diktat ilmu pengetahuan lingkungan by dudiachadiat

VIEWS: 2,916 PAGES: 141

									               ilmu pengetahuan lingkungan




                                     hasil penyusunan terjemahan petikan-petikan dari buku :
     • Environmental Science, The Way The World Works, Bernard J. Nebel & Richard T. Wright,
                          PRENTICE HALL, Upper Saddle River – New Jersey, 1998, sixth Edition,
• Environmental Science, Sustaining the Earth, G.Tyler Miller, Jr.,Wadsworth Publishing Company,
                                                        Belmont - California, 1993, fourth edition
 • Environmental Science, Living within the system of nature,Charles E. Kupchella & Margaret C.
  Hyland, Prentice Hall, Inc. , A Company of Simon & Schuster, Englewood Cliffs, NJ 07632 , 1993
                                                                                             •
                                                                Cheng Shan Noe, Februari 2000
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan


1 Permasalahan Umum Lingkungan.
1.1 Contoh kasus Interaksi Manusia dengan Lingkungan.




Yang ditunjukkan dalam Fig. 1.1. adalah rumah-rumah tradisional yang dibuat dari kayu dan
dedaunan yang ada di hutan. Tempat tinggal tradisional yang demikian ini, walaupun
merupakan tempat tinggal yang sederhana, telah cukup merupakan tempat berlindung, sesuai
dengan keadaan iklim yang ada disana, yaitu disekitar hutan tropis dimana temperatur
berkisar antara 240 C - 290 C sepanjang tahun (1, p. 3).
Tidak ada keran air yang terus mengalir ataupun WC ataupun pembuang air kotor, tidak ada
listrik ataupun telepon, dan pula tidak ada toko ataupun pasar. Hutan tropis dan sungai
menyediakan semua yang dibutuhkan : ikan, binatang buruan, buah-buah-an dan bahkan
obat-obat-an. Masyarakat di tempat ini telah hidup dengan cara demikian ber-abad-abad,
dan sangat mungkin akan pula demikian dalam abad-abad yang akan datang, sepanjang cara
hidup mereka yang demikian ini tidak terganggu oleh : pengaruh peradaban modern, ekspansi
penduduk, perusakan hutan, penambangan dan eksplorasi minyak (1, p. 4).
Di tempat lain, manusia dalam perkembangan kehidupannya, menebangi pohon untuk
keperluan pertanian dan bahan bangunan, bahkan membabat habis seluruh hutan. Tanpa akar
tumbuhan, lahan yang “dibersihkan” ini tidak akan mampu menahan air, serta akan
membawa tanah terbawa hanyut ke laut, membunuh ikan dan kerang yang ada di sekitar
pantai. Hamparan tanah yang tererosi akan menjadi keras dan kering pada saat tidak ada
hujan (pada saat hari panas / musim kemarau) dan menjadi sangat kurang mendukung
keberhasilan pertanian (1, p. 5).


                                                                                   hal. 1
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

Dengan semakin berkurangnya hutan maka akan semakin rusak pula sumberdaya lahan dan
sumberdaya air. Segala upaya untuk mengadakannya kembali , menjadikannya kembali
menjadi seperti semula akan semakin sulit serta imbalan (revenue / pengembalian kapital)
yang dapat diperoleh dari upaya yang dilakukan juga akan semakin sedikit. Setiap orang
yang hidup sangat tergantung pada sistem lingkungan, untuk memenuhi kebutuhannya akan :
energi, makanan, oksigen, air dan terolahnya limbah, namun masih banyak orang yang belum
memahami implikasi tindakan-tindakannya terhadap lingkungan (1, p. 5).
Haruslah disadari bahwa apa yang dikatakan sebagai kemajuan teknologi, adalah hal yang
sangat jelas ikut mendukung terjadinya krisis lingkungan (1, p. 6).
Walaupun kemajuan ekonomi telah memungkinkan banyak orang memiliki rumah, mobil,
dan lain-lain kepemilikan lainnya, ada suatu masalah yang semakin nyata. Udara di dan di
sekitar kota-kota menjadi kotor dan menggangu mata dan sistem pernafasan. Sungai-sungai
dan pesisir semakin banyak dijejali sampah, limbah dan buangan-buangan bahan kimia.
Pencemaran dan kontaminasi udara, lahan dan air yang demikian ini sangat berpengaruh
merugikan terhadap sistem makhluk hidup (1, p. 7).
Di awal keadaan dimana lingkungan mulai dipermasalahkan, yang terutama dipermasalahkan
adalah : sumber permasalahan yang sangat spesifik dan jelas terlihat, dengan demikian
sangat mudah untuk menunjuk apa dan siapa pencemar tersebut kemudian mengambil
tindakan-tindakan yang dipandang perlu. Penanggulangan permasalahan relatif sangat jelas,
seperti : buat bangunan pengolah limbah, pasang alat pengontrol polusi, hentikan penggunaan
DDT ganti dengan pestisida yang lebih aman dll... . Sumber-sumber pencemar lingkungan
yang mudah ditunjuknya semacam ini disebut sebagai point sources. Untuk point sources
ini, teoritis, sangat mungkin untuk memperoleh perbaikan dengan membebankan segala
perbaikan yang perlu kepada si Point-Sources tersebut.         Namun, kemudian ternyata,
disamping penangganan terhadap Point Sources seperti dimaksud diatas, penanganan
terhadap apa yang disebut sebagai Diffuse Sources juga perlu dilakukan. Yang dimaksud
dengan Diffuse Sources disini adalah : sumber-sumber pencemaran seperti mobil yang
mengeluarkan CO2 , kebun dan lahan-lahan pertanian yang kelebihan pemakaian pupuk dan
pestisida-nya terbawa aliran air, dll..... Walaupun kontribusi pencemaran yang dari setiap
masing-masing-nya kecil, namun apabila polusi yang dihasilkan dari masing-masing ini
dijumlahkan keseluruhannya, ternyata : banyak yang telah menunjukan angka-angka
indikator tingkat pencemaran yang cukup berarti (1, p. 8).

