas tentang struktur bumi. (yang bahasannya meliputi dari ilmu kimia dan fisika) contoh dari ilmu ini  petrologi (batu-batuan), vukanologi (gempa bumi), mineralogi (bahan-bahan mineral)

b.      Astronomi, membahas benda-benda ruang angkasa dalam alam semesta yang meliputi bintang, planet, satelit da lain-lainnya. Manfaatnya dapat digunakan dalam navigasi, kalendar dan waktu

2.      Pemfokusan dan pembentukan multidisiplin ilmu

a.      Pemfokusan Ilmu

Dengan pengembangan ilmu yang begitu cepatnya, terutama mulai awal abad ke-20 menyebabkan klasifikasi ilmu berkembang kea rah disiplin ilmu yang lebih spesifik. Sebagai contoh, dalam disiplin fisika telah terjadi pemfokusan menjadi berbagai subdisiplin fisika, antara lain bunyi dan getaran, magnet, listrik, optik, mekanika, dan fisika modern.

Selanjutnya, subdisiplin ilmu tersebut berkembang menjadi spesialisasi tertentu. Sehingga tidak memungkinkan lagi seseorang dapat menguasai beberapa atau bahkan satu bidang ilmu tertentu dengan sempurna.. untuk dapat menguasai ilmu dengan baik, maka seorang ahli akan lebih memfokuskan atau menspesialisasikan dirinya dalam salah satu focus disiplin ilmu tertentu.

b.      Multidisiplin dan Interdisiplin Ilmu

Multidisiplin ilmu merupakan ilmu pengetahuan yang cakupan pembahasannya menggunakan lebih dari satu kelompok disiplin ilmu, misal kelompok IPA dan IPS. Contoh multidisiplin ilmu adalah lingkungan, yang dapat mengolaborasikan ilmu IPA dan IPS.

Sedangkan Interdisiplin ilmu merupakan ilmu pengetahuan yang cakupan pembahasannya menggunakan satu kelompok disiplin ilmu saja. Contoh interdisiplin ilmu adalah ilmu computer yang dikembangkan dari disiplin IPA.

Perkembangan interdisiplin IPA pun cukup banyak dan berkembang sangat pesat. Sehingga perkembangan tersebut sangat mempengaruhi pola pandang dan kehidupan sosial saat ini. Oleh karena itu, suatu ilmu yang dikembangkan berdasarkan interdisiplin ilmu tetapi karena dampak sosial perlu diperhitungkan, sehingga pembahasannya berubah menjadi multidisiplin ilmu.

 BAB 2 Bumi dan Alam Semesta

 1  Bumi

Pandangan Geosentris dan Heliosentris

Pada awalnya manusia menganggap bahwa matahari mengitari bumi. Anggapan ini yang mendasari hipotesis Geosentris dan Ptolomeus. Ptolomeus (70-147) menjelaskan gerak bulan, planet, dan matahari ini dengan menempatkan lingkaran – lingkaran kecil pada gerak planet, matahari, dan bulan pada lapisan yang berotasi mengelilingi bumi.

Pandangan Ptolomeus yang memandang bumi sebagai pusat alam semesta dinamakan pandangan atau Hipotesis Geosentris, pandangan ini bertahan sampai abad pertengahan. Covernicus (1473-1543) mengemukakan untuk menempatkan matahari  sebagai pusat tatasurya (1515). Pendapat Covernicus ini disebut Sistem Heliosentris. Covernicus ini memandang gerak planet planet ini berbentuk lingkaran mengitari matahari termasuk juga bumi. Susunan planet – planet dalam sistem Tatasurya, mulai dari planet yang terdekat ke matahari yaitu : Mercurius, Venus, Bumi, Mars, Yupiter, Saturnus, Uranus, dan Pluto.

Bumi Sebagai Planet

Bumi mengorbit matahari dalam lintasan elips (Hk. Keppler I), pada jarak rata rata 149,6 juta km.karena lintasannya berbentuk elips maka jarak matahari dan bumi selalu berubah. Ekuator bumi tidak sebidang dengan bidang orbit bumi, melainkan miring sekitar 23,5⁰ . Kemiringan ini menyebabkan terjadinya empat musim (panas, gugur, dingin, dan semi ) pada daerah sub tropika, diakibatkan oleh tumukan meteorit sewaktu bumi baru terbentuk..

Ketika bumi berotasi, kedudukan sumbunya tidak tetap. Keadaannya seperti gasing yang sedang berputar tetapi hamper jatuh. Gerakan ini di sebut presisi. Sumbu bumi yang mengalami presisi bergerak membentuk lintasan kerucut dengan sudut puncak 23,5⁰ . Presisi bumi diakibatkan keadaan bumi yang berbentuk bukan bolasempurna, memiliki sumbu rotasi yang miring terhadap bidang orbitnya dan menerima gravitasi bulan dan matahari.

Gabungan gaya-gaya ini menimbulkan momengaya yang cenderung menjatuhkan bumi kebidang ekliptika (bidang orbit bumi) dan bumi melawan dengan melakukan presisi. Dalam gerakan presisinya, sumbu bumi bergerak tidak dalam lintasan lurus, melainkan bergelombang, mengangguk-angguk dan gerakan ini disebut Nutasi. Nutasi adalah akibat lain dari gaya tarik gravitasi bulan dan matahari terhadap bumi.

Bumi tidak bulat sempurna, melainkan pepat pada kutubnya dan menggelembung pada ekuatornya. Jari – jari dikutub bumi adalah 6.356,8km sedangkan pada ekuatornya 6.378,2km. pepatnya bola bumi disebabkan pada saat bumi baru terbentuk belum terlalu padat dan rotasinya membuat menggeembung pada bagian tegak lurus sumbu rotasi (ekuator). 

Bagian – Bagian Bumi

Melalui pengamatan seismologi (hantaran pada gelombang gempa bumi)para ahli memperoleh gambaran mengenai susunan bagian dalam bumi. Bumi ternyata memiliki beberapa lapisan, di mulai dari yang terdalam yaitu (controsfer/barisfer), lapisan kulit yang padat (litosfer) dan lapisan air pada permukaan bumi (hidrosfer). Bumi diselimuti gas, yaitu atmosfer.

Inti Bumi (Barisfer/Centrosfer)

Inti bumi terdiri dari tiga bagian, yaitu : mantel (tebalnya 1800 mil), inti luar (tebalnya 1360 mil) dan inti dalam (tebalnya 815mil). Berat jenis inti bumi diperkirakan 10,7. Pengaruh panas matahri hanya terasa paling dalam 20m dibawah permukaan bumi. Setelah 20m kebawah temperaturnya telah konstan, akan tetapi, makin masuk kedalam bumi temperaturnya makin tinggi. Umumnya tiap turun 33m temperature akan naik 1⁰C. Angka 33m ini disebut ‘jumlah geometris’, artinya jumlah meter yang diperlukan untuk kenaikan temperature 1⁰C, apabila turun vertical kedalam lapisan bumi.

Derajat Geothermis, artinya jumlah derajat Celcius yang dipakai apabila turun vertical 100m kedalam bumi. Jumlah geothermis tidak sama disetiap tempat. Batuan gunung berapi yang masih panas memperkecil derajat geotermis, sedangkan air samudra dan air tanah memperbesar derajat geotermisnya.

Namun diduga bahwa makin jauh dari permukaan bumi akin kecil derajat geotermisnya, sehingga temperature inti bumi tidak akan lebih dari 3.000⁰C. Dalam temperature ini segala macam zat telah mencair / menjadi gas, tetapi karena tekanan berat dari lapisan-lapisan di atasnya maka barisfer tetap padat.

Beberapa ulasan tentang padatnya barisfer adalah (1). Bila seandainya barisfer cair, maka tentu akan terjadi pasang naik dan pasang surut, yang mungkin akan mengakibatkan permukaan bumi kembang kempis, (2). Getaran gempa di Jepang dapat diukur di Inggris dengan alat yang halus, sifat tersebut menunjukan bahwa inti bumi padat.

Kulit Bumi (Litosfer)

Kulit bumi (Litosfer) (lithos = batuan, sphaira - bulatan) adalah bagian bumi yang vital bagi kehidupan manusia, berupa benua, daratan, pulau-pulau tempat tinggal dan tempat melangsungkan kehidupan manusia. Lapisan ini terdiri dari dua lapisan, yaitu lapisan Sial (Silisium dan Aluminium) dengan berat jenis rata-rata 2,65 dan lapisan Sima (Silisium dan Magnesium) dengan berat jenis rata-rata 2,9.

Kulit bumi terdiri dari zat padat yang disebut batuan (termasuk pasir, tanah, abu, gunung berapi,kerikil dll) menurut kejadiaanya, batuan dibedakan atas tiga golongan yaitu :

a.        Batuan Beku : terjadi dari magma yang cair dan panas membeku di dalam atau diluar bumi akibat temperaturnya turun. Menurut tempat terbentuknya, dibedakan ada tiga macam, yaitu batuan luar (magma yang cair dan panas keluar dari kawah gunung berapi saat meletus dan bersentuhan dengan udara yang tempraturnya lebih rendah dimuka bumi, akibatnya magma tadi membeku menjadi batuan), batuan beku sela (magma yang membeku di jalan keluar muka bumi), dan batuan beku dalam (magma yang membeku di dalam bumi)

b.        Batuan Sedimen (endapan) : angin, air, es mengkikis batuan dan hasil kikisannya diendapkan ke tempat lain. Hasil kikisan ini ada yang tetap gembur, ada yang menjadi keras (membatu), karena tekanan dari lapisan di atasnya. Contoh yang tetap gembur (pasir pantai dan sungai) sedangkan yang mengeras (konglomrat = kumpulan batu-batu kerikil yang menyatu dan mengeras dan batuan pasir – kumpulan pasir yang menyatu dan mengeras)

c.        Batuan Metamorf (malihan) : batuan sedimen maupun batuan beku yang telah mengalami perubahan sifat, karena suhu yang tinggi atau tekanan yang berat. Contoh batu pualam (marmer)

Lapisan Air (Hidrosfer)

Hidrosfer (Hydro = air, sphaira = bulatan) ialah semua perairan yang berada di bumi, yaitu samudra, lautan, danau, sungai dan air tanah. Kira-kira 71% dari planet bumi ini nerupakan lapisan air. Air dari laut, sungai, danau menguap (evaporasi) ditambah dari penguapan vegetasi (transpirasi) akan membentuk awan. Awan yag terbawa oleh angin ketempat yang lebih tinggi akan mengalami pendinginan (kondensasi) sehingga terurai menjadi titik-titik air yang  karena gaya beratnya akan turun kemuka bumi sebagai hujan (presipitasi). Setelah sampai dimuka bumi, sebagian mengalir diatas permukaan bumi dan aliran bawah permukaan , mengisis kembali danau, sungai, dan laut srta diserap kembali oleh tumbuhan. Dengan demikian terjadilah siklus hidrologi.

Lapisan Udara

Lapisan udara (Atmosfer = uap, udara, Sphaira = bulatan ) menyelimuti bumi. Berdasarkan sifatnya dibagi dalam beberapa lapisan.

a.    Troposfer

Didaerah tropika, tinggi troposfer bisa mencapai 18km, di daerah kutub hanya 6km. gejala cuaca sehari-hari seperti awan, embun, hujan, salju, angin terjadi pada lapisan ini. Pada lapisan ini terdapat gejala ‘Lapse Rate’ artinya setiap naik 100m, suhu akan turun rata-rata 0,6⁰C. Pada troposfer terdapat penurunan suhu yang disebabkan oleh sangat sedkitnya troposfer menyerap radiasi gelombang pendek dari matahari, sebaliknya permukaan tanah member panas pada troposfer di atasnya. Pertukaran panas banyak terjadi pada troposfer bawah, karena itu suhu turun dengan bertambahnya ketinggian mulai dari permukaan tanah. Udara troposfer atas sangat dingin, dengan demikian lebih berat dibandingkan dengan udara di atas tropoause sehingga udara troposfer tidak dapat menembus tropoause.

b. stratosfer

            Lapisan udara di atas tropopause di sebut stratosfer. Kenaika suhu pada lapisan ini di sebbkan oleh unsure ozon (O₃) yang menyerap radiasi ultra violet dari matahari. Stratosfer bagian atas di baasi oleh stratopause, yang terletak pada ketinggian 60 km. lapisan diatas stratopause di sebut mesosfer, yang terletak antara ketinggian 60 km dan 80 km.

c. mesosfer

            pada lapisan ini di tandai penurunan suhu rata- rata0,4 derajat Celsius setiap naik 100 m. bagian atas mesosfer dibatasi mesopause, lapisan pada atmosfer yang paling rendah ( kira- kirab100⁰c), terletak pada ketinggian 85 km

             di atas mesopause terdapat lapisan termosfer , terletak pada ketinggian 85 km dan 300 km, suhu pada lapisan ini dari -100⁰ C  sampai ratusan bahkan ribuan derajat.

d. termosfer

            lapisan ini dibatasi oleh termopause, terletak pada ketinggian 300 km sampai 1000 km. suhu termopause konstan terhadap ketinggian, tetapi berubah dengan waktu. Pada malam hari suhu berkisar antara 300 ⁰C- 1200 ⁰C dan pada siang hari antara 700 ⁰C- 1700 ⁰C.

Atmosfer penting bagi khidupan di bumi karena tanpa atmosfer, makluk hidup tidak dapat hidup . atmosfer juga sebagai pelindung kehidupan di bumi dari radiasi matahari yang kuat pada siang hari dan mencegah hilangnya panas ke ruang angkasa pada malam hari. Sangat beruntung bahwa atmosfer menyebabkan ambatan bagi benda yang bergerak melaluinya, sehingga metior melalui atmosfer akan menjadi panas dan hancur  sebelum mencapai permukaan bumi. Atmosfer bersifat kompresibel ( bias dimanpatkan) sehingga lapisan atmosfer hewan lebih padat daripada lapisan di atasnya, akibatnya tekanan udara berkurang sesuai ketinggian.

Lapisan atmosfer merupakan campuran dari gas yang tidak tampak dan tidak berwarna. Empat gas yaitu nitrogen(N2 ), oksigen (02), argon (Ar) dan Carbondioksida (CO₂) volumenya hampir 100%  dari volume udara. Volume nitrogen( N₂) 78%, oksigen 20 %, argon 0,9%  dan carbondioksida 0,03% . gas lain yang stabil adalah neon(Ne), helium(He), krpton(Kr), hydrogen (H₂), xenon (Se), metana(CH₄), sedangkan yang kurang stabil antara lain ozon (O₃). Oksigen sangat penting bagi kehidupan, yaitu mengubah zat makanan menjadi energy. Oksigen dapat bergabung dengen unsure kimia lain yang di butuhkan untuk pembekaran. Carbon dioksida dihasilkan dari pembakaran bahan bakar, pernafasan manusia dan hewan, kemudian di butuhkan oleh tumbuhan. Carbon dioksida mengakibatkan efek rumah kaca, kenaikan konsentrasi carbon dioksida di dalam atmosfer akan mengakibatkan kenaikan suhu permukaan bumi. Nitrogen terdapat di udara dalam jumlah paling banyak, tidak langsung bergabung dengan unsure lain. Tetapi pada akekatnya unsure ini adalah penting, karena merupakan dari senyawa organic, kalau tidak ada unsure ini , materi akan mudah terbakar dan setiap ada api akan menimbulkan kebakaran yang sulit di padamkan. Neon, Argon, Xeon, dan Kripton tidak mudah bergabung dengan unsure lain , bias di gunakan untuk bohlam lampu. Helium dan Hidrogen merupakan gas yang paling ringan dan sering di gunakan untuk mengisi balon. Ozon terutama terdapat pada ketinggian 20 km- 30 km, gas ini dapat menyerap radiasi ultra violet dari matahari yang bisa membahayakan bagi mahluk hidup.

 2.2 Terbentuknya Benua dan Samudra

 Benua merupakan bagian bumi yang tidak tertutup oleh perairan. Terdapat beberapa teori tentang terbentuknya benua dan samudra di bumi yaitu:

pertama  : teori tentang pergeseran benoa( continental drift) oleh Alfred I Wegener( tahun 1915), dan teori yang di kemukakan adalah sebagai berikut: ‘’ pada saat bumi terbentuk hanya berupa satu benua besar( superkontinental). Pagea, superkontinental ini retak-retak dan pecah menjadi 3 bagian, yaitu Eropa- Asia, Amerika Afrika, dan Australia – dan Antartika. Kemudian Amerika- Afrika dan Australian- Antartika pecah, seperti keadaan sekarang.

Pada saat Amerika- Afrika pecah, celah di antaranya terisi air membentuk samudra Antlantik. Anak benua India yang tadinya menempel di benua Afrika, retak dan pecah bergerak ke utara dan menempel pada benua asia, akibatnya terjadi garak vertical, yang naik membentuk pegunungan Himalaya dan yang turun membentuk samudra india .

            Pada saat bumi berotasi, ada sebagian masanya yang terlempar keluar, yang kemudian membentuk cekungan menjadi samudra pasifik.

Kedua teori lempeng tektonik( tectonic plate theory) yang di kemukakkan oleh harry sebagai berikut:

            Bumi ini terdiri dari lempeng-lempeng tipis dan kaku yang retak-retak dengan bentuk yang tidak beraturan dan dikelompokkan atas lempengan benoa dan lempengan samudra. Lempengan ini terdiri dari enam lempengan, yaitu lempengan antartika, lempengan amerika, lempengan afrika,lempengan Eurasia, lempengan india- Australia, dan lempeng pasifik.

            Lempeng- lempeng ini setiap saat mengalami gerakan ( horizontal maupun vertical) untuk mencari kesehimbangan baru. Baik bergerak saling menajauh, saling mendekat maupun saling bergesekan.

a.       Apabila lempengan benua dan samudra saling bertabrakan, maka lempengan samudra tersebut akan menyusup atau menujam ke bawah lempeng benua. Karena lempeng samudra mempunyai berat jenis lebih besar. Pada bidang pertemuan ke dua lempeng  tersebut, akan di temui jalur palung laut, proses pelipatan dan sesar, di sertai kegiatan pulkanisme serta merupakan dairah rawan gempa. Contohnya pertemuan antara lempeng benua aurasa dengan lempeng  samudra india- Australia.

b.      Apabila kedua lempeng bergerak saling menjauh, maka akan terjadi rekahan dan dari rekahan tersebut akan keluar magma yang banyak mengandung mineral besi dan magnesium, yang kemudian membeku membentuk kerak bumi yang baru. Contohnya : perekahahan lempeng samudra yang terjadi samudra atlantik ( pematang tengah samudra atlantik).

c.       Apabila dua lempeng saling bergesekan maka pada bidang batasnya di temukan patahan atau sesar mendatar. Contohnya sesar San Adreas di Amerika Serikat.

2.3 Perubahan Atmosfer

            Atmosfer bumi mengandung berbagai macam gas, yang berfungsi melindungi dan member kehidupan bagi makhluk hidup yang berada di bumi. Dengan makin meningkatnya pencemaran udara, kandungan gas yang ada di atmosfer ikut berubah. Perubahan ini berakibat bencana bagi makhluk hidup yang ada di bumi. bencana  yang timbul antara lain : hujan asam, penipisan ozon, dan pemanasan global.

a.       Hujan  asam

Gas sulfur dioksida (SO₂), dari pembakaran minyak bumi dan batu bara dan proses industry serta gas nitrogen dioksida (NO₂) dari semua jenis pembakaran bereaksi dengan uap air (H₂O) yang berada di atmosfer  akan membentuk asam sulfat (H₂SO₄) dan asam nitrat (HNO₃). Apabila asam sulfat dan asam nitrat ini terkena hujan maka hujan akan menjadi bersifat asam.

Hujan asam ini akan menimbulkan kerusakan hutan, tanaman, dinding pualam, cat dll. Asam sulfat dan asam nitrat merupakan asam yang kuat dan bila terkena hujan maka pH akan turun di bawah 5,6 . hujan  yang normal, tidak tercemar asam, pHnya sekitar 5,6 ( agak asam), sebab terlarutnya asam karbonat (H₂CO₃) yang terbentuk dari gas CO₂ ( carbondioksida) dalam air hujan.

b.      Penipisan ozon.

Di lapisan stratosfer terdapat ozon (O₃) yang berfungsi untuk menahan sinar ultraviolet dari matahari. Pada suhu biasa, cukup stabil, tetapi bila di panaskan akan terurai menjadi oksigen (O₂). Ozon di stratosfer menyebabkan orang lanjut usia dan anak balita menjadi sesak nafas. Ozon yang di buat  dalam proses dalam industry dapat di gunakan  untuk mensterilkan dan menjernihkan air.

Apabila di stratosfer terdapat CI F C (Clorofluoro Carbon), CFC bertemu sinar ultra violet maka CL (Chlor) akan bereaksi dengan atom O dari Ozon. Makin banyak CIFC di atmosfer maka makin banyak atom  Cl yang di lepas dan bereaksi dengan ozon, yang berakibat terjadi penipisan ozon.

CIFC merupakan produk sampingan dari bentuk industry seperti bahan pendingin kulkas, bahan pendingin ruangan, penggunaan aerosol pada haispray, parfum dan obat nyamuk , Styrofoam..

Apa bila penipisan ozon terjadi , dampaknya pada manusia, antara lain:

(1). Kanker kulit.

(2). Katarak mata.

(3). Penurunan kekebalan tubuh.

c.   Pemanasan gelobal.

Panas yang di pancarkan dari sinar matahari  kemuka bumi sebagian di serap dan sebagian lagi di pantulkan oleh muka bumi. Panas yang di pantulkan oleh muka bumi terperangkap oleh gas rumah kaca secara terus menerus, maka pemanasan gelobal tidak dapat di hindari.

Gas rumah kaca yang ada diatmosfer memiliki sifat seperti kaca dalam rumah, yang fungsinya menahan sinar inframerah yang di pantulkan oleh muka bumi sehingga suhu di permukaan bumi meningkat.

Gas rumah kaca sudah ada pada atmosfer bumi karena gas rumahkaca inilah permukaan bumi menjadi hangat sehingga nyaman untuk kehidupan.

Das rumah kaca yang penting menangkap panas dalam atmosfer adalah carbon dioksida(CO₂), uap air(H₂O), nitrat oksida (NO₂), metana (CH₄), dan CHC (clorofluorocarbon).

Pemanasan global ini mengakibatkan peningkatan suhu permukaan bumi karena naiknya intensitan gas rumah kaca.

