BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Proses kehidupan dan kegiatan makhluk hidup termasuk tumbuh-tumbuhan pada dasarnya akan dipengaruhi dan mempengaruhi faktor-faktor lingkungan, seperti cahaya, suhu atau nutrien dalam jumlah minimum dan maksimum.
Tumbuhan untuk dapat hidup dan tumbuh dengan baik membutuhkan sejumlah nutrien tertentu (misalnya unsur-unsur nitrat dan fosfat) dalam jumlah minimum. Jika hal tersebut tidak terpenuhi maka pertumbuhan dan perkembangannya akan terganggu. Dalam hal ini unsur-unsur tersebut sebagai faktor ekologi berperan sebagai faktor pembatas.
Pengaruh faktor-faktor lingkungan dan kisarannya untuk suatu tumbuh-tumbuhan berbeda-beda, karena satu jenis tumbuhan mempunyai kisaran toleransi yang berbeda-beda menurut habitat dan waktu yang berlainan. Tetapi pada dasarnya secara alami kehidupannya dibatasi oleh jumlah dan variabilitas unsur-unsur faktor lingkungan tertentu (seperti nutrien dan faktor fisik, misalnya suhu udara) sebagai kebutuhan minimum, dan batas toleransi tumbuhan terhadap faktor atau sejumlah faktor lingkungan tersebut.
1.2Rumusan Masalah
Bardasarkan latar masalah di atas, maka rumusan masalah yang dapat kami susun adalah sebagai berikut :
1.Bagaimana terjadinya faktor lingkungan sebagai faktor pembatas?
2.Bagaimana terjadinya fotoperiodisme sebagai faktor pembatas?
3. Apa saja faktor Biotik yang menjadi faktor pembatas bagi tumbuhan?
4.Apa saja faktor Abiotik yang menjadi faktor pembatas bagi tumbuhan?
5.Apakah bahan organik dan Anorganik dalam tanah juga sebagai faktor pembatas?
1.3 Tujuan Masalah
Dalam rumusan masalah di atas terdapat beberapa tujuan dan manfaat diantaranya:
1.Memahami bagaimana terjadinya factor lingkungan sebagai faktor pembatas.
2.Mengetahui bagaimana terjadinya fotoperiodisme sebagai factor pembatas.
3.Menjelaskan apa saja faktor biotik yang menjadi faktor pembatas bagi tumbuhan.
4.Mengetahui apa saja faktor Abiotik yang menjadi faktor pembatas bagi tumbuhan.
5.Memahami apakah bahan organik dan Anorganik dalam tanah juga menjadi factor pembatas bagi tumbuhan.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Lingkungan Sebagai Faktor Pembatas
Pengertian tentang faktor lingkungan sebagai faktor pembatas kemudian dikenal sebagai Hukum faktor pembatas, yang dikemukakan oleh F.F Blackman, yang menyatakan: jika semua proses kebutuhan tumbuhan tergantung pada sejumlah faktor yang berbeda-beda, maka laju kecepatan suatu proses pada suatu waktu akan ditentukan oleh faktor yang pembatas pada suatu saat.
Dalam ekologi pernyataan taraf relatif terhadap faktor-faktor lingkungan dinyatakan dengan awalan steno (sempit) atau eury (luas) pada kata yang menjadi faktor lingkungan tersebut. Misalnya toleransi yang sempit terhadap suhu udara disebut stenotermal atau toleransi yang luas terhadap kadar pH tanah, disebut euryionik.
Pengaruh faktor-faktor lingkungan dan kisarannya untuk suatu tumbuh-tumbuhan berbeda-beda, karena satu jenis tumbuhan mempunyai kisaran toleransi yang berbeda-beda menurut habitat dan waktu yang berlainan. Tetapi pada dasarnya secara alami kehidupannya dibatasi oleh: jumlah dan variabilitas unsur-unsur faktor lingkungan tertentu (seperti nutrien dan faktor fisik, misalnya suhu udara) sebagai kebutuhan minimum, dan batas toleransi tumbuhan terhadap faktor atau sejumlah faktor lingkungan tersebut.
Faktor-faktor lingkungan sebagai faktor pembatas ternyata tidak saja berperan sebagai faktor pembatas minimum, tetapi terdapat pula faktor pembatas maksimum. Bagi tumbuhan tertentu misalnya faktor lingkungan seperti suhu udara atau kadar garam (salinitas) yang terlalu rendah/sedikit atau terlalu tinggi/banyak dapat mempengaruhi berbagai proses fisiologinya. Faktor-faktor lingkungan tersebut dinyatakan penting jika dalam keadaan minimum, maksimum atau optimum sangat berpengaruh terhadap proses kehidupan tumbuh-tumbuhan menurut batas-batas toleransi tumbuhannya.
Lingkungan sebagai suatu faktor ekologi yang terdapat di sekitar tumbuh-tumbuhan dan makhluk hidup lainnya dapat terdiri dari lingkungan biotik dan abiotik. Lingkungan biotik (makhluk hidup) adalah lingkungan yang terdiri dari semua unsur makhluk hidup yang ada (tumbuhan, hewan atau mikrobiota) dan lingkungan tak hidup (abiotik), misalnya habitat, air, dan cahaya.
2.2Fotoperiodisme Sebagai Faktor Pembatas
Lama penyinaran relative antara siang dan malam dalam 24 jam akan mempengaruhi fisiologis dari tumbuhan. Fotoperiodisme adalah respon dari suatu organisme terhadap lamanya penyinaran sinar matahari. Contoh dari fotoperiodisme adalah perbungaan, jatuhnya daun, dan dormansi.