1.2 Kecenderungan Global.
Terkait dengan lingkungan, ada empat kecenderungan global : (a). pertumbuhan populasi dan
meningkatnya konsumsi per orang, (b) degradasi tanah, (c) perubahan atmosfir global, dan
(d) hilangnya (berkurangnya) keragaman hayati (1, p. 9).




                                                                                     hal. 2
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




1.2.1 Pertumbuhan Populasi Manusia.




  Fig. 1-8, 1-p.10. Populasi dunia mulai tumbuh dengan cepat di awal tahun 1800-an dan telah
  berkembang 6 kali lipat dalam 200 tahun terakhir. Yang demikian ini berlanjut tumbuh hampir 88
  juta jiwa per tahun.



Populasi manusia di dunia pada tahun 1998 adalah 6 milyar jiwa, yang dari 25 tahun
sebelumnya telah bertambah sebanyak 2 milyar jiwa. Pertumbuhan populasi ini masih akan
berlangsung dengan lebih cepat dibanding masa-masa sebelumnya, bertambah hampir 88 juta
jiwa per tahunnya. Walaupun laju pertambahan penduduk berangsur-angsur melambat,
populasi dunia pada tahun 2050 diprakirakan akan mencapai 10 milyar jiwa. Masing-masing
orang akan mempunyai kebutuhan tertentu akan sumberdaya yang ada di dunia ini dan
kebutuhan ini cenderung semakin besar menurut tingkat kemakmuran (1, p. 9).
Sumberdaya-sumberdaya vital ditekan oleh kebutuhan ganda : populasi yang meningkat dan
meningkatnya tingkat konsumsi per jiwa. Di mana-mana di dunia, kita saksikan : cadangan
air tanah semakin tipis, terjadi degradasi tanah-tanah pertanian, penangkapan ikan di laut
telah banyak yang melampaui batas, cadangan minyak bumi semakin menipis, hutan banyak
yang ditebangi dengan kecepatan melebihi kemampuan untuk menumbuhkannya kembali (1,
p. 10).



                                                                                           hal. 3
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

Bagaimanakah dunia ini dapat mendukung populasi manusia yang diprakirakan akan menjadi
dua kali lipat dalam 50 tahun mendatang, pada dimana pada saat yang bersamaan standar
hidupnya-pun meningkat (1, p. 10).

1.2.2 Degradasi Tanah.




  Fig. 1-10, 1-p.11 Kecenderungan temperatur global dari 1880 sampai 1995. Garis-
  dasar 0 memperlihatkan rata-rata global 1950-1980.    Perhatikan efek pendinginan
  akibat letusan Mount Pinatubo pada tahun 1991. Temperatur global mulai terlihat naik
  lagi pada tahun 1995.


Tanah yang subur merupakan fondasi untuk dapat tumbuhnya tanaman dan produksi pangan.
Yang sejauh ini masih berlangsung di seluruh dunia ini, banyak terjadi degradasi tanah akibat
erosi, semak belukar berubah menjadi padang tandus, lahan-lahan beririgasi tanahnya
menjadi mengandung kadar garam yang terlampau tinggi bagi dapat tumbuhnya tanaman,
ketersediaan pasok air untuk irigasi menjadi semakin berkurang, dan berjuta hektar lahan
pertanian terdesak oleh berbagai macam apa yang disebut sebagai pengembangan /
pembangunan (1, p. 10)




                                                                                       hal. 4
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




1.2.3 Perubahan Atmosfir Global.


Dalam sejarahnya semula, polusi dipandang relatif merupakan masalah lokal, hanya sebatas
bentang sungai, danau atau pantai tertentu, atau udara di suatu kota. Namun dewasa ini, para
ilmuwan menganalisis polusi dalam skala global (dunia), dan yang telah menjadi
kekhawatiran dan pusat perhatian diantaranya adalah : bahaya pemanasan global. Produk
ikutan yang tak terhindarkan dari pembakaran bahan bakar fosil (bensin dan bahan bakar cair
lainnya yang berasal dari minyak mentah, batubara dan gas alam) adalah karbon dioksida
(CO2) (1, p. 10).
Karbon dioksida merupakan komponen alami di lapisan atmosfir bawah disamping nitrogen
dan oksigen. Bahan ini dibutuhkan tumbuhan untuk dapat berlangsungnya proses fotosintesa
dan berperan penting dalam keseimbangan energy di muka bumi dan atmosfir. Karbon
dioksida bersifat transparan terhadap cahaya yang berasal dari matahari, tapi menyerap energi
inframerah (panas) yang di-radiasi-kan dari permukaan bumi, jadi menunda pelepasannya ke
angkasa raya.      Proses ini menghangatkan (lebih memanaskan) lapisan bawah atmosfir,
dimana proses yang demikian ini disebut sebagai efek rumah kaca (greenhouse effect),
Walaupun konsentrasi karbon dioksida berpersentasi kecil dalam atmosfir, perubahan kecil
dalam volumenya akan berpengaruh terhadap temperatur (1, p. 10).
Karena banyaknya jumlah bahan bakar fosil telah ter(di)bakar sejauh ini, kadar karbon
dioksida didalam atmosfir telah meningkat dari 280 ppm (part per million), atau 0.028 %
pada tahun 1900, menjadi lebih dari 370 ppm menjelang akhir abad XX (menjelang tahun
2000). Kadar karbon dioksida meningkat rata-rata 4 % per tahun dan diprakirakan akan
menjadi dua kalinya dalam abad mendatang. Kesimpulan dari Intergovernmental Panel on
Climate Change (IPCC), yang dipublikasikan tahun 1995, menyatakan bahwa (1, p. 10) :
   Kegiatan umat manusia, termasuk pembakaran bahan bakar fosil ................... semakin
   meningkatkan konsentrasi greenhouses gases (gas-gas rumah kaca) dalam atmosfir.
   Perubahan ini .............. diproyeksikan akan merubah keadaan iklim regional maupun
   global, serta juga parameter-parameter yang terkait dengan iklim seperti : temperatur,
   presipitasi, kelembaban tanah dan muka laut.
Fig. 1-10 memperlihatkan keadaan temperatur dari tahun 1980 sampai sekarang dan
memberikan gambaran tentang kecenderungan pemanasan yang terjadi. Karbon dioksida
dipandang sebagai penyebab dari hampir 60 % terjadinya kecenderungan pemanasan global
(1, p. 10).