2.4 Gerak Rotasi, Gerak Revolusi dan Grativasi Bumi

Bumi berputar pada porosnya dengan arah barat-timur san sekali putaran memerlukan waktu 23 jam 36 menit 4 detik. Gerakan Bumi berputar pada porosnya disebut rotasi Bumi.

Akibat rotasi Bumi yaitu:

·         Gerak semu harian matahari, seolah-olah matahari terbit di sebelah timur dan terbenam di sebelah barat

·         Pergantian siang dan malam, dimana separuh dari bola bumi menerima sinar matahari (siang), sedangkan separuh lainnya mengalami kegelapan (malam)

·         Pembiasan arah angin dan arus laut, seperti yang dijelaskan dalam hukum Buys Ballot. Angin dibelahan bumi utara tidak bergerak lurus dari tekanan udara maksimum ke daerah udara tekanan minimum, tetapi dibelahan bumi utara dibiaskan ke kanan dan di belahan bumi selatan dibiaskan ke kiri

·         Perbedaan waktu antara tempat-tempat yang berbeda garis bujurnya

·         Bentuk Bumi bulat pepat, pada bagian kutub mengalami pemepatan dan  bagian ekuator mengalami pengembungan

Bumi disamping berputar pada porosnya, juga berputar mengintari matahari dan sekali berputar memerlukan 365,25 hari, gerakan bumi berputar mengintari matahari disebut revolusi Bumi.

Akibat revolusi Bumi yaitu:

·         Di daerah sebelah utara garis balik utara (Tropic of Cancer) dan sebelah selatan (Tropic of Capricon) mengalami empat musim (panas-gugur-dingin-semi) bergantian

·         Perbedaan lamanya siang dan malam, pada musim panas siang hari lebih panjang daripada malam, sebaliknya pada musim dingin malam hari lebih panjang daripada siang harinya.

Bumi mempunyai gaya berat dan gaya berat tersebut dinamakan grativasi

Akibat grativasi bumi yaitu :

·         Materi di bumi punya bobot, sehingga tidak melayang-layang

·         Makin kea rah kutub, bobot suatu materi akan semakin besar, karena jari-jari bumi kearah kutub menjadi pendek

·         Terlihat rasi bintang yang beredar dari bulan ke bulan

2.5 Gerhana Matahari dan Gerhana Bulan

Bila kedudukan matahari-bumi-bulan berada pada satu garis lurus, sehingga sinar matahari yang akan diterima bumi atau bulan menjadi terhalang, terjadi gerhana.

Gerhana bulan terjadi karena permukaan bulan tertutup oleh bayangan bumi. Gerhana bulan akan terjadi pada fase bulan purnama. Kemiringan bidanng edar bulan terhadap ekliptika (5, menyebabkan gerhana bulan tidak terjadi pada setiap bulan purnama.

Gerhana matahari terjadi karena ada bagian bumi yang tertutup oleh bayangan bulan. Ada tiga macam gerhana matahari, yaitu gerhana matahari total, gerhana matahari sebagian (parsial) dan gerhana matahari cincin.

2.6 Mengenal Alam Semesta

Berdasarkan ukuran besarnya materi di alam semesta ini dapat dibagi dalam dua bagian besar, yaitu bagian yang berukuran sangat kecil, dalam orde mikron atau bahkan yang lebih kecil lagi, dan ada lagi benda-benda yang berukuran sangat besar dengan ukuran meter, kilometer, atau bahkan ribuan kilometer. Benda-benda dengan ukuran sangat kecil termasuk dalam mikrokosmos, seperti sel, jaringan, atom, proton, elektro sehingga untuk melihatnya perlualat bantu khusus atau bahkan hanya dapat diamati dari gejalanya saja. Sebaliknya objek pengamatan yang sangat besar misalnya bulan, Bumi, satelit dan semua isi alam semesta lainny. Obyek yang sangat besar itu pun adakalanya dalam pengamatan tampak dengan ukuran yang sangat kecil, sehingga untuk pengamatan sering menggunakan pula alat bantu misalnya teleskop karena letaknya yang sangat jauh. Oleh sebab itulah pengamatan dan penelitian dalam alam semesta khususnya benda-benda langit berbeda pendekatannya dengan pengamatan dan penelitian benda-benda yang ada di Bumi. Perbedaan utama pengamatan benda angkasa memerlukan alat bantu untuk melihat benda-benda yang jauh posisinya dengan teleskop.

Tanpa menggunakan alat bantu pengamatan seperti teropong, orang pada zaman dahulu menganggap Bumi berupa dataran yang pipih, dan mengira Bumi sebagai pusat dari semua materi yang ada di ala mini termasuk matahari. Paham  ini disampaikan oleh Ptolomeus dikenal dengan paham  geosentri, paham yang dianut oleh orang-orang Yunani Kuno hingga sekitar abad 14 abad. Barulah pada tahun 1540-an seorang astronomi Polandia yang bernama Nicolas Copernicus memperkenalkan teori Heliosentris, yang menyatakan bahwa planet-planet termasuk Bumi bergerak mengelilingi Matahari.

Setelah ditemukan teleskop oleh Galilei (1564-1642), makan makin membuat pengamatan menjadi mudah, jelas dan makin banyak benda angkasa yang dapat dimikmati.

2.7 Terbentuknya Alam Semesta

a.       Mikrokosmos

Tahun 1665 Robert Hooke ilmuwan bangsa Inggris , dengan menggunakan mikroskopmyang masih sederhana, melihat bahwa gabus terdiri dari struktur gelembung berdinding seperti sarang lebah. Rongga berdinding ini disebut sel oleh para ilmuwan sel sebagai kota-kota kecil yang berisi bahan kehidupan. Dengan mikroskop modern dapat dilihat bahwa sel buhkan hanya sebagai wadah kehidupan, tetapi lebih merupakan bahan kehidupan. Saat ini belum ada ahli kimia yang mampu meniru produksi antibody tertentu padahal merupakan kegiatan rutin setiap hari.

Tahun 1869 Friedrich Miescher seorang ahli biokimia berhasil memisahkan suatu zat dari inti sel. Zat ini sekarang oleh para ilmuwan dinamakan asam deoksiri bonykleat atau disingkat dengan DNA yang merupakan rantai antara zat bernyawa dan tak bernyawa.

b.      Makrokosmos

Tiga teori tentang terbentuknya alam semesta yaitu teori big bang, teori steady state dan teori osilasi, teori ledakan yang sangat hebat, kemudian  bagian-bagiannya berputar membentul galaksi-galaksi. Teori ini bertolak dan asumsi adanya suatu massa yang sangat besar sekali dan mempunyai berat jenis yang sangat besar, meledak dengan hebat karena ada reaksi inti. Massa itu kemudian bergerak mengembang dengan sangat cepatnya menjauhi puat ledaka. Setelah berjuta-juta tahun, massa yang berserakan itui terbentuk menjadi kelompok-kelompok galaksiyang ada sekarang. Mereka terus bergerak menjauhi titik pusatnya. Teori ini didukung oleh kenyataan dari pengamatan bahwa galaksi-galaksi itu memang bergerak menjauhi titik pusat yang sama.

Teori Teady State mengatakan bahwa galaksi-galaksi menjauh dan dunia ini mengembang, kemudian disela-selanya akan muncul galaksi-galaksi baru, sedangkan teori Oscililation atau teori ekspansi-kontraksi menganggap bahwa alam semesta yang terdiri dari galaksi-galaksi ini mengalami penyusutan dan merapat kemudian m meledak dan dalaksi-galaksi penyusun alam semesta ini kembali merapat lagi dan proses berulang tetapi dalam waktu yang sangat lama, yaitu ratusan juta tahun. Teori ini berdasarkan pemikiran bahwa ada suatu siklus ini berlangsung dalam waktu 30.000 juta tahun. Dalam masa ekspansi terbentuklah galaksi-galaksi serta bintang-bintangnya. Ekspansi ini didukung oleh adanya tenagayang bersumber dari reaksi hydrogen yang pada akhirnya akan membentuk bebagai unsur-unsur yang terbentuk menyusut dengan mengeluarkan tenaga berupa panas yang sangat tinggi.

Kedua teori BigBang maupung Oscillation ini mendukung suatu kebenaran bahwa partikel yang ada zaman sekarang ini berasal dari partikel yang ada pada zaman dahulu. Berdasakan teori ekspansi dan kontraksi maka sebenarnya alam semesta ini tidak berawal dan tidak berakhir.

2.8 Pembentukan Tata Surya

Matahari adalah satu diantara jutaan bintang yang ada dalam sebuah galaksi yaitu galaksi Bima Sakti atau Milkeyway. Beberapa teori yang telah dikemukakan oleh para ilmuwan mengenai cara terbentuknya tata surya.

a.       Hipotesis Nebular

Kant dan Laplace (1796), mengatakan bahwa tata surya terbentuk dari kondensasi massa awan gas atau massa kabut gas yang sangat panas. Pada proses kondensasi tersebut massa gas yang sangat jauh dari pusat tertinggal tidak ikut tertarik kea rah pusat. Setelah mendingin pusat massa menjadi matahari, sedangkan sejumlah massa yang tertinggal, mengelilingi pusat (matahari) sebagai planet-planetdan benda angkas lainnya, seperti Bumi dengan benda-benda lain yang mengelilingi planet tersebut yang berupa satelit atau bulan. Dapat dibayngkan bahwa berdasarkan teori ini, planet Saturnus yang dikelilingi oleh cincin Saturnus itulah yang merupakan bekal satelinya. Salah satu keberatan dari hipotesis ini adalah ditemukan dua buah bulan pada Jupiter dan sebuah bulan Saturnus yang berputar berlawan arah dengan rotasi planet-planet tersebut. Hal tersebut menunjukan bahwa satelit tersebut bukan merupakan bagian dari planetnya sesuai dengan hipotesis Laplace.

b.      Hipotesis Planettesimal

Chamberlin dan Moulton berhipotesis titik tolak dari pemikiran yang sama dengan teori Nebular yaitu bahwa system tata surya ini terbentuk dari kabut gas yang sangat besar berkondensasi. Perbedaannya adalah terletak pada asumsi bahwa terbentuknya planet-planet itu tidak harus dari suatu badan, tetapi diasumsikan ada bintang besar lain yang kebetulan sedang lewat di dekat bintang dimana tata surya kita merupakan bagiannya. Kabut gas dari bintang lain tersebut sebagian terpengaruh oleh daya tarik matahari kita dan setelah lebih dingin terbentuklah benda-benda yang disebut planettesimal. Planettesimal merupakan benda-benda kecil yang padat. Karena daya tarikl menarik antar benda itu sendiri, benda-benda tersbut akan menggumpal menjadi lebih besar dan panas. Hal ini disebabkan oleh tekanan akibat aku mulasi dari massanya. Teori ini dapat menjawab pertanyaan mengapa ada satelit-satelit pada Jupiter maupun pada Saturnus yang mempunyai orbit berlawana  dengan rotasi planet-planet tersebut.

c.       Hipotesis Tidal

James Jeans dan Harold Jupiter mengemukakan pada tahun 1919. Teori ini menyatakan planet merupakan percikan dari matahari, yaitu seperti percikan matahari. Tidal terjadi karena ada 2 buah matahari yang bergerak/melintas salingmendekat tetapi tidak sampai bertubrukan dan akibat gaya tarik menariknya maka ada bagian yang terlepas berupa percikan-percikan tersebut. Percikan-percikan inilah yang akhirnya menjadi planet dan benda percikan tersebut dinamakan tidal. Tidal yang besar kemudian akan menjadi planet tersebut disebabkan karena adanya dua buah matahari yang bergerak saling mendekat.

Sumber cahaya yang berasal dari matahari mempunyai ukuran yang relative besar dibandingkan dengan planet-planet yang mengitarinya. Perhatikan betapa kecilnya bumi kita ini jika dibandingkan dengan planet Uranus, Neptunus, Saturnus dan Jupiter. Jika keseluruhan planet dimasukkan dalam bagian dari piringan matahari maka masih tersisa luasan yang sangat luas.

2.9 Bagian-bagian Tata Surya

a.       Matahari

Matahari adalah suatu bola gas yang pijar dan ternyata ia tidak bulat betul. Ia mempunyai semacam ekuator dan kutub karena gerak rotasinya. Garis tengah ekuatornya : 864.000 mil, sedang garis tengah antarkutubnya 43 mil lebih pendek. Jarak matahari ke bumi 93.000.000 mil. Jarak ini dipakai sebagai satuan astronomi. Satu satuan astronomi (Astronomical Unit = AU = 93 juta mil = 14,8 juta km). Dibandingkan dengan bumi, diameter matahari kira-kira 100 kali diameter bumi. Sedangkan gaya gravitasi matahari kira-kira 30 kali gaya gravitasi bumi.

Berdasarkan perhitungan para ahli, temperatur dipermukaan matahari sekitar 6000^oC; jenis atau logam apapun yang kita kenal di bumi ini akan lebur pada temperatur setinggi itu. Temperatur tertinggi terletak di bagian tengahnya yang diperkirakan tidak kurang dari 25 juta^oC. Pada daerah tertentu tampak ada bercak-bercak hitam. Daerah bercak hitam menunjukkan suhu yang lebih rendah dari sekitarnya. Dengan adanya bercak hitam itulah orang bisa menghitung kecepatan matahari mengadakan rotasi, yaitu 27 hari. Namun semakin dekat ke kutubnya ternyata semakin lambat, di dekat kutub kecepatan rotasi adalah 34 hari. Dari kenyataan ini para ahli menyimpulkan bahwa matahari bukan bagian dalam disebut photosfer, tebalnya kira-kira 220 mil. Dari lapisan ini terdapat semburan api yang berasal dari suatu ledakan. Semburannya mencapai ketinggian 140.000 mil. Lapisan luar dari photosfer yang disebut chromosfer, berwarna kemerahan dan berasal dari hidrogen pijar. Lapisan ini mempunyai lidah-lidah api yang menjilat ke luar. Tebal chromosfer adalah korona. Korona berupa sinar kemilauan yang tebalnya kadang-kadang melebihi garis tengah matahari itu sendiri. Korona tampak jelas waktu gerhana matahari.

Matahari ini sangat penting bagi kehidupan di bumi karena :

a.       Merupakan sumber sinar dan sumber panas (energi) utama bagi bumi. Minya bumi dan batu baru itu sebenarnya juga berasal dari energi matahari pada zaman dahulu diserap oleh tumbuhan atau binatang.

b.      Matahari mengontrol stabilitas peredaran bumi berarti mengontrol terjadinya siang dan malam, bulan, tahun serta juga mengontrol peredaran planet lain.

c.       Matahari adalah bintang yang terdekat, maka dengan mempelajari matahari kita secara tak langsung dapat memahami bintang-bintang lain.

b.        Planet-Planet dalam Tata Surya

Planet-planet anggota tata surya dapat dikelompokkan dalam dua bagian yaitu :

a.       Planet dalam (inner planets) yang meliputi ; Mercurius, Venus, Bumi, dan Mars.

b.      Planet luar (outer planets) yang meliputi : Yupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus, sementara Pluto masih menjadi bahan perdebatan pada akhir-akhir ini apakah dia termasuk planet luar atau anggota dari sistem tata surya yang lain, atau ada anggapan  sekarang Pluto adalah bagian lain dari Asteroid. Planet dalam pada umumnya berukuran kecil tetapi relatif padat, sedangkan planet luar berukuran besar walaupun mempunyai massa jenis yang kecil.

Merkurius

Planet yang terdekat dengan matahari, terkecil dengan garis tengah 3000 mil (hanya sedikit lebih besar dari bulan yang bergaris tengah 2160 mil). Karena letaknya yang begitu dekat dengan matahari maka bagian yang menghadap matahari panas sekali yaitu antara 550 sampai 770^oF. Sebaliknya pada bagian yang tak menghadap matahari menjadi dingin sekali (karena tidak ada air maupun udara). Dengan demikian maka Merkurius mempunyai temperatur yang tertinggi dan terendah bila dibandingkan dengan temperatur pada planet-planet yang lain. Diperkirakan tak ada kehidupan sama sekali di Merkurius. Planet yang kini sulit dilihat dari bumi karena letaknya dekat sekali dengan matahari, namun pada cuaca yang baik dapat dilihat pada saat matahari terbenam.

Merkurius mengadakan rotasi (berputar pada porosnya) dalam waktu 58,6 hari. Ini berarti panjang siang harinya 28 hari lebih, demikian juga malam harinya. Temperatur minimum pada malam hari adalah -400^oF. Merkurius beredar mengelilingi matahari dalam waktu 88 hari, tidak mempunyai bulan dan berat jenisnya 5,13 gram/cc.

Venus

Venus menempati urutan kedua terdekat dengan matahari. Planet ini terkenal dengan nama Bintang Kejora yang bersinar terang pada waktu sore atau pada waktu pagi hari. Besarnya hampir sama dengan bumi. Venus bergaris tengah 7700 mil, sedangkan bumi bergaris tengah 7900 mil (1 mil – 1,6 km).

Venus memiliki atmosfir (udara) yang cukup tebal, ia memantulkan cahaya matahari yang datang padanya sebanyak 59%, sedangkan bumi memantulkan kembali cahaya matahari sebanyak 44%, dan merkurius hanya 7%. Dalam hal ini atmosfer bertindak selaku lapisan pelindung permukaan planet dari sengatan cahaya matahari. Venus diselubungi penuh oleh awan sehingga sangat sulit mengamati permukaannya dan dengan demikian sangat sukar untuk menentukan kecepatan rotasinya. Dengan susah payah para ahli telah dapat menetapkan rotasinya yaitu 247 hari (dengan kesalahan kurang lebih 5 hari).

Venus beredar mengelilingi matahari (revolusi) selama 225 hari artinya satu tahun Venus adalah 225 hari, bandingkan dengan revolusi bumi kita yaitu selama 365 ¼ hari. Dengan analisis spektrum atas cahaya yang datang dari Venus, dapat diketahui bahwa di sana ada oksigen. Atas dasar analogi bahwa keberadaan gas oksigen yang tetap jumlahnya di udara disebabkan oleh tumbuhan yang mengadakan photosintesis, maka dapat diperkirakan bahwa di Venusada kehidupan. Venus tidak memiliki bulan.

Pada tahun 1967 Soviet Rusia telah menancapkan kapsulnya di permukaan planet ini, sedang Amerika dengan Mariner 5-nya telah pula mengadakan peralatannya melewati planet tersebut. Berdasarkan data-data yang dikumpulkan oleh mereka ini pada ilmuwan bersimpulan bahwa atmosfer Venus terdiri dari karbondioksida sebanyak sekitar 85% sampai 985 sedangkan sisanya adalah uap air, oksigen yang sangat sedikit dan tidak ada nitrogen (dibandingkan dengan atmosfer bumi yang terdiri dari 90% nitrogen, 19,8% oksigen dan sisanya adalah gas lain termasuk karbondioksida yang sangat sedikit). Temperatur di Venus berdasarkan data dari kapsul Soivet berkisar antara 280^oC atau 536^oF sedangkan menurut Mariner milik Amerika sekitar 516^oC atau 800^oF.

Bumi

Tentang Bumi ini akan dibahas secara lebih mendalam di bagian lain, namun sebagai bahan perbandingan dalam mempelajari planet-planet lain disini akan diuraikan secara singkat.

Bumi menempati urutan ke-3 terdekat dengan matahari, besarnya hampir sama dengan Venus dan berdiameter 7900 mil, atau 12640km. Jaraknya antara bumi dengan matahari adalah 149 juta km. Jarak ini dijadikan satuan Jarak Astronomnis atau Astronomical Unit (AU).

Mars

Ada dugaan keras bahwa di planet Mars ada kehidupan. Dugaan ini bertolak pada kenyataan-kenyataan tersebut di bawah :

a.       Berdasarkan pengamatan melalui teropong dan foto, pada permukaan Mars terdapat semacam kanal (saluran atau dam air) yang sangat panjang dan lurus sekali. Kanal ini menghubungkan bagian Mars yang tertutup salju dengan bagian yang panas. Bila kanal ini buatan alam apakah mungkin seluas itu?

b.      Mars nampaknya diselubungi oleh atmosfer. Dugaan ini bertolak dari kenyataan bahwa permukaan Mars dari waktu ke waktu selalu nampak adanya perubahan baik perubahan dalam bentuk/gambar maupun warnanya. Fenomena ini mengarah kepada adanya tumbuhan pada permukaannya dan adanya awan yang menyelubungi seperti layaknya di bumi.

c.       Dari analisis spektra sinar yang datang dari Mars, ternyata memang ada oksigen meskipun jumlah relatif sedikit sehingga tidak mungkin manusia bumi bernafas secara beba disana.

Hal lain yang menarik di planet ini adalah bahwa Mars mempunyai 2 buah bulan. yang satu kecil dan dekat dengan planet hanya berjarak 3700 mil. Bandingkan dengan bulannya bumi kita yang berjarak 240 ribu mil. Satelit kecil ini dinamai Phobos dan berdiameter 10 mil (16 km). Ia mengadakan revolusi mengelilingi Mars dalam waktu 7 jam 39 menit, dan yang aneh ia terbit dari Barat terbenam di Timur.

Satelit kedua dinamai Deimos, ia terbit dari Timur dan terbenam di Barat setelah beberapa hari. Hal ini disebabkan karena revolusi satelit Deimos ini hanya beda sedikit lebih cepat daripada rotasi Mars. Adapun Phobos dalam satu hari Mars terbit dan terbenam sebanyak 3 kali.

Jupiter

Jupiter merupakan planet terbesar dalam tata surya kita. Ia bergaris tengah 86.600 mil. Rotasinya relatif cepat yaitu 10 jam (bandingkan 24 jam untuk Bumi dan 247 hari untuk Venus). Jupiter nampak sebagai bintang yang terang muncul pada tengah malam. Karena rotasinya cepat itu bagian ekuatornya menjadi sedikit mengembang dan membentuk sabuk yang jelas.

Massa planet ini sangat besar, hampir tiga ratus (300) kali massa bumi. Demikian pula gravitasinya 2,6 kali gravitasi bumi. Oleh karena itu ia mempunyai atmosfer yang cukup tebal. Analisis spektroskopis menunjukkan bahwa udaranya mengandung amoniak dan gas metan dalam jumlah yang sangat banyak, serta mengandung gas hidrogen. Bercak kemerahan bergaris tengah 30.000 mil di bagian selatan (telah diketahui sejak tahun11831) diperkirakan adalah suatu kawah yang masih hidp (karena warnanya berubah-ubah). Satelit-satelitnya berukuran besar. Dua diantaranya lebih besar daripada planet merkurius. Tiga diantara 12 satelit itu bereda berlawanan arah dengan 9 lainnya.

