KULIAH MINGGU KE-6

ADAPTASI ORGANISME TERHADAP LINGKUNGAN

faktor lingkungan abiotik yang bervariasi di dalam ruang dan waktu

Faktor kondisi

• Suhu

• kelembaban (relative humidity)

• pH

• Salinitas

• konsentrasi polutan

• Bencana, seperti hujan badai, letusan gunung berapi, banjir

KONDISI

Hubungan Umum antara Aktivitas Organisme & Kondisi

Contoh Hubungan pH dan suhu, racun serta unsur mikro dengan Aktivitas Organisme

R -- R : kisaran reproduksi, G – G: pertumbuhan, dan S – S: survival masih bisa terjadi

SUHU & DISTRIBUSI ORGANISMESuhu di daratan dipengaruhi oleh:

• Garis Lintang (Latitud) daerah sekitar equator memiliki suhu relatif tetap

• Ketinggian (Altitud)• Setiap kenaikan ketinggian 100 m, suhu udara turun 1oC untuk kondisi kering dan 0.6 oC

untuk udara lembab menurunnya tekanan udara akibat ketinggian Ekspansi adiabatik• Ekpansi Adiabatik: ekspansi yang terjadi tanpa adanya panas yang masuk atau

meninggalkan sistem

• Bentuk Kontinen• Bentuk kontinen dipengaruhi oleh perbedaan kapasitas pemanasan & pendinginan masa

tanah & air. Tanah kurang memantulkan panas mudah panas & mudah pula dingin• Kontinen memiliki fluktuasi temperatur yang besar, Kepulauan memiliki temperatur yang

moderat

• Kondisi Harian dan Musiman: kering vs hujan, terang vs berkabut

• Iklim Mikro • Variasi suhu dapat terjadi pada areal yang kecil

sebagai akibat perbedaan iklim mikro, misal pada lembah

• Perbedaan ketinggian yang hanya 2.6 m dapat menyebabkan perbedaan tempetur yang sangat nyata

• Suhu di dalam tanah dan perairan dipengaruhi: Kedalaman

Adaptasi Organisme pada Lingkungan

Adaptasi organisme ditentukan oleh:

• Sifat genetik

• Pengalaman/habituasi aklimatisasi: proses habituasi yang terjadi pada kondisi alamiah

Aklimasi : habituasi yang terjadi di laboratorium

Suhu yang dianggap ektrem untuk suatu organisme, dapat merupakan hal yang biasa bagi yang lain Suhu yang dianggap nyaman oleh suatu organisme, dapat dianggap siksaan bagi yang lainnya

7

Homeostasis mencakup bagaimana organisme dapat mengelola waktu, materi dan energi untuk bisa mencapai kondisi seimbang sehingga memungkinkan untuk bertahan hidup (survival),tumbuh dan bereproduksi

8

Q10: temperature coefficient• untuk setiap kenaikan 100C,

kecepatan reaksi akan meningkat x kali lebih cepat

• Misal: Q10 = 2,5 → 100C → 2,5 x lebih cepat

• Peningkatan pada metabolisme karena peningkatan pergerakan molekul dan reaksi kimia dalam tubuh

• Pada temperatur terlalu tinggi enzim dan protein menjadi tidak stabil dan pecah, dapat pula menimbulkan kematian

Kaitan Suhu dan Metabolisme

Tingkat konsumsi oksigen oleh Kumbang Colorado (Leptinotarsa decemlineata) yang dua kali meningkat dengan meningkatnya suhu dari 100C ke 200C. Peningkatan berkurang pada suhu yang lebih tinggi

9

Pengaruh suhu pada aktivitas serangga

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Kematian

Koma

Dormansi

Optimum

Dormansi

Koma Pra-pembekuanTitik terdingin

Titik pembekuan

Kematian

Zona

DormansiPermanenDormansiSementaraAktivitas supra-optimum

Aktivitas infra-optimumDormansiSementaraDormansiPermanen

• Pada temperatur tinggi organisme yang hidup di darat melakukan penguapan air untuk menyeimbangkan keadaan (melaui stomatan atau bernapas secara cepat atau melalui pori bila persediaan terbatas dehidrasi atau kelayuan