1.3 Hilangnya (berkurangnya) keragaman hayati (loss of biodiversity)
Bersamaan dengan meningkatnya populasi manusia yang demikian cepat, yang juga diiringi
dengan konsumsinya yang meningkat, terjadi percepatan konversi (perubahan) hutan, lahan-
lahan semak belukar dan lahan-lahan basah untuk pengembangan pertanian dan permukiman.
Akibat yang tak terhindarkan adalah : terbasminya tumbuhan dan binatang liar yang
bermukim hidup di habitat alami tersebut. Bila species yang terbasmi tersebut tidak terdapat
di lokasi lain, maka perubahan habitat yang terjadi telah merupakan malapetaka yang
memunahkan species tersebut.         Polusi merubah habitat-habitat aquatis dan laut –
menghancurkan berbagai macam species yang menempati habitat-habitat tersebut.          Juga,
ratusan species binatang menyusui, reptil, binatang amfibi, ikan, burung, kupu-kupu, dan


                                                                                       hal. 5
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

sejumlah tumbuhan yang jumlahnya tak terhitung di-eksploitasi untuk keuntungan-
keuntungan komersial, walaupun species-species tersebut dilindungi dengan hukum,
perburuan, pembunuhan, dan pemasarannya masih terus berlangsung secara ilegal (1, p. 12).




fig. 1-11, 1-p.12 The loss of biodiversity is serious problem. Record numbers of plant and animal
species face extinctions. This photo shows massive clearing of tropical rainforest in Malaysia sugar
plantations.
Dunia dengan cepat kehilangan banyak species – sebanyak 17 500 species per tahun menurut
perkiraan, Istilah yang dipakai untuk menyebut keragaman total makhluk hidup (tumbuhan,
binatang dan mikroba) yang mendiami planet adalah biodiversity (keragaman hayati).
Kurang lebih 1.75 juta species telah teridentifikasi, namun para ilmuwan memperkirakan
bahwa masih ada 100 juta species lagi yang belum teridentifikasi.       Karena demikian
banyaknya species belum teridentifikasi, jumlah yang tepat species yang punah hanyalah
dapat diperkirakan. Pada saat ini hilang atau berkurangnya keragaman hayati berlangsung
semakin cepat dengan semakin maraknya kejadian perubahan habitat, polusi (pencemaran)
dan berbagai macam bentuk tekanan untuk berbagai kepentingan eksploitasi (1, p. 12).


Mengapa hilangnya (berkurangnya) keragaman hayati demikian kritis ? Di satu sisi, seluruh
tumbuhan dan binatang domestik yang dipakai dalam pertanian berasal dari species liar, dan
kita masih memerlukan pemasukan gen dari species liar kedalam species-species domestik
agar species domestik tetap produktif dan lebih mampu bertahan terhadap berbagai kondisi.
Di sisi yang lainnya, antara tahun 1959 s.d. 1980, 25 % obat-obat-an bahan dasarnya adalah
dari berbagai tumbuhan. Keragaman hayati merupakan landasan utama dapat hidup, tumbuh
dan berkembangnya dunia tanaman pertanian dan obat-obat-an. Hilang atau berkurangnya
keragaman hayati akan berpengaruh besar terhadap hidup, tumbuh dan berkembangnya dunia
tanaman pertanian dan obat-obat-an.       Keragaman hayati merupakan faktor kritis dalam


                                                                                              hal. 6
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

memelihara keseimbangan sistem alam dan memungkinkan terjadinya suatu perbaikan
kembali setelah terjadinya kerusakan seperti terjadinya kebakaran atau meletusnya gunung
berapi (1, p. 12).

