Interaksi Makhluk Hidup dan Lingkungan

Lingkungan adalah satu kesatuan hidup antara kondisi fisik yang mencakup keadaan sumber daya alam seperti tanah, air, energi surya, mineral, serta flora dan fauna yang ada di atas tanah, di dalam tanah maupun di perairan. Di dalam lingkungannya, setiap makhluk hidup bergantung pada makhluk hidup lain dan bergantung pula pada sumber daya alam yang ada di sekitarnya.

Hubungan antara makhluk hidup dengan lingkungannya, baik lingkungan yang berupa makhluk hidup maupun benda-benda tak hidup membentuk suatu hubungan timbal balik yang rumit dan kompleks. Makhluk hidup dengan lingkungannya yang saling berhubungan di alam, biasa di sebut dengan ekositem, dan di alam terdapat bermacam-macam ekosistem.

Ekosistem adalah suatu sistem yang terbentuk oleh hubungan timbal balik antara mahkluk hidup dengan lingkungannya. Ekosistem bisa juga dikatakan suatu tatanan kesatuan secara utuh dan menyeluruh antara segenap unsur lingkungan yang saling mempengaruhi. Ekosistem merupakan suatu interaksi yang kompleks dan memiliki penyusun yang beragam.

Berbagai makhluk hidup yang menempati daerah tertentu dengan lingkungan yang mengelilinginya dan menopang kebutuhannya seperti cahaya matahari, air, dan tanah akan membentuk suatu ekosistem. Contoh-contoh ekosistem diantaranya adalah halaman sekolah, halaman rumah, kolam, sungai, danau, hutan, padang pasir, laut, dan padang rumput.

A. Komponen biotik dan abiotik
Komponen-komponen pembentuk ekosistem terdiri dari komponen hidup (biotik) dan komponen tak hidup (abiotik). Ilmu yang mempelajari hubungan timbal balik antara komponen biotik dan abiotik dalam ekosistem disebut ekologi. Ditinjau dari sudut pandang ekologi, komponen biotik dan komponen abiotik sering disebut juga dengan lingkungan biotik dan lingkungan abiotik. Komponen biotik dan komponen abiotik berada pada suatu tempat dan berinteraksi membentuk suatu kesatuan yang teratur. Misalnya, pada suatu ekosistem akuarium, ekosistem ini terdiri atas ikan, tumbuhan air, plankton yang melayang-layang dalam air sebagai komponen biotik, sedangkan yang termasuk komponen abiotik adalah air, pasir, batu, mineral, dan oksigen yang terlarut dalam air.

Di dalam ekosistem, interaksi antara komponen biotik dengan komponen abiotik akan membentuk keseimbangan alam. Ekosistem akan seimbang apabila komposisi penyusun ekosistem tersebut seimbang akan tetapi bukan berarti jumlahnya sama. Misalnya pada waktu musim hujan, jumlah rumput (produsen) di suatu padang rumput meningkat sehingga dapat mencukupi kebutuhan makan populasi rusa. Ketika musim kemarau, jumlah rumput berkurang sehingga menyebabkan jumlah rusa juga menurun. Apabila perubahan komposisi itu terjadi secara seimbang dari waktu ke waktu, maka ekosistem itu dikatakan seimbang dan dapat bertahan lama.

Keseimbangan ekosistem dapat terganggu, misalnya karena bencana alam, hama, dan penyakit. Gangguan ekosistem juga dapat terjadi karena pengaruh kegiatan manusia, misalnya membuang limbah ke saluran air, penebangan hutan secara liar, dan membuang sampah tidak pada tempatnya.

1. Komponen Biotik
Komponen biotik merupakan semua makhluk hidup yang terdapat dalam lingkungan seperti hewan, tumbuhan, manusia dan organisme lainnya. Setiap makhluk hidup tersebut mempunyai kedudukan dan peran tertentu dalam lingkungan. Kedudukan makhluk hidup dalam lingkungannya disebut nisia. Menurut peranannya, komponen biotik dibedakan menjadi tiga, yaitu:

a. Produsen
Produsen, merupakan makhluk hidup yang dapat menghasilkan zat makanan yang diperlukan organisme lain. Tugas ini diperankan oleh organisme yang mempunyai klorofil (zat hijau daun) yaitu tumbuhan hijau. Tumbuhan mensintesis/membuat zat makanan menggunakan bahan karbondioksida (CO₂) dan air (H₂O) dengan bantuan cahaya matahari. Proses ini berlangsung di dalam klorofil dan dinamakan proses fotosintesis.

