A. Pengertian Ekosistem
Ekosistem adalah hubungan saling mempengaruhi antara makhluk hidup dengan lingkungannya membentuk suatu sistem. Di dalam ekosistem terdapat dua aspek penting yaitu aliran energi dan juga daur mineral. Energi dan mineral berasal dari abiotik dan akan kembali lagi ke lingkungan abiotik. Sehingga konsep ekosistem menyangkut semua hubungan dalam komunitas dan di samping itu juga semua hubungan antara komunitas dan lingkungan abiotiknya.
Ilmu yang mempelajari mengenai ekosistem disebut ekologi yang pertama kali dikemukakan oleh Earns Haeckel pada tahun 1860.
Komponen – komponen yang ada dalam ekosistem adalah abiotik dan biotik. Abiotik adalah komponen tidak hidup dalam lingkungan, yang termasuk dalam komponen abiotik adalah air, cahaya, batu, gas, garam, cahaya matahari dan iklim. Sedangkan biotik adalah komponen yang hidup dalam suatu lingkuangan sebagai contoh manusia, hewan, dan tumbuhan.
Antara biotik dan abiotik tersebut terjadi interaksi yang menyebabkan keduanya menjadi hubungan ketergantungan. Ketergantungan antar komponen biotik dapat terjadi melalui rantai makanan, jaring – jaring makanan dan siklus materi. Interaksi itu senantiasa terkendali menurut suatu dinamika yang stabil, untuk mencapai suatu optimum mengikuti perubahan yang dapat ditimbulkan terhadapnya dalam ukuran – ukuran batas keterbatasannya.
B. Kesimbangan Ekosistem
Ekosistem di katakan seimbang apabila komposisi di antara komponen-komponen tersebut dalam keadaan seimbang. Ekosistem yang seimbang, keberadaannya dapat bertahan lama atau kesinambungannya dapat terpelihara. Perubahan ekosistem dapat mempengaruhi keseimbangannya. Perubahan ekosistem dapat terjadi secara alami serta dapat pula karena aktivitas dan tindakan manusia.
Perubahan ekosistem secara alami dapat terjadi karena adanya gangguan alam. Misalnya gunung meletus, kebakaran hutan, dan perubahan musim. Bencana alam dapat mengganggu keseimbangan ekosistem.
Perubahan ekosistem dapat terjadi karena tindakan manusia. Manusia merupakan salah satu komponen biotik dalam suatu ekosistem. Manusia mempunyai peranan dan tanggung jawab terhadap pengelolaan ekosistem. Akan tetapi, manusia juga dapat merusak ekosistem.
Perubahan – perubahan yang terjadi untuk menjaga keseimbangan dalam ekosistem dapat terjadi melalui aliran energi, daur materi, suksesi dan dinamika populasi.
C. Aliran Energi
Setiap kegiatan memerlukan energi. Setiap makhluk hidup selalu melakukan kegiatannya yang untuk melakukannya, makhluk hidup membutuhkan energi. Energi tidak dapat diciptakan sedangkan setiap makhluk hidup harus terus mendapatkan energi. Sumber energi dari makanan. Di alam energi terdapat dalam berbagai bentuk diantaranya:
a. Energi potensial, disebut energi kimia. Dikatakan bahwa zat terdiri dari atom – atom yang berikatan satu sama lain secara kimia dalam persenyawaan – persenyawaan molekul.
b. Energi mekanik
c. Energi panas
Energi tidak dapat dilihat, yang dapat dilihat hanya efek dari energi yang dimaksud. Misalnya tanaman menjadi besar, mengunakan energi dengan bahan baku tertentu untuk pembangkit listrik sehingga mesin – mesin menjadi bekerja, dan proses fotosintesis dalam tumbuhan. Untuk melakukan fotosintesis, tumbuhan membutuhkan sinar matahari sebagai sumber energi sehingga tumbuhan dapat menghasilkan bunga dan buah. Dalam proses fotosintesis sinar matahari diubah menjadi energi kimia yang tersimpan dalam molekul glukose yang selanjutnya diubah menjadi pati yang tersimpan dalam tumbuh – tumbuhan yang merupakan bahan untuk pembentuk bagian – bagian tumbuhan seperti akar, daun, buah atau bunga.