• Pada suhu rendah organisme dipaksa untuk tidak aktif (dorman, diapause, hibernasi). Bila suhu ekstrem membran sel yang sensitif dapat pecah Chilling Injury (kerusakan akibat pendinginan), contoh menghitamnya pisang pada suhu 0oC

• Tanpa gangguan air dapat membeku sampai -400oC tanpa terbentuk es

Mekanisme Adaptasi Organisme• Organisme sedenter

• Morfologi : jaringan tanaman sukulen, berduri, permukaan dilapisi lilin, daun yang reflektif (mengkilat atau keperakan)

• Fisiologi : menggugurkan daun pada musim kemarau, contoh tanaman jati atau karet

• Organisme aktif bergerak

Metabolisme

Ektotermal : organisme yang pengaturan suhu tubuhnya sangat tergantung dari panas lingkungan. Contoh tanaman, mikroorganisme, serangga, binatang tidak bertulang belakang (ikan, amfibi, reptilia)

Endotermal : organisme yang mampu mengatur suhu dengan memproduksi panas dalam tubuhnya. Contoh burung & mamalia

11

• Istilah lain

Organisme berdarah dingin vs berdarah panas misleading karena ada organisme yang digolongkan ke dalam berdarah dingin tetapi memiliki suhu 37oC

Homeotherms (suhu tubuh konstan) vs Poikilotherms (suhu tubuh bervariasi) juga dapat rancu karena contohnya tikus, landak & kelelawar yang tergolong ke dalam Homeotherms melakukan hibernasi

12

Contoh proses pertukaran panas pada organisme Ektotermal

• Organisme ektotermal menyerap sinar matahari untuk memanaskan tubuh dan menguapkan air untuk mendinginkan suhu tubuh atau mengatur tingkah laku, mendekati atau menjauhi menjauhi radiasi

• Karakter tubuh untuk mengatur kulit basah untuk menjada tubuh agar lebih rendah dari suhu lingkungannya

• Serangga mengatur suhu dengan pergerakan otot. Serangga sosial, contoh lebah menggerombol

13

• Organisme endotermal meproduksi panas yang dikontrol oleh termostat di dalam otak

• Suhu tubuh umumnya dijaga antara 35 – 40 oC ada tendensi melepas panas ke lingkungan.

• Pelepasan panas dibatasi oleh adanya bulu, kulit, lemak dan aliran darah di permukaan kulit serta modifikasi morfologi seperti misalnya ratio luas permukaan dengan volume yang rendah (telinga dan kaki yang pendek)

• Berdasarkan toleransi terhadap kondisi lingkungan, organisme digolongan ke dalam 2 kelompok:stenotropik: selang toleransi sempiteurytropik: selang toleransi lebar

Mikroorganisme dalam lingkungan yang ekstrem

• Mikroorganisme Mikroorganisme dapat hidup dan berkembang di semua lingkungan, di mana tanaman dan binatang bisa mentoleransinya.

• Banyak mikroorganisme yang memproduksi spora rehat untuk bisa bertahan dari kekeringan dan suhu tinggi atau rendah.

• Bebeberapa mikroorganisme bahkan mampu tumbuh dan memperbanyak diri pada lingkungan yang tidak lazim untuk organisme tingkat tinggi, seperti misalnya thermophilic (suka-suhu).

• Mikroba juga ada yang mampu mentolerir suhu rendah dan berhasil diidentifikasi di Kutub Selatan, seperti alga, diatom, bakteri.

• Mikroba lainnya ditemukan pada lingkungan-lingkungan khusus, misalnya acidophiles pada lingkungan yang sangat masam

• Thiobacillus ferroxidans yang ditemukan pada limbah industri pencucian logam pada pH 1.0

• T. thiooxidans bahkan dapat tumbuh pada pH 0.0.

