FAKTOR PEMBATAS - · PDF file•Pertumbuhan tanaman yang dipengaruhi oleh faktor eksternal ... pengaruh yang besar terhadap pertumbuhannya. ... Intensitas cahaya matahari berpengaruh

FAKTOR PEMBATAS

A. HUKUM MINIMUM LIEBIG

Untuk pertumbuhan dan

perkembangan organisme

membutuhkan unsur-unsur esensial

yang jenis dan jumlahnya tergantung

spesies dan keadaan.

Dalam keadaan mantap unsur

esensial yang tersedia dalam

keadaan mendekati minimum

cenderung merupakan faktor

pembatas.

Hukum Minimum Liebig menyatakan bahwa

pertumbuhan suatu tanaman akan ditentukan

oleh unsur hara esensial yang berada dalam

jumlah minimum kritis, jadi pertumbuhan

tanaman tidak ditentukan oleh unsur hara

esensial yang jumlahnya paling sedikit.

Dengan demikian unsur hara ini dikatakan

sebagai faktor pembatas karena dapat

membatasi pertumbuhan tanaman.

Pertumbuhan tanaman tergantung kepada

zat atau senyawa yang berada dalam

keadaan minimum (apabila keadaan steady

state, yaitu energi dan materi seimbang

antara input dan output)

Pada keadaan yang kritis, bahan bahan

pendukung kehidupan suatu organisme yang

tersedia dalam jumlah minimum bertindak

sebagai faktor pembatas.

Justus Liebig (1840) menemukan hasil

tanaman tidak ditentukan oleh unsur hara

N,P, K yang diperlukan dalam jumlah banyak

tetapi oleh mineral seperti magnesium yang

diperlukan dalam jumlah sedikit oleh

tanaman.

Bukan hanya unsur hara N,P,K yang dapat

bertindak sebagai faktor pembatas, tetapi materi

kimiawi lainnya seperti oksigen, fosfor untuk

proses pertumbuhan dan reproduksi.

Hukum minimum Liebig telah diterapkan pada

program pengendalian lingkungan terhadap

organisme.

Namun, hukum minimun Liebig hanya dapat

diterapkan pada habitat atau ekosistem dengan

arus energi dan materi yang masuk seimbang

dengan yang keluar.

B. HUKUM TOLERANSI SHELFORD

Keberhasilan organisme dapat dikendalikan oleh

kekurangan atau kelebihan secara kualitatif dan kuantitatif

dari salah satu faktor yang mendekati batas toleransi

organisme tersebut.

Konsep hukum toleransi Shelford :

Setiap organisme mempunyai batas maksimum dan

minimum ekologis yang merupakan batas-batas dari kisaran toleransinya.

• Hukum Toleransi Shelford menyatakan bahwa

untuk setiap faktor lingkungan suatu jenis

organisme mempunyai suatu kondisi minimum

dan maksimum yang mampu diterimanya, diantara

kedua harga ekstrim tersebut merupakan kisaran

toleransi dan didalamnya terdapat sebuah kondisi

yang optimum.

• Dengan demikian setiap organisme hanya mampu

hidup pada tempat-tempat tertentu saja, yaitu

tempat yang cocok yang dapat diterimanya.

• Diluar daerah tersebut organisme tidak dapat

bertahan hidup dan disebut daerah yang tidak

toleran.

Beberapa asas tambahan terhadap hukum toleransi Shelford :

1. Organisme dapat mempunyai toleransi luas untuk suatu faktor dan sempit untuk faktor yang lain.

2. Organisme dgn kisaran toleransi luas untuk semua faktor penyebarannya lebih luas.

3. Keadaan tidak optimum untuk suatu faktor dapat mempengaruhi toleransi terhadap faktor lain.

4. Organisme di alam banyak yang hidup dalam keadaan tidak optimum dan selalu dipengaruhi oleh beberapa faktor sekaligus.

