Paleartik = Asia Tengah, Asia Timur, Timur Tengah, Afrika Utara, dan Eropa; antelop, gazelle, panda, macan siberia, rusa, unta, lynx, beruang coklat, beruang kutub, serigala abu-abu, landak.
Neotropik = Amerika Selatan; kukang, armadilo, monyet kecil dunia baru (eg. monyet kapucin), kapibara, guinea pig, chinchilla, jaguar, puma, burung tukan, burung macaw, burung kolibri, kaiman, anakonda, katak pohon beracun, piranha, belut listrik.
Afrotropik = Afrika Tengah dan Selatan (Selatan Gurun Sahara); singa, macan tutul, gajah afrika, badak hitam, badak putih, jerapah, kuda nil, simpanse, bonobo, gorila, citah, hyena, wildebeest, zebra, impala, burung unta, buaya nil, piton, lemur.
Indomalaya = harimau sumatra, badak sumatra, badak jawa, gajah kalimantan, orangutan, gibbon, beruang madu, macan dahan, burung rangkong, jalak bali, komodo, buaya air asin.
Oseania = Kepulauan Pasifik; mangrove, kelapa, burung laut, kadal mengkarung.
Australasia = Australia dan Papua; marsupial (hewan berkantong): kanguru, kanguru pohon, wallabi, koala, ekidna, platipus, dingo, kasuari, emu, dugong, singa laut.
Antartika= Antartika; penguin, paus, anjing laut.
Bioma mangrove
Mangrove berkembang di wilayah beriklim hangat (suhu bulanan >10°C), kelembapan tinggi, suplai sedimen tinggi, terhalang dari gelombang kuat (sehingga lumpur tidak tererosi), dan aliran pasang surut kuat.
Mangrove dibagi menjadi zona darat, tengah dan laut.
Karakteristik pembagian berdasarkan sebelapa lama tergenang pada saat pasang surut.
Zona darat paling sedikit tergenang, tumbuhannya memiliki akar akar papan dan akar lutut.
Zona tengah tergenang sedang, tumbuhannya memiliki akar tunjang.
Zona laut paling sering tergenang, tumbuhannya membentuk akar napas (kaki ayam / pneumatofor).
Bakau merujuk pada salah satu tipe tanaman mangrove, yaitu Avicennia sp.
Bioma Hutan
Lapisan Hutan membentuk lapisan karena kompetisi untuk memperoleh sinar matahari dan karakteristik tumbuhan.
Emergen: pepohonan tertinggi yang memiliki adaptasi terhadap angin kencang dan cahaya matahari terik.
Kanopi: pepohonan dewasa rata-rata, membentuk lapisan rapat dari mahkota pepohonan, menangkap sebagian besar sinar matahari.
Understory: lapisan pepohonan muda, semak-semak, dan pepohonan kecil yang beradaptasi pada cahaya matahari yang sedikit.
Lantai hutan: lapisan sampah tanaman, lumut, jamur, yang melakukan proses dekomposisi, mendaur ulang nutrien sehingga dapat diserap kembali oleh tanaman.
1.3. Hubungan Antar Makhluk Hidup
Hubungan antar makhluk hidup dalam lingkungan yaitu:
Netral: tidak menyebabkan keuntungan maupun kerugian antara 2 makhluk hidup.
Predasi: hubungan memakan dan dimakan.
Kompetisi: hubungan saling berebut sumber daya.
Simbiosis: hubungan dekat antara dua spesies dalam waktu lama (hidup bersama).
Mutualisme: saling menguntungkan kedua pihak. Contoh: polip terumbu dan alga.
Komensalisme: menguntungkan satu pihak dan tidak mempengaruhi pihak lain. Contoh: anggrek menumpang hidup pada pohon.
Amensalisme: merugikan satu pihak dan tidak berpengaruh pada pihak lain. Contoh: jamur penisilium mengeluarkan penisilin yang membunuh bakteria.
Parasitisme: merugikan satu pihak dan menguntungkan pihak lain. Contoh: benalu mengambil nutrisi pohon.
Habitat merupakan area di Bumi yang menjadi tempat makhluk hidup tinggal.
Habitat dikontrol oleh berbagai karakteristik lingkungan dan hubungan suatu makhluk hidup dengan makhluk hidup lain.
Relung Fundamental: fungsi lingkungan secara karakteristik fisiknya dapat diisi oleh suatu spesies, misal suhu dan kadar garamnya sesuai untuk satu spesies ikan.
Relung Nyata: fungsi lingkungan yang sebenarnya diisi oleh suatu spesies, dibatasi oleh karakteristik fisik lingkungan dan juga hubungannya dengan makhluk hidup lain. Misalnya, relung nyata satu spesies ikan dibatasi oleh keberadaan mangsa dan infeksi parasit.
