Ekosistem — Nota JomSkor

Istilah Asas Ekologi

Habitat ialah persekitaran atau tempat tinggal semula jadi sesuatu organisma. Spesies ialah sekumpulan organisma serupa yang boleh saling membiak dan menghasilkan anak. Populasi ialah sekumpulan organisma sama spesies yang hidup di habitat yang sama. Komuniti ialah semua populasi spesies berlainan yang hidup dan berinteraksi dalam satu habitat. Ekosistem ialah beberapa komuniti yang saling berinteraksi dengan komponen abiosis (air, udara, tanah) dalam satu habitat. Nic ialah peranan sesuatu organisma dalam ekosistem, merangkumi tingkah laku dan interaksinya dengan komponen biosis dan abiosis; nic boleh berubah mengikut peringkat hidup organisma (contoh: metamorfosis rama-rama).

Spesies < Populasi < Komuniti < Ekosistem

Komponen Biosis dan Abiosis

Komponen biosis ialah pengeluar, pengguna dan pengurai yang berinteraksi sesama sendiri. Komponen abiosis ialah elemen bukan hidup yang mempengaruhi organisma: nilai pH (organisma sesuai hidup pada pH neutral), suhu (mempengaruhi kadar metabolisme dan aktiviti enzim), keamatan cahaya (mempengaruhi fotosintesis dan taburan tumbuhan), topografi (altitud, kecerunan, aspek — mempengaruhi kelembapan, suhu dan cahaya), iklim mikro (keadaan iklim kawasan kecil berbeza daripada sekitarnya) dan kelembapan udara (mempengaruhi kadar transpirasi dan penyerapan air).

Nutrisi Autotrof dan Heterotrof

Autotrof: fotoautotrof mensintesis sebatian organik daripada CO2 dan tenaga cahaya (contoh tumbuhan hijau); kemoautotrof memperoleh tenaga melalui pengoksidaan bahan tak organik seperti hidrogen sulfida (contoh sesetengah bakteria). Heterotrof: saprotrof memperoleh nutrien daripada bahan organik mati dan mereput, pencernaan berlaku di luar badan sebelum diserap (contoh kulat); holozoik memakan bahan organik pepejal dan mencernakannya dalam badan (contoh manusia dan hampir semua haiwan); parasit menyerap nutrien daripada perumah (contoh kutu, cacing pita).

Komponen Biosis Mengikut Aras Trof

Pengeluar: autotrof (tumbuhan hijau) yang mensintesis glukosa daripada air dan CO2 menggunakan cahaya matahari. Pengguna primer: herbivor yang makan pengeluar. Pengguna sekunder: karnivor yang makan pengguna primer atau omnivor yang makan pengguna primer dan pengeluar. Pengguna tertier: karnivor yang makan pengguna sekunder. Pengurai: mikroorganisma yang mengurai bahan buangan dan organisma mati/reput kepada bahan tak organik ringkas seperti CO2, ammonia dan garam mineral.

Pengeluar → Pengguna primer → Pengguna sekunder → Pengguna tertier; Pengurai menguraikan semua peringkat

Rantai Makanan, Siratan Makanan dan Piramid Ekologi

Rantai makanan ialah urutan pemindahan tenaga dari satu aras trof ke aras trof berikutnya, bermula daripada pengeluar. Beberapa rantai makanan yang saling berhubung membentuk siratan makanan. Piramid bilangan menunjukkan bilangan organisma setiap aras trof (berkurang ke atas). Piramid biojisim menunjukkan jumlah biojisim per unit kawasan (berkurang ke atas, diukur jisim kering). Piramid tenaga menunjukkan jumlah tenaga setiap aras trof — hanya 10% tenaga dipindahkan ke aras trof seterusnya, 90% hilang ke persekitaran melalui haba, proses hidup, perkumuhan dan penyahtinjaan.

