Outline “Keterkaitan Ekologi, Evolusi dan Keanekaragaman Tumbuhan”.

 

HUBUNGAN EKOLOGI DENGAN KEANEKARAGAMAN HAYATI 

1.     Pengertian keanekaragaman hayati 
2.     Sebaran keanekaragaman hayati dunia 
3.     Keanekaragaman hayati di Indonesia 
4.     Indigenous knowledge dan pemanfaatan keanekaragaman hayati 
5.     Kepunahan dan ekonomi sebagai pemicu utamanya 
6.     Status dan upaya konservasi terhadap ekosistem yanghampir punah/rusak 
7.     Profil ekologi spesies langka dan endemik 
8.     Tata Krama Berlingkungan 
9.     Deep ecology of philosophy 
10.   Diskusi hubungan ekosistem (ekologi)dengan keanekaragaman hayati 

Keanekaragaman merupakan suatu paradoks dari konsep mempertahankan/melestarikan spesies, yaitu disatu  sisi spesies harus melestarikan komposisi dan struktur gennya, sedangkan dipihak lain evolusi mengharuskan suatu organisme untuk selalu beranekaragam. Beberapa faktor yang terlibat dalam menentukan keanekaragaman spesies:

1.     Mutasi sebagai penyebab terjadinya keanekaragaman hayati 
2.     Pengaruh Hukum Hardy-Weinberg terhadap terjadinya keanekaragamanhayati 
3.     Seleksi alam dan variasi populasi sebagaipenyebabterjadinya keanekaragaman hayati
4.     Diskusi Hubungan Evolusi dengan Keanekaragaman

Makna dan Pengukuran Keanekaragaman Hayati

A. Keanekaragaman Spesies 

AS Corbet, menganalisis koleksi kupu-kupu besar dari Malaya, berpendapat bahwa adanya penurunan jumlah spesies baru dengan peningkatan jumlah individu. Corbet mengirim hasil temuannya kepada RA fisher, dimana hasilnya menunjukkan bahwa terjadi distribusi binomial negatif (Williams, 1964). Seperti disebutkan sebelumnya, Fisher, Corbet, dan Williams (1943) memperkirakan distribusi frekuensi spesies diwakili oleh 1,2,3,4. . . (Dan seterusnya) individu diwakilkan logaritmik seri x, x2 / 2, x3 / 3, x4 / 4. . . , Dimana konstan adalah ukuran keanekaragaman spesies. Keanekaragaman jenis rendah ketika jumlah spesies meningkat perlahan-lahan dengan peningkatan jumlah individu, dan keragaman yang tinggi ketika jumlah spesies meningkat dengan cepat. 

Pengukuran keragaman spesies dengan jelas dirumuskan lebih dari 50 tahun yang lalu Fisher et al. berusaha untuk menemukan beberapa “aturan'' umum atau'' hukum'' mengenai kelimpahan numerik dari spesies yang berbeda yang berhubungan satu sama lain. Dalam banyak komunitas, jumlah spesies dengan kelimpahan yang ada dapat didekati dengan distribusi log-normal. Jika spesies diklasifikasikan sesuai dengan kelimpahan mereka dalam logaritmis meningkatkan kelas-disebut ''oktaf'' (yaitu, oktaf pertama berisi 1-2 individu, yang kedua berisi 2-4 individu, yang ketiga memiliki 4-8, yang keempat memiliki 8-16, dan sebagainya)-maka jumlah spesies per oktaf menunjukkan distribusi normal terpotong. Jika sampel mengandung sejumlah besar spesies dan individu, kita biasanya dapat memperoleh distribusi log-normal. 

MacArthur (1957) melangkah lebih jauh dengan mengajukan model yang menarik yang diasumsikan bahwa batas antara relung dalam sumber daya niche hipervolume ditetapkan secara acak, sedangkan kelimpahan relatif spesies sebanding dengan bagian-bagian dari hipervolume. Model ini menjadi dikenal luas sebagai model MacArthur.