Maka sudah jelas bahwa untuk pemeliharaan dan pengembangan ekosistem dan segenap unsur – unsurnya mutlak harus ada energi. Dalam kehidupan ada 3 sumber energi yaitu energi yang berasal dari sinar matahari, energi yang berasal dari panas bumi, dan energi nuklir. Energi di alam mengikuti hukum yang terkenal dengan Hukum Termodinamika, yaitu :
1. Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, energi hanya dapat mengalami transformasi atau hanya dapat diubah. Hukum ini disebut juga hukum kekekalan energi.
2. Setiap perubahan bentuk energi pasti terjadi degradasi energi dari bentuk energi terpusat menjadi bentuk yang terpencar. Proses transformasi energi tidak ada yang terjadi secara spontan dari suatu bentuk energi. Dapat diuraikan sebagai berikut :
a. Proses transformasi energi tidak pernah spontan kecuali perombakan dari keadaan pekat menjadi encer.
b. Proses transformasi energi tidak ada yang terjadi dengan 100% efisien.
Hukum Termodinamika erat hubungannya dengan hukum entropi, yakni bahwa semua perubahan yang menghasilkan energi adalah perombakan menjadi bentuk yang lebih sederhana. Hal ini selalu berlangsung dengan efisiensi yang tidak pernah mencapai seratus persen. Oleh karena itu selalu akan terjadi suatu kelebihan dlam transformasi ini dalam bentuk limbah.
Aliran energi merupakan rangkaian urutan pemindahan bentuk energi satu ke bentuk energi yang lain dimulai dari sinar matahari lalu ke produsen, konsumen primer, konsumen tingkat tinggi, sampai ke saproba di dalam tanah.
D. Siklus Biogeokimia
Aliran energi dan zat – zat kimia merupakan suatu proses integrasi fungsional, yang keduanya merupakan suatu pasangan karena energi disimpan dalam ikatan kimia. Airan ini terjadi di antara tingkat trofik serta di antara komponen – komponen biotik dan abiotik menggabungkan ekosistem ke dalam suatu unit fungsional. Ketika energi dilepaskan melalui proses pernafasan, maka senyawa – senyawa yang terlibat mengalami degradasi, dan unsur – unsur kimiawinya dilepaskan ke habitat, yang dapat digunakan kembali. Aliran kimiawi ini disebut juga siklus .
Menurut Hutchinson ( 1944, 1950 ) siklus biogeokimia merupakan suatu pertukaran atau perubahan yang terus – menerus dari bahan – bahan antara komponen biotik dan abiotik.
a. Siklus Nitrogen
Nitrogen terdapat di dalam tanah dalam bentuk organik dan anorganik. Bentuk-bentuk organik meliputi NH4+, NO3-, NO2-, NO2, NO dan unsur N. Juga terdapat bentuk lain yaitu hidroksi amin (NH2OH), tetapi bentuk ini merupakan bentuk antara, yaitu bentuk peralihan dari NH4+, menjadi NO2- dan bentuk ini tidak stabil (Hakim, dkk,1991).
Penyediaan ion dalam tanah dapat dipandang dari sudut mineral dengan masukan dan kehilangan dari ekosistem dan laju transfer diantara komponen sistem.
Pendekatan ini berharga bagi nitrogen, dimana masukan karena curah hujan dan fiksasi serta kehilangan akibat pencucian dan denitrifikasi merupakan sebagian besar dari jumlah seluruhnya yang ada dengan siklus sistem tersebut. Untuk ion yang di absorbsi, masukan ini tidak berarti dibandingkan dengan dengan jumlah seluruhnya yang ada, termasuk kehilangana karena pencucian dalam tanah-tanah subur.
