A. Tujuan Pembelajaran
Setelah kegiatan pembelajaran 3 ini diharapkan dapat:
1. Menjelaskan interaksi komponen biotik dan abiotik dalam berbagai daur biogeokimia.
2. Menjelaskan perubahan di ekosistem.
B. Uraian Materi
1. Daur Biogeokimia
Daur biogeokimia adalah siklus yang melibatkan senyawa kimia yang berpindah tempat melalui organisme sebagi perantara kemudian senyawa ini kembali ke lingkungan fisik. Pembangun tubuh organisme adalah materi yang tersusun dari unsur-unsur kimia. Unsur-unsur yang ada di alam ini tidk mungkin habis karena mengalami daur ulang (siklus zat). Beberapa siklus unsur atau zat kimia yang penting antara lain siklus air, karbon, nitrogen, fosfor dan belerang.
a. Siklus air
Tahapan siklus air berlangsung sebagai berikut:
1) Air di bumi dapat berupa air permukaan (rawa, danau, lautan) maupun air tanah.
2) Siklus air dibedakan menjadi dua yaitu sikius pendek dan panjang.
3) Siklus air pendek yaitu air laut menguap, uap air di udara dingin mengalami kondensasi menjadi titik-titik air dan jatuh sebagai hujan, selanjutnya kembali ke laut.
4) Siklus air panjang yaitu uap air yang berasal dan berbagai proses penguapan, jatuh sebagai hujan di daratan kemudian melalui sungai atau air tanah kembali ke laut.
Gambar Daur hidrologi
Sumber: puguhdraharjo.files.wordpress.com
b. Siklus karbon
Tahapan siklus Karbon berlangsung sebagai berikut:
1) Karbon di udara dalam bentuk CO2 dan dapat terlarut dalam air.
2) Pada tumbuhan darat maupun fitoplankton di dalam air CO2 diubah menjadi karbohidrat melalui proses fotosintesis. Dalam fotosintesis dihasilkan pula O2 yang dilepas ke udara.
3) Karbohidrat digunakan oleh konsumen untuk mendapatkan energi. Konsumen juga melakukan respirasi yang menghasilkan CO2 ke udara.
4) Penguraian oleh bakteri yang berjalan lambat dapat mengakibatkan penumpukan karbon bentuk batu bara dan minyak bumi.
Gambar Siklus karbon
Sumber: york.conroeisd.net
c. Siklus nitrogen
Tahapan siklus nitrogen berlangsung sebagai berikut.
1) Atmosfer mengandung 80% nitrogen bebas (N2) tumbuhan dapat menyerap nitrogen dalam bentuk nitrat (NO3).
2) Beberapa bakteri pada bintil akar Leguminosa dan beberapa ganggang dapat memfiksasi N2 dari udara.
3) Halilintar juga menghasilkan bentuk senyawa N2 dan O. Senyawa tersebut terbawa air hujan berupa nitrat dan nitrit.
4) Mikroorganisme mengurai bangkai dan kotoran menjadi ammonium.
5) Bakteri denitrifikasi dalam tanah mengurai nitrat menjadi N bebas ke udara.
Gambar Daur nitrogen
Sumber: bioh.wikispaces.com
d. Siklus fosfor
Fungsi fosfor bagi makhluk hidup, antara lain fosfor dalam bentuk adenosin trifosta (ATP) merupakan bahan bakar (energi) bagi makhluk hidup.
Cadangan fosfat yang dapat larut, dapat digunakan langsung sebagai zat hara primer dalam sintesis protein oleh tumbuhan. Melalui rantai makanan fosfat dapat beralih ke tingkat tropik yang lebih tinggi. Jika organisme mati, fosfor dikembalikan ke tanah melalui proses penguraian. Kelebihan fosfat yang diekskresikan burung dan ikan dalam tinjanya juga mengembalikan fosfor ke lingkungan. Guano (deposit kotoran burung) juga merupakan akumulasi fosfor yang dikembalikan ke daratan.
