Hipotesis Gaia

Laksana tangan tidak terlihat yang memegang kemudi, umpan balik bekerja di dalam tubuh semua makhluk hidup. Umpan balik memastikan sebisa mungkin bahwa lingkungan internal makhluk hidup dalam keadaan stabil. Akan tetapi, umpan balik tidak hanya bekerja di dalam tubuh individu-individu organisme. Menurut hipotesis Gaia, umpan balik bekerja pada keseluruhan bagian biosfer, mempertahankan kondisi-kondisi yang ideal bagi kehidupan.

Bumi Yang Meregulasi Diri Sendiri
Tidak ada keraguan bahwa terdapat beberapa mekanisme umpan balik yang bekerja pada skala yang luar biasa besar di dunia. Misalnya, jika jumlah karbon dioksida di atmosfer meningkat, pertumbuhan tumbuhan meningkat. Tumbuhan itu menyingkirkan karbon dioksida dari udara dan dengan demikian membantu menghentikan kenaikan kadar karbon dioksida. Serupa dengan itu, jika suhu bumi meningkat, tumbuhan mengeluarkan lebih banyak uap air. Hal tersebut meningkatkan luasan tutupan awan sehingga mengerem kenaikan suhu. Berkat fotosintesis, komposisi keseluruhan atmosfer menjadi seperti itu hanya karena ada kehidupan di bumi.

Di tahun 1970-an, fakta-fakta seperti itu menyakinkan James Lovelock, seorang ahli kimia dan insinyur berkebangsaan Inggris, bahwa biosfer bekerja seperti sebuah sistem tunggal terintegrasi yang mengoptimalkan kondisi-kondisi bagi makhluk hidup. Ia mengembangkan ide ini bersama biolog Amerika, Lynn Margulis, dan menyebutnya hipotesis Gaia (nama dewi bumi dalam kepercayaan Yunani kuno). Menurut hipotesis tersebut, alam kehidupan serupa dengan mesin raksasa yang mengelola dirinya sendiri dan terus menerus membuat penyesuaian-penyesuaian yang diperlukan untuk mempertahankan kondisi yang stabil.

Apakah Gaia nyata?
Sejak pertama kali dicetuskan, hipotesis gaia telah menjadi kontroversi. Lovelock dan Margulis telah mengidentifikasi berbagai mekanisme umpan balik yang sepertinya mendukung hipotesis tersebut, tapi para penentang gagasan juga telah menemukan banyak mekanisme lain yang justru menjatuhkan hipotesis Gaia. Lebih rumit lagi, hipotesis Gaia menyarankan adanya suatu kerjasama global di antara makhluk hidup (sesuatu yang bertentangan dengan gagasan darwinian tentang perjuangan mempertahankan keberadaan diri). Gagasan bahwa organisme-organisme yang berkompetisi ternyata bekerja sama untuk mempertahankan kesetimbangan telah membuat banya ekolog bersikap skeptis terhadap hipotesis Gaia.

Meskipun sambutannya bermacam-macam, hipotesis Gaia telah terbukti sebagai suatu spekulasi yang berharga. Bahkan jika biosfer sesungguhnya bukan suatu entitas tunggal, terkadang secara misterius biosfer berlaku seolah-olah seperti itu.

Gagasan bahwa makhluk hidup mempertahankan kondisi internal yang stabil dilontarkan pertama kali di abad ke-19 oleh seorang fisiolog prancis bernama Claude Bernard (1813 - 78). Di abad ke-20 , fisiolog amerika bernama Walter Canon menamai konsep Bernard 'homeostasis' yang secara harfiah berarti 'berdiri diam'. Homeostasis penting bagi kehidupan. Hal itu karena reaksi-reaksi kimiawi yang terlibat dalam usaha bertahan hidup bekerja paling abaik hanya pada kondisi-kondisi tertentu yang sempit kisarannya.

Kekacauan Dan Kompleksitas

Rantai makanan dan jaring makan makanan menunjujkkan bahwa di alam tidak ada yang benar-benar sendirian. Bahkan di habitat-habitat yang paling sulit dijangkau sekalipun, makhluk-makhluk hidup saling mempengaruhi, dan juga berinteraksi dengan lingkungannya. Banyak di antara interaksi-interaksi itu yang sedemikian rumitnya sampai-sampai tidak peduli seberapa intensifnya diteliti, hasilnya tidak pernah dapat diprediksi.

Dalam permainan billiar , terjadi segala sesuatu dapat diprediksikan. Secara teoritis, jika kita dapat mengumpulkan cukup banyak data, kita akan dapat menduga sacara tepat ke mana setiap bola akan meluncur jika telah terkena sodokan. Di alam, tidak seperti itu kejadiannya. Dengan data yang cukup banyak untuk mengisi semua memori komputer di bumi sekalipun, kita tetap tidak mungkin memperkirakan arah perkembangan masa depan dari suatu sistem yang melibatkan makhluk hidup. Garis besarnya bisa diprediksikan, tetapi detail-detailnya tidak.