Pendekatan ini berharga bagi nitrogen, dimana masukan karena curah hujan dan fiksasi serta kehilangan akibat pencucian dan denitrifikasi merupakan sebagian besar dari jumlah seluruhnya yang ada dengan siklus sistem tersebut. Untuk ion yang di absorbsi, masukan ini tidak berarti dibandingkan dengan dengan jumlah seluruhnya yang ada, termasuk kehilangana karena pencucian dalam tanah-tanah subur.
Siklus nitrogen adalah kompleks dan kompertemen organik merupakan bagian yang dominan, beberapa macam bakteri terlihat dalam pengubahan NH4+ menjadi NO3+ (Nitrobacter, Nitrosomonas, Nitrosococcus adalah yang paling penting), tetapi kedua bentuk itu dapat diambil oleh banyak tanaman dengan fasilitas yang sama. Secara singkatnya siklus nitrogen dapat dijelaskan sebagai berikut :
Ø Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia.
Ø Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri.
Ø Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit, yaitu Nitrosomonas danNitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan.
Ø Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan, nitrat diubah menjadi amonia kembali, dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara.
Ø Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem. Lihat Gambar.
b. Siklus Sulfur
Sulfur terdapat dalam bentuk sulfur anorganik, sulfur direduksi oleh bakteri menjadi sulfida dan kadang-kadang terdapat dalam bentuk sulfur dioksida atau hidrogen sulfida. Hidrogen sulfida ini seringkali mematikan mahluk diperairan dan pada umumnya dihasilkan dari penguraian bahan organik yang mati. Tumbuhan menyerap sulfur dalam bentuk sulfat (SO4). Perpindahan sulfat terjadi melalui proses rantai makanan, lalu semua mahluk hidup mati dan akan diuraikan komponen organiknya oleh bakteri. Beberapa jenis bakteri terlibat dalam daur sulfur, antara lain Desulfomaculumdan Desulfibrio yang akan mereduksi sulfat menjadi sulfide dalam bentuk hydrogen sulfide (H2S) kemudian H2S digunakan bakteri fotoautotrof anaerob seperti Chromatium dan melepaskan sulfur dan oksigen. Sulfur dioksida menjadi sulfat oleh bakteri kemolitotrop seperti Thiobacillus.
SIKLUS SULFUR
Belerang atau sulfur merupakan unsur penyusun protein. Tumbuhan mendapat sulfur dari dalam tanah dalam bentuk sulfat (SO4 ). Kemudian tumbuhan tersebut dimakan hewan sehingga sulfur berpindah ke hewan. Lalu hewan dan tumbuhan mati diuraikan menjadi gas H2S atau menjadi sulfat lagi. Secara alami, belerang terkandung dalam tanah dalam bentuk mineral tanah. Ada juga yang gunung berapi dan sisa pembakaran minyak bumi dan batubara.
Daur tipe sedimen cenderung untuk lebih kurang sempurna dan lebih mudah diganggu oleh gangguan setempat sebab sebagian besar bahan terdapat dalam tempat dan relatif tidak aktif dan tidak bergerak di dalam kulit bumi. Akibatnya, beberapa bagian dari bahan yang dapat dipertukarkan cenderung " hilang" untuk waktu yang lama apabila gerakan menurunnya jauh lebih cepat dari pada gerakan "naik" kembali. Setiap daur melibatkan unsur organisme untuk membantu menguraikan senyawa-senyawa menjadi unsur-unsur. Dalam daur belerang misalnya, mikroorganisme yang bertanggung jawab dalam setiap trasformasi adalah sebagai berikut :
Daur tipe sedimen cenderung untuk lebih kurang sempurna dan lebih mudah diganggu oleh gangguan setempat sebab sebagian besar bahan terdapat dalam tempat dan relatif tidak aktif dan tidak bergerak di dalam kulit bumi. Akibatnya, beberapa bagian dari bahan yang dapat dipertukarkan cenderung " hilang" untuk waktu yang lama apabila gerakan menurunnya jauh lebih cepat dari pada gerakan "naik" kembali. Setiap daur melibatkan unsur organisme untuk membantu menguraikan senyawa-senyawa menjadi unsur-unsur. Dalam daur belerang misalnya, mikroorganisme yang bertanggung jawab dalam setiap trasformasi adalah sebagai berikut :