5. Umumnya periode reproduksi (embrio, kecambah, larva) peka terhadap faktor fisik yang minimum

Untuk menyatakan derajat toleransi sering dipakai

istilah :

a. Steno untuk sempit

b. Eury untuk luas

Contoh :

Stenothermal – eurythermal : suhu

Stenohydric – euryhydric : air

Stenohaline – euryhaline : kadar garam

Stenophagus – euryphagus : makanan

Stenocious – eurycious : pemilihan habitat

Telur ikan salmon Telur katak

Berkembang 0 - 12C 0 - 30C

Optimum 4C 22C

Kategori Stenothermal Eurythermal

Gambar. Perbandingan batas toleransi nisbi dari organisme stenothermal dan eurythermal

C. KONSEP GABUNGAN MENGENAI FAKTOR PEMBATAS

Dengan menggabungkan konsep hukum minimum dan konsep toleransi, maka dapat dipahami konsep faktor pembatas (limiting factor).

Faktor Pembatas (limiting factor) yaitu keadaan yang mendekati atau melampaui batas toleransi.

Faktor pembatas suatu organisme mencakup kisaran minimum atau maksimum dari faktor-faktor abiotik suatu ekosistem. Misal : suhu, cahaya, pH yang terlalu rendah (minimum) atau terlalu tinggi (maksimum).

• Organisme dikendalikan oleh :

1. Unsur dan senyawa esensial yang berada dalam

keadaan minimum.

2. Faktor fisik yang kritis.

3. Batas toleransi organisme.

D. FAKTOR FISIK SEBAGAI FAKTOR PEMBATAS

1. Suhu

Umumnya batas atas lebih kritis daripada batas bawah.

Pada ekosistem suhu penting dalam zonasi dan

stratifiksi organisme. Juga sering sebagai faktor

pembatas karena sering kritis.

Variabilitas suhu sangat penting secara ekologis.

Contoh : fluktuasi suhu antara 10 - 20C dengan

rata-rata 15C, tidak selalu mempunyai efek yang

sama terhadap organisme seperti halnya suhu

konstan 15C.

• Pertumbuhan tanaman yang dipengaruhi oleh faktor eksternal

seperti temperatur akan pada umumnya akan menunjukkan

pengaruh yang besar terhadap pertumbuhannya.

• Setiap tumbuhan memiliki adaptasi terhadap perubahan

temperatur seperti tumbuhan tropis yang peka terhadap

temperatur tinggi namun tidak peka terhadap temperatur yang

mencapai titik beku (Shry and Reiley, 2011).

• Pada umumnya pertumbuhan akan semakin meningkat seiring dengan terjadinya peningkatan temperatur sampai batas 31ºC.

• Jika tanaman tumbuh pada temperatur lebih dari 31ºC atau 35ºC, maka terjadi penurunan aktivitas.

• Namun beberapa tumbuhan mampu terhadap toleransi suhu yang tinggi.

• Sementara jika terjadi penurunan suhu, maka terjadi penurunan pertumbuhan dan metabolisme. Bahkan tanaman akan berhenti tumbuh ketika berada pada temperatur beku (Shry & Reiley, 2011).

Efek yang terjadi pada tumbuhan yang berada pada temperatur tinggi adalah terjadinya peningkatan reaksi kimiawi dan akan menurun secara eksponesial ketika mencapai batas maksimal toleransi terhadap temperatur tinggi.

Hal ini dikarenakan enzim-enzim yang mengakatalis reaksi-reaksi kimiawi dipengaruhi oleh temperatur.

Adapun efek yang terjadi ketika tumbuhan berada pada temperatur yang rendah adalah terjadinya pembekuan air dalam jaringan yang dapat mengakibatkan dormansi pada tumbuhan (Atkin & Tjoelker, 2003; Cullina, 2000).

Perubahan temperatur secara umum dapat mengakibatkan perubahan pada respon morfologi, respon fisiologi, dan respon molekular.

Respon morfologi yang terjadi seperti adanya perubahan anatomi dan perubahan fenologi.

Sementara perubahan fisiologi antara lain terjadi perubahan pada kandungan air, fotosintesis, hormonal, metabolit sekunder, akumulasi osmolit, dan terjadi perubahan termostabilits membran sel.

Adapun perubahan secara molekular seperti adanya stres oksidatif, antioksidan, dan stres protein (Gelani et al., 2007).

O Pada ekosistem perairan, variasi suhu lebih

sempit daripada ekosistem darat.