Saturnus

Planet terbesar kedua setelah Jupiter adalah Saturnus. Planet ini berdiameter 74.000 mil. Seperti Jupiter rotasinya begitu cepat yaitu 10 jam. Persamaan yang lain adalah amtosfernya terdiri dari gas metan, amoniak dan hidrogen.

Temperatur pada permukaannya sangat rendah, yaitu 243^oF. Ini berarti gas amoniaknya membeku. Berat jenisnya 0.7 dibandingkan dengan BJ air – 1 atau BJ Bumi = 5.3. Hal yang paling menarik dari planet ini adalah adanya sabuk putih yang melilit ekuatornya dan jaraknya dari permukaan planet sejauh 7000 mil sampai kurang lebih 37000 mil. Sabuk ini berbentuk pipih setelah 10 mil. Sabuk ini berupa debu dan ternyata berputar mengelilingi planet dengan kecepatan yang berbeda, sabuk bagian dalam jauh lebih cepat daripada bagian luarnya.

Selain sabuk atau cincin raksasa tersebut, Saturnus juga memiliki 10 buah satelit. Sebuah diantaranya yang terbesar diberinama Phoebe yang bergerak berlawanan arah dengan  9 planet lainnya, yang menunjukkan bahwa Phoebe bukan anak kandung Saturnus.

Uranus

Planet ini ditemukan secara tidak sengaja oleh Harschel dan keluarganya pada tahun 1781 ketika mereka sedang mengamati Saturnus. Pada waktu itu orang mengenal adanya planet yang lebih jauh dari Saturnus. Uranus ini besarnya tidak sampai separoh Saturnus, namun bila dibandingkan dengan bumi, besar diameternya 4 kali lipat.

Jaraknya ke matahari adalah 19,2 AU. Planet ini mengelilingi matahari dalam waktu 84 tahun. Rotasinya adalah 10 jam 47menit. Uranus mempunyai 5 buah satelit.

Neptunus

Neptunus ditemukan karena astronom mengamati planet baru Uranus, yang orbitnya agak menyimpang dari perhitungan berdasarkan hukum Newton (gaya tarik menarik antara dua benda). Maka diperkirakan ada benda langit besar lain yang mempengaruhi orbit Uranus. Setelah dicari maka ditemukanlah planet terbesar ketiga, Neptunus pada tahun 1846. Planet ini mempunyai 2 buah satelit. Satu di antaranya bererak berlawanan arah dengan perputaran planet itu sendiri. Jaraknya ke matahari 30,1 AU, diameternya 28.000 mil. Neptunus berputar mengelilingi matahari dalam 156 hari sekali putar.

Pluto

            Planet ini merupakan planet terjauh dari matahari. Mengingat sangat jauh dari matahari, sehingga gelap, oleh karena itu diberi nama Pluto (Pluto adalah nama Dewa Kegelapan orang Yunani).

2.10 Benda-benda Angkasa Lain

a.       Asteroid

Asteroid merupakan benda angkasa kecil nirip planet jumlahnya ribuan, lintasannya anatara planet Mars dan planet Jupiter.

Asteroid yang pertama yang ditemukan diberi nama “Ceres” oleh penemunya Piazzi. Ternyata Seres merupakan asteroid terbesar.

Awalnya, asteroid diduga sebagai bahan untuk menjadi planet, kemudian ada yang menduga bahwa asteroid adalah pecahan dari planet. Tetapi ternyata asteroid adalah benda angkasa yang berdiri sendiri, bukan bahan planet dan bukan pecahan planet.

b.      Komet

Ketika melintas di dekat bumi dengan cepat, benda angkasa ini menampakan ekornya yang panjang. Pada saat jauh dari matahari, komet bergerak lambat dan makin dekat matahari gerakannya semakin cepat.

Pada saat mendekat ke matahari, gas pada inti komet mulai menguap menjulur pada arah yang tetap, artinya apabila komet bergerak mendekat kea rah matahari ekornya menjauh dari matahari, apabila komet bergerak menjauh dari matahari ekornya tetap menjauh dari matahari. Hal ini akibat angin matahari.

c.       Meteor

Meteor sering disebut dengan “bintang jatuh” atau “bintang beralih”, peristiwa itu merupakan masuknya benda angkasa ke dalam atsmosfer bumi. Benda tersebut akan bergesekan dengan udara, sehingga suhu meteor akan naik, kemudian memijar lalu menguap. Pada umumnya benda tersebut sudah habis terbakar sebelum mencapai permukaan bumi. Benda angkasa yang memasuki atmosfer bumi disebut meteoroid, sedangkan peristiwa pemijaran disebut meteor. Meteoroid yang tidak terbakar dan sampai ke permukaan bumi disebut meteorit.

d.      Satelit

Satelit merupakan pengiring planet. Satelit beredar mengelilingi planet (revolusi), disamping berputar pada porosnya. Bersama planet satelit mengintari matahari. Satelit yang paling dikenal adalah bulan, satelit.

Ruang diantara benda-benda angkasa seperti planet, komet, meteor, asteroid bukanlah ruang kosong, melainkan ruang yang isinya adalah partikel debu antar planet.

 BAB 3 KEANEKARAGAMAN ATAU BIODIFERSITY MAKHLUK HIDUP

A.   Biodiversitas tumbuhan

                   Biodiversitas tumbuhan adalah keanekaragaman tumbuhan. Ciri- ciri umum tumbuhan yaitu bersel banyak, selnya memiliki dinding sel, memiliki klorofil, autotrof, dan memiliki akar, batang, dan daun. Dasar pengelompokan biodiversitas tumbuhan terbagi menjadi 4 yaitu;

1.      Thallophyta (tumbuhan bertallus)

       Merupakan tanaman yang paling sederhana. Tidak mempunyai akar, batang, dan daun yang sebenarnya. Ada yang uniselluler, ada pula yang multiselluler. Thallophyta dibagi dalam 2 subdivision ialah ganggang dan jamur.

2.      Bryophyta (tumbuhan lumut)

       Merupakan tanaman dengan daun- daun yang sederhana dan bagian- bagian yang menyerupai akar dan batang. Bryophyta atau lumut dibagi dalam lumut hati dan lumut daun, mempunyai khlorophil.

3.      Pterodophyta (tumbuhan paku)

       Merupakan tingkatan yang lebih maju lagi. Sudah mempunyai daun, batang, dan akar yang sebenarnya. Cara berkembang biak belum menggunakan biji, tetapi masih dengan spora.

4.      Spermatophyta (tumbuhan berbiji)

       Merupakan tingkatan yang lebih atau yang paling maju tingkatannya, antara lain rumput- rumputan dan tanaman golongan yang berkembang biak dengan biji, mempunyai sistem perakaran yang luas, untuk menyerap air dan mineral- mineral. Spermatophyta dibagi dalam 2 subdivision yaitu gymnospermae(biji terbuka) dan angiospermae. Biji merupakan hasil perkembang biakan seksual yang terdapat didalam buah yang terbagi 2 kelas yaitu kelas monokotil(berbiji satu) dan dikotil(berbiji dua).

     

B.   Biodiversitas hewan

       Dunia hewan terdiri atas avertebrata, yaitu hewan yang tidak mempunyai tulang punggung belakang, dan vetebrata, yaitu hewan yang tidak mempunyai tulang belakang.

1.      Avertebrata terdiri dari:

Phylum 1         : protozoa

Protozoa adalah hewan bersel satu yang hanya dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop. Antony van leeuwenhoek adalah orang yang pertama- tama membuat deskripsi tentang protoplasma yang dikenal sebagai bentuk yang sederhana dari kehidupan hewan. Protozoa ditemukan pada air yang menggenang, danau, dan laut. Protozoa terbagi menjadi 4 kelas yaitu sarcodina, infusoria, mastigophora, dan sporozoa.

Phylum  2        : porifera

       Phylum ini termasuk hewan bunga karang. Spons yang biasa kita pakai untuk mandi adalah sel- selnya yang sudah mati dan hanya tinggal skeletnya. Spons atau hewan bunga karang adalah hewan bersel banyak di mana masing- masing sel berhubungan atau tergantung satu sama lain. Kebanyakan dari spons hidup dilautan pada air garam yang panas, tetapi beberapa di antaranya hidup di danau dan sungai dengan air tawar.

Phlum 3                       : Colenterata

       Hewan yang menarik ini sering disebut sebagai bunga laut. Misalnya, Jelly Fish ( ubur-ubur ) dapat memberikan sengatan yang parah. Di dalam air, Jelly Fish tampak seperti mangkuk yang tembus cahaya.

Phylum 4         : Platyhleminthen

       Cacing gepeng ini perkembanganya kurang dibandingkan dengan cacing-cacing lainya karena saluran pencernaanya hanya mempunyai satu lubang, di mana pengambilan makanan dan pengeluaran zat-zat sisa melalui lubang tersebut. Bila daging babi dimakan manusia dengan tidak dimasak terlebih dahulu, kista akan berkembang menjadi cacing pita yang dewasa di dalam usus halus.        

Phylum 5         : Nemathelminthes

       Cacing bundar ini pada umumnya adalah parasit. Saluran pencernaanya mempunyai dua lubang, ia tidak bersegmen. Tubuhnya terdiri dari  tiga lapisan sel . Genus dari cacing ini adalah cacing tambang. Larva dari cacing ini hidup dari tanah yang lembab atau panas, dan masuk ke dalam tubuh manusia melalui bagian kulit kaki yang tipis atau bagian tubuh lain yang berhubungan dengan tanah.

Phylum 6         : Annelida

       Ia merupakan cacing yang kompleks dengan struktur tubuh yang sudah maju. Contohnya adalah cacing tanah. Sering melekat pada ikan di mana ikan digunakan sebagai  tuan rumah ( hospes ).

Phylum 7         : Echinodermata

       Termasuk echinodermata adalah binatang  laut. Tubuhnya tersusun seperti roda atau binatang yang radial simetris. Mempunyai jaringan syaraf, tetapi tidak mempunyai otak.

Phylum 8         : Molluska

       Adalah hewan yang bertubuh lunak, terdapat di darat, laut dan air tawar. Kira-kira 90.000 spesies telah diidentifikasikan.Hewan-newan ini berbadan lunak dan tidak bersegmen. Kebanyakan mempunyai kulit pelindung. Karang tiram dan remis adalah bivalvula ( mempunyai dua katup ).

Phylum 9         : Antropoda

       Spesies dari phylum ini sekitar  70.000 telah diidentifikasikan. Merupakan avertebrata yang paling kompleks. Sifat-sifat dari phylum ini adalah mempunyai tiga pasang atau lebih kaki  tambahan. Kelas dari phylum ini adalah Crustaceae, Myriapoda, Arachnoidea, dan insekta.

2.      Vertebrata  

Phylum vertebrata merupakan subphylum paling dikenal dan paling dominan, mempunyai sistem syaraf yang sudah maju perkembangannya, dengan otak yang besar diliputi oleh rongga tengkorak. Vertebrata terdiri atau 5 kelas ialah:

a.       Pisces :  Pisces hidup di air tawar atau laut. Merupakan hewan berdarah dingin dengan jantung beruang dua. Tubuhnya diliputi oleh sisik yang berlumut dan mempunyai skelet gdari tulang. Pada satu waktu ikan dapat menghasilkan telur beribu-ribu. Fertilisasi terjadi ekstren. Ikan bernapas dengan ingsang,menerima oksigen dari udara yang larut di dalam air. Ikan juga meempunyai gelembung udara. Gelembung ini berisi udara dan menolong ikan dalam mengapung dan terjadi keseimbangan.

b.      Amphibia : Nama ini dari kenyatan bahwa hewan-hewan ini hidup dalam bentuk larva di dalam air, dan sesudah dewasa dapat hidup di darat amphimbia berdarah dingin. Fertilisasi terjadi ekstern di mana telurnya di letakan dalam air. Dari bentuk larva kemudaian berubah menjadi bentuk kecebong. Amphibi dewasa mempunyai jantung dengan tiga ruangan, dan kulit yang telanjang. Organ pernapasan berubah dari insang menjadi paru-paru. Amphibia dewasa masih dapat hidup di air atau sekitarnya, tetapi kemampuan untuk hidup di darat merupakan suatu kemajuan jika dibandingkan dengan ikan. Di samping kodok (rana) terdapat pula katak (bufo) dam slammander. Amphibi dapat menolaong manusia dengan memakan insekta.

c.       Reptilia : Reptilia adalah hewan berdarah dingin. Proses perkenbangannya tidak melalui tingkatan kecebong. Sebagian ada yang hidup di air, tetapi sebagian  besar hidup di darat. Fertilisasi terjadi intern, berarti didalam tubuh hewan betina. Dalam beberapa hal ada yang melahirkan, ada pula melalui jalur yang ditetaskan.sepanjang hidup,reptil bernapas dengan paru-paru. Jantung beruang 3, kecuali buaya mempunyai 4 uang. Kulit di liputi sisik. Reptil dapat menolong manusia dengan memakan insekta.

d.      Aves : Merupakan kelas pertama yang berdarah panas. Suhu badan tetap, berarti tidak dipengaruhi oleh keadaan luar. Bernapas dengan paru-paru. Jantung beruang 4. Kulitnya berbulu dan kakinya bersisik. Mempunyai sayap. Paroh tidak bergigi. Kebanyakan dapat terbang. Telur diliputi oleh kulit telur.

e.       Mamalia : Merupakan kelas yang paling maju dalam perkembanganya. Berdarah panas. Jantung beruang 4. Bernapas dengan paru-paru. Mempunyai rambut, dinding diafragma dan 7 ruas tulang leher.Terdapat suatu ordo di Australia yang disebut Platypus yang bertelur di sungai.

C.   Perkembangbiakan makhluk hidup

1.      Perkembangbiakan

            Sel memiliki peran penting. Metabolisme menyebabkan protoplasma semakin banyak dan besar. Contohnya; kecamba menjadi pohon besar, kecebong menjadi katak, dan janin menjadi manusia dewasa. Makin besar maka makin banyak sel dan akan terjadi pembelahan sel. Ada dua macam pembelahan sel tipe mitosis dan tipe amitosis.

a.       Amitosis

Pembelahan sel tipe amitosis disebut juga pembelahan sel secara langsung karena memang tidak melalui fase- fase tertentu. Proses pembelahan itu adalah sebagai berikut:

1.      Mula- mula terbentuk dinding baru pada sel dewasa dan inti sel mendekati dinding itu.

2.      Inti membelah dua dan bergerak menjauhi.

3.      Gerakan menjahuhi itu diikuti oleh dinding sel.

4.      Terbentuk dua sel anak yang akan berkembang menjadi dewasa dan membelah lagi dan seterusnya.

b.      Mitosis

Tipe pembelahan sel ini lebih kompleks daripada amitosis, sering disebut juga pembelahan tak langsung. Sebelum dua sel anak terbentuk, terlebih dahulu terjadi terjadi perubahan- perubahan dalam inti sel. Perubahan itu melalui 5 tingkatan atau fase yaitu:

1.      interfase : fase istirahat yaitu fase pesiapan pembelahan yang ditandai dengan replikasi DNA.

2.      Profase : nukleolus dan membran inti (karioteka) lenyap, benang- benang kromatin menebal menjadi kromatid.

3.      Metafase : semua kromatid mengatur diri, berjajar di bidang ekuator/ bidang pembelahan.

4.      Anafase : kedua kromatid berpisah, kromosom pada masing- masing kutub.

5.      Telofase : terjadi penebalan plasma pada bidang ekuator, terbentuk selaput pemisah pada bidang ekuator, dan terbentuk dua sel anak baru. 

2.      Perkembangan makhluk hidup bersel banyak

                   Yang dimaksud dengan makhluk hidup bersel banyak disini ialah tumbuhan, hewan, dan manusia.terdapat dua perkembangbiakan yaitu secara aseksual dan seksual.

a.       Aseksual

Merupakan pembentukan individu baru dari 1 induk tanpa melalui hubungan antara 2 sel kelamin. Yang termasuk dalam perkembangbiakan aseksual antara lain :

1.      Pembelahan kembar (amuba),

2.      Kuncupan (hydra, binatang bunga karang),

3.      Pembentukan spora (jamur), dan

4.      Cara vegetatif (setek, cangkok).

b.      Seksual

       Merupakan pembentukan individu baru terjadi melalui peleburan atau perpaduan antara 2 sel kelamin dan diperlukan 2 sel induk. Yang termasuk dalam perkembangbiakan seksual antara lain :

1.      Konjugasi (tumbuhan dan hewan tingkat rendah isogamet) dan

2.      Fertilasi (tumbuhan dan hewan tingkat tinggi zigot)

D.   Pembagian geografi berdasarkan wilayah iklim dan wilayah untuk binatang

Pembagian wilayah berdasarkan kondisi geografi yang berkaitan dengan kehidupan yang terdapat di dalamnya. Iklim tumbuhan dan hewan merupakan ekosistem skala besar yaitu habitat. Contoh habitat yaitu habitat padang pasir dan didalamnya ada faktor abiotik (pasir dan batu- batuan) dan faktor biotik (unta dan kaktus).

1.      Pembagian wilayah menurut iklim

a.       Daerah tropik : terdapat di sepanjang katulistiwa, 23,5 ^oLU dan 23,5 ^oLS, beriklim panas, matahari bersinar sepanjang tahun, perubahan suhu bulanan sedikit, dan curah hujan tinggi dan merata sepanjang tahun. Terdapat ribuan spesies, yang membentuk hutan tropik. Ciri- cirinya yaitu; pohon besar dan tinggi(20- 40 m), membentuk tajuk pohon yang luas, tanah dibawahnya tidak mendapat sinar, terdapat epifit, dilapisan terbawah ada rumput dan lumut, dan dalam hutan tropik terdapat beraneka ragam hewan. Dipedalam daerah tropik terdapat gurun pasir. Ciri- cirinya yaitu; ukuran kecil, tumbuh saat ada hujan, berbunga dan berbiji dalam ukuran kecil dan tahan lama, ada tumbuhan menahun dengan ciri daun kecil bahkan tidak berdaun, dilapisi zat lilin tebal dan memiliki akar panjang, dan hewan yang hidup yaitu jenis tikus, ular, kadal, semut, dan unta.

b.      Daerah subtropik : 23,5- 66,5 ^oLU atau ^oLS, iklim sedang, terdapat 4 musim yaitu musim panas, gugur, dingin, dan semi, rata- rata curah hujan tahunan 75- 100 cm, ciri- cir biomanya yaitu hutan luruh, gugur daun merupakan persiapan datangnya musim dingin, bersemi kembali setelah musim dingin terdapat salju, dan jumlah tumbuhan lebih sedikit.

c.       Daerah kutub : 66,5-90 ^oLU atau ^o LS. Pada musim panas matahari bersinar lebih dari 12 jam, musim dingin kurang dari 12 jam, biomanya disebut hutan taiga ( pohonya homogen. Pohon khasnya adalah khonifer. Hewan yang hidup dikawasan taiga : moose, beruang hitam, ayak, dan marten. Lebih ke utara belahan utara terdapat tundra, iklimnya disebut iklim kutub, mendapat sedikit energi radiasi surya. Perbedaan siang dan malam pada musim panas dan dingin sangat besar. Binatang khasnya : reender, musk oxen, dan beruang putih.

2.      Pembagian wilayah untuk binatang

a.       Daerah oriental. Asia selatan, Asia Tenggara, Indonesia bagian barat dan sebagian sebelah utara pegunungan himalaya. Gajah, harimau, kerbau, tapir dan kera.

b.      Daerah Australia. Indonesia bag. Timur, Australia dan pulau-pulau sekitarnya. Kangguru, koala, tupai terbang, wombat, bandicot.

c.       Daerah palaerctic. Asia Utara dan Eropa. Reider, Beruang, Bison, Kambing bertanduk besar, Keledai liar, Kucing kutub, hedgehog.

d.      Daerah Ethiopean. Benua Afrika. Singa, gajah, jerapah, kuda nil, gorila.

e.       Daerah Neotrphical. Amerika Selatan. Monyet, binatang pemakan semut, capybara, sioth, kinkojou.

f.       Daerah Nearctic. Amerika Utara. Bison, caribau, kucing gunung, mushkok.

E.    Persebaran Makhluk Hidup

Faktor Yang Mempengaruhi Persebaran Makhluk hidup

1.     Faktor Lingkungan

Dua faktor lingkungan yang berpengaruh terhadap persebaran makhluk hidup adalah faktor abiotik dan biotic.

Faktor abiotik merupakan factor fisik yang sangat berpengaruh terhadap kehidupan tumbuhan dan hewan. Faktor abiotik meliputi:

v Iklim (klimatik)

Iklim berpengaruh besar terhadap kehidupan. Unsur-unsur iklim sebagai berikut:

1.    Suhu
Kodisi suhu udara sangat berpengaruh terhadap tumbuh-tumbuhan dan hewan, karena jenis spesies tertentu memiliki persyaratan suhu lingkungan yang ideal atau suhu optimum bagi kehidupannya, serta batas suhu maksimum dan minimum untuk tumbuh yang dinamakan tolerensi spesies terhadap suhu. Suhu bagi tumbuh-tumbuhan merupakan faktor pengontrol bagi persebarannya sesuai dengan letak lintang, ketinggian dan sebagainya. Penamaan habitat tumbuhan biasanya sama dengan nama-nama wilayah berdasarkan lintang buminya, seperti vegetasi hutan tropik, vegetasi lintang sedang, dan sebagainya.