Hal ini telah menjadi jelas bahwa tidak ada jenis universal untuk distribusi kelimpahan relatif yang sesuai dengan semua komunitas yang nyata, meskipun distribusi tersebut berubah dalam perjalanan suksesi sesuai dengan pola tertentu. Dominasi beberapa spesies yang paling melimpah lebih diucapkan pada tahap awal suksesi, saat kemudian kelimpahan menengah spesies menjadi lebih signifikan (Whittaker, 1972).

Studi lain tentang keanekaragaman spesies dihubungkan dengan penggunaan indeks khusus yang diusulkan untuk mengukur keragaman tanpa mengacu pada beberapa hipotesis distribusi kelimpahan relatif. Berbagai macam indeks yang diusulkan yang menilai jumlah spesies dan proporsi dalam kelimpahan spesies yang berbeda. Antara lain, ada indeks yang sangat populer yang didasarkan pada rumus Shannon berasal dari informasi teori: 

H = Σpi log pi 

dimana pi adalah proporsi jumlah individu yang termasuk dalam spesies ith.

Whittaker (1972) memperkenalkan konsep keragaman alpha, beta, dan gamma. Pengukuran baru yang menjelaskan nilai-nilai keanekaragaman untuk situs tunggal, contohnya dari keragaman alpha. Konsep keragaman beta dan gamma berhubungan dengan perubahan dalam keanekaragaman antara situs di lokal (beta) dan skala geografis (gamma).
 

 

Gambar 4. Keanekaragaman Spesies

B. Taksonomi Diversity

Pengukuran keanekaragaman hayati dapat ditentukan dari perbedaan genetik secara langsung, atau tidak langsung melalui penggunaan hirarki taksonomi (cladistic) (Williams et al., 1991). Pendekatan taksonomi secara tidak langsung lebih praktis karena sudah memiliki aturan hirarki taksonomi yang praktis (melalui penerapan analisis cladistic, terutama untuk data-data molekuler), sedangkan perkiraan untuk keseluruhan perbedaan genetik antara taksa secara virtual/kasat mata tidak ada (ringkasan dari Vane-Wright, 1992).

Berdasarkan ruas bersama dan ruas tidak bersama antara taksa (setara dengan posisi hirarki taksonomi), saat ini sejumlah indeks keragaman taksonomi telah dikembangkan. Dari hal tersebut, yang paling jelas adalah berat akar, kesempurnaan takson yang lebih tinggi, dan penyebaran taksonomi. Tempat pertama untuk individu tertinggi pada taksa, yang mana terpisah mendekati akar cladogram dan hanya terdiri dari satu atau sedikit spesies, ini berpengaruh pada bobot yang tinggi untuk  kelompok sejarah (Vane-Wright, 1996).

Kekayaan takson yang lebih tinggi menyokong taksa berdasarkan peringkat dan jumlah individu yang tertinggi pada taksa termasuk spesies. Penyebaran, sejauh ini yang paling kompleks dari  pengukuran (Williams et al., 1991), upaya untuk memilih penyebaran bahkan hirarki semua taksa, sampling suatu campuran kelompok peringkat tinggi, rendah, dan menengah. Kelompok yang diukur menggunakan langkah-langkah ini, bersama dengan kekayaan spesies sederhana yang diinginkan, dapat digunakan untuk membandingkan keragaman biotik dari sejumlah situs. Langkah-langkah ini juga dapat dinyatakan sebagai persentase. Jadi situs dengan populasi yang layak dari semua spesies dalam kelompok akan memiliki nilai keragaman 100%, sedangkan situs tanpa spesies dari kelompok yang bersangkutan akan mendapatkan nilai nol. Pada kenyataannya, tentu saja, sebagian besar situs hanya memiliki satu spesies pilihan, sehingga menerima berbagai nilai menengah. Penilaian tersebut memungkinkan kita untuk membandingkan semua situs dengan satu sama lain, dan peringkat mereka satu per satu dari keragaman yang tertinggi sampai yang terendah (Vane-Wright, 1996).