• Cyanobacterium Plectonema nostocorum dapat hidup pada pH 13.

pH TANAH & AIR • pH tanah untuk organisme terestrial

atau air untuk organisme yang hidup di air merupakan kondisi yang sangat menentukan distribusi dan kelimpahan dari organisme-organisme tersebut.

• Protoplasma dari sel akar akan rusak bila berada pada tanah dengan pH di bawah 3 atau di atas 9.

• Pengaruh tidak langsung dari pH adalah terhadap ketersediaan hara dan atau konsentrasi zat racun.

• Di bawah pH 4.0-4.5, mineral tanah mengandung ion alumunium dengan konsentrasi tinggi (Al3+) yang sangat beracun terhadap tanaman. Selain itu, mangan (Mn2+) dan besi (Fe3+) yang sangat berguna bagi tanaman juga dalam konsentrasi tinggi dan berubah menjadi beracun.

• Dalam lingkungan yang basa, Fe3+, phosphat (PO43+) dan Mn2+ terikat erat sehingga

menjadi senyawa yang tidak mudah larut

Meningkatnya kemasaman dapat berperan dalam tiga hal:

(i) langsung, dengan mengacaukan osmoregulasi, aktivitas enzym atau pertukaran gas melalui permukaan respirasi;

(ii) tidak langsung, dengan meningkatnya konsentrasi logam berat yang beracun, misalnya Al3+;

(iii) tidak langsung, dengan menurunkan kualitas dan kisaran sumber makanan bagi organisme (pertumbuhan cendawan menurun pada pH rendah dan flora perairan seringkali absen atau berkurangnya keragaman.

• Batas toleransi terhadap pH sangat bervariasi diantara tanaman, akan tetapi hanya sebagian kecil dapat tumbuh dan bereproduksi di bawah pH 4.5. Hal yang sama terjadi pula pada hewan perairan.

• Umumnya keragaman spesies menurun dengan meningkatnya kemasaman tanah. Dengan demikian tanaman dalam keadaan kekurangan. Dalam lingkungan yang basa, senyawa terikat erat sehingga menjadi tidak mudah larut

• Secara umum pH 7 merupakan pH yang optimum untuk berbagai spesies tanaman.

• Bagi organisme (tanaman) terestrial, konsentrasi garam dalam air tanah berpengaruh terhadap penyerapan air.

• Penyerapan air dilakukan melalui mekanisme osmosis (difusi air melalui jaringan semi permiabel). Pengaruh dari tingginya kadar garam hampir sama dengan apa yang terjadi dengan kekeringan dan pembekuan.

• Organisme terestrial umumnya hypotonic, di mana air cenderung keluar dari organisme ke lingkungannya. Hanya organisme yang sudah teradaptasi yang dapat hidup dalam lingkungan berkadar garam tinggi.

• Pada tanaman, turgor jaringan dapat dipertahankan melalui tekanan osmosis yang tinggi dan adanya membran pelindung. Tanaman dapat mengakumulasi elektrolit di dalam vakuolanya sehingga sitoplasma dan organ sell konsentrasinya tetap rendah.

• Organisme yang hidup di laut umumnya isotonic sehingga tak ada aliran air.

• Kadar garam sangat mempengaruhi distribusi dan kelimpahan dari organisme. Hanya beberapa organisme yang dapat hidup pada konsentrasi garam yang tak pernah kurang dari 25 ppt (part per 1000), salah satu contohnya adalah Gammarus locusta.

SALINITAS

• Distribusi dan kelimpahan dapat sangat dipengaruhi oleh faktor tekanan fisik alam yang berupa angin, ombak dan gelombang.

• Organisme pada tahap tertentu terancam selalu terhanyut dari suatu wilayah ke wilayah lainya.

• Untuk dapat hidup dalam lingkungan yang setiap saat mengalami tekanan, organisme memiliki strategi adaptasi, misalnya alga menempel pada bebatuan, spesies dengan bentuk tubuh yang pipih atau memeliki organ kait atau memiliki ekor (cerci) yang panjang, hidup dibalik bebatuan dan lain-lain.