Di daerah sepanjang khatulistiwa lamanya siang hari atau fotoperiodisme akan konstan sepanjang tahun, sekitar 12 jam. Di daerah temperata/ bermusim panjang hari lebih dari 12 jam pada musim panas, tetapi akan kurang dari 12 jam pada musim dingin.
Berdasar respon tanaman terhadap fotoperiode, Wilsie (1962) dan Daubenmire (1959) membagi tanaman atas tiga golongan yaitu:
Tanaman berhari pendek
Tanaman berhari panjang
Tanaman berhari netral
a)Tanaman Berhari Pendek
Tanaman berhari pendek ialah tanaman yang hanya dapat berbunga bila panjang hari kurang dari nilai kritis (panjang hari maksimum). Panjang hari maksimum berkisar antara 12 jam sampai 14 jam (Daubenmire, 1959).
Tanaman yang berhari pendek akan mengalami pertumbuhan vegetative terus menerus apabila panjang hari melewati nilai kritis, dah akan berbunga di hari pendek di akhir musim panas dan musim gugur. Tetapi tanaman berhari pendek tidak berbunga di hari pendek di awal musim semi, dan akan berbunga di hari pendek pada akhir musim panas. Hal ini disebabkan karena suhu tidak cukup hangat untuk melanjutkan pertumbuhan ke fase reproduktif. Disamping itu pertumbuhannya vegetative yang tersedia pada saat itu belum mencukupi untuk mengantarkan tanaman kepembungaan, disamping benyak system (hormone, enzim dan lain-lain) juga belum siap.
Tanaman yang tidak peka terhadap fotoperiode yang tergolong berhari pendek, biasanya mempunyai sifat fisiologis yang menonjol daripada sifat yang ditimbulkan oleh pengaruh ligkungan. Misalnya pembungaan dan pembuahan akan lebih dipengaruhi oleh ketersediaan asimilat dan sistem hormone dalam tubuhnya. Tanaman yang peka terhadap fotoperiode, pembungaan dan pembentukan buahnya sangat ditentukan oleh panjangnya hari sebesar 15 menit saja sudah berarti bagi terbentuknya bunga.
b)Tanaman berhari panjang
Tanaman berhari panjang adalah tanaman yang menunjukkan respon berbunga lebih cepat bila panjang hari lebih panjang dari panjang hari minimum (kritis) tertentu, atau disebut pula tanaman bermalam pendek yakni Tumbuhan yang memerlukan lamanya siang hari lebih dari 12 jam untuk terjadinya proses perbungaan, seperti gandum, bayam, dll.
Tanaman berhari panjang yang berasal dari zone sedang (temperate) akan berbunga dalam bulan mei dan juli apabila panjang siang selama 15 jam. Sebagai contoh tanaman berhari panjang adalah spinasi (spinacia oler acea L) Barley (Hordeum spp), Rey (Secale cereale), Bit gula (Beta vulgaris), Alfalfa dan lain-lain. Tarwe winter (Triticum aestivum) yang tergolong tanaman berhari panjang menghendaki lama penyinaran lebih dari 14 jam sehari dan untuk berkecambah memerlukan suhu rendah. Sedangkan pertumbuhan selanjutnya sampai berbunga dan berbuah menghendaki suhu yang lebih tinggi dan hari-hari panjang. Bila syarat-syarat yang dikehendakinya tidak terpenuhi, maka tarwe winter tidak dapat menghasilkan bunga dan buah. Kombinasi suhu dan panjang hari yang mengontrol pertumbuhan vegetatif dan generatif pada beberapa jenis tanaman hari panjang sebenarnya dapat diciptakan dengan perlakuan-perlakuan terhadap tanaman. Misalnya penyinaran singkat di malam hari untuk memperpendek periode gelap. Percobaan-percobaan seperti ini dapat mempengaruhi perbungaan, khususnya pada tanaman yang menghendaki panjang siang lebih dari 15 jam. Perlakuan vernalisasi pada biji tarwe winter akan berkecambah akan menyebabkan proses yang menginduksi kecambah ke arah pertumbuhan menuju pembentukan primordia bunga. Karena biji tarwe winter pada saat berkecambah juga memerlukan fase gelap yang lebih panjang (hari pendek), maka selain vernalisasi, untuk mengantarkan tanaman ini ketahap pembungaan juga diperlukan perlakuan gelap buatan. Sedangkan hari panjang dan suhu tinggi yang diharapkan untuk pertumbuhan vegetatif dapat dibuat dengan penyinaran singkat pada malam hari dengan lampu listrik yang berkapasitas 50 watt setiap meter bujur sangkar selama lebihkurang 5 jam.
c)Tanaman Berhari Netral
Tanaman berhari netral (intermediate) adalah tanaman yang berbunga tidak dipengaruhi oleh panjang hari. Tanaman intermediate dalam zona sedang bisa berbunga dalam beberapa bulan. Tetapi tanaman yang tumbuh di daerah tropik yang mengalami 12 jam siang dan 12 jam malam dapat berbunga terus menerus sepanjang tahun. Oleh karena itu tanaman yang tumbuh di daerah tropik pada umumnya adalah tanaman intermediate.
Yang tergolong tanaman intermediate adalah kapas (Gossypium hirsutum), tembakau (Nicotiana tobaccum), bunga matahari (Helianthus annus), tomat dan lain sebagainya. Tanaman intermediate memerlukan pertumbuhan vegetatif tertentu sebagai tahap untuk menuju tahap pembungaan tanpa dipengaruhi oleh fotoperiode.
