9.1 - Komuniti dan Ekosistem

Habitat, Spesies, Populasi, Komuniti, Ekosistem dan Nic

Definisi Istilah Penting Ekologi

Habitat: Persekitaran atau tempat tinggal semula jadi bagi sesuatu organisma yang membekalkan keperluan asas untuk hidup seperti makanan, tempat perlindungan, dan kawasan pembiakan. Contohnya, lumpur di paya bakau untuk ikan belacak, kolam untuk katak.
Spesies: Sekumpulan organisma serupa yang boleh saling membiak untuk menghasilkan anak yang mandul (subur/fertil). Contohnya, Homo sapiens (manusia).
Populasi: Sekumpulan organisma daripada spesies yang sama yang hidup di habitat yang sama pada masa yang sama. Contohnya, populasi pokok Rhizophora sp. di kawasan paya bakau.
Komuniti: Semua populasi organisma daripada spesies yang berlainan yang hidup di habitat yang sama dan saling berinteraksi antara satu sama lain. Contohnya, komuniti kolam termasuklah ikan, katak, tumbuhan teratai, dan mikroorganisma.
Ekosistem: Satu sistem yang terdiri daripada beberapa komuniti yang tinggal bersama dalam satu habitat, saling berinteraksi antara satu sama lain termasuklah dengan komponen bukan hidup (abiosis) dalam persekitaran fizikalnya. Contohnya, ekosistem hutan, ekosistem laut, atau ekosistem kolam.
Nic: Peranan sesuatu organisma dalam ekosistem yang merangkumi tingkah laku serta interaksinya dengan komponen biosis dan abiosis di persekitaran habitatnya.

Pengelasan Nic

Nic Ekologi: Peranan sesuatu spesies dalam komunitinya, yang mewakili cara hidup dan bagaimana ia memenuhi keperluan kemandiriannya.
Nic Spesies: Habitat fizikal atau ruang spesifik yang diduduki oleh sesuatu spesies (taburan dan ruang fizikalnya).

Komponen Biosis dan Komponen Abiosis dalam Ekosistem

Sesebuah ekosistem terdiri daripada dua komponen utama: komponen biosis dan komponen abiosis.

Komponen Abiosis

Komponen abiosis merujuk kepada elemen bukan hidup (ciri fizikal dan kimia) yang mempengaruhi kemandirian dan taburan organisma dalam ekosistem:

Nilai pH: Mempengaruhi pertumbuhan dan taburan organisma. Kebanyakan organisma boleh hidup dalam keadaan neutral atau hampir neutral (pH 6–8). pH tanah yang terlalu asid atau alkali menjejaskan penyerapan nutrien oleh tumbuhan. Contohnya, pokok kelapa menyukai tanah beralkali, manakala pokok nanas tumbuh dengan baik dalam tanah berasid.
Suhu: Mempengaruhi tindak balas fisiologi kerana enzim sangat sensitif terhadap perubahan suhu. Suhu optimum bagi kebanyakan organisma daratan adalah antara $2 0^{\circ} C$ hingga $4 0^{\circ} C$ . Suhu ekstrem menyebabkan enzim dinyahaslikan atau tidak aktif.
Keamatan cahaya: Penting bagi tumbuhan hijau untuk menjalankan proses fotosintesis. Di hutan hujan tropika, pokok-pokok tinggi membentuk kanopi yang tinggi untuk menerima keamatan cahaya matahari yang tinggi, manakala tumbuhan kecil (seperti paku-pakis) tumbuh di lantai hutan di bawah keamatan cahaya yang rendah.
Topografi: Ciri fizikal pada permukaan bumi yang merangkumi:
- Altitud: Semakin tinggi altitud, semakin rendah suhu, tekanan atmosfera, dan kepekatan oksigen. Tumbuhan di altitud tinggi bersaiz lebih kecil (seperti pokok pain).
- Kecerunan: Lereng bukit yang curam mudah terhakis oleh air hujan, menyebabkan lapisan tanah menjadi nipis dan kering. Tumbuhan di kawasan ini kebanyakannya adalah semak samun pendek dengan daun berbentuk jarum.
- Aspek: Arah tiupan angin dan pancaran cahaya matahari terhadap lereng bukit. Lereng bukit yang menghadap ke laut atau menerima lebih banyak cahaya matahari mempunyai tumbuhan yang lebih padat.
Mikroklimat: Keadaan iklim bagi kawasan kecil yang berbeza daripada iklim kawasan persekitarannya. Contohnya, mikroklimat di bawah batang kayu yang reput adalah lebih lembap dan sejuk berbanding lantai hutan yang terbuka.
Kelembapan udara: Kuantiti wap air di dalam udara. Kelembapan udara yang tinggi mengurangkan kadar transpirasi tumbuhan, manakala kelembapan udara yang rendah meningkatkan kehilangan air secara transpirasi, yang seterusnya membantu penyerapan air dan garam mineral dari tanah.