Hanya ~10% tenaga dipindahkan ke aras trof seterusnya; 90% hilang sebagai haba

Jenis Interaksi antara Komponen Biosis

Saprofitisme: organisma mendapat makanan daripada bahan organik mati (contoh cendawan pada batang reput). Simbiosis — mutualisme: kedua-dua organisma mendapat keuntungan (contoh burung tiung dan kerbau); komensalisme: satu organisma mendapat manfaat tanpa memudaratkan yang lain (contoh ikan jerung dan ikan remora). Pemangsaan: pemangsa makan mangsa (contoh burung hantu dan tikus). Persaingan: intraspesies (sama spesies, contoh persaingan pasangan) atau interspesies (berlainan spesies, contoh persaingan cahaya matahari). Parasitisme: menguntungkan satu organisma dan memudaratkan organisma lain (contoh cacing pita dalam usus manusia).

Ekosistem Paya Bakau

Komponen abiosis ekstrim: terdedah ombak dan pasang surut, tanah berlumpur kurang pengudaraan, kandungan garam dan keamatan cahaya tinggi, kepekatan oksigen terlarut rendah, terdedah angin kencang. Ciri penyesuaian pokok bakau: daun berkutikel tebal dan stoma terbenam (kurangkan transpirasi), daun sukulen dan hidatod (singkir garam berlebihan); akar pneumatofor untuk pengudaraan (contoh Avicennia sp.); akar jangkang bercabang untuk sokongan (contoh Rhizophora sp.); akar banir berstruktur kepingan menebal untuk sokongan di tanah lembut (contoh Bruguiera sp.); biji benih vivipariti yang bercambah semasa masih melekat pada pokok induk supaya tidak dihanyutkan ombak.

Pengkolonian dan Sesaran Paya Bakau

Pengkolonian: tumbuhan mula menakluki kawasan kosong, membiak dan membentuk koloni — spesies perintis ialah spesies pertama menduduki kawasan tersebut. Sesaran: spesies dominan digantikan oleh spesies lain (penyesar) akibat perubahan tanah dari pemerangkapan lumpur. Zon garis pantai (paling terdedah ombak) ditumbuhi spesies perintis Avicennia sp. dan Sonneratia sp.; zon tengah ditumbuhi Rhizophora sp. (akar jangkang memerangkap lumpur); zon belakang (jauh ke daratan, tanah lebih tinggi dan keras) ditumbuhi Bruguiera sp. (akar banir), akhirnya digantikan tumbuhan daratan seperti Nypa fruticans.

Zon garis pantai (Avicennia/Sonneratia) → Zon tengah (Rhizophora) → Zon belakang (Bruguiera) → tumbuhan daratan

Kepentingan Ekosistem Paya Bakau

Zon perlindungan: penampan semula jadi mengurangkan kelajuan ombak/angin, perlindungan ikan kecil/udang/ketam daripada pemangsa, tempat persinggahan burung migrasi. Sumber perikanan: ikan, udang, ketam, siput sebagai sumber pendapatan nelayan. Sumber perhutanan: kayu bakau untuk sampan, perangkap ikan, kraf tangan, arang kayu. Sumber makanan dan ubat-ubatan: buah Avicennia sp. sebagai sayur, buah Sonneratia sp. untuk minuman, buah Nypa sp. untuk cuka/nira, kulit Bruguiera sp. untuk merawat cirit-birit.

Ekologi Populasi: Taburan dan Corak Populasi

Faktor mempengaruhi taburan populasi: suhu, air, cahaya, pH tanah, kandungan garam mineral (tumbuhan); suhu, air, tempat membiak, bekalan makanan (haiwan). Tiga corak taburan populasi: berkelompok (taburan sumber tidak sekata), rawak (taburan bebas, kurang interaksi antara individu) dan sekata (persaingan merebut sumber terhad menyebabkan organisma tersebar sama rata).

Saiz populasi = bilangan organisma; Kepadatan populasi = bilangan individu per unit luas

Anggaran Saiz Populasi: Teknik Persampelan Kuadrat

Kuadrat ialah rangka segi empat sama (kayu/besi/plastik) yang diletakkan secara RAWAK (bukan pada kawasan dengan banyak tumbuhan) untuk menganggar saiz populasi tumbuhan daratan atau haiwan yang tidak aktif/bergerak perlahan. Saiz kuadrat bergantung pada jenis dan saiz organisma serta keluasan kawasan kajian.