Tumbuhan yang dapat membuat makanan sendiri disebut organisme autotrof. Tumbuhan yang menggunakan sinar matahari untuk membantu proses fotosintesis disebut fotoautotrof, contohnya antara lain pohon pisang, pohon jati, palem, pakis haji, ganggang (alga), lumut, tumbuhan paku, dan berbagai tumbuhan biji lainnya. Sementara itu, bakteri tidak menggunakan sinar matahari untuk proses pembuatan makanannya, melainkan menggunakan cadangan energinya dalam senyawa kimia, proses ini disebut kemoautotrof.

b. Konsumen
Konsumen, merupakan makhluk hidup yang tidak dapat membuat makanan sendiri (organisme heterotrof). Konsumen bergantung pada organisme lain untuk makanannya. Contoh kelompok konsumen diantaranya hewan, manusia, dan tumbuhan yang tidak berklorofil misalnya tali putri, dan jamur. Berdasarkan jenis makanannya, makhluk hidup dibedakan menjadi herbivora, karnivora, dan omnivora. Herbivora adalah organisme yang hanya makan tumbuhan, misalnya sapi, kambing, zebra, kuda, gajah, rusa , ayam, dan lain sebagainya. Karnivora adalah organisme yang hanya makan hewan, contohnya harimau, singa, anjing, dan lain-lain. Sedangkan omnivora adalah organisme yang makan tumbuhan juga makan hewan, misalnya manusia.

c. Pengurai
Pengurai (decomposer), bertugas membusukkan dan menguraikan hewan dan tumbuhan yang telah mati. Makhluk hidup yang berperan sebagai pengurai antara lain cacing, bakteri dan jamur. Organisme pengurai ini sangat penting karena menjaga stabilitas ekosistem dengan mengurai zat-zat sisa menjadi unsur hara yang akan diserap oleh tanah. Unsur hara yang ada di dalam tanah tersebut akan digunakan oleh tumbuhan sebagai bahan penunjang pertumbuhannya.

2. Komponen Abiotik
Komponen abiotik merupakan semua benda tak hidup yang terdapat di dalam lingkungan. Keberadaan komponen abiotik sangat berpengaruh pada jenis makhluk hidup yang menempati suatu lingkungan. Beberapa komponen abiotik misalnya:

§  Cahaya matahari. Sinar matahari adalah sumber utama energi untuk semua organisme di bumi. CO₂ dan air berubah menjadi karbohidrat dan oksigen selama fotosintesis dengan menggunakan sinar matahari.

§  Udara terdiri dari berbagai jenis gas seperti oksigen, hidrogen, karbon dioksida dan nitrogen. Semua organisme membutuhkan udara untuk kegiatan mereka. Sebagai contoh, oksigen yang diperlukan selama respirasi bahwa oksida (membakar) karbohidrat untuk menghasilkan energi. Tumbuhan menggunakan karbon dioksida sebagai bahan baku untuk memproduksi karbohidrat dan nitrogen untuk memproduksi protein.

§  Air. Semua organisme di bumi butuhkan air untuk bertahan hidup. Tanaman, serta hewan dan manusia, akan dehidrasi dan mati jika mereka kekurangan air. Dalam tubuh manusia, air berfungsi sebagai pelarut melarutkan semua bahan yang dimakan oleh organisme. Air juga merupakan habitat ikan dan katak

§  Suhu merupakan salah satu komponen penting bagi organisme untuk bertahan hidup di bumi. Setiap organisme membutuhkan rentang tertentu suhu untuk bertahan hidup. Oleh karena itu, tanaman yang hidup di daerah panas seperti kaktus akan mati atau tumbuh buruk jika mereka ditanam di daerah dingin dan sebaliknya

Pola-pola interaksi
Setiap organisme melakukan interaksi tertentu dengan organisme lain untuk memenuhi kebutuhannya akan makanan. Interaksi yang terjadi di alam membentuk pola-pola interaksi yang khas. Pola-pola interaksi yang terjadi dapat berupa persaingan (kompetisi), pemangsaan (predasi), kerjasama (simbiosis), dan antibiosis.