1.4 Menatap Hari Yang Akan Datang.
Semakin banyak orang dalam langkah-langkah hidup ini (baik sebagai ilmuwan, ekonom,
pebisnis, pemimpin dunia, ataupun juga sebagai akhli lingkungan profesional) menyadarkan
bahwa : kecenderungan global yang diuraikan diatas adalah not sustainable. Pikiran sehat
menyatakan bahwa kecenderungan ini seluruhnya dalam perjalanan yang saling berbenturan,
tidak hanya dengan kebutuhan manusiawi dasar, namun juga dengan sistem-sistem mendasar
yang fungsinya menjaga planet kita tetap sebagai tempat hidup yang memberikan
kenyamanan. Planet yang ada batasnya ini tak akan mampu menampung tambahan hampir
90 juta jiwa per tahunnya, dan juga tidak dapat mentolerir berbagai bentuk kehilangan tanah,
perubahan atmosfir, kepunahan berbagai species, serta semakin menipisnya sumberdaya air
yang berlangsung sejauh ini, tanpa menjurus pada satu keadaan dimana sumberdaya yang ada
menjadi tidak lagi memadai untuk mendukung kehidupan populasi manusia (1, p. 13).
Environmentalist yakin bahwa dewasa ini ada yang berbeda dibanding dengan yang ada di
saat-saat yang lampau, yaitu : (a) tekanan terhadap lingkungan terus semakin besar lebih
cepat dari yang terjadi sebelumnya, (b) kita telah sampai pada situasi dimana pemecahan
dengan (kemajuan) teknologi telah sampai pada batas maksimumnya (1, p. 14).
Dengan teknologi, manusia telah melakukan mekanisasi pertanian, meng-irigasi lahan kering,
menambahkan pupuk kimia kedalam tanah, mengembangkan varietas tanaman baru yang
lebih produktif, meningkatkan hasil tangkapan ikan dengan metoda-metoda baru
penangkapan ikan.        Environmentalist melihat suatu kenyataan bahwa semua teknik-teknik
ini telah semakin mendekati potensi maksimalnya, sebagai contoh : karena ketersediaan air
yang semakin terbatas (dibanding dengan jumlah manusia yang semakin bertambah dan
jumlah air yang telah dimanfaatkan, perubahan pola iklim, dll...) irigasi akan menjadi
semakin sulit atau tidak lagi dapat dikembangkan atau diperluas, tidak lagi dapat (akan
semakin sulit) dijumpai varietas unggul yang hasilnya dua kali lipat dari telah ada sekarang,
telah banyak tempat penangkapan ikan yang ikannya telah semakin berkurang (telah
overfished), dst...... Telah nampak kecenderungan bahwa tingkat produksi per kapita menjadi
leveling off dan bahkan menurun (1, p. 14).
Para environmentalist menyatakan bahwa : sama sekali bukanlah maksud mereka
mengecilkan arti kapasitas orang untuk berkiprah dalam kemajuan teknologi, namun ingin
mengingatkan bahwa : optimisme yang berlebihan dan berjuang habis-habisan memajukan
teknologi, disamping, tak dapat dipungkiri, menghasilkan berbagai macam kemajuan, namun
juga menjuruskan kita semua ke jurang malapetaka (1, p. 14).

1.5 Sustainable Development.
Suatu sistem atau proses dikatakan sustainable bila sistem atau proses tersebut secara terus
menerus berkesinambungan dalam waktu yang tak terbatas sumberdaya material dan energi
yang diperlukannya untuk tetap beroperasi atau berfungsi tidak pernah semakin berkurang.
Istilah sustainable pertama kali dipakai dalam kaitannya dengan gagasan sustainable yield
dalam berbagai upaya manusia seperti misalnya dalam usaha kehutanan dan perikanan.
Pepohonan, ikan, dan species biologis lainnya diupayakan untuk mungkin tumbuh dan
berkembang biak dengan laju lebih cepat dibanding dengan yang dibutuhkan, dengan maksud
agar populasi-nya tetap terjaga secara seimbang (1, p. 14).

                                                                                       hal. 7
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

Dengan upaya seperti yang diuraikan diatas, dimungkinkan untuk memanen sejumlah
persentase tertentu pepohonan atau ikan dalam setiap tahun tanpa semakin membuat luas
hutan semakin berkurang atau populasi ikan dibawah suatu angka dasar tertentu. Sepanjang
jumlah yang dipanen tetap dalam batas kapasitas populasi yang dipanen untuk tumbuh dan
mengganti yang hilang dengan sendirinya, praktek pemanenan dapat terus dapat dilakukan
sampai kapanpun. Cara pemanenan yang demikian ini dikatakan sustainable yield. Akan
menjadi nonsustainable bila laju penebangan dan penangkapan yang dilakukan telah
melampaui laju kemampuan species yang ditebang atau ditangkap untuk tumbuh kembali dan
berkembang biak. Konsep sustainable yield juga berlaku untuk kasus pasok air tawar,
eksploitasi lahan, dan kemampuan sistem alam seperti atmosfir atau sungai untuk menyerap
pollutant (bahan yang mencemari) tanpa menjadi rusak.        Kecenderungan global yang
disebutkan dalam sub bab 1.2. , ke-empat-empat-nya dapat dilihat sebagai contoh-contoh
yang menuju keluar batas “sustainable yield” , ke-empat hal tersebut tidak sustainable.
(1, p. 14).
Mengembangkan konsep sustainability lebih lanjut, kita dapat menyebut masyarakat yang
sustainable (sustainable society) sebagai suatu masyarakat yang, dari satu generasi ke
generasi selanjutnya, tidak pernah mengalami keadaan semakin menipis atau semakin
habisnya berbagai sumberdaya dasar yang ia butuhkan akibat dari terlampauinya (akibat
kegiatan mereka) ambang batas sustainable yields, dan juga tidak menghasilkan pollutants
(bahan-bahan yang mencemari) lebih banyak dari kemampuan (kapasitas) alam untuk
menyerap , menetralisir , dan/atau “menguraikan” -nya (1, p. 14).
Dalam pengertian tradisional, kita mungkin masih mengartikan kata development (
pengembangan / pembangunan ) identik dengan pembabatan bersih areal alami agar tersedia
ruang untuk lebih banyak pusat perbelanjaan, jalur-jalur perumahan, atau tanah-tanah untuk
pertanian, suatu proses yang telah sangat jelas non-sustainable untuk kurun waktu jangka
panjang. Kita perlu memikirkan development ( pengembangan / pembangunan ) dalam
pengertian yang lebih luas yang memperhatikan prinsip-prinsip sustainability (1, p. 16).
Konsep sustainable development haruslah tidak di-sama-arti-kan dengan gagasan kembali ke
status kebudayaan primitif “hidup harmonis dengan alam” karena hidup yang demikian ini
pada kenyataannya melibatkan penderitaan, ke-tidak-nyaman-an, kesakitan, tingkat kematian
bayi yang tinggi, dan usia kematian yang lebih dini (1, p. 16).