Komponen Biosis

Komponen biosis merujuk kepada semua organisma hidup di dalam ekosistem yang berinteraksi antara satu sama lain:

Pengeluar: Organisma autotrof (kebanyakannya tumbuhan hijau) yang mensintesis makanan organik daripada bahan bukan organik menggunakan tenaga cahaya melalui proses fotosintesis.
Pengguna: Organisma heterotrof yang tidak boleh membina makanan sendiri dan perlu memakan organisma lain.
- Pengguna primer: Haiwan herba yang memakan pengeluar (contohnya, belalang).
- Pengguna sekunder: Haiwan karnivor yang memakan pengguna primer (contohnya, katak) atau omnivor.
- Pengguna tertier: Karnivor besar yang memakan pengguna sekunder (contohnya, ular).
Pengurai: Mikroorganisma (bakteria dan kulat) yang menguraikan bahan organik mati menjadi bahan bukan organik ringkas untuk diserap semula oleh tumbuhan.

Nutrisi dalam Organisma

Nutrisi ialah cara organisma memperoleh nutrien dan tenaga. Nutrisi dikelaskan kepada nutrisi autotrof dan nutrisi heterotrof.

Nutrisi Autotrof

Autotrof boleh mensintesis nutrien organik sendiri daripada bahan mentah bukan organik:

Fotoautotrof: Organisma yang menggunakan tenaga cahaya untuk mensintesis makanan organik daripada karbon dioksida dan air melalui fotosintesis. Contohnya, tumbuhan hijau, alga hijau, dan bakteria fotosintesis.
Kemoautotrof: Organisma yang mensintesis bahan organik dengan mengoksidasi bahan kimia bukan organik (tanpa cahaya) untuk membebaskan tenaga. Contohnya, bakteria pengenitratan seperti Nitrosomonas sp. dan Nitrobacter sp.

Nutrisi Heterotrof

Heterotrof tidak boleh mensintesis makanan sendiri dan mesti memperoleh bahan organik daripada organisma lain:

Holozoik: Organisma yang memakan bahan organik pepejal, mencernanya di dalam badan, dan menyerap nutrien tersebut. Contohnya, manusia, kucing, dan haiwan herba.
Saprotrof (Saprofitisme): Organisma yang makan bahan organik mati dan mereput. Organisma ini merembeskan enzim pencernaan ke luar untuk mencernakan makanan secara luaran sebelum menyerap nutrien yang ringkas. Contohnya, cendawan, kulat, dan bakteria pengurai.
Parasit (Parasitisme): Organisma yang hidup di dalam atau di atas badan organisma lain (perumah), menyerap nutrien secara langsung daripada tisu badan perumah, sekali gus menyebabkan kemudaratan atau penyakit kepada perumah. Contohnya, cacing pita dalam usus manusia, pokok Rafflesia pada akar pokok menjalar, dan pinjal pada anjing.

Komponen Biosis mengikut Aras Trof

Tenaga dialirkan dalam sesebuah ekosistem melalui hubungan pemakanan yang digambarkan oleh rantai makanan dan siratan makanan.

Pengaliran Tenaga dalam Rantai Makanan dan Siratan Makanan

Aras Trof: Kedudukan sesuatu organisma dalam rantai makanan.
- Aras Trof Pertama: Pengeluar (Tumbuhan hijau).
- Aras Trof Kedua: Pengguna Primer (Herba).
- Aras Trof Ketiga: Pengguna Sekunder (Karnivor).
- Aras Trof Keempat: Pengguna Tertier (Karnivor puncak).
Pemindahan Tenaga:
- Sumber utama tenaga ialah cahaya matahari yang ditangkap oleh pengeluar.
- Apabila pengguna memakan organisma lain, tenaga daripada tisu dipindahkan.
- Hanya kira-kira 10% tenaga dipindahkan ke aras trof yang berikutnya.
- Kira-kira 90% tenaga hilang ke persekitaran sebagai haba, digunakan untuk proses hidup (seperti respirasi, pertumbuhan, dan pembiakan), serta hilang melalui perkumuhan dan penyahtinjaan.

Piramid Ekologi

Piramid ekologi menggambarkan hubungan kuantitatif antara aras-aras trof dalam sesebuah ekosistem.