C. Komunitas Keanekaragaman

Awalnya, ahli ekologi tidak membatasi dalam mengukur keanekaragaman spesies. Para ahli juga mencoba untuk memahami hubungan keragaman dengan fitur-fitur lain dari komunitas (misalnya, Williams, 1964; Whittaker, 1972). Keanekaragaman spesies sangat bergantung pada struktural kompleks dari lingkungan (MacArthur dan MacArthur, 1961), seperti peran predasi (Addicott, 1974) dan gangguan berkala (Sousa, 1979) yang mana menentukan tingkat keanekaragaman. Hal ini juga ditunjukkan pada hubungan antara keanekaragaman spesies dan komunitas standing crop (Ghilarov dan Timonin, 1972).

Margalef (1957) adalah orang pertama yang menggunakan indeks Shannon (walaupun dinyatakan dalam bentuk yang berbeda). Dia mengusulkan untuk mengevaluasi tingkat organisasi komunitas dalam hal informasi teori. Margalef menstimulasi para ahli ekologi untuk mengukur secara kuantitatif keanekaragaman spesies komunitas yang berbeda dan/atau dari komunitas yang sama dalam berbagai tahap perkembangannya. Pada saat itu, ada keyakinan besar bahwa dengan nilai numerik tunggal, penilaian dapat dibuat dari beberapa fitur yang sangat signifikan dari struktur komunitas. Banyak ahli ekologi percaya bahwa untuk mengukur keragaman spesies pada tingkat komunitas, menggunakan pendekatan fundamental yaitu pemahaman tentang keragaman (Ghilarov, 1996).

Para ahli ekologi telah mengukur keragaman baik itu dengan memperkirakan kekayaan spesies (jumlah spesies) di suatu daerah, atau dengan menggunakan satu atau lebih indeks yang  menggabungkan kekayaan spesies dan kelimpahan relatif dalam suatu daerah. Beberapa upaya juga telah dilakukan untuk mengukur perubahan dalam kekayaan spesies (pergantian spesies) antara daerah. Ini solusi untuk permasalahan pengukuran keanekaragaman hayati terbatas karena kekayaan spesies tidak memperhitungkan perbedaan antara spesies dalam kaitannya dengan tempat mereka dalam hirarki alam. Selain itu, kelimpahan relatif bukanlah properti tetap suatu spesies, untuk itu hal ini sangat bervariasi dari waktu ke waktu dan satu tempat ke tempat lain. Di sebagian besar lingkungan kebanyakan taxa adalah virtual atau sama sekali tidak diketahui.
 

Ahli biologi konservasi, atau ekologi terapan, telah menyerukan untuk pengukuran keragaman yang lebih jelas menggunakan secara keseluruhan perbedaan genetik yang ada. Contohnya masalah kepunahan yang terjadi secara bertahap. Dalam World Conservation Strategy (IUCN / UNEP / WWF, 1980), diketahui bahwa'' besarnya potensi kehilangann genetik terkait dengan hirarki taksonomi karena. . . Posisi yang berbeda dalam hirarki ini mencerminkan derajat yang lebih besar atau lebih kecil dari perbedaan genetik. . . . Hierarki taksonomi saat ini menyediakan satu-satunya aturan yang mudah dan praktis untuk menentukan ukuran relatif dari potensi kehilangan materi genetik.''

D. Sintesis

Sebuah model yang menggabungkan teori biogeografi kepulauan, kelimpahan spesies, dan spesiasi, dan itu menghasilkan sejumlah dasar/pokok keanekaragaman hayati (Ѳ) yang terkait erat dengan kekayaan spesies dan kelimpahan dalam kesetimbangan meta-populasi, yang telah diusulkan dalam teori unified Hubbell (1997). Model ini mengasumsikan dinamika komunitas zerosum atau jenuh, komunitas lokal benar-benar stokastik, yang mana ini membatasi penerapannya, tetapi kemajuan studi tentang kekayaan spesies dan kelimpahan relatif dapat terjadi jika ada orang yang dapat memperluas kegunaannya untuk sistem nonequilibrium yang mana karakter ini terdapat pada dunia nyata.

