Biodiversiti — Nota JomSkor

Taksonomi dan Sistem Enam Alam

Taksonomi ialah bidang biologi yang melibatkan pengelasan, pengecaman dan penamaan organisma mengikut sistem yang teratur. Semua organisma dikelaskan kepada enam alam berdasarkan jenis sel, bilangan sel dan jenis nutrisi: Archaebacteria (prokariot, unisel, bakteria primitif, habitat ekstrem seperti metanogen/halofil/termofil), Eubacteria (prokariot, unisel, dinding sel peptidoglikan, contoh Streptococcus pneumoniae), Protista (eukariot, unisel/multisel, organisasi sel ringkas tanpa tisu khusus, contoh Amoeba sp.), Fungi (eukariot, dinding sel kitin, heterotrof saprofit/parasit, badan terdiri daripada hifa, contoh Agaricus sp.), Plantae (eukariot multisel, autotrof melalui fotosintesis) dan Animalia (eukariot, heterotrof, kebanyakan boleh bergerak dan membiak secara seks).

Hierarki Taksonomi

Sistem hierarki Linnaeus mengelaskan organisma daripada peringkat paling umum (domain) kepada paling khusus (spesies). Apabila menuruni hierarki, bilangan organisma dalam kumpulan semakin berkurangan tetapi hubungan genetik antara organisma menjadi semakin rapat. Spesies ialah kumpulan terkecil; organisma dalam spesies yang sama dapat saling membiak dan menghasilkan keturunan yang subur.

Domain > Alam > Filum > Kelas > Order > Famili > Genus > Spesies

Sistem Tatanama Binomial

Sistem binomial Linnaeus memberikan nama saintifik yang terdiri daripada dua perkataan: nama genus (huruf besar di awal) diikuti nama spesies (huruf kecil). Nama saintifik dicetak dalam huruf italik atau digariskan secara berasingan jika ditulis tangan. Nama sering menggambarkan ciri organisma, habitat, asal negara atau penemunya (contoh: Pisum sativum L., L merujuk Linnaeus).

Genus + spesies (contoh: Alcedo atthis)

Kekunci Dikotomi

Alat yang digunakan ahli taksonomi untuk pengecaman organisma berdasarkan persamaan dan perbezaan ciri. Dibina daripada siri kuplet — setiap kuplet mengandungi dua pernyataan berlawanan tentang ciri organisma yang membawa kepada rujukan kuplet seterusnya atau nama organisma. Boleh ditulis dalam bentuk senarai bernombor atau bentuk kekunci labah-labah (cabang). Ciri yang dipilih mestilah mudah diperhati dan tidak bertindih antara organisma.

Konsep Biodiversiti: Tiga Jenis Diversiti

Diversiti genetik: variasi gen dalam dan antara populasi spesies yang sama akibat pemencilan dan penyesuaian (contoh: variasi beras). Diversiti spesies: variasi dan kepelbagaian organisma, merangkumi kekayaan spesies (jumlah spesies) dan kesamarataan spesies (taburan spesies) dalam komuniti (contoh: hutan hujan tropika). Diversiti ekosistem: kepelbagaian habitat, komuniti biosis dan proses ekologi di darat, laut dan akuatik (contoh: ekosistem laut, padang pasir, paya bakau).

Pokok Filogeni dan Struktur Homolog

Filogeni ialah sejarah evolusi sesuatu spesies. Pokok filogeni ialah rajah bercabang yang mewakili hipotesis hubungan evolusi sekumpulan organisma, dibina berdasarkan struktur homolog — struktur anatomi serupa pada organisma berlainan yang berkongsi leluhur sama tetapi menjalankan fungsi berbeza (contoh: anggota hadapan manusia, kucing, ikan paus, kelawar mempunyai jenis tulang sama — humerus, radius, ulna, karpal, metakarpal, falanks). Tumbuhan darat berevolusi daripada alga hijau: lumut (tiada tisu vaskular) → paku pakis (vaskular, tanpa biji) → gimnosperma (biji tanpa bunga) → angiosperma (biji dengan bunga, paling berjaya).

Kepentingan dan Pemuliharaan Biodiversiti

Biodiversiti penting sebagai sumber makanan, ubat-ubatan, pendidikan, mengekalkan keseimbangan alam, tempat rekreasi dan penyelidikan saintifik. Pemuliharaan in situ mengekalkan spesies di habitat asal (contoh: Taman Negara, hutan simpan kekal). Pemuliharaan ex situ memelihara spesies di luar habitat asal (contoh: zoo, taman botani, Pusat Pemulihan Orang Utan Sepilok).

Ciri Utama Bakteria, Protozoa, Alga dan Kulat

Bakteria: prokariot, tiada nukleus bermembran (bahan genetik di nukleoid), saiz 1-10 μm, wujud sebagai kokus/vibrio/basilus/spirilum. Protozoa: mikroorganisma unisel bercirikan haiwan, bergerak menggunakan pseudopodium/silia/flagelum, heterotrof atau autotrof (contoh Euglena sp.). Alga: unisel atau multisel, mempunyai kloroplas (autotrof) tetapi tiada daun/batang/akar sebenar, habitat akuatik. Kulat: heterotrof (saprofit/parasit), dinding sel kitin, badan terdiri daripada hifa yang membentuk miselium, contoh yis (unisel) dan Mucor sp. (multisel).