Piramid Bilangan

Menunjukkan jumlah bilangan organisma individu pada setiap aras trof per unit kawasan.
Biasanya, bilangan organisma berkurang daripada tapak (pengeluar) ke puncak (pengguna tertier), manakala saiz fizikal organisma individu semakin meningkat.

Piramid Biojisim

Menunjukkan jumlah biojisim bagi semua organisma pada setiap aras trof per unit kawasan.
Biojisim diukur menggunakan jisim kering untuk mewakili bahan organik yang sedia ada sebagai makanan.
Jumlah biojisim adalah paling tinggi pada aras pengeluar dan semakin berkurang ke aras trof yang lebih tinggi.

Piramid Tenaga

Menunjukkan jumlah tenaga yang ada pada setiap aras trof per unit kawasan dalam jangka masa tertentu.
Nilai tenaga adalah paling tinggi pada aras pengeluar dan berkurang pada setiap aras trof seterusnya kerana hanya $10%$ tenaga dipindahkan ke atas, manakala $90%$ hilang.

Jenis Interaksi antara Komponen Biosis

Organisma berinteraksi bagi mengekalkan keseimbangan dinamik dalam sesebuah ekosistem.

Simbiosis

Hubungan rapat dan jangka panjang antara dua spesies yang berbeza:

Mutualisme: Interaksi yang memberi manfaat kepada kedua-dua organisma.
- Contoh 1: Burung gembala (myna) dan kerbau (burung mendapat makanan dengan memakan kutu di badan kerbau; kerbau bebas daripada kutu).
- Contoh 2: Liken (alga menjalankan fotosintesis untuk menghasilkan makanan; kulat menyediakan tempat tinggal serta menyerap air dan mineral).
- Contoh 3: Bakteria Rhizobium sp. dan akar tumbuhan kekacang (bakteria mengikat nitrogen untuk tumbuhan; tumbuhan membekalkan karbohidrat kepada bakteria).
Komensalisme: Interaksi yang memberi manfaat kepada satu organisma sahaja (komensal) tanpa memudaratkan atau memberi manfaat kepada organisma satu lagi (perumah).
- Contoh 1: Ikan remora dan ikan hiu (ikan remora menumpang dan memakan sisa makanan ikan hiu; ikan hiu tidak terjejas).
- Contoh 2: Paku-pakis langsuir yang tumbuh di batang pokok (paku-pakis mendapat cahaya matahari dan sokongan; batang pokok tidak terjejas).
Parasitisme: Interaksi yang memberi manfaat kepada satu organisma (parasit) dan memudaratkan organisma yang satu lagi (perumah).
- Contoh 1: Cacing pita dalam usus manusia (parasit menyerap nutrien tercerna; manusia mengalami kekurangan nutrien).
- Contoh 2: Pokok Rafflesia (parasit menyerap air dan nutrien daripada akar pokok perumah; perumah menjadi lemah).

Mangsa-Pemangsa, Saprofitisme dan Persaingan

Mangsa-Pemangsa: Interaksi di mana satu organisma (pemangsa) memburu, membunuh, dan memakan organisma lain (mangsa). Contohnya, burung hantu (pemangsa) dan tikus (mangsa).
Saprofitisme: Organisma saprofit menguraikan bahan organik mati. Contohnya, kulat mukor yang tumbuh pada roti.
Persaingan: Berlaku apabila organisma bersaing untuk mendapatkan sumber yang terhad (makanan, air, cahaya matahari, pasangan, ruang).
- Persaingan intraspesifik: Persaingan antara organisma daripada spesies yang sama. Contohnya, pokok-pokok dalam hutan yang padat bersaing untuk mendapatkan cahaya matahari.
- Persaingan interspesifik: Persaingan antara organisma daripada spesies yang berbeza. Contohnya, rumput dan rumpai bersaing untuk mendapatkan nutrien tanah.

Ekosistem Paya Bakau

Hutan paya bakau merupakan ekosistem tanah lembap tropika yang unik yang terletak di muara sungai (tempat pertemuan antara lautan dan daratan).

Komponen Abiosis Ekosistem Paya Bakau

Terdedah kepada pasang surut air laut dan tiupan ombak yang kuat.
Tanah yang lembut, berselut, berlumpur, dan tidak stabil.
Keadaan tanah yang anaerobik (kandungan oksigen terlarut yang sangat rendah).
Kepekatan garam (saliniti) air yang tinggi dan sentiasa berubah-ubah.
Terdedah kepada tiupan angin kencang dan keamatan cahaya matahari tropika yang tinggi.