A. Persaingan atau Kompetisi
Persaingan atau kompetisi terjadi di antara beberapa organisme yang membutuhkan bahan makanan yang sama. Kebutuhan untuk memperoleh sumber makanan sebanyak-banyaknya menyebabkan terjadinya persaingan. Kompetisi merupakan satu pola interaksi yang menyebabkan kerugian bagi salah satu pihak yang kalah bersaing.

Contoh kompetisi adalah persaingan antar produsen (berbagai jenis tumbuhan) untuk memperoleh air, sinar matahari, dan unsur hara. Konsumen primer (konsumen yang mengonsumsi produsen secara langsung), juga mengalami persaingan yaitu dalam mendapatkan tumbuhan, mendapatkan wilayah atau mendapatkan pasangan, misalnya kompetisi 2 ekor rusa jantan memperebutkan  seekor rusa betina sebagai pasangannya, begitu seterusnya sampai kompetisi antar pengurai atau dekomposer.

B. Predasi
Selain melakukan persaingan, beberapa organisme mendapatkan makanan dengan memangsa organisme lain. Contohnya adalah singa yang memakan kijang zebra, atau rusa. Pola interaksi semacam ini disebut predasi. Organisme yang memakan organisme lain disebut predator atau pemangsa contohnya singa, sedangkan organisme  yang dimakan disebut prey atau mangsa , contohnya zebra.

C. Simbiosis
Simbiosis, beberapa makhluk hidup dapat hidup berdampingan tanpa melakukan kompetisi atau predasi. Pola interaksi seperti ini disebut simbiosis, dan organisme yang melakukannya disebut simbion. Simbiosis adalah interaksi antara dua makhluk hidup yang berbeda jenis dalam suatu lingkungan. Simbiosis antara dua jenis makhluk hidup dibedakan menjadi tiga, yaitu:

1. Simbiosis mutualisme
Simbiosis mutualisme adalah interaksi antara dua jenis makhluk hidup berbeda yang saling menguntungkan, contohnya :

§  Kupu-kupu atau serangga yang hinggap pada tumbuhan berbunga. Kupu-kupu atau serangga menghisap madu dari bunga sedangkan tumbuhan berbunga dibantu proses penyerbukannya oleh serangga yang hinggap  pada bunga  tersebut.

§  Simbiosis antara bakteri Eschericia coli yang hidup di usus manusia. Bakteri tersebut menghasilkan vitamin B12 dan vitamin K yang berperan pada proses pembekuan darah manusia. Sedangkan manusia memberikan perlindungan, makanan, dan lingkungan yang cocok bagi bakteri di dalam usus.

§  Burung jalak yang hinggap di punggung kerbau. Burung jalak mendapatkan makanan berupa kutu yang ada di tubuh kerbau sehingga tubuh kerbau terbebas dari kutu .  

§  Simbiosis antara protista yang hidup di dalam usus rayap. Rayap adalah serangga yang makan kayu, namun tidak dapat mencerna kayu. Protista dapat mencerna kayu sehingga rayap dapat menggunakan kayu sebagai sumber energinya. Protista mempunyai tempat di dalam usus rayap dan menggunakan kayu untuk sumber energinya.

2. Simbiosis Komensalisme
Simbiosis komensalisme adalah interaksi antara dua jenis makhluk hidup berbeda, dimana satu individu mendapatkan keuntungan sedangkan satu individu lainnya tidak diuntungkan maupun dirugikan, beberapa contohnya adalah:

Tumbuhan anggrek dengan pohon yang ditumpanginya. Anggrek diuntungkan karena dapat menempel pada batang pohon yang cukup tinggi, sehingga memperoleh sinar matahari untuk proses fotosintesis. Sedangkan pohon yang ditumpangi tidak mendapatkan keuntungan atau kerugian apapun karena tumbuhan anggrek mampu membuat makanannya sendiri.

Ikan remora yang mengikuti hiu, ikan remora akan memakan sisa makanan yang menempel pada tubuh hiu.

Burung Plover yang  hinggap di mulut buaya untuk memakan remah-remah sisa makanan buaya.