Apabila beberapa tumbuhan terpaksa harus hidup di kondisi fotoperiodisme yang tidak optimal, maka pertumbuhannya akan bergeser ke pertumbuhan vegetatif. Di daerah khatulistiwa, tingkah laku tumbuhan sehubungan dengan fotoperiodisme ini tidaklah menunjukkan adanya pengaruh yang mencolok. Tumbuhan akan tetap aktif dan berbunga sepanjang tahun asalkan faktor- faktor lainnya dalam hal ini suhu, air, dan nutrisi tidak merupakan faktor pembatas.
2.3 Faktor Biotik sebagai Faktor Pembatas
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. Secara lebih terperinci, tingkatan organisasi makhluk hidup adalah sebagai berikut. Perhatikan Gambar.
Gbr. Tingkatan Organisasi Makhluk Hidup
a)Individu
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.
1). Adaptasi Morfologi
Adaptasi morfologi merupakan penyesuaian bentuk tubuh untuk kelangsungan hidupnya. Contoh adaptasi morfologi, antara lain sebagai berikut.
a.Gigi-gigi khusus
Gigi hewan karnivora atau pemakan daging beradaptasi menjadi empat gigi taring besar dan runcing untuk menangkap mangsa, serta gigi geraham dengan ujung pemotong yang tajam untuk mencabik-cabik mangsanya.
b.Moncong
Trenggiling besar adalah hewan menyusui yang hidup di hutan rimba Amerika Tengah dan Selatan. Makanan trenggiling adalah semut, rayap, dan serangga lain yang merayap. Hewan ini mempunyai moncong panjang dengan ujung mulut kecil tak bergigi dengan lubang berbentuk celah kecil untuk mengisap semut dari sarangnya. Hewan ini mempunyai lidah panjang dan bergetah yang dapat dijulurkan jauh keluar mulut untuk menangkap serangga
c.Paruh
Elang memiliki paruh yang kuat dengan rahang atas yang melengkung dan ujungnya tajam. Fungsi paruh untuk mencengkeram korbannya.
d.Daun
Tumbuhan insektivora (tumbuhan pemakan serangga), misalnya kantong semar, memiliki daun yang berbentuk piala dengan permukaan dalam yang licin sehingga dapat menggelincirkan serangga yang hinggap. Dengan enzim yang dimiliki tumbuhan insektivora, serangga tersebut akan dilumatkan, sehingga tumbuhan ini memperoleh unsur yang diperlukan.
e.Akar
Akar tumbuhan gurun kuat dan panjang, berfungsi untuk menyerap air yang terdapat jauh di dalam tanah. Sedangkan akar hawa pada tumbuhan bakau untuk bernapas.
2. Adaptasi fsiologi
Adaptasi fisiologi merupakan penyesuaian fungsi fisiologi tubuh untuk mempertahankan hidupnya. Contohnya adalah sebagai berikut.
a.Kelenjar bau
Musang dapat mensekresikan bau busuk dengan cara menyemprotkan cairan melalui sisi lubang dubur. Sekret tersebut berfungsi untuk menghindarkan diri dari musuhnya.
b.Kantong tinta
Cumi-cumi dan gurita memiliki kantong tinta yang berisi cairan hitam. Bila musuh datang, tinta disemprotkan ke dalam air sekitarnya sehingga musuh tidak dapat melihat kedudukan cumi-cumi dan gurita.
c.Mimikri pada kadal
Kulit kadal dapat berubah warna karena pigmen yang dikandungnya. Perubahan warna ini dipengaruhi oleh faktor dalam berupa hormon dan faktor luar berupa suhu serta keadaan sekitarnya.
3. Adaptasi tingkah laku
Adaptasi tingkah laku merupakan adaptasi yang didasarkan pada tingkah laku. Contohnya sebagai berikut :
a.Pura-pura tidur atau mati
Beberapa hewan berpura-pura tidur atau mati, misalnya tupai Virginia. Hewan ini sering berbaring tidak berdaya dengan mata tertutup bila didekati seekor anjing.
b.Migrasi
Ikan salem raja di Amerika Utara melakukan migrasi untuk mencari tempat yang sesuai untuk bertelur. Ikan ini hidup di laut. Setiap tahun, ikan salem dewasa yang berumur empat sampai tujuh tahun berkumpul di teluk disepanjang Pantai Barat Amerika Utara untuk menuju ke sungai. Saat di sungai, ikan salem jantan mengeluarkan sperma di atas telur-telur ikan betinanya. Setelah itu ikan dewasa biasanya mati. Telur yang telah menetas untuk sementara tinggal di air tawar. Setelah menjadi lebih besar mereka bergerak ke bagian hilir dan akhirnya ke laut.
B. Populasi
Kumpulan individu sejenis yang hidup pada suatu daerah dan waktu tertentu disebut populasi Misalnya, populasi pohon kelapa dikelurahan Tegakan pada tahun 1989 berjumlah 2552 batang.
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 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 :
700 - 500 = 200batang = 20 batang/tahun
1990-1980 10 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 organism, 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.
C. Komunitas
Komunitas ialah kumpulan dari berbagai populasi yang hidup pada suatu waktu dan daerah tertentu yang saling berinteraksi dan mempengaruhi satu sama lain. Komunitas memiliki derajat keterpaduan yang lebih kompleks bila dibandingkan dengan individu dan populasi.
Dalam komunitas, semua organisme merupakan bagian dari komunitas dan antara komponennya saling berhubungan melalui keragaman interaksinya.