O Oleh karena itu, biasanya organisme perairan

mempunyai kisaran toleransi terhadap suhu

lebih sempit daripada organisme darat.

2. Radiasi Cahaya

Cahaya merupakan faktor penting sekaligus faktor pembatas bagi kehidupan organisme.

Dalam ekologi yang penting diperhatikan adalah :

1. Kualitas cahaya (panjang gelombang, warna).

2. Intensitas cahaya (lama penyinaran).

Laju fotosintesa akan bervariasi sesuai dengan perbedaan panjang gelombang yang ada

Intensitas cahaya matahari berpengaruh langsung terhadap laju fotosintesis.

3. Air

• Merupakan kebutuhan pokok organisme (bahan

penyusun protoplasma – 80%).

• Beberapa faktor prinsip tentang air adalah :

a. Curah hujan (jumlah curah hujan, sebaran hujan)

b. Kelembaban (jumlah uap air di udara)

c. Penguapan

4. Interaksi Suhu dan Kelembaban

• Efek pembatas suhu bertambah hebat apabila kelembaban ekstrem (tinggi atau rendah).

• Efek kelembaban akan bertambah hebat apabila suhu dalam keadaan ekstrem.

5. Gas-gas Atmosfir

• Kadar gas atmosfir dapat mempengaruhi laju fotosintesis.

• O2 menjadi faktor pembatas bagi organisme aerob.

• Pada lingkungan aquatik, kadar O2, CO2, dan gas lain yang terlarut sangat bervariasi (tergantung tempat dan waktu).

• Kelarutan gas dalam air dipengaruhi oleh suhu, tekanan dan kadar garam.

6. Garam-garam Biogenik (Makro dan Mikronutrient)

Garam biogenik : garam yang terlarut dalam air yang merupakan

garam yang vital bagi organisme.

Makronutrient : C,H,O,N,S,P,K,Ca,Mg

Mikronutrient : Fe, Mn, Cu, Zn, Si, Mo, Co, Cl

Ditinjau dari fungsinya pada tanaman mikronutrient dapat dibagi

menjadi :

a. Untuk fotosintesa : Mn, Fe, Cl, Zn, V

b. Untuk metabolisme N : Mo,Co, Fe

c. Untuk metabolisme zat lain : Mn, B, Co, Cu, Si.

Pemisahan antara makro dan mikronutrient tidak harus sama untuk

semua organisme.

7. Arus dan Tekanan

Angin dapat menjadi faktor

pembatas pada ekosistem darat.

Arus deras pada eksosistem air

dapat menjadi faktor pembatas.

Tekanan barometri tidak terlalu

berpengaruh pada ekosistem

darat.

Tekanan hidrostatik pada

ekosistem air sangat

mempengaruhi ekosistem air.

• Di laut, tekanan air akan bertambah 1 atmosfer pada setiap penurunan kedalaman 10 meter.

• Pada bagian laut yang paling dalam, tekanan ini dapat mencapai 1000 atmosfer.

8. Tanah

Tanah berasal dari lapisan kulit

bumi yang dilapukkan oleh

mikroorganisme.

Gambaran lapisan tanah (horizon

tanah) dari permukaan ke bawah

disebut profil tanah.

Profil tanah dan ketebalan relatif

umumnya khas untuk suatu

daerah dan iklim tertentu.

Topografi dan pemanfaatan

sumberdaya lahan yang salah oleh

manusia dapat mempengaruhi

kondisi tanah.

9. Api Sebagai Faktor Pembatas

Api merupakan faktor “iklim” penting untuk daerah hutan dan padang rumput.

Tipe kebakaran di alam, dari segi api sebagai faktor ekologis :

a. Kebakaran tajuk (crown fire) : menghancurkan semua vegetasi dalam ekosistem, merupakan faktor pembatas untuk semua organisme.

b. Kebakaran permukaan (surface fire) : faktor pembatas untuk organisme yang tidak toleran terhadap api.

E. LINGKUNGAN MIKRO

Perbedaan suhu, kelembaban, dan faktor lain secara vertikal dapat menciptakan lingkungan mikro.

Organisme yang menempati habitat umum yang sama (secara makro) sebenarnya dapat berada dalam keadaan yang berbeda secara lingkungan mikro.