Sistem-sistem seperti itu bersifat chaotic (kekacauan atau ketidakteraturan). Akan tetapi, sistem-sistem chaotic tidak selalu terdiri dari makhluk hidup, melainkan juga mencakup berbagai fenomena fisik pada berbagai skala berbeda, mulai dari pergerakan partikel dalam setumpuk pasir sampai sirkulasi udara dan air di seluruh bumi.

Edward Lorenz

Teori chaos dikembangkan di tahun 1960-an oleh Edward Lorenz, seorang meteorolog. Ia menunjukkan bahwa tidak mungkin memperkirakan secara tepat jalur yang dilalui oleh udara yang naik, walaupun pergerakan keseluruhannya dapat diduga sebelumnya. Lorenz juga menunjukkan bahwa, secara teoritis, perubahan sekecil apa pun (kepakan sayap kupu-kupu misalnya) dapat menimbulkan efek berantai yang jauh lebih besar dari ukurannya. Sejak saat itu 'efek kupu-kupu' dijadikan metafora bagi keterkaitan biosfer secara keseluruhan.

Mempertahankan Jalur
Chaos membuat kehidupan seolah-olah merupakan sebuah kekacau-balauan, penuh pergantian arah yang mendadak. Akan tetapi, bukan seperti itu yang ditemukan para ekolog sewaktu mengkaji alam. Detail hari ke hari dari sistem-sistem kehidupan kerap kali berfluktuasi, akan tetapi, dalam jangka waktu yang lebih panjang, biasanya yang terlihat adalah kontinuitas.

Jadi apa sebenarnya yang mengendalikan chaos?
Salah satu faktor tersebut adalah mekhluk hidup memiliki batasan-batasan alamiah. Sebuah pohon misalnya, tidak mungkin mendadak mengembanghkan cara reproduksi baru, sama tidak mungkinnya seekor gajah mendadak bisa hidup di laut. Melalui sebuah proses yang disebut umpan balik, makhluk hidup mempertahankan kondisi normal yang diperlukannya utuk bertahan hidup. Akan tetapi, sistem-sistem umpan balik memiliki batasan-batasan sendiri. Sevbarapa jauh sistem-sistem tersebut dapat didesak tanpa menghancurkannya merupakan salah satu pertanyaan terpenting yang dihadapi pada ekolog saat ini.

Menyerap Energi Matahari

Jika ditanya mana yang lebih produktif, rawa ataukah sebidang lahan pertanian, sebagian orang akan memilih sebidang lahan pertanian. Akan tetapi, jawaban sebenarnya bergantung pada apa arti 'produktif' itu sendiri. Bagi seorang ekolog, sering kali rawa lah yang lebih produktif, sebab dapat mengubah cahaya matahari menjadi zat hidup pada laju yang luar biasa.

Dalam ekologi, produktivitas adalah ukuran atas laju terciptanya zat hidup baru ketika tumbuhan memanfaatkan energi dari matahari. Dalam waktu satu tahun, satu meter persegi rawa rata-rata menghasilkan pertumbuhan ekstra tumbuhan sekitar 2,5 kg, sementara area yang luasnya sama di hutan hujan tropis menghasilkan sekitar 2 kg. Dibandingkan dengan itu, budidaya seringkali kalah jauh. Walaupun produktif jika ditilik dari sisi makanan manusia, rata-rata produktivitas biologisnya hanyalah sekitar 0,65 kg per meter persegi.


Dalam ekologi, produktivitas primer adalah ukuran kunci, sebab ukuran itu menunjukkan seberapa cepatnya energi disalurkan melalui makhluk-makhluk hidup. Saat ini kita menggunakan kira-kira 40% produktivitas primer bumi (dengan cara menyantap makanan, beternak hewan, dan menebang pohon) yang berarti kini hanya ada sisa 60% untuk spesies-spesies liar yang juga menggunakannya untuk bertahan hidup.

Produktivitas tinggi tidak harus berarti bahwa ekosistem disesaki oleh tumbuhan, sebab sering tumbuhnya tumbuhan baru, tumbuhan yang lama pun terurai. Selain itu, tumbuhan hidup mengikat energi dalam waktu yang berbeda-beda. Sebagai hasilnya, beberapa jenis ekosistem menampung tumbuhan dengan berat total yang luar biasa, sementara jenis-jenis ekosistem lain hanya menampung sedikit.