D. Ekosistem
Antara komunitas dan lingkungannya selalu terjadi interaksi. Interaksi ini menciptakan kesatuan ekologi yang disebut ekosistem. Komponen penyusun ekosistem adalah produsen (tumbuhan hijau), konsumen (herbivora, karnivora, dan omnivora), dan dekomposer/pengurai (mikroorganisme).
2.4 Faktor Abiotik Sebagai Faktor Pembatas
Faktor abiotik adalah faktor tak hidup yang meliputi faktor fisik dan kimia. Faktor fisik utama yang mempengaruhi ekosistem adalah sebagai berikut.
a.Suhu
Suhu merupakan salah satu faktor lingkungan yang sangat berpengaruh terhadap kehidupan makhluk hidup, termasuk tumbuhan. Suhu dapat memberikan pengaruh baik secara langsung maupun tidak langsung. Menurut Rai dkk (1998) suhu dapat berperan langsung hampir pada setiap fungsi dari tumbuhan dengan mengontrol laju proses-proses kimia dalam tumbuhan tersebut, sedangkan berperan tidak langsung dengan mempengaruhi faktor-faktor lainnya terutama suplai air. Suhu akan mempengaruhi laju evaporasi dan menyebabkan tidak saja keefektifan hujan tetapi juga laju kehilangan air dari organisme.
Aspek Fisiologis Suhu
Kisaran suhu di alam antara -273˚C sampai berjuta-juta ˚C (di pusat matahari). Untuk pertumbuhan tanaman diperlukan suhu antara 15˚C sampai 40˚C. Di bawah suhu 15˚C atau di atas suhu 40˚C pertumbuhan tanaman menurun secara drastis. Suhu akan mengaktifkan proses fisik dan proses kimia pada tanaman. Energi panas dapat menggiatkan reaksi-reaksi biokimia pada tanaman atau reaksi fisiologis dikontrol oleh selang suhu tertentu.
Suhu meningkatkan perkembangan tanaman sampai batas tertentu. Hubungan suhu dengan pertumbunhan tanaman menunjukkan hubungan yang linear sampai batas tertentu, setelah tercapai titik maksimum (puncak) hubungan kedua variabel itu menunjukkan hubungan parabolik.
Pada suhu rendah (minimum) pertumbuhan tanaman menjadi lambat bahkan berhenti, karena kegiatan enzimatis dikendalikan oleh suhu. Suhu tanah yang rendah akan berakibat absorpsi air dan unsur hara terganggu, karena transpirasi meningkat dan akan mengakibatkan rusaknya batang, daun muda, tunas, bunga dan buah. Besarnya kerusakan organ atau jaringan tanaman akibat suhu rendah tergantung pada keadaan air, keadaan unsur hara, morfologis dan kondisi fisiologis tanaman.
Tanaman akan cepat tua bila suhu berada di atas suhu optimum pada tahap vegetatif, tetapi apabila suhu tinggi pada fase menjelang panen maka pengaruh suhu tinggi tidak kentara. Proses penuaan mencerminkan perbedaan translokasi asimilat dari batang keumbi dan diperlambat dengan mengghilangkan tekanan lingkungan, misalnya suhu di atas optimum atau intensitas cahaya lebih dari 1.200 food-candles.
b.Cahaya matahari
Cahaya matahari mempengaruhi ekosistem secara global karena matahari menentukan suhu. Cahaya matahari juga merupakan unsur vital yang dibutuhkan oleh tumbuhan sebagai produsen untuk berfotosintesis. Cahaya Optimal bagi Tumbuhan Kebutuhan minimum cahaya untuk proses pertumbuhan terpenuhi bila cahaya melebihi titik kompensasinya
Beberapa tumbuhan mempunyai karakteristika yang dianggap sebagai adaptasinya dalam mereduksi kerusakan akibat cahaya yang terlalu kuat atau supra optimal. Dedaunan yang mendapat cahaya dengan intensitas yang tinggi, kloroplasnya berbentuk cakram, posisinya sedemikian rupa sehingga cahaya yang diterima hanya oleh dinding vertikalnya. Antosianin berperan sebagai pemantul cahaya sehingga menghambat atau mengurangi penembusan cahaya ke jaringan yang lebih dalam.
Besarnya energi matahari yang diterima oleh tanaman tidak sama dari musim ke musim dan latitude ke latitude lainnya. Tetapi besarnya energi matahari yang diterima tanaman (tumbuhan) setiap tahunnya pada latitude yang sama tidak sama bervariasi dan besarnya energi matahari yang ditangkap tanaman untuk jenis tanaman yang berbeda, juga akan berbeda-beda pula.
Cahaya merupakan faktor lingkungan yang sangat penting sebagai sumber energi utama bagi ekosistem. Ada tiga aspek penting yang perlu dikaji dari faktor cahaya, yang sangat erat kaitannya dengan sistem ekologi, yaitu:
a) Kualitas cahaya atau komposisi panjang gelombang.
b) Intensitas cahaya atau kandungan energi dari cahaya.
a)Kualitas Cahaya
Secara fisika, radiasi matahari merupakan gelombang- gelombang elektromagnetik dengan berbagai panjang gelombang. Tidak semua gelombang- gelombang tadi dapat menembus lapisan atas atmosfer untuk mencapai permukaan bumi. Umumnya kualitas cahaya tidak memperlihatkan perbedaan yang mencolok antara satu tempat dengan tempat lainnya, sehingga tidak selalu merupakan faktor ekologi yang penting.