Relung berbeda dengan habitat; relung menunjukkan ruang yang diisi peran suatu spesies dalam lingkungan sedangkan habitat menunjukkan ruang fisik lingkungan yang ditinggali suatu spesies.
2. Siklus Biogeokimia
Siklus biogeokimia merupakan gerakan terus-menerus material tertentu di dalam dan antar berbagai sistem Bumi.
2.1. Siklus Air
Komponen aliran (flow) siklus air meliputi:
Evaporasi dan Transpirasi: penguapan dari badan air (evaporasi) dan vegetasi (transpirasi).
Kondensasi: perubahan fase uap air menjadi titik air awan di atmosfer.
Presipitasi: keluarnya air dari sistem atmosfer ke permukaan bumi.
Intersepsi, Stem Flow, dan Through Fall: presipitasi terhalang tumbuhan saat jatuh (intersepsi), air mengalir pada batang pohon (stem flow), atau jatuh di sela-sela daun (through fall).
Infiltrasi: air masuk dari permukaan tanah ke dalam tanah.
Overland Flow / Run Off: aliran air di permukaan, dapat terbentuk jika curah hujan yang turun melebihi kecepatan infiltrasi atau keluarnya air dari air tanah melalui mata air.
Perkolasi: gerakan air dari zona tanah tidak jenuh air ke zona tanah jenuh air (zona air tanah)
Base Flow: gerakan air tanah.
Komponen simpanan (reservoir) siklus air meliputi:
Samudera
Atmosfer
Kriosfer: gletser puncak gunung dan kutub.
Biosfer
Air Tanah
Air Permukaan
2.2. Siklus Karbon
Komponen aliran (flow) siklus karbon meliputi:
Respirasi: emisi karbon dioksida ke atmosfer dari proses metabolisme makhluk hidup.
Pembakaran: emisi ke atmosfer dari pembakaran hidrokarbon.
Fotosintesis: penyerapan karbon dari atmosfer dalam proses fotosintesis sehingga menjadi biomassa.
Dekomposisi: perubahan karbon biomassa menjadi karbon tanah.
Asimilasi marine: asimilasi karbon ke senyawa karbonat aragonit, seperti cangkang dan terumbu karang.
Deposisi marine: pengendapan senyawa karbonat menjadi sedimen laut dalam.
Penyerapan karbon keluar dari sistem atmosfer, baik oleh tumbuhan melalui fotosintesis, asimilasi oleh tanah, maupun asimilasi marine, disebut sekuestrasi karbon.
Komponen simpanan (reservoir) siklus karbon meliputi:
Simpanan Bawah Tanah: batuan, simpanan hidrokarbon.
Simpanan Biosfer (Biomassa): karbohidrat, protein, lemak, dan DNA.
Simpanan Organik Tanah: karbon organik tanah.
Simpanan Lautan: dalam bentuk asam karbonat yang terlarut air laut dan sedimen senyawa karbonat.
Simpanan Atmosfer: dalam bentuk karbon dioksida dan karbon monoksida.
2.3. Siklus Nitrogen
Komponen aliran (flow) siklus Nitrogen meliputi:
Fiksasi: ikatan nitrogen atmosfer dengan hidrogen. Dapat terjadi secara alami oleh bakteri tanah, bakteri di akar tumbuhan polong, atau petir. Dapat pula terjadi melalui proses manusia secara industrial menggunakan proses Haber-Bosch, nitrogen atmosfer diikat dengan hidrogen dari bahan bakar fosil. Proses ini membentuk amonia dan amonium.
Nitrifikasi: Perubahan ammonia dan amonium menjadi nitrit lalu menjadi nitrat.
Asimilasi: penyerapan nitrat oleh tanaman.
Ammonifikasi: hasil dekomposisi sampah makhluk hidup oleh bakteri dan jamur dekomposer, membentuk amonia dan amonium.
Denitrifikasi: perubahan nitrat menjadi nitrogen atmosfer.
Emisi: dalam bentuk gas H2S (hidrogen sulfida) dari tanah. Dalam bentuk sulfur dioksida (SO2) dari pembakaran bahan bakar fosil, terutama bahan bakar fosil kotor seperti batubara dan minyak berat (bunker oil) pada kapal laut, dan erupsi gunungapi.
Deposisi Kering: Sulfur dioksida (SO2) mengalami oksidasi di atmosfer sehingga membentuk asam sulfat (H2SO4). Asam sulfat berbentuk aerosol (titik cairan dan butiran padat) di atmosfer. Aerosol dapat mengendap secara alami dari atmosfer ke permukaan Bumi.