• Tekanan fisik alam yang ektrem disebut bencana (catatrophes). Selama ini jarang ada organisme yang teradaptasi untuk bisa hidup dalam bencana.

ANGIN, OMBAK, & GELOMBANG

• Kondisi lingkungan berperan terutama dalam pengaturan proses fisiologi di dalam organisme.

• Beberapa kondisi bahkan penting sebagai perangsang pertumbuhan dan perkembangan serta sebagai proses persiapan terhadap kondisi mendatang yang akan dialaminya.

• Contoh kondisi lingkungan yang digunakan organisme untuk berdiapause adalah panjang hari (fotoperiode)

• Contoh kondisi lingkungan lainnya yang digunakan sebagai indikator perkembangbiakan adalah curah hujan oleh laron atau proses pembakaran lahan oleh biji pinus.

KONDISI LINGKUNGAN SEBAGAI STIMULUS

Pengaruh panjang hari (fotoperiode) terhadap awal dari diapause pada larvae ngengat buah Grapholitha molesta. Persentase larvae tertinggi yang memasuki diapause ketika fotoperiode sekitar 13 dan 14 jam per hari. Fotoperiode yang demikian digunakan oleh larva sebagai pertanda bahwa musim dingin akan tiba

Lama penyinaran (photoperiod) menstimulus pembungaan pada tanaman yang dikelompokan menjadi 3:– Short-day (SD) plant. These initiate flowers if the day length is shorter than a

particular critical value. Contoh Kedelai, varietas tertentu dari sorghum, cowpea, padi)

– Long-day (LD) plant. These initiate flowers if the day length is longer than a particular critical value, Contoh Vicia faba (kacang), wheat, rye, barley)

– Day-neutral (DN) plants. In these the flowering begins at a specific stage of nodal development and is not influenced by photoperiod. Contoh jagung, kapas, padi, sorgum, tomat

Beberapa tanaman buah-buahan di daerah tropik umumnya terinduksi untuk melakukan pembungaan bila kondisi kering

SUMBER DAYA (Resource) LINGKUNGANSegala sesuatu yang dikonsumsi/dibutuhkan oleh organisme untuk

pertumbuhan dan reproduksinya• Sumber daya lingkungan: i) biotik dan ii) abiotik

• Keduanya terlibat dalam proses penyusunan tubuh (biomasa) dan juga energi yang mempengaruhi aktivitas dan tempat atau ruang untuk hidup dan berkembang biak

• Sumber daya ada dalam jumlah tertentu sehingga jika dikonsumsi oleh salah satu organisme, ketersediaannya untuk organisme lainnya menjadi berkurang atau terbatas.

• Jaringan tanaman contohnya tersusun dari ion anorganik dan molekul yang merepresentasikan sumber makanan, sementara sinar matahari yang penting dalam fotosintesis berperan sebagai energi. Tanaman itu sendiri merupakan sumber makanan untuk herbivor yang selanjutnya herbivor sebagai sumber makanan untuk karnivor.

Dipandang dari aspek kepentingan:1. Essential: tak tergantikan (non-substitutable), contoh N, P, K2. Substitutable: dapat digantikan, contoh beras oleh gandum atau jagung3. Complementary: pengkayaan, contoh kedelai pada nasi dll.4. Antagonistic: saling berpengaruh negatif

MATAHARI SEBAGAI SUMBER DAYA LINGKUNGAN

• Sinar matahari merupakan satu-satunya energi yang dapat digunakan dalam aktivitas metabolik dari tanaman hijau.

• Dari total sinal matahari, hanya 44 % yang dapat dimanfaatkan untuk proses fotosintesis (photosynthetically active radiation/PAR) dalam kisaran infra merah dan ultraviolet (400 –700 nm). Kisaran ini yang kurang lebih tampak oleh mata manusia.

• Sinar matahari menyentuh permukaan tanaman mengalami tiga hal:

•Dipantulkan (dengan panjang gelombang yang sama), atau

•Diteruskan (setelah panjang gelombang difilter), atau

•Diserap.