Gambar Siklus fosfor
Sumber: eochemistry.wikispaces.com
e. Siklus belerang/sulfur
Sulfur terdapat dalam bentuk sulfat anorganik. Sulfur direduksi oleh bakteri menjadi sulfida dan kadang-kadang terdapat dalam bentuk sulfur dioksida atau hidrogen sulfida. Hidrogen sulfida ini sering kali bersifat mematikan makhluk hidup di perairan, pada umumnya dihasilkan dari penguraian bahan organik yang mati. lon sulfat kemudian diserap tumbuhan dan diubah menjadi protein. Jika jaringan tumbuhan atau hewan mati akan mengalami proses penguraian.
Beberapa jenis bakteri dapat mengoksidasi hidrogen sulfida menjadi sulfat kembali. Besi (Fe) dalam sedimen bereaksi dengan sulfida membentuk ferosulfida (FeS) yang mengendap.
Gambar Daur sulfur
Sumber: biosmadaj.blogspot.com
2. Perubahan Ekosistem
Ekosistem adalah suatu sistem yang tidak statis, namun selalu dinamis yang mengalami perubahan struktur maupun fungsi. Perubahan ini mungkin hanya fluktuasi setempat yang tidak berarti, tetapi mungkin juga cukup besar sehingga dapat mengubah stabilitas hubungan suatu ekosistem.
Perubahan ekosistem disebabkan oIeh hal-hal berikut:
a. Perkembangan secara alami.
Suatu ekosistem secara alamai mengalami perubahan-perubahan yang untuk menuju keseimbangan. Perkembangan alami ini dikenal dengan istilah suksesi.
Gambar Ekosistem seimbang di hutan hujan tropis
Sumber: geologinesia.com
b. Perubahan karena faktor luar.
Ekosistem dapat berubah karena berbagai factor luar biasanya akibat ulah manusia. Contohnya Perubahan iklim di suatu ekosistem disebabkan oleh faktor manusia, terutama yang berkaitan dengan pemakaian bahan bakar fosil dan penyalahgunaan lahan.
Gambar Aktivitas manusia penyebab perubahan ekosistem
Sumber: mikirbae.com
3. Suksesi
Proses perubahan dalam komunitas yang berlangsung menuju ke satu arah secara teratur disebut suksesi. Suksesi terjadi akibat dari perubahan lingkungan fisik dalam komunitas. Proses suksesi berakhir dengan sebuah komunitas atau ekosistem klimaks. Dikatakan klimaks karena ekosistem tersebut sudah stabil atau tidak akan berubah lagi.
a. Suksesi primer
Contoh klasik untuk menggambarkan peristiwa suksesi primer adalah kejadian di gunung Krakatau, Jawa Barat. Pada tahun 1883 Gunung Krakatau meletus, semua kehidupan di gunung tersebut musnah. Seratus tahun kemudian ternyata di tempat tersebut sudah terbentuk hutan kembali.
Gambar Skema proses suksesi primer
Sumber: Nuraini, R., dkk. 2015
Gambar Suksesi primer
Sumber: Modul guru pembelajar
Mula-mula yang berkoloni adalah sejenis lumut kerak (lichen) dan beberapa jenis lumut tertentu. Asam-asam yang dieksresi oleh Lichen itu menghancurkan substrat batuan dan menyediakan sedikit tanah. Partikel tanah tambahan terbentuk karena penghancuran oleh iklim dan terbawa angin. penghancuran dan pembusukan terhadap lichen dapat menambahkan sedikit humus, sehingga lumut lain menetap. Setiap musim terdapat pertumbuhan baru yang lama membusuk (menyediakan humus). Tidak lama kemudian tersedia cukup tanah untuk paku-pakuan dan kemudian tumbuh rerumputan, kemudian semak (perdu). Keadaan ini menyediakan kondisi pertumbuhan yang amat baik untuk biji-biji tumbuhan tinggi (pohon).