Perbedaan iklim mikro dapat disebabkan karena perbedaan topografi, arah kemiringan lereng, dll.

Perbedaan suhu, kelembaban, evapotranspirasi dan faktor lainnya dapat menghasilkan komunitas yang sama sekali berbeda dengan lereng di sebelahnya.

Seringkali faktor-faktor tertentu dapat dengan tepat

menentukan organisme yang ditemukan di suatu daerah

Atau sebaliknya kita dapat menentukan keadaan lingkungan fisik dengan menggunakan organisme yang ditemukan pada suatu daerah.

Hal ini disebut dengan indikator ekologi/ indikator biologi.

McGeoch (1998) dalam Shahabuddin, 2003 menyatakan bioindikator atau indikator ekologis adalah taksa atau kelompok organsime yang sensitif atau dapat memperlihatkan gejala dengan cepat terhadap tekanan lingkungan akibat aktifitas manusia atau akibat kerusakan sistem biotik.

F. INDIKATOR EKOLOGI

Beberapa hal yang perlu diperhatikan apabila

memakai indikator ekologi :

1. Organisme steno merupakan indikator yang

lebih baik daripada organisme eury.

2. Spesies yang besar merupakan indikator yang

lebih baik daripada spesies yang kecil.

3. Sebelum menentukan organisme sebagai

indikator ekologi harus ada bukti lapangan

dan laboratorium yang membuktikan bahwa

persyaratan hidup organisme

4. Banyak hubungan antar spesies, populasi atau

komunitas menjadi indikator yang lebih baik

daripada satu spesies.

Contoh indikator ekologi :

a. Jika tusam tumbuh di

daerah yang mengandung

uranium maka tajuk

tanaman akan

mengandung banyak

uranium.

b. Molusca merupakan

indikator untuk tanah yang

kaya akan kapur.

Pearson (1994) membagi indikator biologi atas tiga yakni :

Jenis indikator, dimana kehadiran atau ketidakhadirannya

mengindikasikan terjadinya perubahan di lingkungan

tersebut. Jenis yang mempunyai toleransi yang rendah

terhadap perubahan lingkungan (Stanoecious) sangat tepat

digolongkan sebagai jenis indikator. Apabila kehadiran,

distribusi serta kelimpahannya tinggi maka jenis tersebut

merupakan indikator positif, sebaliknya ketidakhadiran atau

hilangnya jenis tersebut merupakan indikator negatif

Jenis monitoring, mengindikasikan adanya polutan di

lingkungan baik kuantitas maupun kualitasnya. Jenis

Monitoring bersifat sensitif dan rentan terhadap berbagai

polutan, sehingga sangat cocok untuk menunjukan kondisi

yang akut dan kronis.

Jenis uji, adalah jenis yang dipakai untuk mengetahui

pengaruh polutan tertentu di alam.

Hubungan Beberapa Organisme dengan Pencemaran

Keterkaitan pencemaran perairan dengan keberadaan organisme berikut :

Hewan bentos makro dari spesies Tubifex sp. dan Malainoides tuberculate merupakan spesies indikator DO rendah dan partikel tersuspensi tinggi pada ekosistem perairan sungai.

Kadar logam berat ditemukan pada ikan Bader dan ikan keting di kali surabaya.

Alga hijau biru (Micoytis sp) meningkat bila perairan subur, misal karena pencemaran pupuk nitrogen (N) dan Phospat (PO4).

Pencemaran panas > 30°C hewan yang digunakan sebagai indikator adalah cacing Branchiurasowerbyi dan hewan bercangkang Physe sp.

1. Jelaskan kaitan azas yang tercantum pada Hukum

Minimum Liebig dengan pertumbuhan dan

produksi tanaman (30 point)

2. Jelaskan mengapa suhu yang terlalu tinggi

menjadi faktor pembatas terhadap pertumbuuhan

dan produksi tanaman? (30 point)

3. Indikator ekologi memberi informasi mengenai

keadaan fisik lingkungan tertentu. Jelaskan

beberapa hal yang perlu diperhatikan apabila

memakai indikator ekologi (40 point)

QUIZ

[email protected]