Ciri Penyesuaian Pokok Bakau

Pokok bakau mempunyai penyesuaian struktur khas untuk terus hidup dalam persekitaran abiosis yang ekstrem:

Daun:
- Mempunyai kutikel tebal dan stoma terbenam untuk mengurangkan kehilangan air secara transpirasi.
- Daun sukulen (berair) untuk menyimpan air.
- Mempunyai kelenjar khas dipanggil hidatod pada daun untuk menyingkirkan garam berlebihan.
- Daun yang tua akan menyimpan garam berlebihan dan akan gugur (penyingkiran garam).
Akar untuk sokongan dan pengudaraan:
- Pneumatofor: Unjuran akar pendek ke atas permukaan tanah dengan liang seni dinamakan lentisel untuk pertukaran gas di kawasan berlumpur yang dinaiki air. Dijumpai pada spesies Avicennia sp. dan Sonneratia sp.
- Akar jangkang: Tumbuh bercabang dari bahagian bawah batang pokok untuk mencengkam dengan kuat ke dalam lumpur bagi menyokong pokok melawan angin kencang dan ombak. Dijumpai pada spesies Rhizophora sp.
- Akar banir: Struktur kepingan tebal di dasar batang untuk meningkatkan luas permukaan dasarnya dan menyokong pokok yang tumbuh di tanah yang lebih keras berhampiran daratan. Dijumpai pada spesies Bruguiera sp.
Biji Benih (Vivipariti):
- Biji benih vivipar bercambah dan tumbuh semasa masih melekat pada pokok induk.
- Apabila jatuh, radikel yang panjang dan tajam seperti tombak akan mencucuk dan mencengkam ke dalam tanah lumpur untuk mengelakkan biji benih dihanyutkan oleh air pasang surut.

Proses Pengkolonian dan Sesaran

Pengkolonian: Proses tumbuhan menakluki dan membina koloni di sesuatu kawasan yang belum diduduki sebelum ini.
Sesaran: Proses penggantian secara perlahan-lahan beberapa spesies tumbuhan dominan oleh spesies penyesar yang lain dalam satu habitat dari semasa ke semasa disebabkan oleh perubahan persekitaran yang dilakukan oleh tumbuhan itu sendiri.

Zon ekosistem paya bakau menunjukkan penggantian spesies seperti berikut:

Zon Garis Pantai (Zon Perintis):

Kawasan yang paling terdedah kepada ombak besar dan air pasang.
Spesies perintis: Avicennia sp. (pokok Api-api) dan Sonneratia sp. (pokok Perepat).
Sistem akar pneumatofor mereka yang meluas membantu mencengkam dan memerangkap lumpur, kelikir, serta bahan organik.
Lama-kelamaan, lumpur terkumpul dan menyebabkan tanah menjadi lebih tinggi, padat, dan kering.
Persekitaran ini menjadi kurang sesuai untuk spesies perintis tetapi sesuai untuk spesies penyesar, iaitu Rhizophora sp.

Zon Tengah:

Spesies dominan: Rhizophora sp. (pokok Bakau minyak).
Mempunyai akar jangkang berselirat yang memerangkap ranting kayu dan mendapan lumpur, mempercepat proses pemendapan.
Tanah menjadi lebih tinggi, kering, dan kurang dinaiki air laut semasa air pasang.
Tanah menjadi kurang sesuai untuk pertumbuhan Rhizophora sp. tetapi lebih sesuai untuk Bruguiera sp. yang akan menggantikannya.

Zon Darat:

Spesies dominan: Bruguiera sp. (pokok Tumu merah).
Mempunyai akar banir yang memerangkap lebih banyak lumpur dan kelikir.
Proses pemendapan berterusan membentuk paya baru yang menganjur ke arah laut.
Pantai lama semakin jauh dari laut dan bertukar menjadi daratan. Tumbuhan darat seperti Nypa fruticans (nipah) dan Pandanus sp. (mengkuang) mula tumbuh dan menggantikan Bruguiera sp.

Kepentingan Ekosistem Paya Bakau

Perlindungan Pantai: Bertindak sebagai penampan semula jadi untuk menyerap tenaga tiupan angin kencang dan ombak bagi mengelakkan hakisan tanah pantai.
Sumber Perikanan: Menjadi tempat perlindungan, pembiakan, dan asuhan bagi pelbagai hidupan laut komersial (udang, ketam, ikan, siput).
Sumber Perhutanan: Kayu bakau dibakar di dalam relau untuk menghasilkan arang batu (sumber bahan api), rangka bangunan, cerucuk, pembuatan bot, dan barangan kraf tangan.
Ekoturisme dan Pendidikan: Kepelbagaian biologi yang unik menarik minat pelancong dan penyelidik untuk menjalankan kajian ekologi.