Deposisi Basah: asam sulfat terlarut pada air hujan sehingga membentuk hujan asam.
Dekomposisi: mengubah bahan organik menjadi sulfat tanah.
Sedimentasi: pengendapan sulfida dalam sedimen dari dekomposisi makhluk hidup. Endapan sulfida juga dapat berasal dari erupsi bawah laut.
Aerosol asam sulfat memantulkan cahaya matahari, sehingga dapat mengurangi energi matahari yang masuk ke permukaan Bumi.
Seluruh energi yang ada di Bumi (kecuali panas bumi) berasal dari matahari.
Hal ini termasuk energi bahan bakar fosil.
Energi bahan bakar fosil merupakan energi yang ditangkap melalui fotosintesis dan disimpan dalam bentuk ikatan kimia.
Ketika tumbuhan dan hewan mati, energi tersebut terperangkan dalam ikatan kimia bahan organik dan terpendam di bawah tanah.
Lama-kelamaan material organik tersebut berubah bentuk menjadi bentuk yang lebih sederhana, sehingga energinya mudah dilepaskan dari ikatan kimia tersebut.
3.2. Trofik
Posisi hierarkis makhluk hidup dalam rantai makanan berdasarkan energi yang diperolehnya.
Menjelaskan mengapa jumlah predator puncak jauh lebih sedikit daripada herbivora dan tanaman yang melakukan fotosintesis.
Ketika suatu organisme heterotrof (organisme yang tidak bisa membuat makanannya sendiri) mengkonsumsi organisme lain, maka hanya 10% energi organisme yang dikonsumsi tersebut tersimpan dalam organisme yang mengkonsumsi.
Hal tersebut disebabkan karena 90% energi digunakan untuk aktivitas.
Itulah mengapa, hewan mangsa selalu jauh lebih banyak daripada pemangsa dan autotrof (organisme yang bisa membuat makanannya sendiri) seperti tumbuhan memiliki jumlah jauh lebih banyak daripada herbivora.
Tingkat trofik di suatu ekosistem dibagi menjadi:
Tingkat 1 (autotrof): memproduksi makanan melalui fotosintesis atau reaksi kimia.
Tingkat 2 (konsumen primer, herbivora): pemakan tanaman.
Tingkat 3 (konsumen sekunder, karnivora, omnivora)
Tingkat 4 (konsumen tersier)
Tingkat 5 (konsumen kuartener): satwa pemangsa puncak, jumlah tingkat trofik tergantung seberapa kompleks rantai makanan.
Detritivor dan Dekomposer: memperoleh energi dengan mengubah zat organik menjadi zat organik yang lebih sederhana (detritivor) atau menjadi zat anorganik (dekomposer).
3.3. Transfer Nutrien
Gersmehl membuat model transfer nutrien pada tiap ekosistem.
Model transfer nutrien Gersmehl terdiri dari 3 simpanan, biomassa, sampah, dan tanah.
Simpanan biomassa (biomass) : nutrien berada di tubuh makhluk hidup.
Simpanan sampah (litter) : nutrien berada di sisa-sisa makhluk hidup yang sudah mati.
Simpanan tanah (soil) : nutrien berada di tanah dalam bentuk anorganik setelah mengalami dekomposisi.
Transfer nutrien terjadi melalui proses:
Asimilasi (Plant uptake): tanaman menyerap nutrien anorganik dari tanah sehingga menjadi biomassa
Littering: tanaman dan hewan mati menyebabkan nutrien berpindah dari biomassa menjadi sampah organik
Hujan: membawa nutrien dari debu yang melayang
Run off: membawa nutrien keluar ekosistem
Dekomposisi: menyebabkan nutrien berubah dari zat organik menjadi mineral anorganik tanah
Pencucian (Leaching): pencucian mineral tanah melalui pelarutan pada air tanah. Nutrien keluar dari ekosistem.
Pelapukan: melepaskan nutrien dari batuan ke tanah sehingga dapat diserap tanaman.
Model untuk tiap ekosistem tersebut sebagai berikut:
Ekosistem Taiga memiliki iklim dingin, transfer nutrien lambat, simpanan terbesar pada sampah.
Suhu dingin menyebabkan pertumbuhan tanaman lambat sehingga asimilasi nutrien dari tanah lambat.
Suhu dingin menyebabkan proses dekomposisi oleh bakteri dekomposer lambat, sehingga nutrien pada sampah organik tidak mengalami transfer.
Ekosistem Hutan Hujan Tropis memiliki iklim hangat dan basah, transfer nutrien cepat, simpanan terbesar pada biomassa.
Suhu hangat menyebabkan semua proses transfer nutrien terjadi cepat. Biomassa tumbuh besar dan padat, sehingga menyimpan nutrien terbanyak.