1.6 Agenda 21.
Agenda 21 adalah dokumen resmi yang di-tanda-tangan-i oleh pemimpin-pemimpin dunia
yang mewakili 98 persen negara-negara di dunia pada United Nations Earth Summit
(Konferensi Tingkat Tinggi Dunia Perserikatan Bangsa-bangsa) yang diselenggarakan di Rio
de Janeiro, Brazil, pada bulan Juni tahun 1992. Yang tertulis dibawah ini adalah petikan
dari versi singkatan yang dibuat oleh Daniel Sitarz (Agenda 21, Boulder, CO : Earth Press,
1993, pp. 1-5) (1, p. 15) :
    Agenda 21 adalah dokumen harapan yang pertama dan terpenting ...............
    Dokumen ini merupakan rencana global utama untuk memerangi dan mengatasi
    masalah-masalah ekonomis dan ekologis di akhir abad ke 20.        Dokumen ini
    menyajikan cetak biru yang komprehensif untuk kemanusiaan untuk dapat menempa
    jalannya kehidupan (kelakuan) manusia menuju abad yang akan datang dengan
    berkelakuan lebih halus terhadap dunia ....................
    Kemanusiaan sedang di persimpangan jalan menghadapi suatu konsekuensi yang
    sangat besar , yang tidak pernah dihadapi dalam peradaban manusia sebelumnya

                                                                                    hal. 8
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

    serangkaian permasalahan se-kritis seperti yang dihadapi dewasa ini. Sebagaimana
    menakutkan dan mengisyaratkan serta sebagaimana yang dirasakan, yang
    terpancang adalah : masalah kebertahanan hidup global umat manusia di dunia ini.
    ..............suatu kenyataan yang dengan cepat berakumulasi adalah pengaruh manusia
    terhadap alam telah sampai pada suatu titik dimana kekuatan-kekuatan alam akan
    segera menjadi kewalahan. Hanya baru-baru saja penduduk bumi mulai menyadari
    seriusnya bahaya yang mungkin timbul sebagai akibat dari berbagai tindakan
    manusia di planet kita ini..................... Para Ilmuwan di seluruh dunia, di setiap
    negara di bumi ini, sedang men-dokumentasi-kan bahaya-bahaya yang akan timbul
    bila mengabaikan ketergantungan kita terhadap dunia alami........... Untuk pertama
    kalinya dalam sejarah, kemanusian harus menghadapi risiko akibat perusakan /
    kerusakan fondasi-fondasi hidup di dunia yang dilakukan secara tidak sengaja oleh
    manusia itu sendiri................
    Agenda 21 bukanlah dokumen yang sifatnya statis. Dokumen ini merupakan suatu
    rencana tindak (plan of action).           Dokumen ini dimaksudkan dapat menjadi
    instrument yang diteruskan (diwariskan) untuk dapat menjadi panduan
    pengembangan dunia dengan cara yang sustainable ..................Dokumen ini
    didasarkan pada pemikiran bahwa pengembangan dunia yang sustainable bukanlah
    satu pilihan sederhana : ini adalah suatu kebutuhan (persyaratan) – suatu kebutuhan
    yang bebannya bertambah berat akibat keterbatasan alam untuk meredam hukuman
    yang timbul akibat manusia telah melakukan kesalahan terhadapnya. Agenda 21
    juga didasarkan pada pemikiran bahwa pengembangan dunia yang sustainable
    sepenuhnya masih mungkin dilakukan.
    Tujuan utama Agenda 21 adalah untuk menghentikan dan memperbaiki kerusakan
    lingkungan didalam planet kita ini dan untuk menggalakkan pengembangan yang
    secara ke-lingkungan-an layak (baik) dan sustainable di seluruh negara yang ada di
    bumi. Dokumen ini merupakan cetak biru untuk tindakan di seluruh wilayah yang
    terkait dengan pengembangan yang sustainable planet kita memasuki abad 21 .....
    Termasuk didalamnya upaya nyata dan insentif untuk meredam dampak terhadap
    lingkungan bangsa-bangsa industrialis, revitalisasi pengembangan di negara sedang
    berkembang, penghapusan kemiskinan di seluruh dunia dan pen-stabil-an tingkat
    populasi manusia.
    Agenda 21 menyajikan banyak sekali kesempatan.         Tersedia saran-saran untuk
    pengembangan industri baru, pelopor teknologi-teknologi inovatif, pengembangan
    teknik-teknik yang segar, dan tatanan perdagangan baru.
Berbagai pertemuan yang melibatkan para pemimpin baik organisasi pemerintah maupun
bukan pemerintah terus berlanjut diselenggarakan di seluruh dunia untuk mengembangkan,
menghaluskan, dan menerapkan strategi untuk memerangi permasalahan-permasalahan
lingkungan dunia. “ Lambat laun mulai dimengerti bahwa isu-isu kemiskinan, pertambahan
penduduk, pengembangan industri, semakin berkurangnya sumberdaya alam dan perusakan
lingkungan, kesemuanya sangat erat saling terkait “(1, p. 15).