Berat total ini dikenal sebagai biomassa tumbuhan. Di darat, hutan hujan tropis berada di puncak grafik biomassa, dengan berat tumbuhan mencapai 45.000 ton menyesaki setiap kilometer persegi lahan hutan tersebut. Rawa-rawa menampung sekitar 15.000 ton, sementara di gurun hanya ada kurang dari 1.000 ton. Akan tetapi, di lautan terbuka, produktivitas sering kali rendah karena sebagian besar organisme tenggelam ke dasar laut ketika mereka mati, di sini mikroorganisme menggantikan peran tumbuhan, dan rata-ratanya adalah sekitar 3 ton per kilometer persegi (hanya secuil massa terapung-apung di samudra luas. Hal ini berarti nutrien terus menerus terkuras dari lapisan permukaan yang disinari matahari, tempat berlangsungnya semua produktivitas primer. Perkecualiannya adalah tempat-tempat yang terdapat aliran arus yang turut mengangkut nutrien ke atas dari dasar laut. Arus-arus tersebut adalah alasan kenapa kehidupan di lepas pantai barat afrika bagian selatan dan amerika selatan berlimpah.

Rantai Dan Jaring

Di awal 1920-an, seorang ekolog inggris bernama Charles Elton membuat sebuah grafik yang menghubungkan semua tumbuhan dan hewan dis ebuah wilayah kecil tundra arktika, tergantung pada apa yang dimakan organisme tersebut. Pekerjaan yang amat melelahkan tersebut akhirnya memantapkan sebuah konsep yang sejak saat itu menjadi bagian kunci ekologi.

Mata Rantai Yang Tidak Terlihat
Di alam, makanan pastilah diperoleh dari suatu sumber. Dengan cara enelusurinya ketingkat trofik yang lebih tinggi dan lebih rendah, kita dapat melihat di mana awalnya dan di mana akhirnya. Hasilnya adalah rantai makanan, peta jalur yang dilalui energi makanan saat berpindah dari satu spesies ke spesies lainnya.

Rantai makanan mungkin terdiri atas empat atau lima mata rantai

Menghubungkan titik
Walaupun rantai-rantai makanan tunggal itu pendek, mereka biasanya berjumlah banyak. Rantai-rantai itu bersama-sama membentuk sebuah jaring makanan (suatu jaringan garis-garis yang bersilangan dan terkadang mirip peta kereta bawah tanah). Jika jaringnya lengkap (sesuatu yang sulit tercapai), jaring tersebut menunjukkan semua rute yang mungkin dilewati makanan pada keseluruhan suatu komunitas tumbuhan dan hewan. Dalam sebuah jaring makanan yang umum, beberapa anis hewan dihubungkan oleh sedikit garis saja, sementara yang lain merupakan titik persilangan utama. Hal itu mungkin disebabkan karena hewan-hewan di persilangan itu memiliki kisaran makanan yang luas, atau karena mereka cukup sial sehingga menjadi menu banyak jenis predator.

Membuat jaring makanan dapat menjadi tugas yang sangat menarik (terutama jika hal itu harus dilakukan di bagian-bagian dunia terpencil). Akan tetapi jaring makanan bukanlah sebuah catatan yang tidak berubah. Karena menunjukkan keterkaitan antar-spesies, jaring makanan dapat digunakan untuk memperkirakan efek berantai ketika suatu habitat tercemar, atau ketika satu spesies berkurang jumlahnya atau punah.

Salah satu bagian penting dari jaringan makanan apa pun adalah dekomposer (makhluk hidup yang memakan sisa-sisa organisme lain yang telah mati). Dekomposer (terkadang disebut detritivor) mencakup hewan-hewan kecil seperti serangga dan cacing tanah, namun tahapan terakhir proses penguraian itu dilaksanakan oleh fungsi mikroskopik dan bakteri. Satu sentimeter kubik tanah dapat mengandung lebih dari sepuluh juta organisme-organisme itu.

Tingkat Kehidupan

Ketika seekor rusa memakan dedaunan pohon, rusa tersebut mengambil energi yang telah dikumpulkan pohon secara langsung dari matahari. Akan tetapi ketika seekor serigala memakan mangsanya, energi yang dikumpulkannya mungkin telah melewati tiga atau empat makhluk hidup lainnya. Perbedaan-perbedaan seperti ini memugkinkan makhluk hidup digolongkan menjadi 'tingkat-tingkat trofik' yang berbeda, tergantung pada posisinya dalam rabtai energi.

Dalam sistem-sistem hidup, tingkat trofik terendah selalu diisi oleh produsen (bentuk-bentuk kehidupan yang melaksanakan langkah pertama yang esensial, yakni menangkap energi dan menyusunnya menjadi zat organik).di darat, produsen nyaris selalu tumbuhan, tapi di air produsen bisa saja berupa bermacam-macam organisme yang jauh lebihkecil dan sederhana, misalnya diatom dan alga lainnya. Produsen-produsen yang mengapung itu terlalu kecil untuk dilihat dengan mata telanjang, tapi secara keseluruhan mereka bertanggung jawab atas sebagian besarenergi total yang dikumpulkan makhluk hidup dari matahari.