Penghilangan material biomassa, misalnya melalui deforestasi, menyebabkan nutrien yang tersisa di lingkungan sangat sedikit, sehingga kesuburan rendah.
Ekosistem Gurun memiliki iklim kering dan panas, transfer nutrien lambat, simpanan terbesar pada tanah.
Suhu panas menyebabkan dan kering menyebabkan sedikit tumbuhan, sehingga simpanan biomassa kecil.
Simpanan biomassa kecil menyebabkan sedikit simpanan sampah terbentuk.
Simpanan sampah lambat berubah menjadi simpanan tanah karena proses dekomposisi lambat akibat suhu tinggi.
Secara keseluruhan, nutrien pada tanah, yang diperoleh dari pelapukan, tidak banyak berpindah pada simpanan lain.
4. Suksesi
Proses perubahan komposisi spesies dalam ekosistem secara bertahap.
Suksesi primer: kolonisasi habitat baru yang tidak memiliki kehidupan, misal medan lava gunung api.
Diawali organisme pioner dan berakhir ketika ekosistem membentuk komunitas klimaks.
Organisme pioner seperti lumut menambah kadar bahan organik dan meningkatkan pelapukan batuan sehingga membentuk tanah yang lebih tebal. Hal ini membentuk lingkungan yang sesuai untuk tahap suksesi selanjutnya, misalnya komunitas semak belukar dan pepohonan kecil.
Komunitas klimaks tercapai apabila komposisi spesies pada suatu ekosistem sudah stabil.
Suksesi sekunder: perubahan komposisi spesies setelah adanya gangguan pada lingkungan.
Diawali komunitas perantara yang dapat tumbuh pada kondisi lingkungan setelah adanya gangguan. Misalnya, tanaman yang tahan terhadap kebakaran hutan.
Berkembang hingga mencapai komunitas klimaks yang stabil. Komunitas klimaks yang dicapai setelah gangguan pada lingkungan mungkin berbeda dengan komunitas sebelum gangguan.
\
5. Pembangunan Berkelanjutan
5.1. Konsep Pembangunan Berkelanjutan
Pembangunan berkelanjutan adalah proses sadar dan terencana untuk meningkatkan kualitas hidup manusia saat ini tanpa mengurangi kemampuan untuk memenuhi kebutuhan manusia di masa depan.
Lingkungan bukan warisan generasi masa lalu melainkan pinjaman dari generasi masa depan.
Pembangunan berkelanjutan merupakan proses pembangunan komprehensif, sehingga dapat meningkatkan kualitas hidup dari aspek ekonomi, lingkungan, dan sosial.
Berdasarkan definisi ini, disusun 17 tujuan pembangunan berkelanjutan yang disetujui negara-negara dunia. Tujuan ini disebut Sustainable Development Goals (SDGs).
5.2. Jasa Lingkungan
Lingkungan berperan dalam kehidupan manusia baik dalam bentuk yang dapat dihitung secara ekonomi maupun tidak. Peran lingkungan tersebut disebut jasa lingkungan.
Pemanfaatan lingkungan untuk tujuan ekonomi dapat menyebabkan gangguan pada jasa lingkungan. Gangguan pada lingkungan ini disebut eksternalitas.
Ketika jasa lingkungan terganggu, dapat menimbulkan dampak buruk yang akhirnya berdampak lebih besar daripada keuntungan ekonomi yang diperoleh.
Oleh karena itu, jasa lingkungan dan eksternalitas harus diperhitungkan dalam pemanfaatan lingkungan.
Terdapat 4 fungsi jasa lingkungan, yaitu:
Penyediaan:
Penyediaan pangan.
Penyediaan air.
Penyediaan serat, bahan bakar, dan material lain.
Sumber daya genetik.
Pengaturan
Pengaturan kualitas udara (ekosistem menyerap bahan kimia dari atmosfer dan menangkap aerosol).
Pengaturan iklim (pengaruh ekosistem pada iklim lokal dan global).
Pencegahan dan perlindungan terhadap bencana alam (struktur alam yang melindungi dari bencana).
Pengaturan air (peran bentanglahan menyimpan dan menyerap air serta melepaskan air perlahan).
Pemurnian air dan pengolahan limbah (biota biotik dan proses abiotik mengurai limbah).
Pengaturan penyerbukan alami (peran penyerbuk alami dalam budidaya tanaman).
Pengendalian hama (kontrol populasi hama melalui hubungan trofik).
Pendukung
Habitat dan keanekaragaman hayati.
Pembentukan dan regenerasi tanah.
Produksi primer (konversi energi dari matahari ke bentuk organik).
\