1. H2S → S → SO4; bakteri sulfur tak berwarna, hijau dan ungu.
2. SO4 → H2S (reduksi sulfat anaerobik), bakteri desulfovibrio.
3. H2S → SO4 (Pengokaidasi sulfide aerobik); bakteri thiobacilli.
4. S organik → SO4 + H2S, masing-masing mikroorganisme heterotrofik.
c. Siklus Phosphor
Daur fosfor yaitu daur atau siklus yang melibatkan fosfor, dalam hal input atau sumber fosfor-proses yang terjadi terhadap fosfor- hingga kembali menghasilkan fosfor lagi. Daur fosfor dinilai paling sederhana daripada daur lainnya, karena tidak melalui atmosfer. fosfor di alam didapatkan dari: batuan, bahan organik, tanah, tanaman, PO4- dalam tanah. kemudian inputnya adalah hasil pelapukan batuan. dan outputnya: fiksasi mineral dan pelindikan. Fosfor berupa fosfat yang diserap tanaman untuk sintesis senyawa organik. Humus dan partikel tanah mengikat fosfat, jadi daur fosfat dikatakan daur lokal.
Ø Di alam, fosfor terdapat dalam dua bentuk, yaitu senyawa fosfat organik (pada tumbuhan dan hewan) dan senyawa fosfat anorganik (pada air dan tanah).
Ø Fosfat organik dari hewan dan tumbuhan yang mati diuraikan oleh decomposer (pengurai) menjadi fosfat anorganik.
Ø Fosfat anorganik yang terlarut di air tanah atau air laut akan terkikis dan mengendap di sedimen laut. Oleh karena itu, fosfat banyak terdapat di batu karang dan fosil.
Ø Fosfat dari batu dan fosil terkikis dan membentuk fosfat anorganik terlarut di air tanah dan laut.
Ø Fosfat anorganik ini kemudian akan diserap oleh akar tumbuhan lagi.
Ø Siklus ini berulang terus menerus.
Fosfor dialam dalam bentuk terikat sebagai Ca-fosfat, Fe- atau Al-fosfat, fitat atau protein. Bakeri yang berperan dalam siklus fosfor : Bacillus, Pesudomonas, Aerobacter aerogenes, Xanthomonas, dll. Mikroorganisme (Bacillus, Pseudomonas, Xanthomonas, Aerobacter aerogenes) dapat melarutkan P menjadi tersedia bagi tanaman.
Daur fosfor terlihat akibat aliran air pada batu-batuan akan melarutkan bagian permukaan mineral termasuk fosfor akan terbawa sebagai sedimentasi ke dasar laut dan akan dikembalikan ke daratan.
d. Siklus Karbon
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antarabiosfer, geosfer, hidrosfer, dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui).
1. Karbon Di Atmosfer
Bagian terbesar dari karbon yang berada di atmosfer Bumi adalah gas karbon dioksida (CO2). Meskipun jumlah gas ini merupakan bagian yang sangat kecil dari seluruh gas yang ada di atmosfer (hanya sekitar 0,04% dalam basis molar, meskipun sedang mengalami kenaikan), namun ia memiliki peran yang penting dalam menyokong kehidupan. Gas-gas lain yang mengandung karbon di atmosfer adalah metan dan kloroflorokarbon atau CFC (CFC ini merupakan gas artifisial atau buatan). Gas-gas tersebut adalah gas rumah kaca yang konsentrasinya di atmosfer telah bertambah dalam dekade terakhir ini, dan berperan dalam pemanasan global.