3. Simbiosis Parasitisme
Simbiosis parasitisme adalah interaksi antara dua jenis makhluk hidup berbeda, dimana satu individu diuntungkan (parasit) sedangkan satu individu lainnya dirugikan (inang atau host). Contoh simbiosis parasitisme diantaranya:

§  Tumbuhan benalu (sebagai parasit) pada pohon mangga (sebagai inang), benalu mendapat tempat hidup sekaligus mengambil air dari pohon mangga, sedangkan pohon mangga sebagai tumbuhan inang akan terhambat pertumbuhannya bahkan lama kelamaan akan mati karena kekurangan air.

§  Tali putri (sebagai parasit) pada tumbuhan beluntas (sebagai inang), tali putri mendapat tempat hidup dan makanan dari tumbuhan beluntas, sedangkan tumbuhan beluntas akan merugi, karena makanannya diambil oleh tali putri.

§  Kutu yang menempel di tubuh kucing atau anjing sebagai inangnya. Kutu mendapatkan keuntungan dengan mengisap darah inangnya. Inangnya dirugikan karena darahnya diambil  oleh kutu sebagai parasit.

Antibiosis, merupakan hubungan antara dua jenis organisme dimana organisme yang satu menghambat pertumbuhan organisme lain. Misalnya jamur Penicillium notatum mengeluarkan antibiotik penicilin untuk menghambat pertumbuhan bakteri.

Pola Interaksi Makan dan Dimakan
Interaksi yang terjadi pada suatu lingkungan pada dasarnya terjadi karena faktor kebutuhan energi setiap organisme yang hidup dalam  lingkungan itu. Kebutuhan energi itu dapat dipenuhi jika masing-masing organisme mendapatkan zat-zat makanan.

Namun, tidak semua organisme di alam ini dapat menyediakan atau membuat makanannya sendiri, kecuali tumbuhan hijau. Karbohidrat dan oksigen hasil fotosintesis menjadi sumber energi yang akan dimanfaatkan organisme lain yang tidak mampu membuat makanan sendiri. Makanan tersebut diperoleh melalui proses makan dan dimakan. Proses makan dan dimakan sebagai proses perpindahan zat makanan dan energi dapat dilihat dalam beberapa bentuk, di antaranya: Rantai makanan, Jaring-jaring makanan, dan Piramida ekologi

1. Rantai Makanan
Rantai makanan adalah peristiwa makan dan dimakan yang digambarkan secara skematis dalam bentuk garis lurus searah dan tidak bercabang. Rantai makanan selalu berawal dari produsen dan diakhiri oleh pengurai. Bahan-bahan yang diuraikan itu akan kembali digunakan oleh produsen, sehingga daur materi dan energi tidak pernah terputus. Dalam rantai makanan tumbuhan berperan sebagai produsen karena membuat makanan  melalui proses fotosintesis. Hewan  dan tumbuhan tali putri mendapatkan zat organik dari organisme lain disebut konsumen. Konsumen dapat berupa herbivora, karnivora, atau omnivora.

Herbivora menempati konsumen tingkat pertama karena dia memakan tumbuhan secara langsung. Karnivora menempati konsumen tingkat kedua karena dia memangsa herbivora. Konsumen tingkat ketiga akan memangsa konsumen tingkat kedua. Konsumen tingkat keempat juga diduduki oleh karnivora lain yang memangsa karnivora (konsumen tingkat ketiga).

Rangkaian rantai makanan dari produsen ke konsumen yang memperlihatkan tingkat makanan untuk memperoleh energi disebut tingkat trofik. Tingkat trofik pertama diduduki oleh produsen, tingkat trofik kedua diduduki oleh herbivora, tingkat trofik ketiga diduduki oleh karnivora. Adapun tingkat trofik keempat ditempati oleh karnivora lain (pemangsa karnivora pertama). Berikut ini contoh beberapa rantai makanan pada ekosistem yang berbeda-beda.

2. Jaring-jaring Makanan
Proses makan dan dimakan yang terjadi di alam sangat kompleks. Pada proses makan dan dimakan, tumbuhan sebagai produsen tidak hanya dimakan oleh satu jenis hewan saja. Misalkan jagung selain dapat dimakan oleh ayam juga oleh burung.

Begitu juga dengan hewan, tidak hanya memakan satu jenis makanan dan hewan tidak hanya dimakan oleh satu jenis hewan lainnya. Misalnya tikus dapat dimakan oleh ular, atau burung elang atau rubah. Berdasarkan fakta di atas, rantai makanan dapat berhubungan satu sama lain dan membentuk hubungan kompleks dan disebut jaring-jaring makanan.