Biji, spora dan benih dalam bentuk lain datang dari luar dan sampai ke substrat baru dibawa oleh angin, air atau hewan. Tumbuhan atau organisme lain yang mampu menghuni untuk pertama kali disebut tumbuhan pelopor (vegetasi perintis). Disebut vegetasi perintis karena organisme tersebut mampu membuka lahan untuk hidupnya organisme lain. Suksesi yang terjadi pada suatu lahan yang rusak total ( tidak ada organisme yang hidup) disebut suksesi primer.
b. Suksesi sekunder
Jenis suksesi yang kedua adalah suksesi sekunder. Suksesi sekunder terjadi jika suatu komunitas atau ekosistem alami terganggu, baik secara alami maupun buatan, dan gangguan tersebut. Banjir kebakaran tidak merusak total ekosistem tersebut. Banjir, kebakaran, angin kencang, gelombang laut, dan penebangan hutan merupakan contoh-contoh gangguan tersebut.
C. Rangkuman
1. Daur biogeokimia adalah siklus yang melibatkan senyawa kimia yang berpindah tempat melalui organisme sebagi perantara kemudian senyawa ini kembali ke lingkungan fisik.
2. Perubahan ekosistem mungkin hanya fluktuasi setempat yang tidak berarti, tetapi mungkin juga cukup besar sehingga dapat mengubah stabilitas hubungan suatu ekosistem. Perubahan ekosistem bisa karena perkembangan alami dalam proses suksesi, bisa juga karena faktor luar karena ulah tangan manusia.
3. Suksesi adalah perubahan dalam komunitas yang berlangsung menuju ke satu arah secara teratur untuk menuju ke komunitas klimaks, yaitu komunitas yang stabil. Suksesi dibedakan menjadi suksesi primer dan suksesi sekunder.
D. Latihan Soal
Petunjuk: Pilihlah salah satu jawaban yang paling benar!
1. Pernyataan berikut tidak menjelaskan menjelaskan siklus karbon adalah….
A. hutan berperan besar dalam siklus karbon
B. produsen mengubah karbon mejadi senyawa organik kembali
C. fiksasai gas karbon dilakukan oleh organisme berklorofil
D. respirasi makhluk hidup mengikat karbon bebas menjadi senyawa organik
E. batu bara dan minyak bumi terbentuk oleh penumpukan senyawa karbon di lapisan tanah.
2. Peranan pengurai dalam siklus nitrogen adalah ….
A. Memfiksasi N2 menjadi amoniak
B. Membebaskan amoniak dari senyawa organik
C. Mendenitrifikasi amoniak
D. Mengubah amoniak menjadi nitrat
E. Menggabungkan nitrogen menjadi asam amino dan senyawa organik
3. Daur biogeokimia yang tidak dijumpai dalam bentuk gas adalah daur ….
A. karbon
B. sulfur
C. hidrologi
D. nitrogen
E. fosfor
4. Gambar skema daur sulfur.
Bagian yang bertanda X adalah….
A. sulfat organik dan sulfat
B. sulfur organik dan sulfur sulfide
C. sulfur dan sulfida
D. sulfur sulfide dan sulfat
E. sulfat dan sulfur sulfida
5. Berikut ini bermacam-macam tumbuhan dalam sebuah ekosistem :
1. Rumput
2. Pohon
3. Lichens
4. Perdu
5. Lumut
Apabila ekosistem tersebut merupakan hasil suksesi, urutan tumbuhan yang muncul sehingga terbentuk komunitas klimaks adalah ….
A. 1-3-4-2-5
B. 1-4-3-5-2
C. 3-1-4-2-5
D. 3-5-1-4-2
E. 4-3-1-5-2
Kunci jawaban, pembahasan dan pedoman penilaian
Ket: Setiap nomor soal diberi skor = 1
Cocokkanlah jawaban Anda dengan Kunci Jawaban yang terdapat di bagian akhir modul ini. Hitunglah jawaban yang benar. Kemudian, gunakan rumus berikut untuk mengetahui tingkat penguasaan Anda terhadap materi Kegiatan Belajar 3.