2.     Kelembaban udara

Kelembaban berpengaruh langsung terhadap kehidupan tumbuhan. Ada tumbuhan yang sangat cocok hidup di daerah kering, daerah lembab bahkan ada yang dapat hidup di daerah yang sangat basah.
Berdasarkan tingkat kelembaban lingkungan habitatnya, dunia tumbuhan dapat dikelompokkan sebagai berikut:
a. Xerophyta (Xerofit), yaitu tumbuhan yang sangat tahan terhadap lingkungan kering atau kondisi kelembaban udara yang sangat rendah, misalnya kaktus.
b. Mesophyta (Mesofit), yaitu tumbuhan yang sangat cocok hidup di lingkungan yang lembab tetapi tidak basah, seperti anggrek dan cendawan.
c. Hygrophyta (Higrofit), yaitu tumbuhan yang sangat cocok hidup di daerah basah, seperti teratai, eceng gondok, dan selada air

d. Tropophyta (Tropofit), yaitu jenis tumbuh-tumbuhan yang mampu beradaptasi terhadap perubahan musim hujan dan musim kemarau. Tropophyta merupakan tumbuhan khas iklim muson tropik. Kaktus Anggrek Lotus Cendawan/jamur

3.      Angin

Angin sangat membantu dalam proses penyerbukan atau pembuahan beberapa jenis tumbuhan, sehingga proses regenerasi tumbuhan dapat berlangsung. Bahkan ada tumbuhan tertentu yang penyebaran benihnya dilakukan oleh angin. Contohnya, ilalang atau sejenis rumput-rumputan.

4.     Curah hujan

Untuk memenuhi kebutuhan akan air, tumbuh-tumbuhan sangat tergantung pada curah hujan dan kelembaban udara. Banyak sedikitnya jumlah curah hujan di suatu tempat akan membentuk karakter yang khas bagi formasi-formasi vegetasi di muka bumi. Kekhasan jenis-jenis vegetasi, dapat mengakibatkan adanya hewan-hewan yang khas pada lingkungan vegetasi tertentu, karena tunbuh-tumbuhan merupakan produsen yang menyediakan makanan bagi hewan. Misalnya, di daerah padanh rumput akan terdapat hewan khas seperti kijang, biri-biri, dan sapi, sedangkan hewan pemangsanya adalah singa dan harimau.

2.      Faktor Sejarah Geologi

Kira-kira 200  juta tahun yang lalu, yaitu pada periode jurasik awal, benua-benua utama bersatu dalam superbenua (supercontinent) yang disebut Pangaea. Hipotesis ini disampaikan seorang ilmuwan Jerman. Alfred Weneger pada tahun 1915. hipotesis ini disampaikan lewat bukunya yang berjudul Asal-usul Benua-benua dan Lautan.

Pada awal tahun 1960-an, bukti-bukti mengenai pergerakan/pergeseran benua (continental drift) berhasil ditemukan. Benua-benua yang tergabung dalam Pangea mulai memisah secara bertahap. Terbukanya laut Atlantik Selatan dimulai kira-kira 125-130 juta tahun lalu, sehingga Afrika dan Amerika  Selatan bersatu secara langsung. Namun, Amerika Selatan juga telah bergerak perlahan ke Amerika Barat dan keduanya dihubungkan tanah genting Panama. Ini terjadi kira-kira 3,6 juta tahun yang lalu. Saat “jembatan” Panama terbentuk secara sempurna, beberapa hewan dan tumbuhan dari Amerika Selatan termasuk Oposum dan Armadillo bermigrasi ke Amerika Barat. Pada saat yang bersamaan beberapa hewn dan tumbuhan dari Amerika Barat seperti oak, hewan rusa, dan beruang bermigrasi ke Amerika Selatan. Jadi perubahan posisi baik dalam skala besar maupun kecil berpengaruh besar dalam pola distribusi organisme, seperti yang kita saksikan saat ini. Contoh lain adalah burung-burung yang tidak dapat terbang, misalnya ostriks, rhea, emu, kasuari dan kiwi terlihat memiliki divergensi percabangan sangat awal dalam perjalanan evolusi dari semua kelompok burung lainnya. Akibatnya terjadilah subspesies tadi.

Australia adalah contoh yang sesuai untuk mengetahui bagaimana gerakan benua-benua memengaruhi sifat dan distribusi organisme. Sampai kira-kira 53 juta tahun lalu, Australia dihubungkan dengan Antartika. Hewan khas Australi, yaitu mamalia berkantung (marsupialia), yang ada pula meski sedikit di Amerika Selatan, secara nyata terlihat sudah bergerak di antara kedua benua ini lewat Antartika.

3.      Faktor Penghambat Fisik

Faktor penghambat fisik disebut juga penghalang geografi atau barrier (isolasi geografi) seperti daratan (land barrier), perairan (water barrier), dan penggentingan daratan (isthmus). Contohnya adalah: gunung yang tinggi, padang pasir, sungai atau lautan membatasi penyebaran dan kompetisi dari suatu spesies. Contoh kasusnya adalah terjadinya subspesies burung finch di kepulauan Galapagos akibat isolasi geografis. Di kepulauan tersebut, Charles Darwin menemukan 14 spesies burung finch yang diduga berasal dari satu jenis burung finch dari Amerika Selatan. Perbedaan burung finch tersebut akibat keadaan lingkungan yang berbeda. Perbedaannya terletak pada ukuran dan bentuk paruhnya. Perbedaan ini ada hubungannya dengan jenis makanan.

Ketiga faktor tersebut dapat kita sebut sebagai faktor geografik. Di samping faktor geografik masih ada faktor genetik, baik variasi yang dihasilkan dari perkawinan maupun mutasi genetik.

F.    Faktor yang Mempengaruhi Keanekaragaman Makhluk Hidup

Faktor yang mempengaruhi keaneka ragaman makhluk hidup adalah :

1. Gen

        Gen adalah substansi kimia yang menentukan sifat keturunan yang terdapat di dalam lokus kromosom. Setiap individu makhluk hidup memiliki mempunyai kromosom yang tersusun atas benang – benang pembawa sifat keturunan yang terdapat di dalam inti sel, sehingga seluruh organisme yang ada di permukaan bumi mempunyai kerangka komponen dasar yang tersusun atas ribuan, bahkan jutaan factor yang menurun.

2. Spesies

      Spesies adalah individu yang memiliki persamaan ciri secara morfologis, anatomis, fisiologis, serta mampu kawin dengan sesamanya, sehingga menghasilkan keturunan untuk melanjutkan generasinya.

mjoharudin@gmail.com 

BAB 4 MAKHLUK HIDUP DENGAN EKOSISTEM ALAMI

1.  Ekologi atau Ilmu Lingkungan
 

Ekologi adalah ilmu yang mempelajari interaksi antara makhluk hidup maupun interaksi antara makhluk hidup dan lingkungannya. Berasal dari kata Yunani oikos ("habitat") dan logos ("ilmu"). Istilah ekologi pertama kali dikemukakan oleh Ernst Haeckel (1834 - 1914). Dalam ekologi, makhluk hidup dipelajari sebagai kesatuan atau sistem dengan lingkungannya.

Pembahasan ekologi tidak lepas dari pembahasan ekosistem dengan berbagai komponen penyusunnya, yaitu faktor abiotik dan biotik. Faktor abiotik antara lain suhu, air, kelembaban, cahaya, dan topografi, sedangkan faktor biotik adalah makhluk hidup yang terdiri dari manusia, hewan, tumbuhan, dan mikroba. Ekologi juga berhubungan erat dengan tingkatan-tingkatan organisasi makhluk hidup, yaitu populasi, komunitas, dan ekosistem yang saling mempengaruhi dan merupakan suatu sistem yang menunjukkan kesatuan.

Faktor biotik adalah faktor hidup yang meliputi semua makhluk hidup di bumi, baik tumbuhan maupun hewan. Dalam ekosistem, tumbuhan berperan sebagai produsen, hewan berperan sebagai konsumen, dan mikroorganisme berperan sebagai dekomposer.

Faktor biotik juga meliputi tingkatan-tingkatan organisme yang meliputi individu, populasi, komunitas, ekosistem, dan biosfer. Tingkatan-tingkatan organisme makhluk hidup tersebut dalam ekosistem akan saling berinteraksi, saling mempengaruhi membentuk suatu sistem yang menunjukkan kesatuan.

Individu merupakan organisme tunggal seperti : seekor tikus, seekor kucing, sebatang pohon jambu, sebatang pohon kelapa, dan seorang manusia. Dalam mempertahankan hidup, setiap jenis dihadapkan pada masalah-masalah hidup yang kritis. Misalnya, seekor hewan harus mendapatkan makanan, mempertahankan diri terhadap musuh alaminya, serta memelihara anaknya. Untuk mengatasi masalah tersebut, organisme harus memiliki struktur khusus seperti : duri, sayap, kantung, atau tanduk. Hewan juga memperlihatkan tingkah laku tertentu, seperti membuat sarang atau melakukan migrasi yang jauh untuk mencari makanan. Struktur dan tingkah laku demikian disebut adaptasi. Ada bermacam-macam adaptasi makhluk hidup terhadap lingkungannya, yaitu: adaptasi morfologi, adaptasi fisiologi, dan adaptasi tingkah laku.

2.    Populasi dan komunitas makhluk hidup

Kumpulan individu sejenis (satu species) yang hidup pada suatu daerah dan waktu tertentu disebut populasi Misalnya, populasi pohon kelapa di Kelurahan Pejuang pada tahun 1989 berjumlah 2552 batang atau populasi kelinci di Kelurahan Medan Satria pada tahun 2012 berjumlah 300 ekor.

Ukuran populasi berubah sepanjang waktu. Perubahan ukuran dalam populasi ini disebut dinamika populasi. Perubahan ini dapat dihitung dengan menggunakan rumus perubahan jumlah dibagi waktu. Hasilnya adalah kecepatan perubahan dalam populasi. Misalnya, tahun 1980 populasi Pinus di Lembang ada 700 batang. Kemudian pada tahun 1990 dihitung lagi ada 500 batang pohon Pinus. Dari fakta tersebut kita lihat bahwa selama 10 tahun terjadi pengurangan pohon pinus sebanyak 200 batang pohon. Untuk mengetahui kecepatan perubahan maka kita membagi jumlah batang pohon yang berkurang dengan lamanya waktu perubahan terjadi:

(700-500)/(1990-1980)=200batang/10tahun =20batang/tahun

Dari rumus hitungan di atas kita dapatkan kesimpulan bahwa rata-rata berkurangnya pohon tiap tahun adalah 20 batang. Akan tetapi, perlu diingat bahwa penyebab kecepatan rata-rata dinamika populasi ada berbagai hal. Dari alam mungkin disebabkan oleh bencana alam, kebakaran, serangan penyakit, sedangkan dari manusia misalnya karena tebang pilih. Namun, pada dasarnya populasi mempunyai karakteristik yang khas untuk kelompoknya yang tidak dimiliki oleh masing-masing individu anggotanya. Karakteristik ini antara lain: kepadatan (densitas), laju kelahiran (natalitas), laju kematian (mortalitas), potensi biotik, penyebaran umur, dan bentuk pertumbuhan. Natalitas dan mortalitas merupakan penentu utama pertumbuhan populasi.

Dinamika populasi dapat juga disebabkan imigrasi dan emigrasi. Hal ini khusus untuk organisme yang dapat bergerak, misalnya hewan dan manusia. Imigrasi adalah perpindahan satu atau lebih organisme ke daerah lain atau peristiwa didatanginya suatu daerah oleh satu atau lebih organisme; di daerah yang didatangi sudah terdapat kelompok dari jenisnya. Imigrasi ini akan meningkatkan populasi.

Emigrasi adalah peristiwa ditinggalkannya suatu daerah oleh satu atau lebih organisme, sehingga populasi akan menurun. Secara garis besar, imigrasi dan natalitas akan meningkatkan jumlah populasi, sedangkan mortalitas dan emigrasi akan menurunkan jumlah populasi. Populasi hewan atau tumbuhan dapat berubah, namun perubahan tidak selalu menyolok. Pertambahan atau penurunan populasi dapat menyolok bila ada gangguan drastis dari lingkungannya, misalnya adanya penyakit, bencana alam, dan wabah hama.

Definisi lingkungan hidup adalah kesatuan ruang dengan semua benda, daya keadaan, dan makhluk hidup, termasuk di dalamnya manusia dan perilakunya. Komponen lingkungan terdiri dari faktor abiotik (tanah, air, udara, batu dsb.)  dan faktor biotik (tumbuhan, hewan dan manusia). Baik faktor biotik maupun abiotik pada lingkungan hidup, berpengaruh dan dipengaruhi manusia. Segala yang ada di lingkungan dapat dimanfaatkan oleh manusia untuk mencukupi kebutuhan hidupnya, karena lingkungan memiliki daya dukung. Daya dukung lingkungan adalah kemampuan lingkungan untuk mendukung peri kehidupan manusia dan makhluk hidup lainnya.

Dalam kondisi alami, lingkungan dengan segala keragaman interaksi yang ada mampu untuk menyeimbangkan keadaannya. Namun tidak tertutup kemungkinan, kondisi demikian dapat berubah oleh bencana  alam yang merugikan, atau oleh campur tangan manusia dengan segala aktivitas untuk memenuhi kebutuhan hidupnya, yang terkadang melampaui batas dan dapat menyebabkan polusi.  

Komunitas adalah kumpulan dari populasi pada suatu wilayah dan waktu tertentu. Misalnya kumpulan populasi pohon jati, bambu duri, suplir, kera, burung, banteng pada tahun 2012 di salah satu hutan di Banyuwangi. Gambaran dari organisme, populasi, komunitas dalam ekosistem dapat dilihat pada gambar 1.



Gambar 1. Organisasi kehidupan (Sumber: Anonim, 2012).

Ekosistem darat dan perairan

Secara garis besar ekosistem dibedakan menjadi ekosistem darat dan ekosistem perairan. Ekosistem perairan dibedakan atas ekosistem air tawar dan ekosistem air Laut.

a. Ekosistem darat

Ekosistem darat ialah ekosistem yang lingkungan fisiknya berupa daratan. Berdasarkan letak geografisnya (garis lintangnya), ekosistem darat dibedakan menjadi beberapa bioma, yaitu: gurun, hutan gugur/iklim sedang (deciduous/temperate forest), hutan hujan tropis (tropical rain forest), taiga, sabana (grassland), dan tundra (gambar 2).





Gambar 2. Enam bioma di dunia (Anonim, 2013)

Dalam istilah geografi, gurun, padang gurun atau padang pasir adalah suatu daerah yang menerima curah hujan yang sedikit, kurang dari 250 mm per tahun. Gurun dianggap memiliki kemampuan kecil untuk mendukung kehidupan. Jika dibandingkan dengan wilayah yang lebih basah, hal ini mungkin benar, walaupun jika diamati secara seksama, gurun sering kali memiliki kehidupan yang biasanya tersembunyi (khususnya pada siang hari) terutama bagi makhluk hidup untuk mempertahankan cairan tubuh. Kurang lebih sepertiga wilayah bumi adalah berbentuk gurun. Bentang gurun memiliki beberapa ciri umum. Gurun sebagian besar terdiri dari permukaan batu karang. Bukit pasir dan permukaan berbatu merupakan bagian pembentuk lain dari gurun. Gurun kadang memiliki kandungan cadangan mineral berharga yang terbentuk di lingkungan kering (bahasa Inggris: 'arid') atau terpapar oleh erosi. Keringnya wilayah gurun menjadikannya tempat yang ideal untuk pengawetan benda-benda peninggalan sejarah serta fosil.

Tumbuhan peluruh atau tumbuhan gugur merupakan sebutan bagi tumbuhan, terutama pepohonan, yang menggugurkan daun-daunnya pada musim atau keadaan iklim tertentu. Tumbuhan peluruh dapat mendominasi suatu vegetasi (penutup permukaan bumi) dan membentuk bioma hutan peluruh atau hutan gugur. Di daerah beriklim sedang, seperti di Eropa bagian Tengah, tumbuhan peluruh menggugurkan daunnya pada musim gugur (nama musim ini diambil dari ciri khas hutan-hutan demikian), di saat suhu udara rata-rata menurun. Perubahan warna daun akibat perombakan klorofil terjadi hampir serentak sehingga warna hutan menjadi kuning, merah, atau coklat akibat warna dedaunan yang mengering. Suhu yang meningkat di penghujung musim dingin akan memicu munculnya daun-daun baru, seringkali diawali dengan bermunculannya bunga terlebih dahulu.

Di daerah tropika dengan musim kering yang jelas, pepohonan menggugurkan daunnya di saat curah hujan berkurang. Pengguguran ini dapat sebagian maupun seluruhnya. Jati, misalnya, akan menggugurkan semua daunnya. Pengguguran daun akan mengurangi transpirasi di musim kemarau dan dianggap sebagai mekanisme penghematan energi.

Hutan hujan tropika atau sering juga ditulis sebagai hutan hujan tropis adalah bioma berupa hutan yang selalu basah atau lembab, yang dapat ditemui di wilayah sekitar khatulistiwa; yakni kurang lebih pada lintang 0°–10° ke utara dan ke selatan garis khatulistiwa. Hutan-hutan ini didapati di Asia, Australia, Afrika, Amerika Selatan, Amerika Tengah, Meksiko dan Kepulauan Pasifik. Dalam peristilahan bahasa Inggris, formasi hutan ini dikenal sebagai lowland equatorial evergreen rainforest, tropical lowland evergreen rainforest, atau secara ringkas disebut tropical rainforest. Hutan hujan tropika merupakan rumah untuk setengah spesies flora dan fauna di seluruh dunia. Hutan hujan tropis juga dijuluki sebagai "farmasi terbesar dunia" karena hampir 1/4 obat modern berasal dari tumbuhan di hutan hujan ini.

Taiga adalah hutan yang tersusun atas satu spesies seperti konifer, pinus, dan sejenisnya. Semak dan tumbuhan basah sedikit sekali, sedangkan hewannya antara lain moose, beruang hitam, beruang, rubah, serigala, ajag, dan burung-burung yang bermigrasi ke selatan pada musim gugur. Taiga banyak ditemukan di belahan bumi utara, misalnya di wilayah negara Rusia dan Kanada. Bioma Taiga merupakan bioma terluas dari bioma-boma lain yang ada di bumi. Ciri-ciri taiga yaitu mempunyai musim dingin yang cukup panjang dan musim kemarau yang panas dan sangat singkat yaitu berlangsung selama 1-3 bulan. Kemudian selama musim dingin, air tanah berubah menjadi es dan mencapai 2 meter di bawah permukaan tanah. Jenis tumbuhan yang hidup sangat sedikit, biasanya hanya terdiri dari dua atau tiga jenis tumbuhan. Pohon-pohon di daerah taiga mempunyai daun yang terbentuk seperti jarum dan mempunyai zat lilin dibagian luarnya sehingga tahan terhadap kekeringan. Contoh jenis-jenis tumbuhan konifer tersebut adalah alder, birch, jumper, dan spruce. Kondisi tersebut menyebabkan hanya sedikit hewan yang dapat hidup di daerah taiga.

Sabana adalah padang rumput yang dipenuhi oleh semak perdu dan beberapa jenis pohon yang tumbuh menyebar, seperti palem dan akasia. Sistem biotik ini biasanya terbentuk di antara daerah tropis dan subtropis. Beberapa benua yang memiliki padang sabana di antaranya adalah Afrika, Amerika Selatan, dan Australia. Kurangnya curah hujan menjadi pendorong munculnya sabana. Sehingga sabana dikenal juga padang rumput tropis. Iklimnya tidak terlalu kering untuk menjadi gurun pasir, tetapi tidak cukup basah untuk menjadi hutan. Suhu udara di daerah sabana tetap sama sepanjang tahun, yaitu hangat. Tetapi sabana mempunyai dua musim yang sangat berbeda, yaitu musim kering dan musim basah. Pada musim kering, hanya ada 4 inci curah hujan. Bahkan di antara bulan Desember dan Februari tidak ada hujan sama sekali. Namun di musim kering, cuaca terasa lebih dingin. Sedangkan pada musim panas, sabana mendapat banyak air hujan. Di Afrika, musim hujan dimulai pada bulan Mei dan curah hujan mencapai 15 hingga 25 inci sepanjang waktu. Ada beberapa tipe sabana yang berbeda di seluruh dunia. Sabana yang paling dikenal adalah yang terletak di Afrika Timur yang ditumbuhi oleh pohon-pohon akasia. Dataran Serengeti di Tanzania adalah salah satunya. Di sana hidup hewan-hewan seperti Singa, Zebra, Gajah, Jerapah, dan Kerbau.

Tundra  adalah suatu area dimana pertumbuhan pohon terhambat dengan rendahnya suhu lingkungan sekitar, karena itu disebut daerah tanpa pohon. Pada area ini, mayoritas tumbuhan yang hidup biasanya berupa lumut, rerumputan dan semak. Tundra biasanya hidup di daerah dingin. Pertumbuhan tanaman di daerah ini hanya 60 hari. Terdapat diwilayah utara dan terdapat di puncak gunung yang tinggi. Iklim kutub dengan musim dingin yang panjang serta gelap dan musim panas yang panjang dan terang terus menerus.

Peran suatu species di dalam komunitasnya disebut peran ekologi (niche). Sebuah peran ekologi terdiri dari cara-cara sebuah species berinteraksi di dalam lingkungannya, termasuk diantaranya faktor-faktor tertentu seperti apa yang dimakan atau apa yang digunakan untuk menghasilkan energi; predator yang memangsa; jumlah panas, cahaya atau kelembaban udara yang dibutuhkan, dan kondisi dimana dapat direproduksi.

b.    Ekosistem Air Tawar

Ciri-ciri ekosistem air tawar antara lain variasi suhu tidak menyolok, penetrasi cahaya kurang, dan terpengaruh oleh iklim dan cuaca. Macam tumbuhan yang terbanyak adalah jenis ganggang, sedangkan lainnya tumbuhan biji. Hampir semua filum hewan terdapat dalam air tawar. Organisme yang hidup di air tawar pada umumnya telah beradaptasi. Adaptasi organisme air tawar adalah sebagai berikut:

Adaptasi tumbuhan

Tumbuhan yang hidup di air tawar biasanya bersel satu dan dinding selnya kuat seperti beberapa alga biru dan alga hijau. Air masuk ke dalam sel hingga maksimum dan akan berhenti sendiri. Tumbuhan tingkat tinggi, seperti teratai (Nymphaea gigantea), mempunyai akar jangkar (akar sulur). Hewan dan tumbuhan rendah yang hidup di habitat air, tekanan osmosisnya sama dengan tekanan osmosis lingkungan atau isotonis.

Adaptasi hewan

Ekosistem air tawar dihuni oleh nekton. Nekton merupakan hewan yang bergerak aktif dengan menggunakan otot yang kuat. Hewan tingkat tinggi yang hidup di ekosistem air tawar, misalnya ikan, dalam mengatasi perbedaan tekanan osmosis melakukan osmoregulasi untuk memelihara keseimbangan air dalam tubuhnya melalui sistem ekskresi, insang, dan pencernaan.