3. Piramida Ekologi
Untuk menjaga keseimbangan di dalam ekosistem, jumlah organisme di tingkat trofik bawah lebih banyak dari pada jumlah organisme di tingkat trofik atasnya. Sebagai contoh pada  ekosistem padang  rumput, jumlah rumput lebih banyak dari jumlah konsumen I. Begitu pula jumlah konsumen I lebih banyak daripada konsumen II. Perbandingan jumlah antara tingkat trofik membentuk suatu bangun piramida. Bangun piramida itu disebut piramida ekologi atau piramida makanan. Berdasarkan fungsinya, piramida ekologi dibedakan menjadi tiga macam, yaitu:

a. Piramida Jumlah
Piramida jumlah didasarkan pada jumlah individu pada setiap tingkatan trofik. Organisme yang menempati tingkat dasar adalah produsen yang selalu memiliki jumlah jauh lebih banyak daripada konsumen primer (tingkat trofik di atasnya).  Demikian pula jumlah konsumen primer atau konsumen I lebih banyak dari jumlah konsumen sekunder. Konsumen sekunder  atau konsumen II ini jumlahnyapun lebih banyak dari konsumen tersier atau konsumen III. Organisme yang berada di puncak piramida mempunyai jumlah paling sedikit dibandingkan organisme di tingkat bawahnya.

Dalam ekosistem seringkali terdapat dua konsumen yang menempati puncak piramida, sehingga ada piramida dengan dua puncak. Piramida dengan satu puncak berarti hanya terdapat satu jenis karnivora yang menempati puncak piramida, disebut konsumen puncak, contohnya burung elang. Piramida dengan dua puncak berarti pada puncak piramida ditempati oleh dua jenis karnivora yang keduanya tidak saling memakan, contohnya burung elang dan harimau.

b. Piramida Biomassa
Piramida Biomassa. Jika piramida jumlah didasarkan pada jumlah individu pada setiap tingkatan trofik, maka piramida biomassa didasarkan pada pengukuran massa individu per m² pada setiap tingkatan trofik. Biomassa merupakan ukuran massa organisme hidup pada waktu tertentu. Biomassa pada setiap tingkat trofik dihitung sebagai rata-rata massa organisme pada suatu daerah dengan luas tertentu. Misalnya, biomassa tumbuhan diukur dari berat akar, batang, da

(gr/m²).

Pada piramida biomassa, massa rata-rata produsen lebih besar dari massa rata-rata konsumen di atasnya. Piramida biomassa umumnya menyempit secara tajam dari produsen di bagian dasar, ke karnivora tingkat teratas. Pada beberapa ekosistem laut terjadi piramida biomassa terbalik karena massa konsumen primer ukurannya lebih besar (misalnya paus) melebihi massa produsen yang ukurannya sangat kecil (misalnya fitoplankton).

c. Piramida Energi
Piramida ekologi yang ketiga adalah piramida energi. Semua energi yang ada di bumi berasal dari matahari. Energi cahaya matahari diubah menjadi makanan oleh produsen melalui proses fotosintesis. Energi ini kemudian dimanfaatkan oleh konsumen primer dan berlanjut sampai konsumen tersier. Namun, tidak semua konsumen memanfaatkan semua energi dari makanan yang didapatnya sehingga ada pengurangan energi pada setiap tingkatan trofik piramida.

Piramida yang menggambarkan hilangnya energi pada saat perpindahan energi makanan di setiap tingkat trofik dalam suatu ekosistem disebut piramida energi. Tingkatan trofik pada  piramida energi didasarkan pada energi yang dikeluarkan individu dan dinyatakan dalam kalori/satuan luas (m²)/satuan waktu.

Selama proses aliran energi terjadi pengurangan jumlah energi setiap melewati suatu tingkat trofik. Contohnya, dari 10 Joule energi yang dikonsumsi oleh rusa, hanya 1 Joule yang digunakan untuk pertumbuhannya, sisanya 9 Joule dibuang ke lingkungannya sebagai feses dan digunakan untuk respirasi seluler. Namun, energi yang  terkandung dalam feses tersebut tidak hilang dari ekosistem karena masih dapat dikonsumsi oleh pengurai. Hal inilah yang menyebabkan energi dikatakan mengalir di dalam ekosistem bukan didaur di dalam ekosistem.