Tingkat trofik berikutnya adalah konsumen tingkat satu. Konsumen ini melahap makanan yang dibuat oleh para produsen, dan mereka sendiri dilahap oleh konsumen tingkat dua, yang kemudian mungkin dilahap oleh konsumen tingkat tiga. Tapi pada titik itu, rantai energi telah terhenti. Jarang sekali terdapat produsen tingkat empat (predator super di alam).

Alasan mengapa rantai energi terhenti adalah pada setiap langkah menaiki tingkat trofik, hanya sebagian kecil energi yang dioperkan diubah menjadi zat hidup. Sisanya (dalam beberapa kasus mencapai sembilan persepuluh) digunakan sebagai bahan bakar, agar tubuh organisme dapat bekerja. Energi tersebut lolos ke lingkungan, sering kali dalam bentuk panas, dan tidak dapat dioperkan ke makhluk hidup lain.

Hilangnya energi dari langkah demi langkah ini menunjukkan bahwa cara terbaik untuk mengumpulkan energi bagi konsumen adalah memotong perantaranya dan memakan langsung produsen. Hal ini menjelaskan mengapa hampir semua hewan-hewan terbesar di dunia bukanlah pemburu, melainkan pemakan tumbuhan. Hal itu juga menjelaskan mengapa predator-predator tingkat tinggi, seperti singa dan hiu cevderung tidak banyak jumlahnya.

Konsumen Multilevel
Ada juga konsumen multilevel yang bukan hanya menempati satu trofik saja, beberapa konsumen mengambil posisi di beberapa tingkat yang berbeda. Contoh utamanya adalah manusia. Kamu, misalnya, adalah konsumen tingkat satu kalau memakan apel, tapi merupakan konsumen tingkat dua jika melahap burger sapi. Jika menyukai ikan, hal itu dapat mengangkat statusmu menjadi konsumen tingkat tiga atau bahkan empat, sebab kemungkinan ikan itu memperoleh energinya dari tangan kedua atau ketiga.

Energi Dan Keteraturan

Bayangkan sebuah gula batu yang dapat menyatukan diri kembali setelah dilarutkan. Hal itu tidaklah mustahil, tapi kemungkinan hal itu terjadi luar biasa kecilnya. Meskipun demikian, proses-proses mustahil seperti itu tampaknya terjadi sepanjang waktu pada makhluk hidup. Hai ini dikarenakan makhluk hidup (tidak seperti semua jenis zat lainnya) dapat meggunakan energi untuk menjadi semakin teratur seiring berlalunya waktu.

Organisme-organisme mikroskopik yang disebut diatom menunjukkan betapa berartinya beberapa proses semacam itu. Diatom hidup di air da menyokong hidupnya sendiri dengan cara membuat selubung sarat hiasan yang terbuat dari silika (mineral yang digunakan untuk membuat kaca). Di air, kadar silika seringkali sangatlah rendah (hanya beberapa bagian per juta) yang jauh lebih rendah daripada kadar gula dalam ssecangkir kopi. Namun bagaimanapun juga, diatom berhasil mengumpulkan silika yang tersebar itu dan membentuknya dengan cara yang amat kompleks.

Sepintas lalu, proses ini seolah melanggar sebuah prinsip fisika yang penting (hukum kedua termodinamika). Hukum ini menyatakan bahwa setiap kali energi diteruskan atau ditransformasikan, sebagian diantaranya selalu berubah menjadi bentuk yang tidak dapat digunakan. Sebagian hasilnya, ketidakteraturan selalu cendurung mengalami peningkatan. Dalam istilah fisika, entropi sistem peningkatan.

Kekuatan Pendorong
Hukum-hukum fisika berlaku untuk semua jenis zat, jadi bagaimana bisa diatom (dan juga makhluk hidup lainnya) berhasil menjungkirbalikkan hukum tersebut?jawabannya adalah sebenarnya mereka tidak melanggarnya. Jika dipandang secara terpisah, satu diatom tentunya menjadi semakin teratur, tapi itu hanyalah sebagian saja dari cerita utuhnya. Dilihat secara keseluruhan, diatom dan lingkungannya menjuadi semakin tidak teratur seiring berlalunya waktu, sebab energi dan bahan-bahan mentah pada akhirnya menjadi semakin terpencar. Diatom dapat terus tumbuh dan bereproduksi semata karena suplai baru energi tiba sepanjang waktu, dalam bentuk sinar matahari. Jika suplai energi itu terputus, diatom akan mati dengan cepat dan ketidakteraturan pun segera menyusul.