1.7 Senarai.
menurut 1, pp. 667 – 687.
cell respiration (respirasi sel). Proses kimia yang terjadi di seluruh sel yang hidup dimana
senyawa-senyawa organik “dipecah” untuk dapat menghasilkan energi yang diperlukan untuk


                                                                                          hal. 9
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

berbagai proses hidup.      Tumbuhan dan binatang membutuhkan oksigen untuk dapat
berlangsungnya proses serta mengeluarkan karbon dioksida dan air sebagai produk buangan.
cellulose (selulosa). Molekul makro organis yang merupakan bahan pembentuk utama
dinding-dinding sel tumbuhan, merupakan molekul-molekul utama dalam kayu, produk-
produk kayu, dan katun.
fosil fuels (bahan bakar fosil). Suatu sumber energi, terutama minyak mentah, batu bara dan
gas alam, yang bersumber dari produksi prasejarah fotosintetik bahan-bahan organik.
glucose (glukosa).     Bentuk sederhana gula, yang merupakan produk utama proses
fotosintesis, yang merupakan bahan pembentuk dasar selulosa dan zat tepung dan juga
merupakan “bahan bakar” utama pelepasan energi melalui respirasi sell baik pada tumbuhan
maupun binatang.
photosynthesis (fotosintesis). Proses kimia yang berlangsung umumnya pada bagian-bagian
hijau tumbuhan (chlorophyll) pada mana energi cahaya dipakai untuk menghasilkan glukosa
(glucose) dari karbon dioksida dan air (+ nutrient) . Pada saat proses ini berlangsung
dihasilkan oksigen sebagai produk ikutan.
pollutant. Suatu bahan yang keberadaannya mencemari udara, tanah atau air.
pollution (polusi). Pencemaran udara, air atau tanah oleh suatu material atau panas.
ppm (part per millions). Istilah yang sering kali dipakai untuk menyatakan konsentrasi
(kadar kandungan sesuatu dalam fluida (zat cair atau gas), yaitu jumlah satuan suatu
bahan/zat yang terdapat dalam setiap satu juta satuan fluida dimaksud. Sebagai contoh : bila
5 gram fosfat terdapat dalam 5 juta gram (5 ton) air, maka konsentrasi fosfat yang terdapat
dalam air = 1 ppm.
sediment (sedimen). Partikel tanah, yang disebut sebagai : pasir, silt dan lempung, yang
terbawa aliran air, yang kemudian mengendap di suatu tempat. Karena laju pengendapan
sifatnya khas untuk setiap jenis partikel tanah, maka endapan-endapan yang terbentuk
umumnya murni pasir, silt atau lempung.
sedimentation (sedimentasi). Proses terisinya danau, reservoir (waduk), alur-alur aliran,
dll.. oleh partikel-partikel tanah. Partikel-partikel tanah ini menjadi ada karena adanya
erosi, yang umumnya sebagai akibat dari praktek-praktek konservasi lahan yang buruk dan
tidak memadai dalam kegiatan pertanian, pertambangan, dan/atau pembangunan.


1.8 Tugas 1.
 1.    Sebutkan kemungkinan dampak penebangan pohon dalam jumlah besar di hutan !
 2.    Jelaskan mengapa kemajuan teknologi sangat jelas ikut mendukung terjadinya krisis
       lingkungan !
 3.    Berikan contoh point sources dan diffuse sources pencemaran lingkungan !
 4.    Terkait dengan kondisi lingkungan         dunia,   sebutkan   kecenderungan     global
       permasalahan yang ada dewasa ini !
 5.    Jelaskan mengapa ledakan pertambahan jumlah penduduk diperkirakan akan menjadi
       suatu permasalahan yang meresahkan !
 6.    Apa yang dimaksud dengan degradasi tanah dan apa penyebabnya ?


                                                                                       hal. 10
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

 7.    Apa yang dimaksud dengan greenhouse effect dan apa penyebabnya ?
 8.    Mengapa keragaman hayati dipandang sebagai sesuatu yang perlu dipertahankan ?
 9.    Hal apa yang diyakini enviromentalist kondisinya dewasa ini berbeda dengan
       kondisinya di masa lalu ? Jelaskan !
10.    Apa yang dimaksud dengan leveling off ?
11.    Jelaskan pengertian kata sustainable ?
12.    Jelaskan pengertian kata sustainable yield ?
13.    Apakah yang dimaksud dengan sustainability ? , jelaskan jawaban anda !
14.    Apakah yang dimaksud dengan sustainable society ?
15.    Jika ingin mencapai kondisi hidup yang sustainable apakah kita harus kembali hidup
       seperti orang-orang zaman dulu yang hidup “praktis tidak merusak alam”, jelaskan
       jawaban anda !
16.    Apakah pembabatan bersih areal alami agar tersedia ruang untuk lebih banyak pusat
       perbelanjaan, jalur-jalur perumahan, atau tanah-tanah untuk pertanian termasuk dalam
       apa yang disebut sebagai kegiatan pembangunan ?
17.    Sehubungan dengan yang dinyatakan dalam soal no. 17, adakah sesuatu yang salah ?,
       jelaskan jawaban anda !
18.    Untuk dapat terwujudnya masyrakat yang sustainable , apakah persyaratan pokok yang
       terlebih dahulu harus terpenuhi ? , jelaskan jawaban anda !
19.    Benarkah konsep kunci untuk masa datang adalah sustainability ?, jelaskan jawaban
       anda !
20.    Apakah yang diharapkan dapat diperangi dan diatasi Agenda 21 ?
21.    Sebutkan harapan-harapan lain selain yang dimaksud dalam soal no. 20 yang
       terkandung dalam Agenda 21
22.    Hasil-hasil apakah yang diharapkan Agenda 21
23.    Hal, keadaan, atau masalah apakah yang me-latar-belakang-i (memacu) adanya
       (lahirnya) Agenda 21 ?
24.    Agar apa yang diharapkan dalam Agenda 21 dapat terwujud, menurut hemat anda,
       tindak-lanjut apa sajakah yang perlu dilakukan ?
25.    Bila dikatakan : “kemiskinan, pertambahan penduduk, pengembangan industri,
       semakin berkurangnya sumberdaya alam dan perusakan lingkungan, kesemuanya
       sangat erat saling terkait “ , benarkah menurut anda pernyataan ini, jelaskan jawaban
       anda !