Habitat air tawar merupakan perantara habitat laut dan habitat darat. Penggolongan organisme dalam air dapat berdasarkan aliran energi dan kebiasaan hidup.

1. Berdasarkan aliran energi, organisme dibagi menjadi autotrof (tumbuhan), dan fagotrof (makrokonsumen), yaitu karnivora predator, parasit, dan saprotrof atau organisme yang hidup pada substrat sisa-sisa organisme.

2. Berdasarkan kebiasaan hidup, organisme dibedakan sebagai berikut (Gambar 3):

a. Plankton; terdiri atas fitoplankton dan zooplankton; biasanya melayang-layang (bergerak pasif) mengikuti gerak aliran air.

b. Nekton; hewan yang aktif berenang dalam air, misalnya ikan.

c. Neuston; organisme yang mengapung atau berenang di permukaan air atau bertempat pada permukaan air, misalnya serangga air.

d. Perifiton; merupakan tumbuhan atau hewan yang melekat/bergantung pada tumbuhan atau benda lain, misalnya keong.

e. Bentos; hewan dan tumbuhan yang hidup di dasar atau hidup pada  endapan. Bentos dapat sessile (melekat) atau bergerak bebas, misalnya cacing dan remis.

Gambar 3. Berbagai Organisme Air Tawar Berdasarkan Cara Hidupnya (Anonim, 2000)



Ekosistem air tawar digolongkan menjadi air tenang dan air mengalir. Termasuk ekosistem air tenang adalah danau dan rawa, termasuk ekosistem air mengalir adalah sungai.

1.    Danau

Danau merupakan suatu badan air yang menggenang dan luasnya mulai dari beberapa meter persegi hingga ratusan meter persegi (Gambar 4). Di danau terdapat pembagian daerah berdasarkan penetrasi cahaya matahari. Daerah yang dapat ditembus cahaya matahari sehingga terjadi fotosintesis disebut daerah fotik. Daerah yang tidak tertembus cahaya matahari disebut daerah afotik. Di danau juga terdapat daerah perubahan temperatur yang drastis atau termoklin. Termoklin memisahkan daerah yang hangat di atas dengan daerah dingin di dasar.

Komunitas tumbuhan dan hewan tersebar di danau sesuai dengan kedalaman dan jaraknya dari tepi. Berdasarkan hal tersebut danau dibagi menjadi 4 daerah sebagai berikut:

a)    Daerah litoral

Daerah ini merupakan daerah dangkal. Cahaya matahari menembus dengan optimal. Air yang hangat berdekatan dengan tepi. Tumbuhannya merupakan tumbuhan air yang berakar dan daunnya ada yang mencuat ke atas permukaan air.  Komunitas organisme sangat beragam termasuk jenis-jenis ganggang yang melekat (khususnya diatom), berbagai siput dan remis, serangga, crustacea, ikan, amfibi, reptilia air dan semi air seperti kura-kura dan ular, itik, angsa, dan beberapa mamalia yang sering mencari makan di danau.

b)  Daerah limnetic

Daerah ini merupakan daerah air bebas yang jauh dari tepi dan masih dapat ditembus sinar matahari. Daerah ini dihuni oleh berbagai fitoplankton, termasuk ganggang dan sianobakteri. Ganggang berfotosintesis dan bereproduksi dengan kecepatan tinggi selama musim panas dan musim semi. Zooplankton yang sebagian besar termasuk Rotifera dan udang-udangan kecil memangsa fitoplankton. Zooplankton dimakan oleh ikan-ikan kecil. Ikan kecil dimangsa oleh ikan yang lebih besar, kemudian ikan besar dimangsa ular, kura-kura, dan burung pemakan ikan.

c)  Daerah profundal

Daerah ini merupakan daerah yang dalam, yaitu daerah afotik danau. Mikroba dan organisme lain menggunakan oksigen untuk respirasi seluler setelah mendekomposisi detritus yang jatuh dari daerah limnetik. Daerah ini dihuni oleh cacing dan mikroba.

d)  Daerah bentik

Daerah ini merupakan daerah dasar danau tempat terdapatnya bentos dan sisa-sisa organisme mati.

Gambar 4. Empat Daerah Utama Pada Danau Air Tawar (Sumber: Anonim, 2012)

Danau juga dapat dikelompokkan berdasarkan produksi materi organik-nya, yaitu sebagai berikut :

a.    Danau Oligotropik

Oligotropik merupakan sebutan untuk danau yang dalam dan kekurangan makanan, karena fitoplankton di daerah limnetik tidak produktif. Ciri-cirinya, airnya jernih sekali, dihuni oleh sedikit organisme, dan di dasar air banyak terdapat oksigen sepanjang tahun.

b.    Danau Eutropik

Eutropik merupakan sebutan untuk danau yang dangkal dan kaya akan kandungan makanan, karena fitoplankton sangat produktif. Ciri-cirinya adalah airnya keruh, terdapat bermacam-macam organisme, dan oksigen terdapat di daerah profundal.

Danau oligotrofik dapat berkembang menjadi danau eutrofik akibat adanya materi-materi organik yang masuk dan endapan. Perubahan ini juga dapat dipercepat oleh aktivitas manusia, misalnya dari sisa-sisa pupuk buatan pertanian dan timbunan sampah kota yang memperkaya danau dengan buangan sejumlah nitrogen dan fosfor. Akibatnya terjadi peledakan populasi ganggang atau blooming, sehingga terjadi produksi detritus yang berlebihan yang akhirnya menghabiskan suplai oksigen di danau tersebut. Pengkayaan danau seperti ini disebut "eutrofikasi". Eutrofikasi membuat air tidak dapat digunakan lagi dan mengurangi nilai keindahan danau.

2. Sungai

Sungai adalah suatu badan air yang mengalir ke satu arah. Air sungai dingin dan jernih serta mengandung sedikit sedimen dan makanan. Aliran air dan gelombang secara konstan memberikan oksigen pada air. Suhu air bervariasi sesuai dengan ketinggian dan garis lintang.

Komunitas yang berada di sungai berbeda dengan danau. Air sungai yang mengalir deras tidak mendukung keberadaan komunitas plankton untuk berdiam diri, karena akan terbawa arus. Sebagai gantinya terjadi fotosintesis dari ganggang yang melekat dan tanaman berakar, sehingga dapat mendukung rantai makanan.

Komposisi komunitas hewan juga berbeda antara sungai, anak sungai, dan hilir. Di anak sungai sering dijumpai misalnya ikan lele air tawar. Di hilir sering dijumpai ikan kucing (Clarias gariepinus) dan gurame. Beberapa sungai besar dihuni oleh berbagai kura-kura dan ular. Khusus sungai di daerah tropis, dihuni oleh buaya dan lumba-lumba.

Organisme sungai dapat bertahan tidak terbawa arus karena mengalami adaptasi evolusioner. Misalnya bertubuh tipis dorsoventral dan dapat melekat pada batu. Beberapa jenis serangga yang hidup di sisi-sisi hilir menghuni habitat kecil yang bebas dari pusaran air.

c. Ekosistem air laut

Ekosistem air laut dibedakan atas lautan, pantai, estuari, dan terumbu karang.

1)     Laut

Habitat laut (oseanik) ditandai oleh salinitas (kadar garam) yang tinggi dengan ion Cl- mencapai 55% terutama di daerah laut tropik, karena suhunya tinggi dan penguapan besar. Di daerah tropik, suhu laut sekitar 25°C. Perbedaan suhu bagian atas dan bawah tinggi. Batas antara lapisan air yang panas di bagian atas dengan air yang dingin di bagian bawah disebut daerah termoklin.

Di daerah dingin, suhu air laut merata sehingga air dapat bercampur, maka daerah permukaan laut tetap subur dan banyak plankton serta ikan. Gerakan air dari pantai ke tengah menyebabkan air bagian atas turun ke bawah dan sebaliknya, sehingga memungkinkan terbentuknya rantai makanan yang berlangsung balik. Habitat laut dapat dibedakan berdasarkan kedalamannya dan wilayah permukaannya secara horizontal.

a) Menurut kedalamannya, ekosistem air laut dibagi sebagai berikut:

i.  Litoral merupakan daerah yang berbatasan dengan darat.

ii. Neretik merupakan daerah yang masih dapat ditembus cahaya  matahari sampai bagian dasar dalamnya ± 300 meter.

iii. Batial merupakan daerah yang dalamnya berkisar antara 200-2500 m.

iv. Abisal merupakan daerah yang lebih jauh dan lebih dalam dari pantai (1.500-10.000 m).

b) Menurut wilayah permukaannya secara horizontal, berturut-turut dari tepi laut semakin ke tengah, laut dibedakan sebagai berikut.

i.  Epipelagik merupakan daerah antara permukaan dengan kedalaman air sekitar 200 m.

ii. Mesopelagik merupakan daerah dibawah epipelagik dengan kedalaman 200-1000 m. Hewannya misalnya ikan hiu.

iii.  Batiopelagik merupakan daerah lereng benua dengan kedalaman 200-2.500 m. Hewan yang hidup di daerah ini misalnya gurita.

iv.  Abisalpelagik merupakan daerah dengan kedalaman mencapai 4.000 m; tidak terdapat tumbuhan tetapi hewan masih ada. Sinar  matahari tidak mampu menembus daerah ini.

v.  Hadal pelagik merupakan bagian laut terdalam (dasar). Kedalaman lebih dari 6.000 m. Di bagian ini biasanya terdapat lele laut dan ikan Taut yang dapat mengeluarkan cahaya. Sebagai produsen di tempat ini adalah bakteri yang bersimbiosis dengan karang tertentu.

Di laut, hewan dan tumbuhan tingkat rendah memiliki tekanan osmosis sel yang hampir sama dengan tekanan osmosis air laut. Hewan tingkat tinggi beradaptasi dengan cara banyak minum air, pengeluaran urin sedikit, dan pengeluaran air dengan cara osmosis melalui insang. Garam yang berlebihan diekskresikan melalui insang secara aktif.

2)     Ekosistem pantai

Ekosistem pantai letaknya berbatasan dengan ekosistem darat, laut, dan daerah pasang surut. Ekosistem pantai dipengaruhi oleh siklus harian pasang surut laut. Organisme yang hidup di pantai memiliki adaptasi struktural sehingga dapat melekat erat di substrat keras.

Daerah paling atas pantai hanya terendam saat pasang naik tinggi. Daerah ini dihuni oleh beberapa jenis ganggang, moluska, dan remis yang menjadi konsumsi bagi kepiting dan burung pantai. Daerah tengah pantai terendam saat pasang tinggi dan pasang rendah. Daerah ini dihuni oleh ganggang, porifera, anemon laut, remis dan kerang, siput herbivora dan karnivora, kepiting, landak laut, bintang laut, dan ikan-ikan kecil. Daerah pantai terdalam terendam saat air pasang maupun surut. Daerah ini dihuni oleh beragam invertebrata dan ikan serta rumput laut.

Komunitas tumbuhan berturut-turut dari daerah pasang surut ke arah darat dibedakan sebagai berikut:

a) Formasi pes caprae

Dinamakan demikian karena yang paling banyak tumbuh di gundukan pasir adalah tumbuhan Ipomoea pes caprae yang tahan terhadap hempasan gelombang dan angin; tumbuhan ini menjalar dan berdaun tebal. Tumbuhan lainnya adalah Spinifex littorius (rumput angin), Vigna, Euphorbia atoto, dan Canaualia martina. Lebih ke arah darat lagi ditumbuhi Crinum asiaticum (bakung), Pandanus tectorius (pandan), dan Scaeuola Fruescens (babakoan).

b) Formasi baringtonia

Daerah ini didominasi tumbuhan baringtonia, termasuk di dalamnya Wedelia, Thespesia, Terminalia, Guettarda, dan Erythrina.

Bila tanah di daerah pasang surut berlumpur, maka kawasan ini berupa hutan bakau yang memiliki akar napas. Akar napas merupakan adaptasi tumbuhan di daerah berlumpur yang kurang oksigen. Selain berfungsi untuk mengambil oksigen, akar ini juga dapat digunakan sebagai penahan dari pasang surut gelombang. Yang termasuk tumbuhan di hutan bakau antara lain Nypa, Acathus, Rhizophora, dan Cerbera. Jika tanah pasang surut tidak terlalu basah, pohon yang sering tumbuh adalah: Heriticra, Lumnitzera, Acgicras, dan Cylocarpus.

3)     Estuary (muara)

Estuary merupakan tempat bersatunya sungai dengan laut. Estuary sering dipagari oleh lempengan lumpur intertidal yang luas atau rawa garam. Salinitas air berubah secara bertahap mulai dari daerah air tawar ke laut. Salinitas ini juga dipengaruhi oleh siklus harian dengan pasang surut aimya. Nutrien dari sungai memperkaya estuary.

Komunitas tumbuhan yang hidup di estuary antara lain rumput rawa garam, ganggang, dan fitoplankton. Komunitas hewannya antara lain berbagai cacing, kerang, kepiting, dan ikan. Bahkan ada beberapa invertebrata laut dan ikan laut yang menjadikan estuari sebagai tempat kawin atau bermigrasi untuk menuju habitat air tawar. Estuary juga merupakan tempat mencari makan bagi vertebrata semi air, yaitu unggas air.

4)   Terumbu karang

Di laut tropis, pada daerah neritik, terdapat suatu komunitas yang khusus, terdiri dari karang batu dan organisme-organisme lainnya. Komunitas ini disebut terumbu karang. Daerah komunitas ini masih dapat ditembus cahaya matahari sehingga fotosintesis dapat berlangsung.

Terumbu karang didominasi oleh karang (koral) yang merupakan kelompok Cnidaria yang mensekresikan kalsium karbonat. Rangka dari kalsium karbonat ini bermacam-macam bentuknya dan menyusun substrat tempat hidup karang lain dan ganggang.

Hewan-hewan yang hidup di karang memakan organisme mikroskopis dan sisa organik lain. Berbagai invertebrata, mikroorganisme, dan ikan, hidup di antara karang dan ganggang. Herbivora seperti siput, landak laut, ikan, menjadi mangsa bagi gurita, bintang laut, dan ikan karnivora.

3. Berbagai bentuk ekosistem (alami dan buatan)

Sebuah ekosistem adalah tingkatan paling kompleks dari sebuah organisasi alam. Ekosistem terbentuk dari sebuah komunitas dan lingkungan abiotiknya seperti iklim, tanah, air, udara, nutrien dan energi. Ahli ekologi adalah mereka yang mencoba menghubungkan bersama beberapa perbedaan aktifitas fisika dan biologi di dalam suatu lingkungan.

Penelitian mereka seringkali terfokus pada aliran energi dan perputaran material-material yang ada di dalam sebuah ekosistem. Mereka biasanya menggunakan komputer yang canggih untuk membantu memahami data-data yang dikumpulkan dari penelitian di lapangan dan untuk memprediksi perkembangan yang akan terjadi. Contoh ekosistem adalah  interaksi antara lingkungan abiotik (tanah, air, udara dsb) di Kabupaten Sumba Timur  dengan biotik, yaitu komunitas (kumpulan populasi manusia, kuda, rumput dll) yang menempati Kabupaten Sumba Timur tersebut. Contoh dari ekosistem alami adalah hutan, gurun. Ekosistem buatan sengaja dibuat oleh manusia, misalnya sawah, kebun, kota.

4. Macam-macam bentuk pola interaksi dalam satu ekosistem

Interaksi antar komponen ekologi dapat merupakan interaksi antar organisme, antar populasi, dan antar komunitas. Hubungan antara makhluk hidup dengan makhluk hidup (antar organisme) lainnya membentuk pola interaksi dalam ekosistem yang bermacam-macam, yaitu:

a. Netral adalah hubungan tidak saling mengganggu antar organisme dalam habitat yang sama yang bersifat tidak menguntungkan dan tidak merugikan kedua belah pihak, disebut netral. Contohnya: antara capung dan sapi.

b. Predasi adalah hubungan antara pemangsa atau predator dan mangsanya. Pemangsa tidak dapat hidup tanpa adanya mangsa. Selain itu, pemangsa berfungsi sebagai pengontrol populasi mangsa, Contohnya: ayam memakan cacing.

c. Simbiosis adalah cara hidup bersama antara dua jenis makhluk hidup yang bersifat langsung dan erat, terdiri dari:

(i)   Simbiosis mutualisme, adalah hubungan antara makhluk hidup yang saling menguntungkan. Terjadi pada lebah yang mendapatkan madu dari bunga, dan bunga pun dibantu proses penyerbukannya oleh lebah. Demikian pula tanaman kacang-kacangan dengan bakteri yang mampu mengikat nitrogen yang terdapat pada perakarannya. Bakteri mendapatkan tempat dan makanan, serta mampu berbiak pada perakaran, sedangkan tanaman kacang-kacangan mendapatkan mineral berupa Nitrogen dari bakteri yang penting bagi pembentukan protein bagi tubuh tumbuhan.

(ii)  Simbiosis parasitisme, hubungan antara makhluk hidup yang satu diuntungkan dan lain dirugikan, terjadi pada manusia dan virus influenza. Manusia  yang terkena virus akan merasa sakit, dan virus mendapat tempat dan makanan serta dapat berbiak pada tubuh manusia.

(iii) Simbiosis komensalisme, hubungan erat antara dua jenis makhluk hidup yang satu pihak mendapatkan keuntungan, sedangkan yang lain   tidak dirugikan, seperti terjadi pada tumbuhan paku (Nephrolepis sp.) yang hidup sebagai epifit (mendapat tempat, air dan mineral yang menempel diluar kulit batang) pada pohon palem yang besar, atau ikan remora (yang mendapat perlindungan dan sisa makanan) dengan ikan hiu atau penyu.

Antara populasi yang satu dengan populasi lain selalu terjadi interaksi secara langsung atau tidak langsung dalam komunitasnya. Contoh interaksi diantara populasi adalah sebagai berikut:

a. Alelopati merupakan interaksi diantara populasi, bila populasi yang satu menghasilkan zat yang dapat menghalangi tumbuhnya populasi lain. Contohnya, di sekitar pohon walnut (kenari) jarang ditumbuhi tumbuhan lain karena tumbuhan ini menghasilkan zat yang bersifat toksik. Pada mikroorganisme istilah alelopati dikenal sebagai anabiosa. Contoh, jamur Penicillium sp. dapat menghasilkan antibiotika yang dapat menghambat pertumbuhan bakteri tertentu.

b. Kompetisi merupakan interaksi diantara populasi, yang terjadi bila diantara populasi tersebut terdapat kepentingan yang sama sehingga terjadi persaingan untuk mendapatkan apa yang diperlukan. Contoh, persaingan antara populasi kambing dengan populasi sapi di padang rumput.

Komunitas adalah kumpulan populasi yang berbeda di suatu daerah yang sama dan saling berinteraksi. Contoh komunitas, misalnya komunitas sawah dan sungai. Komunitas sawah disusun oleh bermacam-macam organisme, misalnya padi, belalang, burung, ular, dan gulma. Komunitas sungai terdiri dari ikan, ganggang, zooplankton, fitoplankton, dan dekomposer. Antara komunitas sungai dan sawah terjadi interaksi dalam bentuk peredaran nutrien dari air sungai ke sawah dan peredaran organisme hidup dari kedua komunitas tersebut.

Interaksi antara komunitas cukup kompleks karena tidak hanya melibatkan organisme, tapi juga aliran energi dan makanan. Interaksi antara komunitas dapat kita amati, misalnya pada daur karbon. Daur karbon melibatkan ekosistem yang berbeda misalnya laut dan darat.

Interaksi antara komponen biotik dengan abiotik membentuk ekosistem. Hubungan antara organisme dengan lingkungannya menyebabkan terjadinya aliran energi dalam sistem itu. Selain aliran energi, di dalam ekosistem terdapat juga struktur atau tingkat trofik, keanekaragaman biotik, serta siklus materi.

Dengan adanya interaksi-interaksi tersebut, suatu ekosistem dapat mempertahankan keseimbangannya. Pengaturan untuk menjamin terjadinya keseimbangan ini merupakan ciri khas suatu ekosistem. Apabila keseimbangan ini tidak diperoleh maka akan mendorong terjadinya dinamika perubahan ekosistem untuk mencapai keseimbangan baru.

5. Struktur dan fungsi ekosistem

Interaksi komponen biotik dan abiotik terjadi pada suatu tempat merupakan ciri untuk setiap macam ekosistem.  Identifikasi dan penghitungan dari species  tumbuhan dan hewan  dari suatu ekosistem menunjukkan komposisi species ekosistem tersebut. Distribusi secara vertikal dari species yang berbeda menempati tingkat yang berbeda pula dan disebut stratifikasi. Contohnya, pohon menempati strata atau lapisan vertikal paling atas dari suatu hutan, semak belukar lapisan kedua dan herba juga rumput menempati lapisan dasar.

Komponen-komponen ekosistem sebagai suatu unit fungsional terdiri dari berbagai aspek, yaitu sebagai berikut:

(i)     Produktivitas

(ii)    Dekomposisi/Penguraian

(iii)   Aliran energy

(iv)   Siklus nutrient

Untuk memahami ekosistem akuatik marilah kita mengambil kolam kecil sebagai contoh yang cukup sederhana, dan menjelaskan adanya interaksi yang kompleks pada ekosistem perairan. Komponen abiotik adalah badan air dengan seluruh bahan anorganik dan organik yang terlarut dan endapan tanah yang subur di dasar kolam.

Sinar matahari yang masuk, siklus dari  temperatur, panjang hari dan keadaan iklim lainnya, mempengaruhi penilaian fungsi kolam secara keseluruhan. Komponen autotrof meliputi  phytoplankton, beberapa alga dan tumbuhan terapung, tumbuhan di bawah permukaan air dan tumbuhan kecil yang ditemukan di tepi kolam.  Konsumennya berupa zooplankton, dan hewan lainnya yang bebas berenang serta berada di dasar kolam. Pembusuknya adalah fungi (jamur), bakteri dan flagellata terutama yang melimpah di dasar kolam.