Umumnya tumbuhan teradaptasi untuk mengelola cahaya dengan panjang gelombang antara 0,39 – 7,6 mikron. Klorofil yang berwarna hijau mengasorpsi cahaya merah dan biru, dengan demikian panjang gelombang itulah yang merupakan bagian dari spectrum cahaya yang sangat bermanfaat bagi fotosintesis.
Pada ekosistem daratan kualitas cahaya tidak mempunyai variasi yang berarti untuk mempengaruhi fotosintesis. Pada ekosistem perairan, cahaya merah dan biru diserap fitoplankton yang hidup di permukaan sehingga cahaya hijau akal lewat atau dipenetrasikan ke lapisan lebih bawah dan sangat sulit untuk diserap oleh fitoplankton.
Pengaruh dari cahaya ultraviolet terhadap tumbuhan masih belum jelas. Yang jelas cahaya ini dapat merusak atau membunuh bacteria dan mampu mempengaruhi perkembangan tumbuhan (menjadi terhambat), contohnya yaitu bentuk- bentuk daun yang roset, terhambatnya batang menjadi panjang.
b) Intensitas cahaya
Intensitas cahaya atau kandungan energi merupakan aspek cahaya terpenting sebagai faktor lingkungan, karena berperan sebagai tenaga pengendali utama dari ekosistem. Intensitas cahaya ini sangat bervariasi baik dalam ruang/ spasial maupun dalam waktu/temporal.
Intensitas cahaya terbesar terjadi di daerah tropika, terutama daerah kering (zona arid), sedikit cahaya yang direfleksikan oleh awan. Di daerah garis lintang rendah, cahaya matahari menembus atmosfer dan membentuk sudut yang besar dengan permukaan bumi. Sehingga lapisan atmosfer yang tembus berada dalam ketebalan minimum.
Intensitas cahaya menurun secara cepat dengan naiknya garis lintang. Pada garis lintang yang tinggi matahari berada pada sudut yang rendah terhadap permukaan bumi dan permukaan atmosfer, dengan demikian sinar menembus lapisan atmosfer yang terpanjang ini akan mengakibatkan lebih banyak cahaya yang direfleksikan dan dihamburkan oleh lapisan awan dan pencemar di atmosfer.
Kepentingan Intensitas Cahaya
Intensitas cahaya dalam suatu ekosistem adalah bervariasi. Kanopi suatu vegetasi akan menahan dann mengabsorpsi sejumlah cahaya sehingga ini akan menentukan jumlah cahaya yang mampu menembus dan merupakan sejumlah energi yang dapat dimanfaatkan oleh tumbuhan dasar. Intensitas cahaya yang berlebihan dapat berperan sebagai faktor pembatas. Cahaya yang kuat sekali dapat merusak enzim akibat foto- oksidasi, ini menganggu metabolisme organisme terutama kemampuan di dalam mensisntesis protein.
Titik Kompensasi
Dengan tujuan untuk menghasilkan produktivitas bersih, tumbuhan harus menerima sejumlah cahaya yang cukup untuk membentuk karbohidrat yang memadai dalam mengimbangi kehilangan sejumlah karbohidrat akibat respirasi. Apabila semua faktor- faktor lainnya mempengaruhi laju fotosintesis dan respirasi diasumsikan konstan, keseimbangan antara kedua proses tadi akan tercapai pada sejumlah intensitas cahaya tertentu.
Harga intensitas cahaya dengan laju fotosintesis (pembentukan karbohidrat), dapat mengimbangi kehilangan karbohidrat akibat respirasi dikenal sebagai titik kompensasi. Harga titik kompensasi ini akan berlainan untuk setiap jenis tumbuhan.
Heliofita dan Siofita
Tumbuhan yang teradaptasi untuk hidup pada tempat –tempat dengan intensitas cahaya yang tinggi disebut tumbuhan heliofita. Sebaliknya tumbuhan yang hidup baik dalam situasi jumlah cahaya yang rendah, dengan titik kompensasi yang rendah pula disebut tumbuhan yang senang teduh (siofita), metabolisme dan respirasinya lambat. Salah satu yang membedakan tumbuhan heliofita dengan siofita adalah tumbuhan heliofita memiliki kemampuan tinggi dalam membentuk klorofil.
Cahaya Optimal bagi Tumbuhan
Kebutuhan minimum cahaya untuk proses pertumbuhan terpenuhi bila cahaya melebihi titik kompensasinya.
Adaptasi Tumbuhan terhadap Cahaya Kuat
Beberapa tumbuhan mempunyai karakteristika yang dianggap sebagai adaptasinya dalam mereduksi kerusakan akibat cahaya yang terlalu kuat atau supraoptimal. Dedaunan yang mendapat cahaya dengan intensitas yang tinggi, kloroplasnya berbentuk cakram, posisinya sedemikian rupa sehingga cahaya yang diterima hanya oleh dinding vertikalnya. Antosianin berperan sebagai pemantul cahaya sehingga menghambat atau mengurangi penembusan cahaya ke jaringan yang lebih dalam.
c.Air
Air juga berpengaruh terhadap ekosistem karena air dibutuhkan untuk kelangsungan hidup organisme. Bagi tumbuhan, air diperlukan dalam pertumbuhan, perkecambahan, dan penyebaran biji; bagi hewan dan manusia, air diperlukan sebagai air minum dan sarana hidup lain, misalnya transportasi bagi manusia, dan tempat hidup bagi ikan. Bagi unsur abiotik lain, misalnya tanah dan batuan, air diperlukan sebagai pelarut dan pelapuk.