Ciri Utama Virus

Virus bukan organisma bersel dan tidak diletakkan dalam mana-mana alam kerana tidak menjalankan proses hidup di luar sel perumah. Terdiri daripada asid nukleik (DNA atau RNA) berbungkus kapsid protein. Saiz sangat kecil (20-400 nm), hanya dapat dilihat dengan mikroskop elektron. Membiak hanya di dalam sel hidup dengan menyuntik bahan genetik ke dalam sel perumah. Contoh: virus mozek tembakau, bakteriofaj T4, HIV.

Kitar Nitrogen

Bakteria pengikat nitrogen (Rhizobium sp. dalam nodul akar legum, Azotobacter sp. dalam tanah) menukar N2 atmosfera kepada ion ammonium. Kilat ribut petir mengoksidakan N2 kepada nitrogen dioksida yang larut membentuk garam nitrat. Pengurai (bakteria/kulat saprofit) menukar protein organisma mati kepada ammonium melalui ammonifikasi. Bakteria nitrifikasi menukar ammonium → nitrit (Nitrosomonas sp.) → nitrat (Nitrobacter sp.), yang diserap akar tumbuhan. Bakteria pendenitritan menukar nitrat semula kepada gas nitrogen.

N2 (atmosfera) → NH4+ (pengikatan nitrogen) → NO2- (nitrifikasi oleh Nitrosomonas sp.) → NO3- (nitrifikasi oleh Nitrobacter sp.) → N2 (pendenitritan)

Peranan Mikroorganisma

Pengeluar: fitoplankton (alga hijau, sianobakteria, dinoflagelat, diatom) berfotosintesis dan menjadi asas rantai makanan akuatik. Pengurai: kulat dan bakteria saprofit menguraikan bahan organik mati, mengembalikan karbon/nitrogen/sulfur ke tanah. Parasit: mendapat faedah daripada perumah tanpa membunuhnya (contoh Plasmodium sp. penyebab malaria). Simbion: ektosimbion hidup di luar sel perumah (ektomikoriza), endosimbion hidup di dalam sel perumah (Trichonympha sp. dalam anai-anai).

Patogen dan Vektor

Patogen ialah organisma yang menyebabkan penyakit (virus, bakteria, protozoa, kulat) — menjangkiti badan, membahagi/membiak dan merosakkan sel, atau merembeskan toksin. Vektor ialah organisma yang membawa dan menyebarkan patogen tanpa dijangkiti sendiri (contoh: nyamuk Aedes aegypti membawa virus denggi, lalat Musca domestica membawa Vibrio cholerae, lipas membawa Salmonella typhi). Contoh penyakit: Hepatitis B (virus, sirosis hati), tibi (bakteria, batuk berdarah), disentri (protozoa, cirit-birit), panau (kulat, tompok kulit).

Contoh soalan

Kucing domestik mempunyai genus Felis dan spesies catus. Berikan nama saintifik kucing domestik dan terangkan sistem tatanama binomial yang diperkenalkan oleh Carolus Linnaeus.

• Nama saintifik kucing domestik ialah Felis catus.
• Sistem tatanama binomial memberikan setiap organisma nama saintifik yang terdiri daripada dua perkataan.
• Perkataan pertama (Felis) ialah nama genus, bermula dengan huruf besar; perkataan kedua (catus) ialah nama spesies, bermula dengan huruf kecil.
• Nama saintifik dicetak dalam huruf italik atau digariskan secara berasingan jika ditulis tangan, dan digunakan serta diterima di seluruh dunia.

Contoh soalan

Kulat dahulunya dikelaskan sebagai tumbuhan, tetapi kini diletakkan dalam alam tersendiri (Fungi). Mengapakah kulat tidak dikategorikan ke dalam alam Plantae atau Animalia?

• Kulat tidak boleh dikelaskan sebagai Plantae kerana kulat tidak mempunyai klorofil dan tidak boleh menjalankan fotosintesis untuk mensintesis makanan sendiri (heterotrof, bukan autotrof).
• Kulat tidak boleh dikelaskan sebagai Animalia kerana kulat mempunyai dinding sel (diperbuat daripada kitin) dan tidak boleh bergerak bebas seperti haiwan.
• Oleh sebab ciri-ciri kulat (dinding sel kitin, heterotrof saprofit/parasit, badan berbentuk hifa/miselium) adalah unik dan berbeza daripada Plantae dan Animalia, kulat diletakkan dalam alam Fungi yang tersendiri.

Contoh soalan

Bagaimanakah nitrogen di atmosfera dapat menjadi sebahagian daripada tisu haiwan dan tumbuhan, dan kemudiannya kembali semula menjadi nitrogen di atmosfera?

• Bakteria pengikat nitrogen seperti Rhizobium sp. (dalam nodul akar tumbuhan legum) dan Azotobacter sp. (hidup bebas dalam tanah) menukar gas nitrogen atmosfera kepada ion ammonium melalui proses pengikatan nitrogen.
• Ion ammonium ditukar kepada ion nitrit oleh bakteria nitrifikasi Nitrosomonas sp., kemudian kepada ion nitrat oleh Nitrobacter sp. melalui proses nitrifikasi.
• Akar tumbuhan menyerap ion nitrat daripada tanah dan menggunakannya untuk mensintesis protein dalam tisu tumbuhan.
• Apabila haiwan memakan tumbuhan, sebatian nitrogen dipindahkan dan disimpan dalam tisu haiwan tersebut.
• Apabila tumbuhan dan haiwan mati, bakteria dan kulat pengurai (saprofit) menguraikan protein dalam tisu kepada ion ammonium melalui proses ammonifikasi, yang seterusnya boleh dinitrifikasikan semula.
• Bakteria pendenitritan menukar nitrat di dalam tanah kembali kepada gas nitrogen melalui proses pendenitritan, melengkapkan kitaran nitrogen.