Sistem ini menyelenggarakan seluruh fungsi dari suatu ekosistem dalam biosfir, seperti perubahan bahan anorganik menjadi organik dengan bantuan sinar matahari oleh organisme autotrof; konsumsi organisme autotrof oleh organisme heterotrof (organisme yang mendapatkan makanan dari bahan organik); penguraian (dekomposisi) dan mineralisasi dari material (organisme) yang mati untuk kembali digunakan oleh autotrof secara berulang.  Disini secara tidak langsung energi bergerak menuju tingkat trofik yang lebih tinggi dan kemudian menghilang  sebagai panas  yang dilepaskan ke lingkungan.

a.    Produktivitas

Sinar matahari adalah persyaratan utama untuk berfungsinya suatu ekosistem secara berkelanjutan.  Produktivitas primer menunjukkan jumlah energi cahaya yang diubah menjadi energi kimia oleh autotrof suatu ekosistem selama 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, karena organisme tersebut menggunakan sebagian molekul 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), dapat dirumuskan sbb:

NPP = GPP – Rs 

Produktivitas primer dapat dinyatakan dalam energi per satuan luas per satuan waktu (J/m²/tahun), atau sebagai biomassa (berat) vegetasi yang ditambahkan ke ekosistem 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 yang singkat.

Laju pengubahan energi kimia pada makanan yang dimakan oleh konsumen pada suatu ekosistem menjadi biomassa baru mereka sendiri, disebut produktivitas sekunder. Misalnya, perpindahan bahan organik dari produsen ke herbivora yang merupakan konsumen primer dan perpindahan bahan organik dari herbivora ke karnivora. Di sebagian besar ekosistem, herbivora hanya mampu memakan sebagian kecil bahan tumbuhan yang dihasilkan, dan herbivora tidak dapat mencerna seluruh senyawa organik yang ditelannya. 

b. Dekomposisi/Penguraian

Dekomposer memecahkan bahan organik menjadi bahan anorganik, seperti karbondioksida, air dan nutrien, prosesnya disebut dekomposisi (penguraian).  Sisa tumbuhan yang mati seperti dedaunan, kulit kayu, bunga, dan sisa hewan yang mati, termasuk fecal (tinja), detritus (jaringan yang rusak) adalah bahan mentah untuk penguraian. Tahap penting pada proses penguraian adalah fragmentation (menjadikan kepingan), leaching (peluluhan), katabolisme, humifikasi dan mineralisasi.

Organisme pengurai (misalnya cacing tanah) menghancurkan detritus menjadi partikel kecil. Proses ini disebut fragmentation. Melalui proses leaching (peluluhan), nutrien anorganik yang terlarut dalam air masuk ke lapisan tanah dan diendapkan sebagai garam-garam yang tidak tersedia dalam tanah. Enzym dari bakteri dan fungi menguraikan detritus menjadi bahan anorganik sederhana. Proses ini disebut katabolisme.

Pengurai beroperasi secara simultan pada detritus (lihat gambar 5). Humifikasi dan mineralisasi terjadi selama penguraian di tanah. Humifikasi adalah akumulasi dari bahan amorf yang berwarna gelap yang disebut humus yang sangat resisten terhadap aksi mikroba dan menjalani pembusukan dengan kecepatan sangat lambat. Humus  didegradasi lebih lanjut oleh mikroba dengan melepaskan nutrien anorganik yang terjadi melalui proses yang dikenal sebagai mineralisasi.

Penguraian adalah suatu proses yang membutuhkan oksigen cukup besar. Kecepatan penguraian dikendalikan oleh komposisi kimia dari detritus dan faktor iklim. Kecepatan penguraian adalah sangat lambat jika detritus kaya akan lignin dan chitin, dan cepat sekali jika detritus kaya akan nitrogen dan bahan-bahan yang mudah larut dalam air seperti gula.  Temperatur dan kelembaban tanah adalah faktor iklim yang sangat penting yang mengatur penguraian melalui aktivitas mikroba tanah. Lingkungan yang hangat dan lembab adalah lebih baik untuk proses penguraian, dari pada temperatur yang rendah dan anaerob menghambat penguraian yang dihasilkan pada material organik. 

      

Gambar 5. Diagram yang menunjukkan siklus dekomposisi pada ekosistem

terrestrial (Sumber: Anand, 2011). 

c.  Aliran energi

Aliran energi yang terjadi dalam ekosistem alami dimulai dengan tumbuhan sebagai produsen. Tumbuhan yang memiliki kloroplas menerima energi dari matahari dan mampu mengubah karbondioksida (CO₂) dan air (H₂O) menjadi glukosa (C₆H₁₂O₆) dan oksigen (O₂) pada fotosintesis, reaksi fotosintesis dapat dilihat pada gambar 6. 

gambar 6. Fotosintesis (Anonim, 2013)

Aliran energi terdapat pada rantai makanan  dan jaring-jaring makanan. Rantai makanan adalah peristiwa makan dan dimakan antara makhluk hidup dengan urutan tertentu. Dalam rantai makanan ada makhluk hidup yang berperan sebagai produsen, konsumen, dan dekomposer. Pada rantai makanan terjadi proses makan dan dimakan dalam urutan tertentu yaitu rumput dimakan belalang, belalang dimakan katak, katak dimakan ular dan jika ular mati akan diuraikan oleh jamur yang berperan sebagai dekomposer menjadi mineral yang akan dimanfaatkan oleh tumbuhan untuk tumbuh dan berkembang (gambar 7).

Gambar 7. Rantai makanan (Sukajiyah, 2012)

Tiap tingkat dari rantai makanan dalam suatu ekosistem disebut tingkat trofik. Pada tingkat trofik pertama adalah organisme yang mampu menghasilkan zat makanan sendiri yaitu tumbuhan hijau atau organisme autotrof dengan kata lain sering disebut produsen. Organisme yang menduduki tingkat tropik kedua disebut konsumen primer (konsumen I). Konsumen I biasanya diduduki oleh hewan herbivora. Organisme yang menduduki tingkat tropik ketiga disebut konsumen sekunder (Konsumen II) yaitu hewan pemakan daging (karnivora) dan seterusnya. Organisme yang menduduki tingkat tropik tertinggi disebut konsumen puncak.

Rantai makanan merupakan gambar peristiwa makan dan dimakan yang sederhana. Kenyataannya dalam satu ekosistem tidak hanya terdapat satu rantai makanan, karena satu produsen tidak selalu menjadi sumber makanan bagi satu jenis herbivora, sebaliknya satu jenis herbivora tidak selalu memakan satu jenis produsen. Dengan demikian, di dalam ekosistem terdapat rantai makanan yang saling berhubungan membentuk suatu jaring-jaring makanan. Pada jaring-jaring makanan, meliputi banyak rantai makanan. Seperti ditunjukkan pada gambar 8 tentang jaring-jaring makanan, jika ditelaah terdapat 18 rantai makanan.

Gambar 8. Jaring-jaring makanan (Sukajiyah, 2012)

Organisme menempati suatu tempat di lingkungan alam atau pada suatu komunitas sesuai dengan makanannya, yang berhubungan erat dengan organisme lain. Berdasarkan dari sumber nutrisi atau makanan mereka, organisme tersebut menempati tempat yang spesifik pada rantai makanan yang diketahui sebagai tingkat trofiknya. Produsen masuk ke tingkat trofik yang pertama, herbivora (konsumen primer) ke tingkat kedua dan karnivora (konsumen sekunder) ketingkat ke tiga.

Sejumlah tingkat trofik pada rantai makanan di padang penggembalaan terbatas pemindahan energinya pada hukum 10 persen, yaitu hanya 10 persen energi dipindahkan ke tiap tingkat trofik dari tingkat trofik di bawahnya.  Pada dasarnya hal ini mungkin karena mempunyai begitu banyak tingkat, yaitu produsen, herbivora, karnivora primer, karnivora sekunder pada rantai makanan di penggembalaan tersebut (gambar 9).

Gambar 9.  Aliran energi melalui tingkat trofik yang berbeda (Sumber: Anand, 2011).

d. Piramida Ekologi

Dasar dari setiap piramida  (jumlah individu, biomassa maupun energi) menunjukkan produsen atau merupakan tingkat trofik yang pertama, sementara tingkat pada piramida yang paling atas menunjukkan konsumen tertier atau konsumen paling atas.  Piramida energi selalu  tegak lurus, belum pernah terbalik, karena aliran energi terutama dari satu tingkat trofik ke tingkat trofik berikutnya selalu menghilang sebagai panas pada setiap tingkat. Setiap tingkatan piramida menunjukkan jumlah energi yang ada pada setiap tingkat trofik setiap waktu atau setiap tahun per unit area. Energi matahari yang digunakan oleh produsen hanya sekitar satu persen (1%), sedangkan konsumen primer menggunakan 10% energi dari produsen demikian seterusnya (gambar 10).

Gambar 10. Piramida energi (Sumber: Anand, 2011).

e. Suksesi Ekologi

Suatu ciri yang penting dari seluruh komunitas adalah komposisi dan strukturnya yang dengan terus menerus berubah dalam responnya terhadap perubahan keadaan lingkungan. Perubahan komunitas  berlangsung tertib dan berurutan, sesuai dengan perubahan pada lingkungan fisiknya.  Perubahan ini pada akhirnya menuju ke suatu komunitas yang dekat dengan keseimbangan lingkungan dan disebut komunitas klimaks. Secara bertahap dan cukup jelas  dapat diramalkan perubahan pada komposisi species dari suatu area  menuju ke komunitas klimaks disebut suksesi ekologi. Selama suksesi beberapa species berkoloni pada suatu area dan populasinya menjadi lebih banyak, dimana populasi dari species lain berkurang dan berangsur menghilang.

Keberadaan komunitas yang ada sekarang di dunia dikarenakan adanya suksesi yang berlangsung selama lebih dari jutaan tahun, sejak mulai adanya kehidupan di bumi. Sesungguhnya suksesi dan evolusi merupakan proses yang terjadi pada waktu yang bersamaan.

Suksesi primer adalah suatu proses yang dimulai dengan tidak ada organisme hidup di  area tersebut, seperti bebatuan gundul, pembaharuan kolam, waduk atau bekas letusan gunung berapi (lahar dingin) Krakatau, yang semua makhluk hidupnya menghilang tidak tersisa.  Sedangkan suksesi sekunder adalah suatu proses yang dimulai pada area yang seluruh organisme di tempat tersebut menghilang, namun masih tersisa bagian dari makhluk hidup yang pernah tinggal seperti pada kejadian kebakaran hutan. Baik suksesi primer maupun sekunder menuju pada komunitas klimaks.

Pembentukan dari komunitas biotik yang baru umumnya adalah lambat. Sebelum suatu komunitas biotik dari bermacam-macam organisme dapat dibentuk, disini harus ada tanah. Bergantung sebagian besar pada iklim, hal ini merupakan proses alami yang memerlukan waktu beberapa ratus sampai beberapa ribu tahun untuk menghasilkan tanah yang produktif di atas bebatuan.

Suksesi sekunder dimulai pada area dimana komunitas biotik alamiah telah dirusak seperti ladang yang ditinggalkan, penebangan hutan, daratan yang kebanjiran. Karena tanah masih ada, suksesi sekunder lebih cepat pulih menjadi komunitas yang klimaks  dari pada suksesi primer.

Deskripsi suksesi ekologi biasanya difokuskan pada perubahan vegetasi. Bagaimanapun, disini perubahan vegetasi mempengaruhi ketersediaan makanan dan perlindungan untuk berbagai macam hewan. Dengan demikian, seperti berlangsungnya suksesi tumbuhan, jumlah dan macam hewan serta dekomposer juga berubah.

Suksesi tumbuhan

Pada suksesi primer di perairan, organisme perintis adalah  phytoplankton, organisme selanjutnya diletakan seiring waktu adalah tumbuhan hidrofit yang berakar, tumbuhan angiospermae yang bebas terapung, kemudian alang-alang, rerumputan, semak belukar dan terakhir pepohonan. Komunitas klimaks adalah hutan. Seiring waktu perairan akan dirubah menjadi daratan (gambar 11). Suksesi primer prosesnya berlangsung sangat lambat dan dapat mencapai ribuan tahun untuk mencapai komunitas klimaks.

Gambar 11. Suksesi Primer (Sumber: Anand, 2011).

Pada suksesi sekunder species yang menempati area tergantung pada kondisi tanah, tersedianya air, lingkungan seperti juga biji-bijian atau keberadaan benih lainnya. Dikarenakan tanah sudah tersedia, kecepatan suksesi adalah lebih cepat mencapai klimaks. Suksesi species tumbuhan dari ladang yang ditinggalkan di Carolina Utara. Pioneer  species  terdiri dari berbagai macam tumbuhan annual. Tahap suksesi kemudian diikuti oleh komunitas tumbuhan perennial dan rerumputan, semak belukar, pepohonan yang berkayu lunak seperti Pinus, dan terakhir pohon kayu keras dan semak-semak.  Suksesi ini memakan waktu sekitar 120 tahun dari tahap pioneer sampai komunitas klimaks (gambar 12).

Gambar 12. Suksesi sekunder (Anonim, 2012)

Apakah penting untuk memahami apakah itu suksesi, terutama suksesi primer, merupakan proses yang sangat lambat, mungkin memerlukan waktu ribuan tahun untuk mencapai klimaks. Fakta penting lainnya adalah untuk memahami bahwa seluruh suksesi terjadi di perairan atau di daratan, sama-sama menuju komunitas klimaks.

f.   Siklus Nutrien

Pergerakan elemen nutrien melalui berbagai komponen ekosistem disebut siklus nutrien. Nama lain siklus nutrien adalah siklus biogeokimia (bio: organisme hidup, geo: bebatuan, udara, air). Siklus nutrien terdiri dari dua macam, yaitu: (a) bentuk gas dan (b)  endapan (sedimen). Siklus nutrien bentuk gas misalnya nitrogen dan siklus karbon, berada di atmosfir.  Siklus sedimen seperti sulfur dan siklus fosfor, reservoirnya berada di lapisan kulit bumi. Faktor-faktor lingkungan, seperti tanah, kelembaban, pH, temperatur dan lain-lain mengatur kecepatan pelepasan nutrien ke atmosfir. Fungsi reservoir adalah untuk mempertemukan dengan defisit yang terjadi pada ketidakseimbangan antara kecepatan pemasukan dan pengeluaran nutrien.

1)     Siklus karbon

Aliran materi berupa oksigen yang dihasilkan tumbuhan terjadi pada ekosistem, oksigen dimanfaatkan oleh bermacam hewan dan manusia untuk melakukan pernapasan dan diubah menjadi karbondioksida, namun karbondioksida dapat diubah kembali melalui fotosintesis menjadi oksigen oleh tumbuhan.

Jika kita mempelajari susunan organisme hidup, sekitar 49 persen dari berat kering organisme mengandung karbon dan kemudian air. Jika kita lihat pada jumlah total karbon secara global, kita mendapatlan bahwa 71 persen karbon ditemukan terdapat di lautan. Lautan mengatur sejumlah karbondiokasida yang ada di atmosfir (Gambar 13). Apakah kamu tahu bahwa atmosfir hanya mengandung sekitar 1 persen dari total keseluruhan karbon?

Bahan bakar fosil juga mengarah kepada suatu reservoir dari karbon. Siklus karbon terjadi melalui atmosfir, lautan dan melalui organisme hidup dan mati.  Sesungguhnya sejumlah karbon dikembalikan ke atmosfir sebagai CO₂ melalui aktivitas respirasi dari produsen dan konsumen. Dekomposer juga pada dasarnya menambah sejumlah karbon ke CO₂ pool melalui pemrosesan sampah dan organisme yang mati di daratan dan lautan. Sejumlah karbon yang difiksasi menghilang ke sedimen dan dikeluarkan dari sirkulasi. Pembakaran kayu, kebakaran hutan dan pembakaran bahan organik, bahan bakar fosil, aktivitas gunung berapi semuanya menambah sumber untuk pelepasan CO₂ ke atmosfir.

Aktivitas manusia berpengaruh pada siklus karbon secara signifikan. berkurangnya hutan secara cepat dan penggunaan bahan bakar fosil secara besar-besaran untuk keperluan energi dan transportasi secara signifikan menambah kecepatan pelepasan karbondioksida ke atmosfer. 

Gambar 13. Model sederhana siklus karbon dalam biosphere (Sumber: Anand, 2011).

 

2)   Siklus fosfor

Organisme memerlukan fosfor sebagai bahan penyusun utama asam nukleat, fosfolipid, ATP dan pembawa energi lainnya, serta sebagai salah satu mineral penyusun tulang dan gigi. Fosfor ditemukan dalam bentuk fosfat (PO₄^3-), yang diserap oleh tumbuhan dan digunakan untuk sintesis bahan organik. Pelapukan batuan secara perlahan-lahan menambah fosfat ke dalam tanah (Gambar 14).

Gambar 14. Siklus Fosfor (Sumber: Gleason, 2005)

Setelah produsen menggabungkan fosfor ke dalam molekul biologis, fosfor dipindahkan ke konsumen dalam bentuk organik, dan ditambahkan kembali ke tanah melalui ekskresi fosfat tersebut oleh hewan dan oleh kerja bakteri pengurai dan fungi pada detritus. Humus dan partikel tanah mengikat fosfat, sedemikian rupa sehingga siklus fosfor cenderung menjadi cukup terlokalisir dalam ekosistem. Akan tetapi, fosfor benar-benar tergelontor ke dalam badan air, yang secara perlahan-lahan mengalir dari ekosistem terrestrial (daratan) ke laut. Erosi hebat mempercepat pengurasan fosfat, tetapi pelapukan bebatuan umumnya sejalan dengan hilangnya fosfat. Fosfat yang mencapai lautan secara perlahan-lahan terkumpul dalam endapan, kemudian tergabung dalam batuan, yang kemudian dapat menjadi bagian dari ekosistem terrestrial sebagai akibat proses geologis yang meningkatkan dasar laut atau menurunkan permukaan laut, pada suatu lokasi tertentu.

Dengan demikian, sebagian besar fosfat bersiklus ulang secara lokal diantara tanah, tumbuhan dan konsumen atas dasar skala waktu ekologis, sementara suatu siklus sedimentasi secara bersamaan mengeluarkan dan memulihkan fosfor terrestrial selama waktu geologis. Pola umum yang sama berlaku juga bagi banyak nutrien lain, yang tidak memiliki bentuk yang terdapat di atmosfir.

Dalam suatu ekosistem akuatik, yang belum secara serius diubah oleh aktivitas manusia, rendahnya fosfat terlarut sering kali membatasi produktivitas primer. Akan tetapi, pada banyak kasus, kelebihan (bukan keterbatasan) fosfat adalah permasalahan juga. Penambahan fosfat dalam bentuk limbah kotoran cair dan aliran permukaan dari ladang pertanian yang dipupuk, merangsang pertumbuhan alga dengan pesat (blooming) dalam ekosistem akuatik, yang seringkali memiliki akibat negatif, seperti eutrofikasi.  

6. Manusia dan lingkungannya.

Manusia sebagai makhluk hidup yang sempurna, menempati lingkungan tempat hidupnya. Interaksi antara manusia dengan lingkungannya yang terdiri dari makhluk hidup maupun makhluk tak hidup dapat berlangsung secara menguntungkan maupun merugikan.

Peranan Manusia yang bersifat merugikan terhadap lingkungan antara lain sebagai berikut:

a.    Eksploitasi yang melampaui batas sehingga persediaan Sumber Daya Alam makin menciut (depletion);

b.    Punah atau merosotnya jumlah keanekaan jenis biota;

c.    Berubahnya ekosistem alami yang mantap dan seimbang menjadi ekosistem binaan yang tidak mantap karena terus menerus memerlukan subsidi energy;

d.    Berubahnya profil permukaan bumi yang dapat mengganggu kestabilan tanah hingga menimbulkan longsor;

e.    Masuknya energi bahan atau senyawa tertentu ke dalam lingkungan yang menimbulkan pencemaran air, udara, dan tanah. hal ini berakibat menurunnya kualitas lingkungan hidup. Pencemaran dapat menimbulkan dampak negatif pada lingkungan dan terhadap manusia itu sendiri.

Peranan Manusia yang menguntungkan lingkungan antara lain:

a.    Melakukan eksploitasi Sumber Daya Alam (SDA) secara tepat dan bijaksana terutama SDA yang tidak dapat diperbaharui;

b.    Mengadakan penghijauan dan reboisasi untuk menjaga kelestarian keaneka jenis flora serta untuk mencegah terjadinya erosi dan banjir;

c.    Melakukan proses daur ulang serta pengolahan limbah agar kadar bahan pencemar yang terbuang ke dalam lingkungan tidak melampaui nilai ambang batasnya;

d.    Melakukan sistem pertanian secara tumpang sari atau multi kultur untuk menjaga kesuburan tanah. Untuk tanah pertanian yang miring dibuat sengkedan guna mencegah derasnya erosi serta terhanyutnya lapisan tanah yang mengandung humus;

e.    Membuat peraturan, organisasi atau undang-undang untuk melindungi lingkungan dan keanekaan jenis makhluk hidup.

7. Prinsip-prinsip Ekosistem

Pada prinsipnya, dalam ekosistem harus terjadi keseimbangan (homeostatis) antara komponen-komponen yang terdapat di dalamnya, baik komponen biotik maupun abiotiknya. Misalnya keberadaan produsen (ditempati oleh tumbuhan), konsumen (hewan, manusia) dan pengurai (bakteri, jamur) harus berada dalam keadaan setimbang, agar keberadaan materi maupun energi yang dibutuhkan dalam ekosistem tersebut selalu ada.

Keseimbangan lingkungan secara alami dapat berlangsung karena beberapa hal, yaitu komponen-komponen yang ada terlibat dalam aksi-reaksi dan berperan sesuai kondisi keseimbangan, pemindahan energi (arus energi), dan siklus biogeokimia yang dapat berlangsung. Keseimbangan lingkungan dapat terganggu bila terjadi perubahan berupa pengurangan fungsi dari komponen atau hilangnya sebagian komponen yang dapat menyebabkan putusnya mata rantai dalam ekosistem.

Hubungan keterkaitan dan ketergantungan antara seluruh komponen ekosistem harus dipertahankan dalam kondisi yang stabil dan seimbang. Perubahan terhadap salah satu komponen akan mempengaruhi komponen lainnya. Homeostatis adalah kecenderungan sistem biologi untuk menahan perubahan dan selalu berada dalam keseimbangan.

Ekosistem mampu memelihara dan mengatur diri sendiri seperti halnya komponen penyusunnya yaitu organisme dan populasi. Dengan demikian, ekosistem dapat dianggap suatu cybernetic di alam. Namun manusia cenderung mengganggu sistem pengendalian alamiah ini.