Adapun pengaruh kadar air terhadap pertumbuhan tanaman seperti halnya selama siklus hidup tanaman, mulai dari perkecambahan sampai panen selalu membutuhkan air. Tidak satupun proses kehidupan tanaman yang dapat bebasdari air. besarnya kebutuhan air setiap fase pertumbuhan selama siklus hidupnya tidak sama. Hal ini berhubungan langsung dengan proses fisiologis, morfologis dan kombinasi ke dua faktor di atas dengan factor-faktor lingkungan.
Ada beberapa fungsi air bagi tanaman yaitu :
Merupakan unsur penting dari protoplasma, terutama pada jaringan meristematik.
Sebagai pelarut dalamproses fotosintesa dan proses hidrolitik, seperti perubahan pati menjadi gula.
Bagian yang esensial dalam menstabilkan turgor sel tanaman.
Pengatur suhu bagi tanaman, karena air mempunyai kemampuan menyerap panas yang baik.
Transport bagi garam-garam, gas dan material lainnya dalam tubuh tanaman.
Kebutuhan air pada tanaman dapat dipenuhi melalui tanaman dengan jalan penyerapan oleh akar. Besarnya air yang diserap oleh akar tanaman sangat tergantung pada kadar air tanah dan kondisi lingkungan di atas tanah.
d). Api
Jika kita menelusuri sebenarnya sumber energi api diperoleh dari matahari. Mahluk apakah yang pertama kali menangkap & men’jebak’ energi tersebut? Tiada lain adalah tumbuhan. Kita patut bersyukur pada Tuhan karena telah menciptakan suatu zat hijau daun (klorofil) di dalam jaringan daun. Lewat klorofil inilah energi matahari ini diubah menjadi energi kimia. Proses ini kita kenal dengan istilah Fotosintesis. Energi kimia yang dihasilkan disimpan dengan baik. Jika tumbuhan mati akan jadi cadangan batubara, minyak dan energi lain untuk beberapa ratus tahun mendatang. Ini adalah material dasar dimana api muncul.
Tak terbayangkan jika tumbuhan sudah tidak punya klorofil. Tak ada yang menangkap energi matahari. Tak ada lagi proses fotosintesis. Tumbuhan lama kelamaan punah. Kalau tak ada tumbuhan, bagaimana hewan bisa bertahan hidup? Jika sudah tak ada tumbuhan & hewan, tentu, manusia pun berangsur-angsur akan punah. Tanpa kita sadari, bumi ini beserta seluruh kehidupan di dalamnya amat bergantung pada tumbuhan. Banyak sekali disiplin ilmu yang bergantung pada mahluk yang satu ini. Sebut saja, Phitologi, Phitografi, Fisiologi tumbuhan/ hewan, Ekologi, Kimia bahkan ilmu Geologi. Jadi begitulah rupanya Tuhan kaitkan antara api & tumbuhan. Seperti yang telah dijelaskan dalam surah yaasin ayat : 80 yaitu Tuhan yang menjadikan untukmu api dari kayu yang hijau, maka tiba-tiba kamu nyalakan (api) dari kayu itu. Dibalik setiap pantikan api lewat sebatang korek api yang kita nyalakan ternyata ada jalur-jalur rahasia & rumit yang dilalui agar cahaya panas yang tepercik bisa menerangi setiap ruang-ruang dalam rumah kita. Inilah keajaiban tumbuhan.
Api berdampak negatif terhadap tanah, padahal di situlah tanaman ditumbuhkan. Tanah menyediakan hampir seluruh kebutuhan hara bagi tanaman, kecuali C, H, O dan N. Unsur-unsur ini banyak disumbang dari udara dan hujan (atmosfer), sungguh pun juga bisa didapat dan tersimpan di dalam tanah. Unsur hara saling berinteraksi antara satu dengan lainnya membentuk senyawa. Ketersediaan dan sifat senyawa ditentukan oleh sifat-sifat tanah. Bahkan tanah terbentuk dari berbagai senyawa itu. Tidak ada yang lebih penting, sifat tanahnya atau ketersediaan haranya bagi tanaman. Semuanya penting dan saling mempengaruhi.
Tanah yang subur menyediakan makanan optimum bagi tanaman, sehingga akan menghasilkan produktivitas tinggi. Pada tanah kurang atau tidak subur, perlu ditambah (masukan) hara agar menjadi subur, seperti memberi pupuk. Jadi, kalau kita memupuk, sebenarnya adalah memupuk tanah, bukan memupuk tanaman. Tanaman mengambil hara tambahan dari pupuk melalui tanah.
Begitu pentingnya tanah dalam menyediakan kebutuhan “segalanya” bagi tanaman, maka ia perlu dijaga dari kerusakan, dan ditingkatkan kualitasnya, termasuk mencegah dari kebakaran.
Pada tanah-tanah bekas kebakaran, diperlukan penanganan tambahan apabila kita ingin mendapatkan hasil tanaman yang baik. Prinsipnya adalah membuat tanah cepat dalam proses dekomposisi dan perkembangannya. Salah satu caranya adalah dengan menambahkan bahan organik. Dr. Bambang Hero menyarankan, agar memacu produksi serasah yang jatuh (litterfall) untuk menutupi lantai hutan dan menambah bahan organik tanah, diantaranya dengan penanaman menggunakan jarak tanam yang rapat.