Karbon diambil dari atmosfer dengan berbagai cara:
Ø Ketika matahari bersinar, tumbuhan melakukan fotosintesa untuk mengubah karbon dioksida menjadi karbohidrat, dan melepaskan oksigen ke atmosfer. Proses ini akan lebih banyak menyerap karbon pada hutan dengan tumbuhan yang baru saja tumbuh.
Ø Pada permukaan laut ke arah kutub, air laut menjadi lebih dingin dan CO2 akan lebih mudah larut. Selanjutnya CO2 yang larut tersebut akan terbawa olehsirkulasi termohalin yang membawa massa air di permukaan yang lebih berat ke kedalaman laut atau interior laut (lihat bagian solubility pump).
Ø Di laut bagian atas (upper ocean), pada daerah dengan produktivitas yang tinggi, organisme membentuk jaringan yang mengandung karbon, beberapa organisme juga membentuk cangkang karbonat dan bagian-bagian tubuh lainnya yang keras. Proses ini akan menyebabkan aliran karbon ke bawah (lihat bagian biological pump).
Ø Pelapukan batuan silikat. Tidak seperti dua proses sebelumnya, proses ini tidak memindahkan karbon ke dalam reservoir yang siap untuk kembali ke atmosfer. Pelapukan batuan karbonat tidak memiliki efek netto terhadap CO2 atmosferik karena ion bikarbonat yang terbentuk terbawa ke laut dimana selanjutnya dipakai untuk membuat karbonat laut dengan reaksi yang sebaliknya (reverse reaction).
Karbon dapat kembali ke atmosfer dengan berbagai cara pula, yaitu:
Ø Melalui pernafasan (respirasi) oleh tumbuhan dan binatang. Hal ini merupakanreaksi eksotermik dan termasuk juga di dalamnya penguraian glukosa (atau molekul organik lainnya) menjadi karbon dioksida dan air.
Ø Melalui pembusukan binatang dan tumbuhan. Fungi atau jamur dan bakterimengurai senyawa karbon pada binatang dan tumbuhan yang mati dan mengubah karbon menjadi karbon dioksida jika tersedia oksigen, atau menjadimetana jika tidak tersedia oksigen.
Ø Melalui pembakaran material organik yang mengoksidasi karbon yang terkandung menghasilkan karbon dioksida (juga yang lainnya seperti asap). Pembakaran bahan bakar fosil seperti batu bara, produk dari industri perminyakan (petroleum), dan gas alam akan melepaskan karbon yang sudah tersimpan selama jutaan tahun di dalam geosfer. Hal inilah yang merupakan penyebab utama naiknya jumlah karbon dioksida di atmosfer.
Ø Produksi semen. Salah satu komponennya, yaitu kapur atau gamping ataukalsium oksida, dihasilkan dengan cara memanaskan batu kapur atau batu gamping yang akan menghasilkan juga karbon dioksida dalam jumlah yang banyak.
Ø Di permukaan laut dimana air menjadi lebih hangat, karbon dioksida terlarut dilepas kembali ke atmosfer.
Ø Erupsi vulkanik atau ledakan gunung berapi akan melepaskan gas ke atmosfer. Gas-gas tersebut termasuk uap air, karbon dioksida, dan belerang. Jumlah karbon dioksida yang dilepas ke atmosfer secara kasar hampir sama dengan jumlah karbon dioksida yang hilang dari atmosfer akibat pelapukan silikat; Kedua proses kimia ini yang saling berkebalikan ini akan memberikan hasil penjumlahan yang sama dengan nol dan tidak berpengaruh terhadap jumlah karbon dioksida di atmosfer dalam skala waktu yang kurang dari 100.000 tahun.