8. Hubungan antara ekosistem dan sosial sistem

Hubungan antara ekosistem dan sosial sistem sangatlah penting. Ekosistem yang tertata dengan baik di sebuah kota, kelestariannya bergantung pada hubungan sosial antara manusia satu dengan lainnya. Misalnya dalam pengelolaan sampah di kota, jika dilakukan peraturan dalam pembuangan dan pemilahan sampah organik (berasal dari tumbuhan dan hewan) akan berguna bagi pembuatan kompos atau pupuk yang diperlukan untuk kesuburan tanah, dan bermanfaat bagi pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Pemilahan sampah anorganik seperti sampah kertas bermanfaat untuk dibuat kertas daur ulang dsb. Peraturan pemilahan sampah tersebut harus disosialisasi kepada masyarakat dengan baik, melalui hubungan sosial, sehingga tertata ekosistem kota yang baik.

Bukan hanya daur ulang (recycle) barang-barang yang digunakan, seperti daur ulang bungkus minyak goreng untuk tempat pinsil atau tas, namun penggunaan kembali barang-barang yang digunakan (reuse), seperti penggunaan pakaian bekas, mobil bekas, dsb.; penghematan atau pengurangan barang-barang yang digunakan (reduce), seperti penghematan penggunaan air bersih, kertas, bahan bakar minyak bumi yang mengakibatkan polusi udara harus disosialisasikan kepada masyarakat.

BAB 5 SUMBER DAYA ALAM DAN LINGKUNGAN
 A.   Pengertian Sumber Daya Alam

Sebelum membahas tentang  Sumber Daya Alam (SDA), sebaiknya Anda mengatahui definisi dari SDA terlebih dahulu.

Menurut Slamet Riyadi (Darmodjo, 1991/1992) mendefinisikan Sumber Daya Alam sebagai segala isi yang terkandung dalam biosfer, sebagai sumber energi yang potensial, baik yang tersembunyi di dalam litosfer (tanah), hidrosfer (air) maupun atmosfer (udara) yang dapat dimanfaatkan untuk pemenuhan kebutuhan manusia secara langsung maupun tidak langsung.

Herman Haeruman Js (Kaligis, 1986) menyatakan bahwa: Sumber Daya Alam adalah sumber daya yang terbentuk karena kekuatan alami misalnya tanah, air dan perairan, biodata, udara dan ruang, mineral, bentang alam (landscape), panas bumi dan gas bumi, angin, pasang surut dan arus laut.

Jadi sumber daya alam adalah segala sesuatu yang ada di sekeliling manusia yang bukan dibuat manusia, dan yang terdapat di permukaan bumi, baik itu berada di dalam tanah, laut ataupun air dan di udara, yang dapat dimanfaatkan untuk pemenuhan kebutuhan manusia maupun organisme lain secara langsung maupun tidak langsung. Demikian Sumber daya alam ialah semua kekayaan alam baik berupa benda mati maupun benda hidup yang berada di bumi dan dapat dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan manusia.

B.   Klasifikasi Sumber Daya Alam dan Lingkungan  Hidup

SDA dapat digolongkan menjadi beberapa macam. Berikut ini akan  disajikan beberapa penggolongan SDA berdasarkan pada sifat, potensi dan jenisnya (Pratiwi dkk, 2000).

1)      Berdasarkan Sifat

Menurut sifatnya, sumber daya alam dapat dibagi 3, yaitu sebagai berikut :

a.       Sumber daya alam yang dapat diperbaharui (renewable)

 misalnya :Hewan, tumbuhan, mikroba, air dan tanah. Disebut terbarukan karena dapat melakukan reproduksi dan memiliki daya regenerasi (pulih kembali).

b.      Sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui (non-renewable)

misalnya: minyak bumi, gas bumi, batu bara, dan bahan tambang lainnya.

Sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui ialah sumber daya alam yang dapat habis dalam penggunaannya atau dapat juga dibentuk lagi tetapi memerlukan waktu yang lama yaitu ribuan tahun bahkan jutaan tahun. Contohnya semua jenis bahan galian (tambang). Dalam Undang-Undang No. 11 tahun 1976 tentang pertambangan dan bahan galian diklasifikasikan menurut kepentingannya bagi negara sebagai berikut

1)      Golongan A yaitu golongan bahan galian strategis.

Contoh: semua jenis batu batu bara, minyak bumi, bahan radio aktif, tembaga, aluminium, timah putih, mangan, besi, nikel, dan sebagainya. Bahan galian ini penting untuk menjamin perekonomian negara.

2)      Golongan B yaitu golongan bahan galian vital.

Contoh: emas, perak, magnesium, seng, wolfarm, batu permata, mika, asbes, dan sebagainya. Bahan galian penting untuk memenuhi hajat hidup orang banyak.

3)      Golongan C yaitu bahan galian yang tidak termasuk ke dalam golongan A atau B Contoh: bahan galian yang termasuk bahan industri.

c.       Sumber daya alam yang tidak habis,

misalnya udara, matahari, energy pasang surut, energi laut dan air dalam siklus hidrologi.

2)      Berdasarkan Potensi

Menurut potensi penggunaannya, sumber daya alam dibagi beberapa macam, antara lain sebagai berikut.

a.       Sumber daya alam materi

Merupakan sumber daya alam yang dimanfaatkan dalam bentuk fisiknya. Misalnya, batu, besi, emas, kayu, serat kapas, kaca, dan rosela.

b.      Sumber daya alam energy

Merupakan sumber daya alam yang dimanfaatkan sebagai sumber energi. Misalnya batu bara, minyak bumi, gas bumi, air terjun, sinar matahari, energi pasang surut air laut, dan kincir angin.

c.       Sumber daya alam ruang

 Merupakan sumber daya alam yang berupa ruang atau tempat hidup, misalnya area tanah (daratan) dan angkasa.

3)      Berdasarkan Jenis

Menurut jenisnya, sumber daya alam dibagi dua sebagai berikut :

a.       Sumber daya alam nonhayati (abiotik)

Sumber Daya Alam nonhayati disebut juga sumber daya alam fisik, yaitu sumber daya alam yang berupa benda-benda mati. Misalnya : bahan tambang, tanah, air, dan kincir angin.

b.      Sumber daya alam hayati (biotic)

Sumber daya alam hayati disebut juga sumber daya alam yang berupa mahkluk hidup. Misalnya : hewan, tumbuhan, mikroba, dan manusia.

C.   Konsep-konsep Pengelolaan Sumber Daya Alam

Sumber daya alam memiliki peranan dalam pemenuhan kebutuhan manusia. Untuk memudahkan pengkajiannya, pemanfaatan SDA dibagi berdasarkan sifatnya, yaitu SDA hayati dan nonhayati.

1.      Sumber daya alam hayati

a)      Tumbuhan

Tumbuhan merupakan sumber daya alam yang sangat beragam dan melimpah. Organisme ini memiliki kemampuan untuk menghasilkan oksigen dan pati melalui proses fotosintesis. Oleh karena itu, tumbuhan merupakan produsen atau penyusun dasar rantai makanan. Eksploitasi tumbuhan yang berlebihan dapat mengakibatkan kerusakan bahkan kepunahan dan hal ini akan berdampak pada rusaknya rantai makanan. Kerusakan yang terjadi karena punahnya salah satu faktor dari rantai makanan akan berakibat punahnya konsumen tingkat di atasnya. Pemanfaatan tumbuhan oleh manusia diantaranya:

·         Bahan makanan: padi, jagung,gandum,tebu

·         Bahan bangungan: kayu jati, kayu mahoni

·         Bahan bakar (biosolar): kelapa sawit

·         Obat: jahe, daun binahong, kina, mahkota dewa

·         Pupuk kompos.

b)     Pertanian dan perkebunan

Indonesia dikenal sebagai negara agraris karena sebagian besar penduduk Indonesia mempunyai pencaharian di bidang pertanian atau bercocok tanam. Data statistik pada tahun 2001 menunjukkan bahwa 45% penduduk Indonesia bekerja di bidang agrikultur. Hal ini didasarkan pada kenyataan bahwa negara ini memiliki lahan seluas lebih dari 31 juta ha yang telah siap tanam, dimana sebagian besarnya dapat ditemukan di Pulau Jawa.Pertanian di Indonesia menghasilkan berbagai macam tumbuhan komoditi ekspor, antara lain padi, jagung, kedelai, sayur-sayuran, cabai, ubi, dan singkong. Di samping itu, Indonesia juga dikenal dengan hasil perkebunannya, antara lain karet (bahan baku ban), kelapa sawit (bahan baku minyak goreng), tembakau (bahan baku obat dan rokok), kapas (bahan baku tekstil), kopi (bahan minuman), dan tebu (bahan baku gula pasir).

c)      Hewan, peternakan, dan perikanan

Sumber dayaa alam hewan dapat berupa hewan liar maupun hewan yang sudah dibudidayakan. Pemanfaatannya dapat sebagai pembantu pekerjaan berat manusia, seperti kerbau dan kuda atau sebagai sumber bahan pangan, seperti unggas dan sapi.Untuk menjaga keberlanjutannya, terutama untuk satwa langka, pelestarian secara in situ dan ex situ terkadang harus dilaksanakan.Pelestarian in situ adalah pelestarian yang dilakukan di habitat asalnya, sedangkan pelestarian ex situ adalah pelestarian dengan memindahkan hewan tersebut dari habitatnya ke tempat lain. Untuk memaksimalkan potensinya, manusia membangun sistem peternakan, dan juga perikanan, untuk lebih memberdayakan sumber daya hewan.

2.      Sumber daya alam nonhayati

Ialah sumber daya alam yang dapat diusahakan kembali keberadaannya dan dapat dimanfaatkan secara terus-menerus, contohnya: air, angin, sinar matahari, dan hasil tambang.

a)      Air

Air merupakan salah satu kebutuhan utama makhluk hidup dan bumi sendiri didominasi oleh wilayah perairan.Dari total wilayah perairan yang ada, 97% merupakan air asin (wilayah laut, samudra, dll.) dan hanya 3% yang merupakan air tawar (wilayah sungai, danau, dll.). Seiring dengan pertumbuhan populasi manusia, kebutuhan akan air, baik itu untuk keperluan domestik dan energi, terus meningkat. Air juga digunakan untuk pengairan, bahan dasar industri minuman, penambangan, dan aset rekreasi. Di bidang energi, teknologi penggunaan air sebagai sumber listrik sebagai pengganti dari minyak bumi telah dan akan terus berkembang karena selain terbaharukan, energi yang dihasilkan dari air cenderung tidak berpolusi dan hal ini akan mengurangi efek rumah kaca.Pelestarian air dapat berupa pelstarian kuantitas air. Pelestarian kuantitas air dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain penyediaan air, pemanfaatan air.

b)      Angin

Pada era ini, penggunaan minyak bumi, batu bara, dan berbagai jenis bahan bakar hasil tambang mulai digantikan dengan penggunaan energi yang dihasilkan oleh angin. Angin mampu menghasilkan energi dengan menggunakan turbin yang pada umumnya diletakkan dengan ketinggian lebih dari 30 meter di daerah dataran tinggi.Selain sumbernya yang terbaharukan dan selalu ada, energi yang dihasilkan angin jauh lebih bersih dari residu yang dihasilkan oleh bahan bakar lain pada umumnya. Beberapa negara yang telah mengaplikasikan turbin angin sebagai sumber energi alternatif adalah Belanda dan Inggris.

c)      Tanah

Tanah termasuk salah satu sumber daya alam nonhayati yang penting untuk menunjang pertumbuhan penduduk dan sebagai sumber makanan bagi berbagai jenis makhluk hidup. Pertumbuhan tanaman pertanian dan perkebunan secara langsung terkait dengan tingkat kesuburan dan kualitas tanah. Tanah tersusun atas beberapa komponen, seperti udara, air, mineral, dan senyawa organik. Pengelolaan sumber daya nonhayati ini menjadi sangat penting mengingat pesatnya pertambahan penduduk dunia dan kondisi cemaran lingkungan yang ada sekarang ini. Jika lapisan tanah tersebut mentah, artinya zat-zat makan yang ada di lapisan itu belum dapat dimakan oleh tumbuh-tumbuhan, tanah mentah tersebut bila dicangkuli, diberi pupuk hijau dan kandang kemudian ditanami, lama kelamaan akan berubah menjadi tanah (zat-zat makanan yang ada di dalamnya sudah dapat diisap oleh tumbuh-tumbuhan).

d)     Hasil tambang

Sumber daya alam hasil penambangan memiliki beragam fungsi bagi kehidupan manusia, seperti bahan dasar infrastruktur, kendaraan bermotor, sumber energi, maupun sebagai perhiasan. Berbagai jenis bahan hasil galian memiliki nilai ekonomi yang besar dan hal ini memicu eksploitasi sumber daya alam tersebut. Beberapa negara, seperti Indonesia dan Arab, memiliki pendapatan yang sangat besar dari sektor ini. Jumlahnya sangat terbatas, oleh karena itu penggunaannya harus dilakukan secara efisein.Beberapa contoh bahan tambang dan pemanfaatannya:

Minyak Bumi

·         Avtur untuk bahan bakar pesawat terbang;

·         Bensin untuk bahan bakar kendaraan bermotor;

·         Minyak Tanah untuk bahan baku lampu minyak;

·         Solar untuk bahan bakar kendaraan diesel;

·         LNG (Liquid Natural Gas) untuk bahan bakar kompor gas;

·         Oli ialah bahan untuk pelumas mesin;

·         Vaselin ialah salep untuk bahan obat;

·         Parafin untuk bahan pembuat lilin; dan

·         Aspal untuk bahan pembuat jalan (dihasilkan di Pulau Buton)

1)      Terbentuknya Minyak Bumi dan Pengolahannya

Apakah anda mengetahui istilah lain dari minyak bumi? Minyak bumi disebut juga bahan bakar fosil sebab terbentuk dari fosil hewan maupun tumbuhan laut. Dalam bahasa Inggris minyak bumi di sebut Petroleum (Petro = batu dan oleum = minyak), jadi maksudnya adalah minyak batuan. Minyak bumi, terbentuk sebagai hasil akhir dari perombakan bahan-bahan organik (sel-sel dan jaringan hewan/tumbuhan laut) yang tertimbun selama berjuta-juta tahun di dalam tanah, baik di daerah daratan ataupun di daerah lepas pantai. Proses pembentukan minyak bumi ini berlangsung dalam jangka waktu jutaan tahun. Baik hewan maupun tumbuhan laut yang pada waktu itu tumbuh dan berkembang di dasar laut, zat organiknya tertutup oleh lapisan-lapisan rombakan batuan lain/endapan tanah yang berasal dari erosi di daratan atau pegunungan. Lapisan penutup ini menghalangi terjadinya oksidasi dan penguraian sempurna zat-zat tersebut, sedangkan naiknya suhu dan tekanan menyebabkan terjadinya penyulingan bertingkat dari zat organik yang sebagiannya telah terurai itu, maka terpisahlah minyak bumi dan gas alam. Teori ini di dukung oleh fakta bahwa minyak bumi umumnya terdapat padabatuan endapan yang berpori. Minyak dan gas terbentuk dalam jumlah yang relatif sedikit dan terpancar di daerah batuan endapan, yang kemudian mengumpul dalam tempat-tempat penyimpanan berabad-abad yang lalu. Tempat-tempat penyimpanan itu biasanya mengandung batu kapur atau batu pasir yang kedap, sedemikian sehingga gas dan minyak terperangkap di dalamnya. Biasanya batu kapur dan batu pasir tersebut pada bagian dalamnya cukup berpori, sehingga dapat dilalui cairan minyak untu kemudian mengumpul membentuk sumur-sumur pada bagian yang kedap cairan. Pori-pori ini umumnya mengandung 3% batu kapur dan 35% batu pasir. Pada tempat- tempat penyimpanan minyak batuan tersebut, biasanya pada bagian atas terdapat gas, bagian tengah minyak bumi dan bagian bawah larutan garam, sesuai dengan perbedaan massa jenisnya.

Sumber utama produksi minyak yang terperangkap ini biasanya jauh di bawah permukaan tanah, dan ada tiga bentuk utama jebakan minyak ini, yaitu

1) Jebakan Antiklin, berupa lengkungan yang terbentuk oleh dorongangerakan lapisan batuan ke atas.

2) Jebakan Patahan, disebabkan oleh pergeseran dua lapisan batuan yang bergerak kedua arah yang berlawanan, yang satu bergerak ke atas yang lain bergerak ke bawah.

3) Jebakan Ketidakselarasan (Straigrafik), terjadi karena batuan yang berpori terjepit oleh lapisan batuan yang tak berpori.

Ada pula jebakan yang terbentuk di sekeliling endapan abtuan garam, di bawah permukaan laut. Tinggi endapan garam itu dapat mencapai 8 km dan bergaris tengah 0,8 km, maka di sekeliling bukit garam tersebut akan terkumpul minyak bumi.

Lebih dari setengah bagian dari jumlah minyak bumi di dunia berasal dari Era Cenozoicum (kira-kira 70 juta tahun yang lalu), pada Periode Tertier. Selanjutnya minyak bumi ada pula yang berasal dari Era Paleozoicum dengan jumlah yang paling sedikit, sedangkan jumlah yang paling kecil terjadi di Era Mesozoicum. Minyak bumi yang terdapat di Indonesia paling banyak terbentuk pada masa Periode Tertier tersebut, yang terbanyak ditemukan di daerah Sumatera, Kalimantan dan Jawa.

2)      Pengolahan Minyak Bumi.

Bahan utama yang terkandung di dalam minyak bumi adalah Hidrokarbon (Alifatik dan Siklik), yang sebagaian besar adalah alkana dan siklo alkana. Campuran ini dapat dipisahkan menjadi komponen-komponennya secara penyulingan/destilasi bertingkat yang dilakukan berdasarkan adanya perbedaan titik didih setiap komponen-komponen campuran tersebut. Sesuai dengan banyaknya atom karbon (C) dari alkana yang bersangkutan. Makin besar jumlah atom karbon pada alkana tersebut, makin tinggi titik didihnya.

Destilasi Minyak Bumi.

Proses penyulingan minyak bumi sampai jadi komponen minyak yang siap dipakai untuk bahan bakar dan lain sebagainya meliputi tahapan proses sebagai berikut:

1)      Penguapan

Minyak bumi dialirkan melalui pipa ke dalam dapur pemanas dan berubah menjadi uap.

2)      Pemisahan Komponen Minyak

Uap minyak bumi dialirkan ke dalam menara fraksinasi. Menara fraksinasi ini tersusun dari puluhan tingkat bak pengembun uap. Uap naik ke atas tiap tingkat menara melalui tutup gelembung. Uap dari komponen minyak bumi yang titik didihnya leibh tinggi akan mengembun pada bak pengembunan yang lebih rendah. Minyak bumi yang titik didihnya lebih rendah. Sedangkan uap dari komponenkomponen minyak bumi yang titik didihnya lebih rendah mengembun pada bak pengembunan yang lebih tinggi dari menara.

Dari pemisahan di menara fraksinasi ini diperoleh beberapa komponen. Pada umumnya komponen-komponen yang dihasilkan minyak bumi dari satu tempat ke tempat lainnya tidak banyak berbeda. Yang berbeda biasanya hanya perbandingan komponen-komponen yang dihasilkan. Kolom penyulingan bertingkat minyak bumi yang dikenal dengan nama kolom fraksinasi, merupakan suatu silinder baja yang tingginya kira-kira 37 m dan di dalamnya mempunyai bilik-bilik dengan katup-katup baja pula sebagai tempat pemisahan fraksi-fraksi minyak bumi tersebut. (Liliasari dalam Dahar, RW, 1990: 393)

Batu Bara

dimanfaatkan untuk bahan bakar industri dan rumah tangga.

1)      Terbentuknya Batu Bara dan Pengolahannya

Anda perlu mengetahui proses terbentunya batu bara dan pengolahannya. Apa itu batu bara? Batu bara adalah mineral hitam yang terbentuk dari sisa-sisa tumbuhan purba. Pada periode karbon (300 juta tahun yang lalu) dan pada periode Creta (100 juta tahun yang lalu), iklim bumi dan komposisi atmosfer sangat cocok utnuk melimpahruahnya pertumbuhan tanaman. Di daratan yang sangat luas, di daratan yang berpaya-paya ataupun di air dangkal tumbuh-tumbuhan pada saat itu tumbuh dengan suburnya.

Ketika tumbuhan mati, tumbuhan tersebut terbenam ke dalam rawa.

Tidak adanya oksigen di dalam rawa menyebabkan tumbuhan tersebut tidak membusuk, melainkan berubah menjadi bahan serata yang di sebut gambut.

Ketika lapisan gambut yang saling bertumpuk mendapat tekanan yang sangat

besar dari permukaan, maka lapisan itu brubah menjadi batu bara lunak (lignit), tekanan yang lebih besar mengubah batu bara lignit menjadi batu bara muda (bituminus) yang kadang-kadang berubah menjadi batu bara yang keras dan mengkilap (antrasit). Kedua jenis batu bara tersebut di tambang untuk dimanfaatkan.

Berlangsungnya proses perubahan ini disebabkan oleh kurangnya konsentrasi oksigen dalam rawa-rawa, sehingga dengan bantuan panas yang

timbul oleh tekanan batuan di atas gambut keluarlah gas-gas nitrogen, hydrogen dan oksigen dari senyawa karbon kompleks yang merupakan sisa-sisa tumbuhan tadi, yang akhirnya akan menyebabkan kadar karbon pada zat-zat sisa tersebut makin tinggi. Zat-zat lain yang dibebaskan pula selama proses pembentukan batu bara ini diantaranya CO2, H2O, dan CH4.

Proses pembentukan batu bara di kenal sebagai proses karbonisasi, karena makin tua umur batu bara, makin tinggi kadar karbonnya. Apabila diurutkan, maka pembentukan batubara dimulai dengan tahap pembentukan gambut, kemudian batu bara muda atau lignit, selanjutnya baru terbentuk batu bara. Batu bara itu dapat mengalami perubahan lebih lanjut karena pertambahan tekanan serta naiknya suhu menjadi antrasit, yang kadar karbonnya tertinggi.

Macam-macam zat yang terjadi selama pembentukan batu bara menunjukkan perbedaan kadar karbon yang dikandungnya. Makin tinggi kadar karbon tersebut, makin tinggi pula kualitas batu bara tersebut, yang ditunjukkan pula oleh nilai kalori yang dihasilkannya pada pembakaran.