Nilai = Jumlah skor Perolehan/Jumlah Skor Maksimum x 100%
Konversi tingkat penguasaan:
90 - 100% = baik sekali
80 - 89% = baik
70 - 79% = cukup
< 70% = kurang
Apabila mencapai tingkat penguasaan 80% atau lebih, Anda dapat meneruskan dengan Kegiatan Belajar pada KD berikutnya. Jika masih di bawah 80%, Anda harus mengulangi materi Kegiatan Belajar 3, terutama bagian yang belum dikuasai.
E. Penilaian Diri
Untuk mengukur diri Anda terhadap materi yang sudah Anda pelajari di kegiatan belajar 3, jawablah sejujurnya terkait dengan penguasaan materi pada modul ini di tabel berikut.
Tabel penilaian diri:
Bila ada jawaban "Tidak", maka segera lakukan review pembelajaran, terutama pada bagian yang masih "Tidak".
Bila semua jawaban "Ya", maka Anda dapat melanjutkan ke modul berikutnya.
EVALUASI
Petunjuk: Pilihlah salah satu jawaban yang paling benar!
1. Komponen abiotik dalam suatu ekosistem adalah….
A. mikroba, cahaya, suhu
B. tanah, air, mikroba
C. tanah, udara, bakteri
D. suhu, cahaya, matahari
E. bakteri, tanah, cahaya
2. Perhatikan skema interaksi di suatu ekosistem berikut!
Tipe interaksi antara dua spesies tersebut adalah ….
A. Mutualisme
B. Komensalisme
C. Kompetisi
D. Predasi
E. parasitisme
3. Interaksi antara organisme ganggang dan jamur yang membentuk lumut kerak adalah ….
A. Predasi karena jamur pada akhirnya merangsang ganggang.
B. Kompetisi karena ganggang dan jamur saling berebut makanan.
C. Parasitisme karena kehidupan jamur merugikan ganggang.
D. Komensalisme karena jamur mendapat untung dan ganggang tidak rugi.
E. Mutualisme karena jamur dan ganggang saling mendapat untung.
4. Gambar skema rantai makanan di suatu ekosistem.
Posisi konsumen tingkat II diduduki oleh….
A. belalang
B. katak
C. ular
D. elang
E. fungi
6. Gambar jaring-jaring makanan di ekosistem sawah.
Apa yang terjadi pada belalang dan elang jika petani menggunakan pestisida produk baru?
A. Populasi belalang musnah dan populasi elang menurun tajam karena populasi katak juga menurun.
B. Populasi belalang musnah dan populasi elang cenderung tetap karena sumber makanan elang tidak hanya belalang.
C. Populasi belalang menurun, selanjutnya berkembang pesat dan populasi elang fluktuasinya sama seperti belalang.
D. Populasi belalang menurun, selanjutnya berkembang pesat dan populasi elang cenderung terus meningkat.
E. Populasi belalang cenderung meningkat tajam dan populasi elang juga meningkat, selanjutnya menurun tajam.
7. Gambar Piramida Ekologi.
Piramida di atas menunjukkan susunan tingkatan trofik normal (ekosistem seimbang) pada ….
A. piramida jumlah pada ekosistem hutan hujan tropis
B. piramida jumlah pada ekosistem perairan
C. piramida biomassa pada piramida hutan hujan tropis
D. piramida biomassa pada ekosistem perairan
E. piramida energi pada ekosistem hutan hukan tropis
8. Piramida energi merupakan piramida yang paling ideal dibandingkan piramida jumlah dan piramida biomassa. Berikut ini yang bukan kelebihan piramida energi adalah….
A. Mempertimbangkan berat populasi dalam setiap tingkatan trofik.
B. Berat dua spesies yang sama tidak berarti memiliki energy yang sama.
C. Dapat digunakan untuk membandingkan berbagai ekosistem.
D. Mementingkan kedudukan populasi dalam suatu ekosistem.
E. Dapat mengetahui konsumen yang paling produktif ditinjau dari sisi keluaran energi.
9. Perhatikan gambar skema aliran energi di ekosistem laut!
Dari skema aliran energi tersebut, komponen ekosistem laut yang memiliki energi terbesar adalah....