Frekuensi (%) = (Bilangan kuadrat mengandungi spesies / Jumlah kuadrat) × 100%; Kepadatan = Jumlah individu spesies dalam semua kuadrat / (Jumlah kuadrat × luas satu kuadrat); Peratus litupan (%) = (Luas kawasan dilitupi spesies dalam semua kuadrat / (Jumlah kuadrat × luas satu kuadrat)) × 100%

Anggaran Saiz Populasi: Kaedah Tangkap-Tanda-Lepas-Tangkap Semula

Digunakan untuk haiwan yang bebas bergerak (contoh musang, ikan, siput, serangga). Langkah: tangkap dan kira haiwan secara rawak, tanda setiap haiwan (contoh dakwat India, pewarna kuku), lepaskan semula ke habitat asal, selepas satu jangka masa buat tangkapan kedua secara rawak dan kira bilangan bertanda berbanding tidak bertanda.

Saiz populasi = (P × Q) / R, di mana P = bilangan haiwan tangkapan pertama, Q = bilangan haiwan tangkapan kedua, R = bilangan haiwan bertanda dalam tangkapan kedua

Contoh soalan

Dalam sebuah ekosistem paya bakau, tumbuhan di Zon 1 (garis pantai) lama-kelamaan digantikan oleh tumbuhan Zon 2 (zon tengah). Namakan proses ini dan terangkan bagaimana ia berlaku.

• Proses ini dipanggil sesaran.
• Tumbuhan perintis seperti Avicennia sp. di zon garis pantai memerangkap lumpur dan bahan organik melalui sistem akarnya, menyebabkan pemendapan dan tanah menjadi lebih tinggi dan kurang dilimpahi air laut.
• Keadaan tanah yang berubah ini menjadi kurang sesuai untuk Avicennia sp. tetapi lebih sesuai untuk Rhizophora sp.
• Rhizophora sp. (penyesar) kemudiannya menyesarkan dan menggantikan spesies perintis di kawasan tersebut.

Contoh soalan

Dalam satu rantai makanan: Tumbuhan → Belalang → Burung → Helang, terangkan mengapa hanya sebahagian kecil tenaga dipindahkan daripada satu aras trof ke aras trof seterusnya.

• Sumber tenaga utama berasal daripada cahaya matahari yang diserap oleh tumbuhan (pengeluar) semasa fotosintesis dan ditukar kepada tenaga kimia.
• Apabila pengguna memakan organisma pada aras trof sebelumnya, tenaga dalam makanan tidak semuanya disimpan dalam tisu badan.
• Sebahagian tenaga dibebaskan sebagai haba semasa respirasi dan proses hidup yang lain.
• Sebahagian tenaga juga hilang melalui perkumuhan (contoh air kencing) dan penyahtinjaan (tinja) tanpa diserap badan.
• Akibatnya, hanya kira-kira 10% tenaga daripada satu aras trof dipindahkan kepada aras trof seterusnya, manakala 90% hilang ke persekitaran.
• Oleh itu, bilangan organisma dan jumlah tenaga yang tersedia berkurang secara mendadak apabila aras trof meningkat.

Contoh soalan

Satu kajian dijalankan untuk menganggarkan saiz populasi ikan dalam sebuah kolam menggunakan kaedah tangkap-tanda-lepas-tangkap semula. 40 ekor ikan ditangkap, ditanda dan dilepaskan. Selepas seminggu, 50 ekor ikan ditangkap semula dan 8 daripadanya bertanda. Anggarkan saiz populasi ikan dalam kolam tersebut.

• Menggunakan formula Saiz populasi = (P × Q) / R
• P (tangkapan pertama) = 40, Q (tangkapan kedua) = 50, R (bertanda dalam tangkapan kedua) = 8
• Saiz populasi = (40 × 50) / 8 = 2000 / 8 = 250 ekor
• Anggaran saiz populasi ikan dalam kolam tersebut ialah 250 ekor.