Definisi keanekaragaman hayati

Gambar1. Keaneka Ragaman Hayati

Istilah 'keanekaragaman hayati pertama kali digunakan oleh Lovejoy (1980) yang mana menggambarkan tentang jumlah spesies. Untuk mengukur keanekaragaman hayati, perlu untuk mendekonstruksi beberapa elemen terpisah yang termasuk dalam keanekaragaman hayati. sperti untuk mendefinisikan keanekaragaman hayati dalam hal gen, spesies, dan ekosistem, contohnya,'' kelimpahan, variasi, dan konstitusi genetik asal hewan dan tanaman'' (Dodson et al., 1998). Secara keseluruhan keanekaragaman hayati mencakup lima kingdom.

Keanekaragaman adalah kata majemuk yang mengacu pada jumlah spesies. Beberapa dekade terakhir definisinya telah mengalami reduksi/pengurangan. Definisi sederhana untuk keanekaragaman hayati, tidak spesifik, hanya terkait jumlah spesies. Namun banyak yang berpendapat bahwa keanekaragaman hayati tidak sama dengan jumlah spesies di suatu daerah. DeLong (1996) menawarkan definisi yang lebih komprehensif: 

Keanekaragaman hayati merupakan atribut dari suatu daerah dan secara khusus mengacu lebih dalam pada varietas dan di antara organisme hidup, kumpulan organisme hidup, komunitas biotik, dan proses biotik, baik yang terjadi secara alami atau dimodifikasi oleh manusia. Keanekaragaman hayati dapat diukur dalam hal keragaman genetik, identitas dan jenis spesies, kumpulan spesies, komunitas biotik, dan proses biotik, dan jumlahnya (misalnya, kelimpahan, biomassa dan lainnya) dan struktur masing-masing. Hal ini dapat diamati dan diukur pada skala spasial mulai dari paling kecil/mikro dan habitat yang seadanya pada seluruh biosfer. 

Sebaliknya, beberapa pihak berpendapat bahwa keanekaragaman hayati, menurut definisi biologis, tidak termasuk keragaman komponen abiotik dan prosesnya, dan bahwa hal itu tidak akurat untuk mengidentifikasi proses-proses ekologi, ekosistem, ekologi kompleks, dan lanskap sebagai komponen keanekaragaman hayati. 

Istilah ekologi, seperti yang digunakan dalam arti sistem ekologi (ekosistem), mencakup komponen proses biotik dan abiotik. Oleh karena itu, keragaman ekologi adalah istilah yang lebih tepat untuk definisi yang mencakup keragaman proses ekologi dan ekosistem. Namun, pendapat bahwa proses-proses ekologis, harus dimasukkan dalam definisi keanekaragaman hayati, sesuai dengan penalaran bahwa'' proses-proses ekologis yang abiotik sebagai biotik, proses ini sangat penting untuk mempertahankan keanekaragaman hayati.

Keanekaragaman hayati adalah suatu totalitas yang luas dan mencakup unsur-unsur yang berada di luar keanekaragaman spesies. Misalnya, perdebatan utama dalam ilmu biologi selama beberapa dekade bahwa pola terhadap proses, terutama dalam sistematika dan studi evolusi. Perkembangan biologi molekuler dan sistematika telah memungkinkan kita untuk melihat sejarah ekologi untuk disimpulkan dalam membuat pertanyaan yang tepat, dan pemahaman ini telah terintegrasi nyata mirip pola hierarki (misalnya, keragaman) dan proses (misalnya, evolusi). Bagian yang fundamental seperti ''lurus'' (yaitu, pola) versus kemungkinan maksimum (yaitu, proses) dalam interpretasi data skuen filogenetik. Keanekaragaman hayati terdapat pada tiga tingkatan yaitu : spesies, ekosistem dan informasi genetis 