Apa yang berlaku untuk diatom, berlaku pula untuk semua makhluk, tidak peduli apa sumber energinya. Kehidupan laksana mesin: tanpa suplai energi terus menerus, pada akhirnya kehidupan pun terhenti.

Hidup Dari Cahaya (Energi Matahari)

Setiap tahun bumi menerima cukup energi matahari untuk mempertahankan kehidupan umat manusia selama kira-kira 30.000 tahun. Sebagian kecil energi tersebut (sekitar 1%) ditangkap oleh tumbuhan, dan dengan demikian terciptalah mata rantai pertama dalam permainan estafet ekologi yang menyediakan energi bagi kehidupan.

Tumbuhan memanfaatkan energi matahari melalui proses fotosintesis, yang berarti 'menyusun dengan bantuan cahaya'. Secara kimiawi, fotosintesis amatlah rumit, tapi hasil akhirnya sederhana : dua zat anorganik (karbon diksida dari udara dan air dari tanah) berkombinasi menjadi senyawa-senyawa organik sarat energi. Senyawa-senyawa tersebut menyusun jaringan tumbuhan dan mendorong pertumbuhan. Energi senyawa-senyawa tersebut kemudian dioperkan ketika tumbuhan dimakan.

Tumbuhan bukanlah organisme pertama yang mengembangkan fotosintesis, tapi tumbuhan telah menjadi pelaksana yang paling penting dari cara hidup seperti itu. Tumbuha menghasilkan sekitar 100 miliar ton senyawa kaya energi setiap tahun (makanan yang pada akhirnya menjadi bahan bakar sebagian besar kehidupan di bumi).



Makanan Hasil Operan
Ditilik dari segi energi, fotosintesis membuat tumbuhan spenuhnya berswasembada. Untuk bertahan hidup, yang diperlukan tumbuhan hanyalah cahaya dan suplai bahan-bahan mentah sederhana. Sebagian besar bentuk kehidupan yang lain (termasuk hewan) agak berbeda, sebab mereka memperoleh energi dengan cara memecah zat organik. Jika tidak ada pembuat zat organik itu terlebih dahulu, maka pemecah zat organik pun tidak akan ada. Perbedaan mendasar tyersebut menmbagi mekhluk hidup menjadi dua golongan, yaitu autotrof dan heterotrof. Autotrof mengumpulkan energi secara langsung, sedangkan heterotrof mengumpulkan energi hasil operan, baik dari autotrof maupun dari sesama heterotrof.

Kehidupan Dalam Gelap
Ada sedikit kehidupan di bumi yang kehidupannya tidak bergantung pada cahaya. Disemburan-semburan vulkanik dasar laut, gua, dan mata air panas, beberapa jennis bakteri memperoleh energi dan bahan mentah langsung dari zat-zat kimia yang terlarut di air. Jika matahari mendadak berhenti bersinar, organisme-organisme primitif tersebut mungkin akan menjadi satu-satunya makhluk hidup yang dapat bertahan.

Nitrogen

Sesuatu Di Udara

Para awak sebuah kapal yang karam tersiksa oleh rasa haus, padahal mereka dikelilingi oleh samudra luas. Jika kamu ganti air tawar dengan nitrogen, maka kamu bisa memperoleh bayangan tentang situasi yang dihadapi tumbuhan dan hewan sewaktu mereka berusaha memperoleh suatu unsur yang sangat penting.

Nitrogen adalah bahan esensial (mutlak diperlukan) bagi protein dan asam nukleat (moleku-molekul yang besar dan sangat kompleks yang ditemukan pada semua makhluk hidup). Sebanyak 4/5 atmosfer terdiri atas nitrogen, sehingga tidak pernah terjadi kekurangan nitrogen. Akan tetapi, ajibnya, ternyata hewan dan tumbuhan tidak pernah mengevolusikan cara-cara mengeksploitasi nitrogen secara langsung. Mereka baru dapat meggunakan nitrogen setelah unsur tersebut difiksasi atau dikonversi menjadi senyawa nitrogen.


Salah satu cara fiksasi nitrogen adalah melalui sambaran petir. Kilat meningkatkan suhu udara sebanyak ribuan derajat, menyediakan cukup energi untuk membuat nitrogen dan oksigen berkombinasi. Hujan lalu membawa senyawa nitrogen itu ke tanah. Akan tetapi, untuk kehidupan secara umum, pemfiksasi nitrogen paling penting adalah sekelompok kecil bakteri yang sangat terspesialisasi. Tanpa bakteri-bakteri itu, lenyaplah nitrogen yang dapat digunakan, dan tanpa senyuawa nitrogen sebagian besar kehidupan pun akan terhenti.