2. Karbon Di Biosfer
Sekitar 1900 gigaton karbon ada di dalam biosfer. Karbon adalah bagian yang penting dalam kehidupan di Bumi. Ia memiliki peran yang penting dalam struktur,biokimia, dan nutrisi pada semua sel makhluk hidup. Dan kehidupan memiliki peranan yang penting dalam siklus karbon:
Ø Autotroph adalah organisme yang menghasilkan senyawa organiknya sendiri dengan menggunakan karbon dioksida yang berasal dari udara dan air di sekitar tempat mereka hidup. Untuk menghasilkan senyawa organik tersebut mereka membutuhkan sumber energi dari luar. Hampir sebagian besar autotroph menggunakan radiasi matahari untuk memenuhi kebutuhan energi tersebut, dan proses produksi ini disebut sebagai fotosintesis. Sebagian kecil autotroph memanfaatkan sumber energi kimia, dan disebut kemosintesis. Autotroph yang terpenting dalam siklus karbon adalah pohon-pohonan di hutan dan daratan dan fitoplankton di laut. Fotosintesis memiliki reaksi 6CO2+ 6H2O → C6H12O6 + 6O2
Ø Karbon dipindahkan di dalam biosfer sebagai makanan heterotrop pada organisme lain atau bagiannya (seperti buah-buahan). Termasuk di dalamnya pemanfaatan material organik yang mati (detritus) oleh jamur dan bakteri untuk fermentasi atau penguraian.
Ø Sebagian besar karbon meninggalkan biosfer melalui pernafasan atau respirasi. Ketika tersedia oksigen, respirasi aerobik terjadi, yang melepaskan karbon dioksida ke udara atau air di sekitarnya dengan reaksi C6H12O6 + 6O2 → 6CO2+ 6H2O. Pada keadaan tanpa oksigen, respirasi anaerobik lah yang terjadi, yang melepaskan metan ke lingkungan sekitarnya yang akhirnya berpindah ke atmosfer atau hidrosfer.
Ø Pembakaran biomassa (seperti kebakaran hutan, kayu yang digunakan untuk tungku penghangat atau kayu bakar, dll.) dapat juga memindahkan karbon ke atmosfer dalam jumlah yang banyak.
Ø Karbon juga dapat berpindah dari bisofer ketika bahan organik yang mati menyatu dengan geosfer (seperti gambut). Cangkang binatang dari kalsium karbonat yang menjadi batu gamping melalui proses sedimentasi.
Ø Sisanya, yaitu siklus karbon di laut dalam, masih dipelajari. Sebagai contoh, penemuan terbaru bahwa rumah larvacean mucus (biasa dikenal sebagai "sinkers") dibuat dalam jumlah besar yang mana mampu membawa banyak karbon ke laut dalam seperti yang terdeteksi oleh perangkap sedimen [1]. Karena ukuran dan kompisisinya, rumah ini jarang terbawa dalam perangkap sedimen, sehingga sebagian besar analisis biokimia melakukan kesalahan dengan mengabaikannya.
Penyimpanan karbon di biosfer dipengaruhi oleh sejumlah proses dalam skala waktu yang berbeda: sementara produktivitas primer netto mengikuti siklus harian dan musiman, karbon dapat disimpan hingga beberapa ratus tahun dalam pohon dan hingga ribuan tahun dalam tanah. Perubahan jangka panjang pada kolam karbon (misalnya melalui de- atau afforestation) atau melalui perubahan temperatur yang berhubungan dengan respirasi tanah) akan secara langsung mempengaruhi pemanasan global.