A. Udang muda
B. udang dewasa
C. mangrove
D. Ikan dewasa
E. kepiting dewasa
10. Yang manakah berikut ini yang menggambarkan produktivitas sekunder?
A. 170 x 109 ton bahan organik diciptakan setiap tahun.
B. 6 CO2 + 6 H2O ----- C6H12O6 + 6 CO2
C. suatu hutan hujan tropis menambahkan ke ekosistem lebih dari 2.200 gram vegetasi /m2/th.
D. Lebih kurang 20% dari PPK digunakan oleh organisme fotoautotrof untuk respirasi.
E. Karnivora menghasilkan feses yang secara proporsional lebih sedikit dibandingkan dengan herbivora.
11. Gambar skema daur fosfor.
Proses yang terjadi pada bagian X adalah….
A. fosfor diserap dalam bentuk fosfat organik
B. fosfor organik diubah menjadi fosfat anorganik
C. fosfor organik diuarai mejadi fosfor
D. fosfor anorganik diurai menjadi fosfor
E. ion fosfat dibentuk menjadi senyawa fosfor organik
12. Gambar diagram daur nitrogen.
Proses yang terjadi pada nomor IV danV berturut-turut adalah ….
A. Denitrifikasi dan fiksasi nitrogen
B. Nitrifikasi dan denitrifikasi
C. Nitrifikasi dan fiksasi oksigen
D. Fiksasi nitrogen dan amonifikasi
E. Amonifikasi dan fiksasi
13. Gambar diagram daur karbon
Proses yang terjadi pada X dan Y secara berturut-turut adalah….
A. respirasi dan transpirasi
B. respirasi dan fotosintesis
C. fotosintesis dan respirasi
D. fotosintesis dan dekomposisi
E. dekomposisi dan fotosintesis
14. Perbedan suksesi primer dan sekunder adalah ditinjau dari beberapa hal, kecuali ….
A. Faktor penyebab suksesi
B. Lama waktu suksesi
C. Arah suksesi
D. Komunitas yang terbentuk setelah suksesi
E. Urutan komunitas yang terbentuk saat suksesi
15. Dalam proses pembangunan jalan tol diberbagai daerah dibeberapa tempat membelah hutan lindung , hutan ini biasanya menjadi habitat alami bagi hewan hewan antaralain gajah harimau dan hewan hewan yang lain. Solusi yang paling tepat untuk mengatasi masalah ini adalah…
A. Membuat pagar yang tinggi untuk membatasinya.
B. Memindahkan habitat habitan hewan tersebut.
C. Membuat jalan terowongan untuk menghubungkan antar habitat.
D. Jalan Tol dibangun dengan membuat terowongan dibawah hutan.
E. Tidak membangun jalan melalui hutan lindung.
Kunci jawaban dan pedoman penilaian
Soal pilihan ganda:
DAFTAR PUSTAKA
Diah Aryulina, dkk. 2007. Biologi 1 SMA. Jakarta: Esis.
Irnaningtyas. 2010. Buku teks Biologi SMA/MA kelas XI. Jakarta : Erlangga
Ririn Safitri, Bowo Siarto. 2013. Biologi X SMA. Surakarta: Mediatama.
Rumiyati. 2016. Biologi X semester 2. Klaten: Intan Pariwara
Ernawati dkk. 2008. Ilmu Pengetahuan Alam modul 3. Jakarta: Penerbit Erlangga
Jones Mary, et.all. 2007. As Level and A Level Biology Second edition. Cambridge:: Cambridge University Press.
Nuraini, R., dkk. 2015. Modul Guru Pembelajar Mata Pelajaran Biologi SMA Kelompok A. Jakarta: Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Ilmu Pengetahuan Alam (PPPPTK IPA) Direktorat Guru dan Tenaga Kependidikan Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan.
Sutrisno. 2007. Ilmu Pengetahuan Alam modul 3. Bogor: Penerbit Yudhistira.