Gambar 2. Tiga tingkatan keanekaragaman hayati

Keanekaragaman Spesies

Secara historis, spesies merupakan unit dasar deskriptif dari kehidupan di dunia. Saat ini diperkirakan ada sekitar 1,7 juta spesies yang  ada, perkiraan konservatif menunjukkan mungkin ada sekitar 12,5 juta spesies. Sebagian besar terdiri dari serangga dan mikroorganisme. Umumnya tingkat spesies dianggap sebagai yang paling alami untuk melihat keragaman seluruh organisme. Selain itu spesies juga merupakan fokus utama dari mekanisme evolusi, dan asal muasal. Kepunahan spesies adalah agen utama dalam mengatur keanekaragaman hayati yang ada. Menurut definisi, organisme yang sangat berbeda satu sama lain dalam beberapa hal memberikan kontribusi lebih untuk keanekaragaman secara keseluruhan daripada mereka yang sangat mirip. Semakin besar perbedaan interspesifik (misalnya, posisi terisolasi dalam hirarki taksonomi), maka kontribusi lebih besar untuk setiap ukuran dari keseluruhan keanekaragaman hayati global.

Sebuah situs dengan banyak taksa lebih tinggi yang berbeda dapat dikatakan memiliki keragaman lebih tinggi dibandingkan dengan taksonomi dari situs lain dengan sedikit jumlah taksa yang lebih tinggi tetapi lebih banyak spesiesnya. Habitat laut sering memiliki filum lebih berbeda tetapi kurang spesies dibandingkankan habitat darat, yaitu memiliki keragaman taksonomi yang lebih tinggi tetapi keanekaragaman spesies yang rendah. Sebagai contoh, karang Bunaken di lepas pantai utara Sulawesi memiliki keanekaragaman hayati tertinggi di bumi.

Selain itu pentingnya ekologi suatu spesies dapat memiliki efek langsung pada struktur komunitas, dan keanekaragaman hayati secara keseluruhan. Sebagai contoh, spesies pohon hutan hujan tropis yang mendukung fauna invertebrata endemik dari seratus spesies membuat kontribusi yang lebih besar untuk pemeliharaan keanekaragaman hayati global daripada tanaman alpine Eropa yang mungkin tidak memiliki spesies lain.

Keanekaragaman Ekosistem
Ekosistem adalah suatu tempat, misalnya danau, hutan, terumbu karang atau padang pasir, dimana tumbuhan, hewan dan mikroorganisme hidup bersama dan berinteraksi satu sama lain. Ekosistem terpisah dari gen dan spesies, bahwa ekosistem secara eksplisit termasuk komponen abiotik, yang ditentukan oleh tanah dan iklim. Ekosistem sering dievaluasi melalui langkah-langkah dari komponen keragaman spesies. Ini melibatkan penilaian terhadap kelimpahan relatif spesies yang berbeda serta pertimbangan akan jenis spesies. Bahwa semakin berlimpah spesies yang sama, maka semakin beragam daerah atau habitat. Menitik pada jumlah spesies di ukuran kelas yang berbeda, pada tingkat trofik yang berbeda, atau dalam kelompok taksonomi yang berbeda.

Gambar 2. Jenis-jenis Ekosistem

Keragaman Genetik 
Informasi yang terdapat di dalam setiap organisme, mengandung cetakan tentang bagaimana bentuk suatu spesies, dimana spesies tersebut dapat hidup dan bagaimana caranya berkembangbiak. Terdapat sedikit perbedaan informasi genetik diantara spesies yang sama. Keragaman genetik sangat bergantung pada variasi yang diwariskan dalam setiap organisme dan di antara populasi organisme. Variasi genetik muncul pada individu yang bermutasi pada susunan gen dan kromosomnya, dan organisme yang bereproduksi secara seksual yang mana variasi terjadi melalui rekombinasi. Contoh keragaman genetik adalah pada manusia dan lalat buah. Jumlah kemungkinan kombinasi berbagai bentuk setiap urutan gen melebihi jumlah atom di alam semesta. Keragaman genetik dapat diidentifikasi pada semua tingkat organisasi, termasuk jumlah DNA per struktur sel dan kromosom. Seleksi bertindak pada pool gen sehingga munculnya variasi genetik dalam populasi kawin silang. Hasil survival diferensial dalam perubahan frekuensi gen dalam pool gen, dan ini setara dengan evolusi populasi. Variasi genetik memungkinkan kedua perubahan yaitu evolusi alami dan pembiakan buatan (Thomas, 1992).