Kebakaran pada hutan tanaman A. mangium yang telah menghasilkan buah, akan mengakibatkan biji yang tersimpan dalam tanah mengalami skarifikasi. Hal ini memicu biji untuk mengakhiri masa dormansinya, kemudian berkembang menjadi semai dan akhirnya tumbuh ke atas permukaan tanah. Jumlah anakan alam ini bisa mencapai lebih dari 2,5 juta anakan/ha. Pengalaman kita menunjukkan, kejadian ini akan mengakibatkan susahnya penanganan dalam perawatan tanaman.
Api berdampak negatif bagi tanah. Salah satunya adalah tanah menjadi tidak subur. Tanaman yang ditumbuhkan pada tanah tidak subur mempunyai produktivitas yang rendah.
e). Tanah
Tanah merupakan tempat hidup bagi organisme. Jenis tanah yang berbeda menyebabkan organisme yang hidup didalamnya juga berbeda. Tanah juga menyediakan unsur-unsur penting bagi pertumbuhan organisme, terutama tumbuhan. Tanah sangat penting peranannya bagi kahidupan di bumi salah satunya tumbuhan, tanah juga mempunyai struktur yang berongga yang berguna untuk akar tumbuhan untuk bernapas dan tumbuh, tanah juga mempunyai fungsi penting untuk menyimpan air dan menekan erosi.
Beberapa Fungsi tanah bagi tanaman yaitu :
1. Tempat tumbuh dan berkembangnya perakaran.
2. Penyedia kebutuhan primer tanaman.
3. Penyedia kebutuhan skunder tanaman.
4. Sebagai tempat hidup biota tanah.
Tanah juga berfungsi melindungi tanaman dari serangan hama & penyakit dan dampak negatif dari pestisida maupun limbah industri yang berbahaya yang terdapat di sekitar tanaman.
f). Ketinggian
Ketinggian tempat menentukan jenis organisme yang hidup di tempat tersebut, karena ketinggian yang berbeda akan menghasilkan kondisi fisik dan kimia yang berbeda.
Tinggi tempat dari permukaan laut menentukan suhu udara dan intensitas sinar yang diterima oleh tanaman. Menurut Guslim (2007) Semakin tinggi suatu tempat, semakin rendah suhu tempat tersebut. Demikian juga intensitas matahari semakin berkurang. Suhu dan penyinaran inilah yang nantinya akan digunakan untuk menggolongkan tanaman apa yang sesuai untuk dataran tinggi atau dataran rendah.
Ketinggian tempat dari permukaan laut juga sangat menentukan pembungaan tanaman. Tanaman berbuahan yang ditanam di dataran rendah berbunga lebih awal dibandingkan dengan yang ditanam pada dataran tinggi (Ashari,2006).
Perubahan suhu tentunya mengakibatkan perbedaan jenis tumbuhan pada wilayah-wilayah tertentu sesuai dengan ketinggian tempatnya. Maka berdasarkan iklim dan ketinggian tempat.
g).Angin
Angin selain berperan dalam menentukan kelembapan juga berperan dalam penyebaran biji tumbuhan tertentu.
Angin secara tidak langsung mempunyai efek penting pada produksi tanaman pangan. Energi angin merupakan perantara dalam penyebaran tepung sari pada penyerbukan alamiah, tetapi angin juga dapat menyebarkan benih rumput liar dan melakukan penyerbuka silang yang tidak diinginkan. Angin yang terlalu kencang juga akan menggangu penyerbukan oleh serangga.
Angin dapat membantu dalam menyediakan karbon dioksida yang membantu pertumbuhan tanaman, selain itu juga mempengaruhi suhu dan kelembaban tanah. Namun pada saat musim kemarau di beberapa daerah di Indonesia bertiup angan fohn yang dapat merusak karena bersifat kering dan panas. Pada siang hari didaerah sekitar pantai, angin laut dapat menyebabkan masalah karena angin ini membawa butiran garam yang dapat merusak daun.
h). Garis lintang
Garis lintang adalah garis yang melintang membagi bola bumi (globe) menjadi dua, yaitu bagian utara dan bagian selatan garis khatulistiwa. Pengukurannya dalam derajat, menit dan detik serta ditulis dalam singkatan, misalnya 55o 53’ 10” U. Titik di utara garis katulistiwa dinamakan Lintang Utara sedangkan titik di selatan katulistiwa dinamakan Lintang Selatan.
Garis Lintang menandakan perbedaan zona iklim di bumi. Daerah diantara garis Khatulistiwa yang diapit oleh garis CANCER dan garis CAPRICORN (antara 23,27 o LU – 23,27 o LS) disebut daerah tropis, karena di sanalah sepanjang waktu matahari bersinar pada siang hari, di daerah ini hanya dikenal 2 musim yaitu musim panas dan penghujan. Sementara daerah antara 23,27o LU dan 66,33oLU serta antara 23,27oLS dan 66,33oLS disebut daerah sub-tropis, di daerah ini dapat terjadi 4 musim yaitu musim panas, musim gugur, musim dingin, dan musim semi.
Garis lintang yang berbeda menunjukkan kondisi lingkungan yang berbeda pula. Garis lintang secara tak langsung menyebabkan perbedaan distribusi organisme di permukaan bumi. Ada organisme yang mampu hidup pada garis lintang tertentu saja.
2.5 Bahan Organik dan Anorganik dalam Tanah Sebagai Faktor Pembatas
Tanah adalah bagian kerak bumi yang tersusun dari mineral dan bahan organik. Tanah sangat vital peranannya bagi semua kehidupan di bumi karena tanah mendukung kehidupan tumbuhan dengan menyediakan hara dan air sekaligus sebagai penopang akar. Struktur tanah yang berongga-rongga juga menjadi tempat yang baik bagi akar untuk bernafas dan tumbuh. Tanah juga menjadi habitat hidup berbagai mikroorganisme. Bagi sebagian besar hewan darat, tanah menjadi lahan untuk hidup dan bergera Dari segi klimatologi, tanah memegang peranan penting sebagai penyimpan air dan menekan erosi, meskipun tanah sendiri juga dapat tererosi.