Tamu Yang Tahu Diri
Pemain-pemain kunci dalam siklus nitrogen tersebut hidup dengan dua cara berbeda. Sebagian di antaranya hidup bebas di tanah dan di air, tapi sebagian besar hidup bergandengan dengan tumbuhan. Bakteri jenis kedua itu hidup pada atau di dalam akar tumbuhan inangnya. Bakteri menyediakan nitrogen dalam bentuk yang bisa digunakan bagi tanaman inangnya, dan sebagai balasannya inang menyediakan makanan yang kaya energi dan lingkungan yang aman bagi bakteri. Dan ketika tumbuhan dimakan hewan, nitrogen pun berpindah “tangan”.

Di berbagai belahan dunia, kurangnya nitrogen yang dapat digunakan merupakan salah satu faktor utama yang menghambat pertumbuhan tanaman (faktor lainnya adalah kurangnya fosfor). Seperti yang telah ditemukan para petani dan ekolog, ketika salah satu faktor pembatas itu mendadak dilenyapka, (misalnya dengan menambahkan pupuk buatan) hasilnya sungguh spektakuler. Akan tetapi, ternyata penggunaan pupuk juga dapat menyebabkan masalah-masalah lingkungan yang sulit dipecahkan.

Pergerakkan Zat

Ada lebih dari 90 unsur kimiawi yang ditemukan secara alamiah di bumi. Namun hanya sekitar dua lusin dari unsure tersebut yang esensial (mutlak diperlukan) bagi kehidupan. Elemen-elemen tersebut terus-menerus melalui siklus antara makhluk hidup dan tak hidup, menuruti jalur-jalur yang dikenal sebagai siklus biogeokimia. Beberapa bagian dari siklus tersebut selesai dalam sekejap, sementara bagian-bagian lain memakan waktu jutaan tahun.

Kunci Karbon
Unsur-unsur esensial kehidupan laksana kantong yang isinya sangat bercampur aduk. Tercakup di dalamnya adalah logam-logam seperti besi, tembaga, kromium, dan seng, juga nonlogam seperti belerang, klorin, dan yodium. Makhluk hidup hanya menggunakan sebagian besar unsur itu dalam jumlah sangat sedikit. Tapi ada empat unsur yang diperlukan dalam jumlah besar. Empat unsur itu mencakup tiga jenis gas (hidrogen, oksigen dan nitrogen) dan karbon (Karbon mendominasi kimia kehidupan. Hal ini disebabkan atom-atomnya memiliki kemampuan luar biasa untuk berikatan, akibatnya karbon dapat membentuk jutaan macam molekul yang masing-masing berbeda sifat kimiawinya)yang merupakan unsur kunci kehidupan.

Persediaan karbon bumi terbagi menjadi empat tempat penyimpanan, yaitu kerak bumi, laut, atmosfer, dan makhluk hidup. Karbon paling banyak terdapat di kerak bumi dan paling sedikit di atmosfer. Karbon di atmosfer beratnya hanya sekitar 650 miliar ton. Tumbuhan perlu menyerap karbon dioksida dari udara sewaktu tumbuh, dan hewan mengeluarkan zat itu sewaktu bernapas. Keduanya memutar keseluruhan persediaan karbon di atmosfer kira-kira sekali setiap 4,5 tahun.

Deposito Jangka Panjang
Ketika hewan bernapas, karbon dioksida berpindah dalam sejkejap dari satu bagian siklus karbon ke bagian lainnya. Akan tetapi, ketika sisa-sisa makhluk hidup dikuburkan, karbon yang dikandungnya dapat diubah menjadi bahan bakar fosil dan terkunci di luar siklus dalam jangka waktu yang luar biasa panjang. Penyimpanan karbon macam ini mirip dengan rekening bank dengan uang yang lebih banyak ditabung daripada ditarik selama jutaan tahun. Akibatnya, ada lebih banyak karbon di dalam bahan bakar fosil daripada semua makhluk hidup yang ada saat ini.

Setidaknya, begitulah yang terjadi sebelum ada campur tangan manusia. Dengan membakar bahan bakar fosil, manusia mempercepat aliran balik karbon dari kerak bumi ke udara. Kita memompakan karbon dari tempat penyimpanan terbesarnyake tempat penyimpanan terkecilnya. Proses ini mengalami peningkatan laju besar-besaran selama 200 tahun terakhir, dan akibat-akibatnya pun mulai tampak pada saat ini.

Bumi Alternatif

Sekitar tahun 1991, sebuah tim yang terdiri dari delapan orang saintis mengadakan percobaa untuk tinggal di "biosfer 2", sebuah "dunia" mandiri (tidak mengambil cadangan makanan dari dunia di luarnya) yang dibangun di Gurun Sonora. Kompleks rumah kaca dan unit tempat tinggal seluas 1 hektar (2,5 acre) itu berisikan tanaman pangan dan hewan ternak terpilih, yang hidup dalam sebuah atmosfer yang yang memperoleh kelembapan dari samudra tiruan.