                                                                                     hal. 11
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan


2 Ecosystem : Unit of Sustainability.
2.1 Apakah yang dimaksud dengan Ecosystem.
Sekelompok tumbuhan, binatang, dan mikroba yang kita amati pada saat kita melakukan
studi di hutan, padang rumput, kolam, terumbu karang alami atau area yang belum terganggu
lainnya disebut sebagai lapangan biota (bio = hidup) atau biotic community (komunitas
biotik). Bagian tumbuhan dari komunitas biotik adalah semua vegetasi, mulai dari pohon
besar sampai lumut mikroskopis. Bagian binatang dari komunitas biotik adalah semua jenis
binatang mulai dari binatang menyusui, burung-burung, segala jenis reptil, dan bintang
amfibi, sampai pada cacing tanah, dan serangga kecil. Mikroba terdiri dari berbagai macam
bakteri mikroskopis, jamur dan protozoa. Jadi dapat juga dikatakan bahwa komunitas biotik
(biotic community) terdiri dari komunitas tumbuhan (plant community), komunitas binatang
(animal community),dan komunitas mikroba (microbial community) (1, p. 24).
Jenis khusus komunitas biotik yang kita saksikan di suatu areal tertentu, sebagian besar,
ditentukan keberadaannya oleh faktor faktor abiotik (abiotic factors), seperti misalnya jumlah
air atau kelembaban yang ada, temperatur, salinitas, dan jenis tanah.          Kondisi-kondisi
abiotik ini mendukung dan membatasi keberadaan suatu komunitas tertentu. Sebagai contoh
: kurangnya kelembaban akan menghambat pertumbuhan kebanyakan species tumbuhan,
namun mendukung pertumbuhan species tertentu. Lahan dengan kelembaban yang cukup
dan temperatur yang cocok mendukung keberadaan hutan. Adanya air merupakan faktor
utama yang dapat mendukung komunitas aquatik (1, p. 24).
Langkah awal dalam melakukan investigasi komunitas abiotik adalah menyusun katalog
seluruh species yang ada. Yang dimaksud dengan species adalah berbagai jenis tumbuhan,
binatang dan mikroba.        Masing-masing species terdiri dari individu-individu yang
mempunyai kesamaan yang kuat dalam penampilan satu sama lainnya, dan sangat dapat
dibedakan dari kelompok lainnya. Kesamaan dalam penampilan mencerminkan hubungan
genetik yang sangat erat.     Definisi species adalah keseluruhan populasi yang apabila
dipertemukan antara satu dengan yang lainnya menjadi dapat berkembang biak dan
menghasilkan keturunan yang subur.      Dalam hal species berbeda, pertemuan antara satu
dengan lainnya umumnya tidak menjadikan berkembang biak, ataupun kalaupun yang
menjadi berkembang biak, tidak dihasilkan keturunan yang subur (1, p. 24).
Dalam membuat katalog species dalam suatu komunitas, masing-masing species dicirikan
oleh populasi tertentu, yaitu dengan sejumlah tertentu individu-individu yang dengan
kebersamaannya membentuk kelompok berkembang biak.         Istilah populasi dipakai untuk
menyatakan sekelompok individu-individu dari species tertentu yang hidup di suatu areal
tertentu, sedangkan species menyatakan individu-individu dari jenis tertentu, walaupun
individu-individu tersebut dapat saja berada pada populasi dan tempat yang berbeda
(1, p. 24).
Dalam keragaman species dan komunitas yang luar biasa, sangat menarik, bahwa species
dalam suatu komunitas tergantung pada dan saling mendukung antara satu dan lainnya dalam
berbagai macam cara. Binatang tertentu tidak akan ada kecuali bila di tempat tersebut ada
tumbuhan tertentu dengan tumbuhan mana menjadi tersedia makanan dan tempat berlindung.
Komunitas tumbuhan mendukung (atau membatasi dengan ke-tidak-ber-ada-an-nya)
komunitas hewan (binatang). Selain itu setiap species tumbuhan dan binatang beradaptasi
(menyesuaikan diri) untuk dapat menghadapi faktor-faktor abiotik yang ada di tempat
tersebut. Sebagai contoh, setiap species yang hidup di daerah beriklim dingin, dengan