• Sebagian fraksi yang diserap digunakan untuk menaikkan suhu daun dan dipantulkan kembali dengan panjang gelombang yang lebih besar, serta sebagian lagi berperan dalam timbulnya panas laten dari evaporasi dan tranpirasi. Sebagian kecil mungkin mencapai kloroplast dan beperan dalam proses fotosintesis

Refleksi (R) dan kehilangan radiasi matahari yang menyentuh permukaan tanaman yang berbeda. a) hutan campuran betula dan cemara, b) hutan pinus, c) tanaman bunga matahari dan d) tanaman jagung

• Sinar matahari yang mencapai tanaman berubah sepanjang waktu.

• Sudut dan intensitas penyinaran berubah-ubah secara sistematik, baik harian maupun musiman.

• Perubahan bisa juga terjadi terutama disebabkan oleh faktor awan dan penaungan oleh tanaman lainnya.

• Intensitas penyinaran antar daun di dalam pohon yang sama juga berbeda

• Secara umum laju fotosintesis meningkat dengan semakin besarnya intensitas cahaya yang diterima oleh tanaman.

• Akan tetapi laju peningkatannya sangat tergantung dari jenis tanaman

• Pada tanaman yang umumnya hidup di bawah naungan, laju fotosintesis sudah mencapai klimaknya pada intensitas cahaya yang rendah, sementara untuk tanaman yang terbiasa dengan sinar matahari penuh, peningkatan laju fotosintesis semakin tajam dengan meningkatnya intensitas cahaya.

Laju fotosintesis berbagai jenis tanaman pada intensitas radiasi berbeda dengan CO2 (karbondioksida) yang tersedia secara alamiah

• Sekitar 98 % volume dari tanaman (daun dan buah) tersusun dari air.

• Fotosintesis sendiri selain sangat tergantung dari sinar matahari dan karbondioksida, juga bisa berlangsung jika tersedia cukup air.

• Karbondioksida masuk ke dalam jaringan tanaman melalui stomata yang terbuka. Jika stomata terbuka, maka tanaman akan kehilangan air melalui evaporasi.

• Jika ketersediaan air lebih sedikit dari kehilangan air lewat proses itu, maka tanaman akan cepat layu dan proses fotosintesis tidak terjadi.

AIR SEBAGAI SUMBER DAYA LINGKUNGAN

• Strategi yang umum ditemui di dalam mengatur kesimbangan air agar proses fotosintesis berjalan adalah:

1. Lama hidup tanaman pendek dengan tingkat fotosintesis yang tinggi selama air melimpah. Air terbatas dorman dalam bentuk biji. Contoh, beberapa tanaman padang pasir, gulma dan tanaman semusim.

2. Lama hidup tanaman panjang, tetapi memproduksi daun hanya pada saat-saat air tersedia. Air kurang daun-daun digugurkan. Contoh tanaman jati.

3. Daun diproduksi untuk hidup lama, akan tetapi transpirasi kecil dan dapat mentolerir keadaan defisit air. Laju fotosintesis tak mencapai yang tinggi dalam keadaan air melimpah. Contoh tanaman perdu yang hidup di gurun yang selalu dalam keadaan hijau. Modifikasi morfologi berupa duri-duri atau stomata yang teradaptasi dalam lingkungan kering, satu sisi dapat mencegah evaporasi yang berlebihan, tapi di sisi lain difusi karbondioksida pun tidak berjalan sangat rendah. Selain itu permukaan yang berambut dan berlilin memantulkan sinar matahari yang masuk dalam kategori Photosynthetically active radiation.

4. Strategi Fisiologi C4 dan crassulacean acid metabolism (CAM)

Fisiologi Tanaman C3 • Tanaman dengan jalur C3 (umum disebut the Calvin-Benson cycle) mengikat

karbondioksida pada asam 3-karbon (phosphoglyceric) melalui enzim Rubisco yang tersedia melimpah dalam daun (25-30% dari total nitrogen daun).

• Enzim sebagai oxygenase dan dalam kondisi lingkungan yang normal, fotorespirasi terjadi dengan melepas hampir setengah karbondioksida yang diikat.