Tubuh tanah terbentuk dari campuran bahan organik dan mineral. Tanah non-organik atau tanah mineral terbentuk dari batuan sehingga ia mengandung mineral. Sebaliknya, tanah organik (organosol/humosol) terbentuk dari pemadatan terhadap bahan organik yang terdegradasi.
Adapun sifat fisika tanah yaitu :
Tanah mempunyai beberapa karakteristik yang terbagi dalam tiga kelompok diantaranya adalah sifat fisik, sifat kimia dan sifat biologi. Sifat fisik tanah antara lain adalah tekstur, permeabilitas, infiltrasi, dll. Setiap jenis tanah memiliki sifat fisik tanah yang berbeda. Usaha untuk memperbaiki kesuburan tanah tidak hanya terhadap perbaikan sifat kimia dan biologi tanah tetapi juga perbaikan sifat fisik tanah. Perbaikan keadaan fisik tanah dapat dilakukan dengan pengolahan tanah, perbaikan struktur tanah dan meningkatkan kandungan bahan organik tanah. Selain itu sifat fisik tanah sangat mempengaruhi pertumbuhan dan produksi tanaman. Kondisi fisik tanah menentukan penetrasi akar dalam tanah, retensi air, drainase, aerasi dan nutrisi tanaman. Sifat fisik tanah juga mempengaruhi sifat kimia dan biologi tanah.
adapun Sifat fisik tanah : tekstur, struktur, kepadatan tanah, porositas, konsistensi, warna, air tanah, temperatur, aerasi.
Tanah terdiri dari 3 komponen yaitu :
1)Komponen padatan yang terdiri atas mineral, anorganik dan bahan organik.
2)Komponen cair (liquid) terdiri atas air, ion yang terlarut, molekul, gas yang secara kolektif disebut : cairan tanah (soil solution).
3)Komponen gas tanah seperti gas atmosfer di atas tanah tetapi berbeda proporsinya.
Volume tanah = volume pori (air, gas) + volume padatan = konstan untuk tanah yang tidak mengembang/swelling Tanah berswelling tidak konstan tergantung dari kandungan airnya. Tanah ideal = 50% padatan dan 50% pori (45% bahan anorganik, 5% organik). Pori = makro berisi udara atmosfer berisi air (air ditahan oleh gaya adhesi partikel tanah dengan air melawan gaya gravitasi.
Untuk analisis diperlukan berat tanah kering mutlak. Caranya dengan mengringovenkan pada suhu 105°C selama 48 jam yang dikenal dengan nama oven-dry-weight. Jumlah kalsium, potassium, bahan organik, air tanah dihitung berdasarkan oven-dry-weight.
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Pengertian tentang faktor lingkungan sebagai faktor pembatas kemudian dikenal sebagai Hukum faktor pembatas, yang dikemukakan oleh F.F Blackman, yang menyatakan: jika semua proses kebutuhan tumbuhan tergantung pada sejumlah faktor yang berbeda-beda, maka laju kecepatan suatu proses pada suatu waktu akan ditentukan oleh faktor yang pembatas pada suatu saat.
Pengaruh faktor-faktor lingkungan dan kisarannya untuk suatu tumbuh-tumbuhan berbeda-beda, karena satu jenis tumbuhan mempunyai kisaran toleransi yang berbeda-beda menurut habitat dan waktu yang berlainan. Tetapi pada dasarnya secara alami kehidupannya dibatasi oleh: jumlah dan variabilitas unsur-unsur faktor lingkungan tertentu (seperti nutrien dan faktor fisik, misalnya suhu udara) sebagai kebutuhan minimum, dan batas toleransi tumbuhan terhadap faktor atau sejumlah faktor lingkungan tersebut.
Lingkungan sebagai suatu faktor ekologi yang terdapat di sekitar tumbuh-tumbuhan dan makhluk hidup lainnya dapat terdiri dari lingkungan biotik dan abiotik. Lingkungan biotik (makhluk hidup) adalah lingkungan yang terdiri dari semua unsur makhluk hidup yang ada (tumbuhan, hewan atau mikrobiota) dan lingkungan tak hidup (abiotik), misalnya habitat, air, dan cahaya.
3.2 Saran
Dengan membaca makalah ini, pembaca disarankan agar bisa mengambil manfaat tentang pentingnya mempelajari serta memahami faktor-faktor lingkungan yang berperan dalam ekologi tumbuhan. Sehingga dengan ini kita bisa memiliki pengetahuan yang luas tentang ilmu ekologi tumbuhan dan dapat mengalikasikannya denga mudah.
DAFTAR PUSTAKA
Andriyani, Evi. 2010. Ilmu Pengetahuan Alam. http://id.wikipedia.org/wiki/Fotosintesis.
Di akses tgl 08 September 2010.
Anonymous, 2010. Biologi. http://cahaya-dalam-kajian-ekologi-tumbuhan.com/.
Di akses tgl 05 September 2010.
Basri Jumin, Hasan Ir. 1992. Ekologi Tanaman. Jakarta : Rajawali Pers.
Resosoedarmo, Soedjiran, dkk. 1989. Pengantar Ekologi. Bandung : Remaja Karya.