Tahap awal, percobaan jangka panjang ini menjanjikan (awalnya dijadwalkan untuk berlangsung selama dua tahun), namun percobaan ini mulai terkatung-katung seiring mulai meningkatnya kadar karbon dioksida dan diserangnya tanaman pangan oleh hama. Tim biosferian selamat dari pengalaman itu dalam kondisi kesehatan yang cukup baik, namun mereka telah menunjukkan kesulitan-kesulitan yang dihadapi dalam menciptakan sistem kehidupan yang senantiasa seimbang.

Biosfer

Mungkin kita bisa menjadi seorang ahli matematika murni atau ahli sejarah murni namun nyaris tidak mungkin untuk menjadi seorang ekolog murni. Hal tersebut disebabkan ekologi mengkaji interaksi-interaksi kompleks antara dunia hidup dan dunia tak hidup, dan memanfaatkan banyak ilmu lain dalam pelaksanaan penelitiannya. Satu hal yang menyatukan interaksi-interaksi itu : Semuanya berlangsung didalam biosfer keseluruhan tempat di mana makhluk hidup bisa ditemukan.

Batas Kehidupan Yang Membingungkan
Jika kamu membayangkan selembar kertas aluminium dililitkan menyelubungi sebuah bola sepak, maka kira-kira seperti itu tebalnya biosfer. Tipisnya biosfer tersebut disebabkan oleh fakta makhluk hidup memerlukan air dalam bentuk cair dan makhluk hidup hanya bisa bertahan pada kisaran suhu tertentu. Hal itu berarti atmosfer bumi terluar dan inti planet sama sekali tidak bisa dihuni.

Akan tetapi, di tempat mana pun, batas-batas tegas biosfer sulit ditentukan. Dahulu, kehidupan di bumi dianggap sebagai sesuatu yang umumnya di permukaan, dengan nyaris semua makhluk hidup berkerumun di atas atau di dekat permukaan. Akan tetapi, tahun-tahun belakangan ini jelaslah bahwa mikroba terkadang terbawa arus udara sampai tinggi sekali, sementara bakteri telah ditemukan hidup dalam bebatuan berpori beberapa kilometer di bawah tanah. Dengan demikian, cakupan biosfer pun diperluas.

Pengalihan Jalur
Jika tidak ada kehidupan sama sekali di bumi, energi dari dalam dan luar planet ini akan terus menggerakkan zat. Akan tetapi, di biosfer, adanya kehidupan menjadikan segala sesuatunya jauh lebih kompleks. Makhluk hidup mengambil sebagian enrgi di sekitarnya dan menggunakannya untuk memenuhi kebutuhannya sendiri. Energi ini mendorong serangkaian Siklus Biogeokimia yang mempertukarkan zat antara alam hidup dan tak hidup yang saling berkaitan.

Dilihat dari sisi energi, bumi adalah sebuah sistem terbuka, sebab bumi menerima energi ruang angkasa sekaligus memancarkannya kembali. Akan tetapi, sejauh menyangkut bahan mentah kehidupan, bumi adalah sistem yang tertutup rapat. Hal ini berarti makhluk hidup tidak bisa bekerja seperti perusahaan pertambangan yang menghabiskan sumber daya di satu tempat dan kemudian pindah ke tempat lainnya. Alih-alih, makhluk hidup harus terus menerus mendaur ulang zat-zat yang tersedia. Daur ulang ini telah menciptakan proses-proses berpautan yang membentuk keseluruhan kehidupan di bumi.

Air

Semua siklus biogeokimia (pergerakkan memutar unsur apapun melalui atmosfer, samudra, kerak bumi, dan makhluk hidup) melibatkan air di salah satu titik, sebab air membentuk lingkungan cairdi dalam makhluk hidup. Akan tetapi air juga bergerak dalam siklusnya sendiri. Setiap tahun, setengah miliar kilometer kubik air laut menguap ke udara, menciptakan hujan yang memungkinkan semua kehidupan di darat dapat bertahan.

Medium Kehidupan
Dibandingkan dengan jumlah total air yang terlibat dalam siklus air, proporsi air yang dikandung oleh makhluk hidup amatlah kecil. Misalnya saja, air dalam tubuh keseluruhan populasi manusia di dunia berjumlah sekitar 200 juta meter kubik. Akan tetapi, jika dibandingkan dengan nitrogen dan banyak unsur lainnya, air tidak tinggal lama dalam jaringan hidup setelah masuk ke dalam tubuh. Air dalam tubuh sebagian makhluk hidup mengalami pergantian setiap hari. Makin kecil ukuran makhluk hidup, makin cepat pergantian itu terjadi. Sebagai akibatnya, jumlah total air yang mengalir melalui makhluk-makhluk hidup ternyata sangatlah besar.