• Fotorespirasi meningkat dengan meningkatnya suhu semakin tinggi temperatur, maka fiksasi karbondioksida semakin menurun.

• Laju fotosintesis tanaman C3 meningkat dengan meningkatnya penyinaran, akan tetapi cepat mencapai jenuh pada saat intesitas penyinaran yang belum maksimum

• Metabolisme tanaman C3 memiliki tingkat efesiensi yang rendah terhadap pemanfaatan air dibanding C4 dan CAM Rubisco tidak dapat mengatur keseimbangan antara karbondioksida dalam mesofil daun dengan yang ada di lingkungan. Karbondioksida yang masuk sangat rendah dibanding bukaan stomata yang menyebabkan air banyak terbuang.

Fisiologi C4

• Siklus C4 disebut the Hatch-Slack cycle• Jalur C3 tetap hadir, akan tetapi terjadi di dalam sel daun yang dalam.

• CO2 berdifusi melalui stomata bertemu dengan mesofil daun dan memiliki enzim phosphoenolpyruvate (PEP) carboxylase. Enzim ini mengkombinasikan karbondioksida dengan PEP untuk menghasilkan asam 4-karbon mendifusi dan melepas CO2 ke dalam sel di mana siklus C3 terjadi.

• PEP carboxylase memiliki daya ikat terhadap CO2 yang lebih tinggi dibanding Rubisco. Konsekuensi dari sifat ini adalah:

a. Tanaman C4 menyerap CO2 lebih efesien dari tanaman C3 laju difusi CO2 lebih tinggi sementara kebutuhan air tetap.

b. Tanaman C4 kehilangan lebih sedikit air untuk setiap unit CO2 yang diserap.

c. Terbuangnya CO2 pada saat fotorespirasi dapat dicegah.

d. Proses fiksasi CO2 tidak berubah dengan berubahnya temperatur.

e. Konsentrasi Rubisco dalam daun hanya 1/3 atau 1/6 dari tanaman C3 dan ini berkaitan dengan rendahnya nitrogen daun.

f. C4 dari aspek diet kurang begitu menarik untuk sebagian herbivora dan mendapat fotosintensis lebih banyak untuk setiap unit nitrogen yang diserap.

CO2 masuk ke daun melalui stomata, diikat ke dalam bentuk organik oleh jalur The Hatch-Slack di dalam mesofil. Produk langsung dari PEP adalah asam oksalat dan secara cepat dikonversi menjadi malat mengurangi R=OH atau asparat dengan mentransaminasi R=NH2 tergantung spesies tanaman. Karbon bergerak masuk ke dalam lapisan sell di dalam daun sebagai asam 4-karbon yang kemudian terjadinya proses dekarbonisasi. CO2 yang dilepas kemudian diikat dalam siklus Calvin menghasilkan sukrosa dan pati. Sukrosa melewati jaringan vaskular untuk ditranslokasi ke bagian lain didalam tanaman. Asam piruvat yang dihasilkan dari reaksi dekarbonisasi kembali ke mesofil untuk regenerasi dari PEP

Jalur The Hatch-Slack yang terjadi di dalam mesofil dapat dipandang sebagai mekanisme pemompaan untuk meningkatkan konsentrasi CO2 secara lokal untuk enzim karbonisasi dari siklus Calvin di dalam inti sel

• Contoh tanaman C4 : jagung, tebu, sorghum, gulma Echinochloa crus-galli, Amaranthaceae, Portulaceae dan Chenopodiaceae)

• Contoh tanaman C4 tetap gagal mendominasi permukaan bumi, meski memiliki sifat yang efisien dalam pemanfaatan air. Hal ini disebabkan

1. Fotosintesis tidak efesien dalam keadaan sinar matahari yang tidak optimal,

2. Fotosintesis tidak efektif sebagai tanaman di bawah naungan

3. Tanaman membutuhkan temperatur tinggi untuk hidup secara optimum sehingga lebih banyak ditemui di daerah beriklim panas. Keberadaannya menurun dengan meningkatnya ketinggian.