Cara lain untuk menunjukkan jenis-jenis batubara adalah dengan cara

melihat lapisan-lapisan batu bara yang tampak secara langsung, tanpa

menggunakan mikroskop, seperti yang diusulkan oleh Marie Stopes dan di

kenal sebagai sistem Stopes; yaitu Vitrain yang sifatnya hitam mengkilat

seperti kaca; Fusain yang disebut juga mineral batu bara yang bersifat mudah

pecah dan berdebu; Durain yang bersifat keras dan seringkali berbentuk;

Clarain yang bersifat lapisan-lapisan yang berkilauan (Liliasari dalam Dahar,

RW,1990).

2)      Pengolahan Batu Bara

Batu bara hasil penambangan. Sebelum dipergunakan perlu pengolahan terlebih dahulu, seperti harus dilakukan pemurnian batu bara dari zat pencemaran dan pemotongan menjadi bentuk-bentuk dan ukuran yang sesuai dengan permintaan konsumen. Banyak produk kimia diturunkan dari batu bara. Dari batu bara dapat

diperoleh Kokas yang selanjutnya akan di dapat berbagai macam zat, seperti:

Ter, yaitu hasil penguraian yang mudah menguap terdiri atas zat cair dan mengembun langsung, gas (CH4 dan H2) untuk bahan bakar dan minyakminyak

ringan (Zat cair yang mudah menguap). Bila minyak-minyak ringan ini dimurnikan melalui destilasi bertingkat akan terpisah menjadi Benzena (C6H6), Toluena (C7H8), dan campuran dari tiga macam Silena (C8H10). Zat ini bermanfaat sebagai pelarut dan pereaksi untuk membuat zat-zat kimia yang lain. Ter didestilasi untuk menghilangkan bagian yang mendidih antara 3500 – 4000C, menghasilkan residu ter yang digunakan sebagai bahan bakar. Senyawa-senyawa penting yang dapat diisolasi dari hasil destilsi dengan metode ekstraksi diantaranya: Naftalen (C10H8), Antrasen (C14H10), Fenol atau disebut juga Karbol (C6H5OH), dan Piridin (C5H5N).

Dalam kehidupan sekarang ini banyak bahan yang dibuat melalui industri kimia berasal dari batu bara diantaranya obat-obatan, cat, bahan peledak, pestisida dan plastik.

Sebagai contoh dapat diubah menjadi asam salisilat, yang

dipergunakan sebagai bahan dasar aspirin ataupun minyak gandapura sebagai

obat.

Biji Besi

Untuk peralatan rumah tangga, pertanian dan lain-lain

Tembaga

merupakan jenis logam yang berwarna kekuning-kuningan, lunak dan mudah ditempa.

Bauksit

Sebagai bahan dasar pembuatan alumunium.

Emas dan Perak

untuk perhiasan

Marmer

Untuk bahan bangunan rumah atau gedung

Belerang

Untuk bahan obat penyakit kulit dan korek api

Yodium

Untuk obat dan peramu garam dapur beryodium

Nikel

Untuk bahan pelapis besi agar tidak mudah berkarat.

Gas Alam

Untuk bahan bakar kompor gas

Mangaan

Untuk pembuatan pembuatan besi baja

Grafit

Bermanfaat untuk membuat pensil

D.   Masalah  Kependudukan dan Lingkungan Hidup

Pemanfaatan Sumber Daya Alam di Indonesia menimbulkan berbagai masalah yang baru terasa akhir-akhir ini :

1.      Masalah kesempatan kerja bagi penduduk yang terus bertambah setiap tahunnya.

2.      Masalah pertambahan angkatan kerja dan kesukaran atau hambatan dalam bidang pengembangan industry sehubungan dengan pertambahan angkatan kerja tersebut.

3.      Masalah pengandaan dan permintaan akan bahan-bahan dasar, seperti kayu, bahan-bahan mineral dan bahan-bahan tersebut bila penggunaannya berlebihan dikhawatirkan akan merugikan generasi yang akan datang.

4.      Masalah pembiayaan, penentu arah dan pola pendidikan, riset dan perkembangan teknologi yang sangat berbeda antara Negara yang satu dengan yang lain.

5.      Masalah yang berkaitan dengan kepincangan neraca perdagangan nasional, dimana perbandingan nilai ekspor dan impor terlalu besar. Pada Negara-negara maju ekspor barang-barang jadi ke Negara-negara berkembang memiliki nilai yang sangat besar dibandingkan impor yang dilakukan Negara maju tersebut dari Negara berkembang karena yang diimpornya berupa bahan-bahan dasar untuk membuat barang-barang jadi tersebut, bila hal ini dibiarkan terus menerus maka neraca perdagangan milik Negara maju dan berkembang bila dibandingkan sangat pincang atau berat sebelah.

E.   Prinsip dan Usaha Pelestarian Sumber Daya Alam dan Lingkungan Hidup

Usaha pelestarian lingkungan sebenarnya telah dimulai sejak zaman dahulu, misalnya bagaimana manusia untuk mendapatkan buruan dan tangkapan yang tak tentu hasilnya,  kadang suatu hari dapat banyak tetapi disaat lain dapat sedikit. Untuk itu kemudian manusia menjinakkan dan memelihara hewan dan tanaman serta menjaga dari kerusakan dan serangan dari hewan liar. Dengan melakukan usaha peternakan dan pertanian itu, manfaat lingkungan dapat diperbesar dan resiko lingkungan diperkecil, sehinga kemungkinan terpenuhinya kebutuhan dasarnya dapat lebih terjamin. Usaha manusia berupa penjinakkan dan pemeliharaan tumbuhan dan hewan liar disebut Domestikasi, dan usaha ini merupakan bentuk usaha awal pengelolaan atau pelestarian lingkungan dalam kebudayaan manusia.

Pengelolaan lingkungan mempunyai ruang lingkup yang luas dengan cara yang beraneka pula. Namun demikian dapat kita kelompokkan menjadi: pengelolaan lingkungan secara rutin, perencanaan pengelolaan lingkungan secara dini, perencanaan perkiraan dampak lingkungan, dan perencanaan perbaikan kerusakan lingkungan. Bentuk atau cara pelestarian lainnya dapat pula kita mengenalnya seperti cagar alam, cagar budaya, atau pun  cagar biosfer, Suaka Alam, Suaka Margasatwa, Taman Nasional, dan Taman Hutan Raya.

1. Cagar alam

Cagar alam adalah sebidang lahan yang dijaga untuk melindungi fauna dan flora yang ada di dalamnya. Di dalam cagar alam tersebut tidak dibolehkan adanya eksploitasi mengambil atau memanfaatkan tumbuhan, hewan atau kekayaan alam lainnya. Alam dalam kawasan tersebut di biarkan apa adanya tumbuh secara alamiah. Namun demikian dijaman pembangunan ini, adanya keinginan kuat untuk mengikutsertakan cagar alam dalam proses pembangunan,maka digunakan istilah Taman Nasional. Salah satu bentuk kawasan konservasi yang dapat mempunyai tujuan ganda tersebut adalah Taman Nasional. Dengan demikian Taman Nasional adalah kawasan konservasi yang dikelola secara terpadu artinya semua tujuan perlindungan pengawetan dan pemanfaatan dapat ditampung dalam satu kesatuan (unit) pengelolaan.

Berbeda dengan kawasan konservasi lain yaitu, Suaka Alam yang meliputi Cagar Alam dan Suaka Margasatwa. Pada kawasan ini tujuan utama dititik beratkan kepada perlindungan dan pengawetan semata, sedangkan upaya pemanfaatan secara langsung terbatas sekali.

2. Cagar Budaya

Cagar budaya pun memiliki pengertian yang sama dengan cagar alam, hanya saja yang dilindungi bukan suatu daerah, melainkan suatu hasil kebudayaan manusia, seperti sebuah candi dengan daerah sekitarnya, daerah condet di ibukota Jakarta juga merupakan cagar budaya yaitu perkampungan masyarakat Betawi asli, yang sebagian besar sudah tergusur ke luar Jakarta oleh derasnya pembangunan dan arus penduduk pendatang. 

3. Cagar Biosfer

Cagar biosfer adalah dapat meliputi suatu daerah yang telah dibudidayakan manusia, misalnya untuk pertanian secara tradisional dan pemukiman. Cagar biosfer ini sulit untuk dipertahankan, karena masyarakat yang ada di dalamnya cenderung berubah dan berkembang pada kehidupan yamng modern.

4. Suaka Alam

Suaka alam yaitu suatu kawasan yang memiliki ciri khas berupa keragaman dan keunikan jenis flora yang untuk kelangsungan hidupnya dapat dilakukan pembinaan terhadap habitatnya.

5. Suaka Margasatwa

Suaka margasatwa yaitu suatu kawasan yang memiliki ciri khas berupa keragaman dan keunikan jenis satwa yang untuk kelangsungan hidupnya dapat dilakukan pembinaan terhadap habitatnya.

6. Taman Nasional (Pasal 1 butir 13 UU No 5 Taun 1990)

Taman Nasional yaitu kawasan pelestarian alam yang memiliki ekosistem asli, dikelola dengan sistem zonasi yang dimanfaatkan untuk tujuan penelitian, ilmu pengetahuan, pendidikan, pariwisata, dan rekreasi. Taman Nasional mempunyai tujuan utama untuk pemanfaatan di bidang penyediaan tempat Wisata Alam. Hutan lindung merupakan juga kawasan hutan yang disisihkan dengan tujuan utama untuk perlindungan tata air, agar keberadaan sistem penyediaan air dapat berlangsung terus menerus.

Dilihat dari beberapa tujuan kawasan konservasi dan kawasan hutan, jelaslah bahwa Taman            Nasional dapat menampung semua tujuan baik perlindungan, pengawetan dan pemanfaatan secara lestari.

Pembangunan Taman Nasional mempunyai azas pokok di mana pengembangan Azas tersebut dapat disesuaikan dengan kepentingannya. Azas pokok yang dimaksud adalah merupakan rumusan dari IUCN pada tahun 1969 yang kemudian diterima pada kongres Taman Nasional Sedunia ke 11 tahun 1972.

Adapun azas pokok tersebut adalah sebagai berikut.

a)      Suatu Taman Nasional harus relatif cukup luas.

b)      Taman Nasional harus memiliki sumber daya alam yang khas dan unik baik flora, fauna, ekosistem maupun geiala alam yang masih utuh dan asli.

c)      Tidak ada perubahan karena kegiatan eksploitasi dan pemukiman penduduk.

d)     Kebijaksanaan dan pengelolaan Taman Nasional berada pada Departemen yang kompeten dan bertanggungjawab.

e)      Memberikan kesempatan kepada pengembangan obyek wisata alam, sehingga terbuka untuk umum dengan persyaratan khusus untuk tujuan pendidikan ilmu pengetahuan, budaya, bina cinta alam dan rekreasi.

Memperhatikan azas-azas pokok tersebut Taman Nasional di Indonesia mempunyai beberapa fungsi utama yaitu :

a)      Menjaga keseimbangan ekosistem dan melindungi sistem penyangga kehidupan.

b)      Melindungi keanekaragaman jenis dan mengupayakan manfaat sebagai sumber plasma nutfah.

c)      Menyediakan sarana penelitian dan pengembangan ilmu pengetahuan, pendidikan dan latihan.

d)     Memenuhi kebutuhan sarana wisata alam dan melestarikan budaya setempat.

e)      Merupakan bagian dari pengembangan daerah setempat.

BAB 6     ILMU PENGETAHUAN ALAM DAN TEKNOLOGI BAGI MANUSIA

 

A.   Ilmu Pengetahuan Alam dan Teknologi bagi Kehidupan Manusia

Menurut Iskandar Alisyahbana (1980) Teknologi telah dikenal manusia sejak jutaan tahun yang lalu karena dorongan untuk hidup yang lebih nyaman, lebih makmur dan lebih sejahtera. Jadi sejak awal peradaban sebenarnya telah ada teknologi, meskipun istilah “teknologi belum digunakan. Istilah “teknologi” berasal dari “techne “ atau cara dan “logos” atau pengetahuan. Jadi secara harfiah teknologi dapat diartikan pengetahuan tentang cara. Pengertian teknologi sendiri menurutnya adalah cara melakukan sesuatu untuk memenuhi kebutuhan manusia dengan bantuan akal dan alat, sehingga seakan-akan memperpanjang, memperkuat atau membuat lebih ampuh anggota tubuh, pancaindra dan otak manusia.

Terkait dengan teknologi, Anglin mendefinisikan teknologi sebagai penerapan ilmu-ilmu perilaku dan alam serta pengetahuan lain secara bersistem dan menyistem untuk memecahkan masalah. Ahli lain, Kast & Rosenweig menyatakan Technology is the art of utilizing scientific knowledge. Sedangkan Iskandar Alisyahbana (1980:1) merumuskan lebih jelas dan lengkap tentang definisi teknologi yaitu cara melakukan sesuatu untuk memenuhi kebutuhan manusia dengan bantuan alat dan akal sehingga seakan-akan memperpanjang, memperkuat, atau membuat lebih ampuh anggota tubuh, panca indera, dan otak manusia.

Sedangkan menurut Jaques Ellul (1967: 1967 xxv) memberi arti teknologi sebagai” keseluruhan metode yang secara rasional mengarah dan memiliki ciri efisiensi dalam setiap bidang kegiatan manusia”Pengertian teknologi secara umum adalah:

ü  proses yang meningkatkan nilai tambah

ü  produk yang digunakan dan dihasilkan untuk memudahkan dan meningkatkan kinerja

ü  Struktur atau sistem di mana proses dan produk itu dikembamngkan dan digunakan

Kemajuan teknologi adalah sesuatu yang tidak bisa kita hindari dalam kehidupan ini, karena kemajuan teknologi akan berjalan sesuai dengan kemajuanm ilmu pengetahuan. Setiap inovasi diciptakan untuk memberikan manfaat positif bagi kehidupan manusia. Memberikan banyak kemudahan, serta sebagai cara baru dalam melakukan aktifitas manusia. Khusus dalam bidang teknologi masyarakat sudah menikmati banyak manfaat yang dibawa oleh inovasi-inovasi yang telah dihasilkan dalam dekade terakhir ini. Namun demikian, walaupun pada awalnya diciptakan untuk menghasilkan manfaat positif, di sisi lain juga juga memungkinkan digunakan untuk hal negatif.

Perkembangan teknologi terjadi bila seseorang menggunakan alat dan akalnya untuk menyelesaikan setiap masalah yang dihadapinya. Sebagai contoh dapat dikemukakan pendapat pakar teknologi dunia terhadap pengembangan teknologi. Menurut B.J. Habiebie (1983: 14) ada delapan wahana transformasi yang menjadi prioritas pengembangan teknologi, terutama teknologi industri, yaitu : pesawat terbang, maritim dan perkapalan, alat transportasi, elektronika dan komunikasi, energi, rekayasa, alat-alat dan mesin-mesin pertanian, dan pertahanan dan keamanan.

B.     Ilmu Pengetahuan Alam sebagai dasar Pengembangan Teknologi

Ilmu dalam bidang IPA dan pemanfaatannya dapat kita bedakan dalam IPA dasar atau murni, IPA terapan, dan teknologi. IPA dasar, IPA terapan, dan teknologi mengkaji bahan pokok yang sama, yaitu alam. Perbedaan ketiganya terletak pada aspek yang dikajinya. Menurut Amor et al. (1988) ilmuwan IPA dasar mencoba untuk memahami bagaimana alam bekerja. Sedangkan ilmuwan IPA terapan mencoba mencari cara untuk mengendalikan cara alam bekerja. Ahli teknologi memanfaatkan penemuan IPA dasar dan IPA terapan untuk membuat alat guna mengendalikan cara alam bekerja. Menurut White & Frederiksen (2000) IPA dapat dipandang sebagai proses untuk membentuk hukum, model, dan teori yang memungkinkan orang untuk memprediksi, menjelaskan, dan mengendalikan tingkah laku alam.

Konsep-konsep IPA dasar terbentuk dari keingintahuan mengenai sesuatu yang belum diketahui orang, keingintahuan itu menuntun ke arah mencari prinsip atau teori yang dapat diperoleh dari hasil pengkajian, yaitu melalui percobaan. Pengkajian ini merupakan pengkajian yang tidak bermaksud untuk mencari kondisi atau proses optimal yang diharapkan, melainkan hanya untuk memenuhi penjelasan dari objek (benda dan energi) dan peristiwa alam. Konsep-konsep IPA dasar merupakan konsep-konsep IPA mengenai kondisi, interaksi, dan peristiwa dari kondisi yang normal (biologi) atau ideal (fisika). Dalam konsep-konsep IPA dasar, seringkali ada variabel (parameter), yang dalam kenyataannya berpengaruh, tidak dimasukkan ke dalam konsep-konsepnya. Konsep-konsep itu sengaja disusun secara ideal atau normal agar berlaku umum, yang berarti dapat digunakan kapan saja dan dimana saja. Keberlakuan umum konsep-konsep tersebut luas, sehingga berfungsi sebagai konsep-konsep dasar bagi IPA terapan dan teknologi. Para ilmuwan menempatkan IPA dasar sebagai ilmu dasar bagi ilmu-ilmu terapan dan teknologi.

Teknologi meliputi teknik menyusun objek, serta membuat konstruksi alam dan alat, sedangkan IPA mengenai properti (kondisi, kandungan dan sifat objek), interaksi, dan perubahan objek. Konstruksi alam dan alat mengatur bentuk, ukuran ruang, ukuran objek, pergerakan dan interaksi objek. Objek dengan properti dan interaksinya diatur oleh konstruksi atau alat, sehingga menimbulkan peristiwa yang diharapkan oleh perancang teknologi.

Sains dan Teknologi telah melekat erat ke dalam setiap gaya hidup dan kehidupan modern, bahkan begitu pentingnya bagi pelajar ataupun mahasiswa, dan menjadi tuntutan dalam kehidupan professional kita, maka belajar sains dan mengembangan ketrampilan sains dan teknologi pada saat ini adalah sangat penting dan menjadi keniscayaan.

Pentingnya terampil berkomunikasi dapat dibuktikan secara sepintas melalui berbagai surat kabar harian/koran. Kebanyakan lowongan pekerjaan untuk posisi-posisi penting selalu mempersyaratkan penguasaan teknologi. Bahkan saat ini begitu terasa pentingnya bagi para pelajar Indonesia bertepatan dengan usaha-usaha pemerintah untuk meningkatkan investasi asing di Indonesia. Pengetahuan dan keterampilan ilmu sains dan teknologi memungkinkan kita dapat memasuki berbagai bidang profesi, namun demikian tanpa dibarengi dengan pengembangan kreativitas pribadi maka keterampilan itu sendiri menjadi tidak berarti dan tidak menjamin dengan sendirinya masa depan yang cerah atau adanya pengembangan karir pribadi yang pasti.

C.    Sejarah Peradaban Manusia dan Perkembangan Teknologi

Pada pembahasan Sejarah Peradaban manusia kami akan memaparkan sejarah peradaban manusia pada tahun Masehi sekaligus alur peradaban manusia yang di prediksi akan terjadi dimasa yang akan datang secara kronologisnya, sebagai berikut :

            kaum Khuza'ah; 500 – 1500 Zaman Kegelapan (Dark Age) di Eropa; Perkembangan Teknologi Perkembangan Teknologi mengakibatkan perubahan signifikan terhadap seluruh aspek kehidupan manusia. Perkembangan teknologi informasi meliputi perkembangan  infrastruktur teknologi, khususnya dalam bidang teknologi informasi, seperti adanya hardware, software, teknologi penyimpanan data (storage),  dan teknologi komunikasi (Laudon, 2006: 174). Perkembangan teknologi tidak hanya  mempengaruhi dunia bisnis, tetapi juga bidang-bidang lain, seperti kesehatan,pendidikan, pemerintahan, dan lain-lain. Tahun 1650 sampai dengan 1955 dinyatakan oleh Alvin Toffler sebagai era industri. Era ini dimulai dengan terjadinya revolusi industri, yaitu sejak  ditemukannya mesin-mesin industri. Tenaga kerja manusia di dalam pabrik mulai  diganti dengan mesin. Namun seiring dengan bergulirnya waktu, saat ini kita berada pada zaman Teknologi dan Informasi.  Sebagai contoh, kini telah di temukan alat elektronik anti bakteri pda mesin cuci, lemari es dan pendingin ruangan yaitu dengan menggunakan teknologi nano. Kemajuan teknologi adalah sesuatu yang tidak bisa kita hindari dalam kehidupan ini, karena kemajuan teknologi akan berjalan sesuai dengan kemajuan ilmu pengetahuan.Perkembangan teknologi memang sangat diperlukan.

Setiap inovasi diciptakan untuk memberikan manfaat positif bagi kehidupan manusia. Memberikan banyak kemudahan, serta sebagai cara baru dalam melakukan aktifitas manusia. Khusus dalam bidang teknologi masyarakat sudah menikmati banyak manfaat yang dibawa oleh inovasi-inovasi yang telah dihasilkan dalam dekade terakhir ini. Namun manusia tiudak bisa menipu diri sendiri akan kenyataan bahwa teknologi mendatangkan berbagai efek negatif bagi manusia. Oleh karena itu untuk mencegah atau mengurangi akibat negatif kemajuan teknologi, pemerintah di suatu negara harus membuat peraturan-peraturan atau melalui suatu konvensi internasional yang harus dipatuhi oleh pengguna teknologi.

Adapun cara untuk melengkapi kecerdasan Generasi Bangsa saat ini dan Untuk melengkapi kecerdasan iptek para pelajar, diperlukan pula penyelarasan pengajaran iptek dengan pengajaran imtaq. Sehingga terbentuklah manusia-manusia cerdas dan bermoral yang dapat menghasilkan berbagai teknologi yang bermanfaat bagi umat manusia. Diantaranya adalah:

1)      learning to know, yaitu para Generasi akan dapat memahami dan menghayati bagaimana suatu pengetahuan dapat diperoleh dari fenomena yang terdapat dalam lingkungannya. Dengan pendekatan ini diharapkan akan lahir generasi yang memiliki kepercayaan bahwa manusia sebagai kalifah Tuhan di bumi diberi kemampuan untuk mengelola dan mendayagunakan alam bagi kemajuan taraf hidup manusia,

2)      learning to do, yaitu menerapkan suatu upaya agar para generasi menghayati proses belajar dengan melakukan sesuatu yang bermakna,

3)      learning to be, yaitu proses pembelajaran yang memungkinkan lahirnya manusia terdidik yang mandiri.