Fakta yang paradoks itu adalah berarti bahwa, karena hidup makhluk hidup terkadang memiliki pengaruh yang luar biasa pada bagian-bagian lokal suatu siklus air.

Seekor unta atau sebatang kaktus tidak memiliki banyak pengaruh pada siklus air di gurun, sebab berat total kehidupan hewan dan tumbuhan di gurun tidaklah besar. Akan tetapi, di hutan yang berat total makhluk hidupnya jauh lebih besar, efek makhluk hidup terhadap siklus air jauh lebih hebat. Hutan bertindak bagaikan spons hidup yang menyerap air hujan yang turun dan kemudian melepaskannya lagi ke udara sebagai uap air. Hutan yang besar dapat melakukan hal ini dalam skala sedemikian besar sehingga membentuk iklim lokal.

Ketika manusia mulai terlibat, pengaruhnya pada siklus air bahkan lebih besar lagi. Hal ini karena selain untuk bertahan hidup, kita juga menggunakan air untuk pertanian dan industri. Di negara-negara maju, kebutuhan ekstra akan air ratusan kali lipat melebihi kebutuhan biologis manusia. Hal itu menjelaskan mengapa di sebuah planet yang disarati air pengaruh kita pada siklus air kini terasa di seluruh dunia.

Apa Itu Ekologi?

Mungkin anda sering mendengar kata "EKOLOGI"? Tahukah anda apa pengertian maksud dari ekologi itu sendiri?

AWAL MULA
Kata ekologi diciptakan oleh seorang naturalis bernama Ernst Haeckel pada tahun 1866. Dia menciptakan kata itu dengan cara menggabungkan oikos (bahasa yunani --> rumah atau rumah tangga) dengan logos (bahasa yunani --> untuk menyebutkan bidang ilmu apa saja). Secara harfiah, ekologi berarti ilmu yang mempelajari rumah.

Sepintas kata ini tidak ada kaitannya dengan alam. Akan tetapi, konsep oikos Haeckel sangatlah terkait dengan ketertarikannya akan makhluk hidup. Selama pertengahan abad 19, tumbuhan dan hewan kerap kali diteliti secara terpisah tanpa memperhatikan keterkaitan mereka dengan lingkungan sekitarnya. Cabang biologi Haeckel sangatlah berbeda, ekologi mempelajari cara makhluk-makhluk itu berinteraksi dengan lingkungan fisik atau "rumah tangga" dan dengan spesies-spesies lain disekitar mereka.

Pada awal kemunculannya, ekologi jarang menjadi berita utama, tidak seperti halnya ahli kimia atau ahli fisika. Para ahli ekologi bekerja dengan hal-hal yang sulit diukur dan banyak kesimpulan mereka yang sulit untuk dipastikan kebenarannya.

Akan tetapi, meskipun ada kesulitan-kesulitan itu, penelitian ekologi perlahan-perlahan memicu perubahan cara berpikir dalam biologi. Ekologi menunjukkan bahwa makhluk hidup terhubung dalam berbagai cara yang samar dan tidak terduga, dan bahwa gangguan apa pun terhadap hubungan-hubungan itu dapat mendatangkan akibat-akibat yang besar dan sering kali merusak.

Pada paruh kedua abad 20, perubahan teknologi dan populasi manusia yang bertambah cepat telah merusak sistem-sistem alamiah pada tingkatan yang tidak pernah terjadi sebelumnya. Sebagai akibatnya, minat pada ekologi semakin meroket, setelah bertahun-tahun diliputi bayang-bayang, ekologi telah menjadi bagian kunci ilmu hayati.

Is That Ecology?

May be you often hear word" ecology" ? Do you know what purpose explanation from itself ecology?

BEGINNING
Ecology word is created by a baturalist nameds Ernst Haeckel in the year 1866. He creats that word by unites oikos (greek --> house or ladder house) with logos (greek --> to mention what science area). According to literal, ecology means science that study house.

Cusorily this word is have no relation with nature. But, concept oikos Haeckel very related to the interest mortal. During mid century 19, plant and animal often time is canvassed separately regardless of their dependability with vinicity environment. Biology branch Haeckel very differ, ecology studies those creatures manner is interacted with physical environment or " household" and with speciess other around they.

In the early the appearance, ecology seldom be headline, doesn't as does chemist or physicist. Ecologist works with difficult matters is measuresed and many their conclusions is difficult to is ascertained the truth.

But, although there those difficulties, way of thinking change trigger slow ecology watchfulness in biology. Ecology shows that mortal linked in so many vague manner and is not guessed, and that disturbance anything towards relations that can import big consequences and frequently botch.

In century second beak 20, technology change and human population that gather way has botched natural systems in stage never have happened previous. As finally, interest in ever greater ecology, after through years in a condition of shadow, ecology has haved biological science key part.