Fisiologi Crassulacean Acid Metabolism (CAM)

• PEP tetap digunakan dengan kekuatan CO2 yang lebih besar.

• Tanaman CAM mengikat CO2 di malam hari (sebagai asam malik).

• Siang hari, stomata tetap tertutup dan CO2 dilepas di dalam tanaman yang kemudian diikat oleh Rubisco.

• Dengan konsentrasi CO2 yang tinggi, fotorespirasi dapat dihindarkan tanaman CAM memiliki keunggulan pada keadaan air yang sangat kurang.

• Hal ini terjadi karena stomata tetap tertutup pada saat tekanan penguapan cukup tinggi.

• Kelemahan yang dimiliki tanaman CAM adalah dalam hal menyimpan asam malat yang terbentuk di malam hari. Sebagian besar tanaman CAM memiliki jaringan yang sukulen dengan tempat penyimpanan air yang sangat ekstensif yang terkait dengan penyimpanan asam malat.

• Umumnya tanaman CAM ditemukan di daerah-daerah kering, contohnya Opuntia basilaris, Echinocactus fendleri, Ferocactus acanthoides (semuanya kaktus).

• Umumnya sumber air untuk tanaman terestrial terdapat di dalam tanah yang diserap melalui sistem perakaran.

• Zona penyerapan air utama ditutupi dengan rambut-rambut halus yang membuat kontak akar dengan tanah lebih erat.

• Sistem perakaran yang dibentuk oleh tanaman di awal pertumbuhannya akan menentukan tanggap sistem perakaran terhadap kondisi lebih lanjut.

• Jika pada awal pertumbuhannya, tanaman mendapat aliran air yang cukup biasanya tanaman akan membentuk sistem perakaran yang dangkal jika pada kondisi lanjut air berkurang tanaman tersebut akan mengalami kesulitan karena sistem perakaran tak bisa menjangkau bagian yang lebih dalam lagi Resource depletion zones (RDZ, zona kekosongan sumber daya) akan terbentuk jika aliran air ke sekitar tidak lancar akibat pori tanah yang terlalu kecil, sementara air yang tersedia cepat dimanfaatkan oleh tanaman.

• Tanaman menyerap CO2 dari udara melalui lubang stomata dengan bantuan energi sinar matahari untuk menangkap atom karbon dan melepas oxigen.

• Konsentrasi CO2 bervariasi dari waktu ke waktu.

• Di jaman Triasic, Jurassic dan Jaman Kapur (Cretaceous), konsentrasi CO2 di udara diduga 4-8 kali lipat lebih besar dari keadaan sekarang.

• Pada tahun 1750, konsentrasinya hanya sekitar 280 l/l. • Saat ini sekitar 350 l/l dan terus meningkat setiap tahun 0.4-0.5 persen

disebabkan terutama oleh pembakaran bahan bakar berasal dari fosil.• Pada komunitas terestrial, CO2 meningkat dan bergerak ke atas melalui kanopi pada

malam hari ketika tanaman melakukan respirasi. Pelepasaan CO2 dari proses pelapukan bahan organik juga mempengaruhi hal tersebut di atas.

• Siang hari, CO2 diserap oleh tanaman di dalam kanopi dan dengan demikian bergerak ke bawah.

• Sampai saat ini masih sangat diragukan apakah terjadi proses kompetisi antar tanaman di dalam memperoleh karbondioksida ini.

• Difusi dan pencampuran gas berjalan demikian cepat dan pengambilannya oleh satu tanaman sangat kecil pengaruhnya di dalam menciptakan RDZ.

CO2 SEBAGAI SUMBER DAYA LINGKUNGAN

HARA MINERAL SEBAGAI SUMBER DAYA LINGKUNGAN• Bersamaan dengan penyerapan air, akar juga mengekstrak mineral-mineral penting.