Konsentasi DIC permukaan laut "saat ini" (1990-an) (dari the GLODAPclimatology). Laut mengandung sekitar 36.000 gigaton karbon, dimana sebagian besar dalam bentuk ion bikarbonat. Karbon anorganik, yaitu senyawa karbon tanpa ikatan karbon-karbon atau karbon-hidrogen, adalah penting dalam reaksinya di dalam air. Pertukaran karbon ini menjadi penting dalam mengontrol pH di laut dan juga dapat berubah sebagai sumber (source) atau lubuk (sink) karbon. Karbon siap untuk saling dipertukarkan antara atmosfer dan lautan. Pada daerah upwelling, karbon dilepaskan ke atmosfer. Sebaliknya, pada daerah downwelling karbon (CO2) berpindah dari atmosfer ke lautan. Pada saat CO2 memasuki lautan, asam karbonat terbentuk:
CO2 + H2O ⇌ H2CO3
Reaksi ini memiliki sifat dua arah, mencapai sebuah kesetimbangan kimia. Reaksi lainnya yang penting dalam mengontrol nilai pH lautan adalah pelepasan ion hidrogen dan bikarbonat. Reaksi ini mengontrol perubahan yang besar pada pH:
H2CO3 ⇌ H+ + HCO3−
e. Siklus Hidrologi
Siklus air atau siklus hidrologi adalah sirkulasi air yang tidak pernah berhenti dariatmosfer ke bumi dan kembali ke atmosfir melalui kondensasi, presipitasi, evaporasi dantranspirasi. Pemanasan air laut oleh sinar matahari merupakan kunci proses siklus hidrologi tersebut dapat berjalan secara terus menerus. Air berevaporasi, kemudian jatuh sebagai presipitasi dalam bentuk hujan, salju, hujan batu, hujan es dan salju (sleet), hujan gerimis atau kabut.
Pada perjalanan menuju bumi beberapa presipitasi dapat berevaporasi kembali ke atas atau langsung jatuh yang kemudian diintersepsi oleh tanaman sebelum mencapai tanah. Setelah mencapai tanah, siklus hidrologi terus bergerak secara kontinu dalam tiga cara yang berbeda:
Ø Evaporasi / transpirasi - Air yang ada di laut, di daratan, di sungai, di tanaman, dsb. kemudian akan menguap ke angkasa (atmosfer) dan kemudian akan menjadi awan. Pada keadaan jenuh uap air (awan) itu akan menjadi bintik-bintik air yang selanjutnya akan turun (precipitation) dalam bentuk hujan, salju, es.
Ø Infiltrasi / Perkolasi ke dalam tanah - Air bergerak ke dalam tanah melalui celah-celah dan pori-pori tanah dan batuan menuju muka air tanah. Air dapat bergerak akibat aksi kapiler atau air dapat bergerak secara vertikal atau horizontal dibawah permukaan tanah hingga air tersebut memasuki kembali sistem air permukaan.
Ø Air Permukaan - Air bergerak diatas permukaan tanah dekat dengan aliran utama dan danau; makin landai lahan dan makin sedikit pori-pori tanah, maka aliran permukaan semakin besar. Aliran permukaan tanah dapat dilihat biasanya pada daerah urban. Sungai-sungai bergabung satu sama lain dan membentuk sungai utama yang membawa seluruh air permukaan disekitar daerah aliran sungai menuju laut.
Air permukaan, baik yang mengalir maupun yang tergenang (danau, waduk, rawa), dan sebagian air bawah permukaan akan terkumpul dan mengalir membentuk sungai dan berakhir ke laut. Proses perjalanan air di daratan itu terjadi dalam komponen-komponen siklus hidrologi yang membentuk sistem Daerah Aliran Sungai (DAS).Jumlah air di bumi secara keseluruhan relatif tetap, yang berubah adalah wujud dan tempatnya.Tempat terbesar tejadi di laut.
E. Suksesi
Suksesi adalah proses perubahan dalam komunitas yang berlangsung menuju ke satu arah yang berlangsung lambat secara teratur pasti terarah dan dapat diramalkan. Suksesi terjadi akibat dari modifikasi lingkungan fisik dalam komunitasnya dan memerlukan waktu. Proses ini berakhir dengan sebuah komunitas atau ekosistem yang disebut klimaks. Dalam tingkat ini komunitas sudah mengalami homoestatis. Suksesi dapat dibedakan menjadi suksesi primer dan suksesi sekunder.
a. Suksesi Primer
Bila ekosistem mengalami gangguan yang berat sekali, sehingga komunitas awal yang sebelumnya ada menjadi hilang atau rusak total, menyebabkan di tempat tersebut tidak ada lagi yang tertinggal dan akhirnya terjadilah habitat baru. Gangguan tersebut dapat terjadi karena gangguan alam misalnya karena gunung meletus dan tanah longsor atau karena perbuatan manusia contohnya pertambangan. Habitat itu secara perlahan akan mencapai keadaan tertentu yang disebut keadaan klimaks. Proses itulah yang disebut suksesi primer.