• Tanaman membutuhkan:

1. Mineral makro: nitrogen (N), phosphat (P), sulfur (S), kalium (K), kalsium (Ca, magnesium (Mg), besi (Fe).

2. Mineral mikro, seperti mangan (Mn), seng (Zn), tembaga (Cu) dan boron (B).

• Kesemua hara tersebut umumnya diperoleh langsung dari tanah atau air langsung untuk tumbuhan perairan.

• Mineral-mineral di atas juga sangat penting untuk hewan, namun biasanya mereka memperolehnya di dalam makanan yang diperoleh, tidak dalam bentuk unsur anoganik bebas.

• Sistem perakaran berperan sangat penting di dalam proses penyerapan hara karena hara mineral diikat dalam tanah dalam tekanan berbeda Sistem perakaran biasanya berkembang baik pada tanah yang kaya akan hara Interaksi antar air dan mineral sangat erat. .

• Akar tanaman tidak akan tumbuh ke zona yang tak ada air sehingga hara yang di zona tersebut tak bisa dieksploitasi.

• Sebaliknya bila tanaman kekurangan hara, maka pertumbuhannya akan terhambat yang membuat tanaman sulit mencapai volume tanah yang menandung banyak air.

• Interaksi juga bisa terjadi antara unsur hara. Tanaman yang kekurangan N akan memiliki sistem perakaran yang kurang berkembang sehingga akan sulit mencapai zona yang memiliki simpanan phosphat

Perkembangan sistem perakaran tanaman gandum muda pada media pasir dengan

lapisan tanah liat. Tanah liat menawarkan unsur dan dapat menahan air yang lebih

baik dibanding pasir sehingga sistem perakaranpun berkembang lebih intensif

O2 SEBAGAI SUMBER DAYA LINGKUNGAN• O2 merupakan sumber daya penting, baik bagi tanaman maupun binatang.

• Hanya sebagian kecil prokaryot yang dapat hidup tanpa O2.

• Ketersediaan O2 di dalam perairan dan lingkungan banyak air sangat terbatas karena oksigen memiliki kempuan difusi dan kelarutan yang kecil.

• Hewan perairan harus melakukan strategi agar O2 tetap diperoleh, yaitu dengan cara menjaga agar air tetap mengalir melalui:

• Sistem pernapasannya: insang ikan, embelan pada serangga atau • Ratio permukaan yang relatif luas terhadap volume: crustace yang memiliki banyak

embelan), atau • Secara rutin muncul ke permukaan air untuk bernafas: lumba-lumba, hiu, kura-kura).

• Tanaman tererstrial umumnya tidak dapat berkembang di dalam tanah dengan genangan air atau bahkan mati jika setelah tumbuh volume air meningkat.

• Ini merupakan respon tanaman terhadap kekurangan O2 atau akibat keracunan oleh gas seperti hidrogen sulphida, methan dan ethylene yang diproduksi oleh mikroorganisme anaerob dalam proses dekomposisi bahan organik.

• Jika akar tidak mengalami kematian akibat kekurangan O2, tanaman kemungkinan akan mengalami defesiensi hara sebagai akibat kesulitan dalam menyerap unsur mineral.

ORGANISME SEBAGAI SUMBER DAYA MAKANAN• Tanaman merupakan autotrof yaitu organisme yang dapat membuat bahan organiknya

sendiri dari anorganik dan tidak tergantung dari bahan organik dari lingkungan sekitar untuk sumber makanannya.

• Unsur asupan tanaman adalah kumpulan dari radiasi matahari, ion-ion dan molekul-molekul yang sederhana yang kemudian diubah menjadi molekul yang kompleks (berupa karbohidrat, lemak dan protein) dan mengemas molekul tersebut ke dalam sel, jaringan, organ dan selurh bagian organisme.

• Kemasan yang terbentuk kemudian menjadi sumber makanan bagi organisme lain yang tergantung terhadapnya yang disebut heterotrof:

• Pengurai,

• predator,

• parasit, dan

• grazer • Konsumen ini kemudian “membuka” kemasan tersebut, mengolahnya dalam proses

metabolisme dan membuang sebagian isinya dan kemudian menyusunnya kembali untuk membentuk tubuhnya sendiri.