Proses suksesi primer kurang lebih berjalan sebagai berikut :
Ø Batuan pada yang ekosistem yang rusak total mengalami pelapukan.
Ø Pada pelapukan dari batuan tersebut terdapat lapisan bahan organik yang dapat ditumbuhi tumbuhan perintis ( pionir ) seperti algae atau lumut.
Ø Kehadiran tumbuhan perintis dan iklim akan mempercepat pelapukan dan penebalan bahan organik, sehingga dapat ditumbuhi oleh organisme yag lebih tinggi tingkatannya seperti Spyrogira.
Ø Bahan organik semakin menebal sehingga tanaman setingkat herba mulai tumbuh.
Ø Dalam kurun waktu tertentu, habitat mulai dapat ditumbuhi tanaman tahunan
Ø Mencapai keadaan klimaks, jika proses suksesi dipengaruhi oleh iklim disebutklimaks – klimatis dan jika proses suksesi dipengaruhi oleh habitat disebutklimaks edaphis.
b. Suksesi Sekunder
Suksesi sekunder ialah suksesi yang prosesnya sama dengan yang terjadi pada suksesi primer tetapi awal terjadinya perbeda. Apabila pada suksesi primer habitat awal mengalami kerusakan total, makan pada suksesi sekunder habitat awal hanya mengalami kerusakan sebagian, artinya masih ada komunitas yang tersisa. Gangguan yang menyebabkan kerusakan tersebut diantaranya kebanjiran, kebakaran atau ulah tangan manusia.
F. Dinamika Populasi
Ukuran populasi berubah sepanjang waktu. Perubahan ukuran dalam populasi ini disebutdinamika populasi. Perubahan ini dapat dihitung dengan menggunakan rumus perubahan jumlah dibagi waktu. Hasilnya adalah kecepatan perubahan dalam populasi. Misalnya, tahun 1980 populasi Pinus di Tawangmangu 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 yangberkurang dengan lamanya waktu perubahan terjadi :
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.
a. Kerapatan atau padatan
Kerapatan lazim digunakan untuk tumbuhan sedangkan kepadatan biasanya digunakan untuk penduduk atau manusia. Kerapatan populasi dapat dibedakan menjadi 2, yaitu kerapatan kotor ( crude density ) dimana jumlah per satuan areal seluruhnya dan kerapatan ekologi dimana jumlah per satuan ruangan habitat yang benar – benar dapat diduduki oleh populasi.
b. Kelahiran ( Natalitas )
Angka natalitas adalah ekuivalen dengan kelahiran dalam pengkajian terminologi pengkajian populasi manusia ( demografi ). Natalitas menyatakan pertambahan populasi dalam lingkungan yang sesuai atau spesifik. Natalitas biasanya dinyatakan dalam bentuk angka atau laju yang didapatkan dari jumlah individu baru yang dihasilkan dibagi dengan jumlah individu baru per satuan waktu per populasi.
c. Mortalitas
Mortalitas adalah kematian individu – individu dalam satuan populasi. Atau dapat dikatakan sebagai kebalikan dari natalitas.
Dinamika populasi dapat juga disebabkan imigrasi dan emigrasi. Hal ini khusus untuk organisme yang dapat bergerak, misalnyahewan dan manusia. Imigrasi adalah perpindahan satu atau lebih organisme kedaerah lain atau peristiwa didatanginya suatu daerah oleh satu atau lebih organisme; didaerah 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.