                                                                                       hal. 12
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

berbagai macam cara akan menyesuaikan diri untuk dapat bertahan terhadap musim dingin
dimana didalamnya terdapat periode dengan temperatur beku. Populasi yang terdiri dari
berbagai macam species dalam suatu komunitas biotik secara terus menerus saling
berinteraksi satu sama lainnya dan juga dengan lingkungan abiotik-nya (1, p. 24).
Semua yang diuraikan diatas membawa kita ke konsep ecosystem. Ecosystem adalah :
gabungan komunitas biotik (biotic community) dan kondisi abiotik didalam mana anggota
komunitas biotik hidup, termasuk didalamnya : cara-cara populasi berinteraksi satu dengan
lainnya dan juga dengan lingkungan abiotik-nya untuk berkembang biak dan menghidupkan
terus menerus keberadaan perkelompokan secara keseluruhan.            Dalam satu kata, suatu
ecosystem adalah perkelompokan tumbuhan, satwa (binatang), dan mikroba yang berinteraksi
diantara masing-masing-nya dan dengan lingkungannya sedemikian rupa, menghidupkan
terus menerus keberadaan perkelompokannya            Untuk keperluan suatu studi, ecosystem,
kurang lebih, dapat dipandang sebagai komunitas biotik khusus (yang dapat terbedakan dari
yang lainnya) yang hidup di suatu lingkungan tertentu.        Jadi, suatu hutan, suatu padang
rumput atau belukar, suatu lahan basah, suatu tanah rawa, suatu kolam, pesisir atau terumbu
karang, satu-per-satu-nya dengan species-nya masing-masing dengan suatu lingkungannya
yang tertentu, dapat di-studi sebagai suatu distinct ecosystem (khusus, dapat terbedakan dari
yang lainnya) (1, pp. 24-25).
Karena tidak ada suatu organisme (organism) yang dapat hidup terpisah dari lingkungannya
atau terpisah dari interaksi-interaksi dengan species lainnya, maka ecosystem adalah : the
functional units of sustainable life on earth (satuan-satuan fungsional kehidupan yang
“sustainable” dalam dunia ini) (1, p. 25).
Ilmu Ekologi (The Science of Ecology) adalah ilmu yang mempelajari ecosystem dan
interaksi-interaksi yang terjadi antar organisme dan antara organisme-organisme dengan
lingkungannya yang terdapat didalam ecosystem (1, p. 25).
Dalam usaha membuat suatu pengelompokan dunia kehidupan menjadi macam-macam
ecosystem, investigasi-investigasi yang telah dilakukan telah sampai pada kesimpulan bahwa
: jarang sekali terdapat satu batas yang jelas nyata antara satu ecosystem yang satu dengan
yang terdapat berdampingan dengannya, suatu ecosystem tidak pernah secara total terisolasi
dari yang lainnya. Banyak species akan menempati (dan oleh karenanya menjadi bagian
dari) dua atau lebih ecosystem pada saat yang bersamaan. Atau, ecosystem tersebut akan
berpindah dari satu ecosystem yang satu ke ecosystem yang lainnya , seperti misalnya dalam
kasus burung-burung yang mempunyai kebiasaan ber-migrasi. Dalam berpindah dari satu
ecosystem ke lainnya, dapat teramati bahwa hanya pengurangan lambat laun dalam populasi
dari suatu komunitas biotik dan suatu kenaikan populasi di ecosystem yang berbatasan.
Suatu ecosystem dapat beralih menjadi ecosystem berikutnya melalui suatu transitional
region yang dikenal sebagai ecotone, dimana didalamnya berbaur bermacam species dan
karakteristik dari dua ecosystem yang saling berbatasan (1, p. 25).
Ecotone yang terletak diantara dua ecosystem juga dapat memiliki kondisi-kondisi yang unik
yang mendukung species-species tumbuhan atau binatang yang distinctive
(berbeda/terbedakan dari yang lainnya). Tinjau, sebagai contoh, areal rawa yang sering kali
terbentuk diantara permukaan air terbuka di danau dan lahan kering (Fig. 2-3) (1, pp. 25-26).




                                                                                      hal. 13
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

Apa yang terjadi di satu ecosystem dapat dipastikan akan berpengaruh terhadap ecosystem
yang lain. Sebagai contoh, hilang dan menciutnya hutan-hutan telah mengacaukan jalur-
jalur migrasi dan berakibat penurunan drastis populasi burung-penyanyi tertentu di Amerika
Utara. Apakah hilangnya jenis burung ini akan berpengaruh terhadap ecosystem-ecosystem
yang lainnya ? (1, p. 26).




   Fig. 2-2, 1, p. 25. Ecosystem tidak terisolasi satu dengan lainnya. Satu ecosystem berbaur
   dengan ecosystem yang berbatasan dengannya dalam suatu transitional region, yang disebut
   sebagai ecotone , dimana terdapat banyak species yang terdapat di kedua ecosystem yang
   berbatasan tersebut.



Ecosystem-ecosystem yang serupa atau berhubungan sering kali dikelompokkan bersama
membentuk jenis-jenis utama kelompok ecosystem yang kemudian disebut sebagai biomes.
Hutan hujan tropis, padang rumput/belukar, dan gurun adalah contoh-contoh-nya.
Sementara lebih luas dari suatu ecosystem dalam lebar dan kompleksitasnya, suatu biome
pada dasarnya masih suatu komunitas biotik tertentu yang didukung dan dibatasi oleh faktor-
faktor lingkungan abiotik tertentu. Nama-nama dan uraian ringkas dari beberapa major
terrestrial biomes (biomes utama terrestrial, terrestrial = berkaitan dengan bumi) dapat dilihat
dalam lembar halaman ( no. halaman perlu dikoreksi) 18 , 19 , 20.           Distribusinya di se-
entero dunia sebagai konsekuensi faktor-faktor abiotik (klimatik) diperlihatkan dalam Fig. 2.4
(1, p. 26).



                                                                                         hal. 14
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

Lagi-lagi, sebenarnya secara umum tidak ada batas yang tegas diantara satu biome dengan
biome yang lainnya, namun beralih ke yang selanjutnya melalui region-region transisi. Lagi
pula, sebenarnya tidak ada kesepakatan umum diantara ecologist, apakah jenis tertentu
ecosystem harus dimasukkan ke dalam satu biome utama ataukah dimasukkan kedalam
biome tersendiri. Oleh karenanya, sangatlah mungkin ada peta serupa Fig. 2-4 yang
menggambarkan lebih banyak atau lebih sedikit biomes (1, p. 26).




 Fig. 2-3, 1, p. 26. Suatu ecotone dapat membentuk habitat yang unik dimana bermukim
 species-species khusus yang tidak dijumpai ecosystem yang berbatasan dengannya.


Serupa seperti yang diuraikan diatas, terdapat banyak sekali macam aquatic ecosystem dan
wetland ecosystem yang terutama ditentukan oleh kedalaman, salinitas, dan ke-permanen-an
air., dimana beberapa diantaranya dapat dilihat dalam lembar halaman ( no. halaman perlu
dikoreksi) 21 , 22 ,23. Kemudian terdapat bermacam-macam marine (ocean) ecosystem
yang ditentukan oleh kedalaman, tekstur dasar (lumpur s.d. lapisan batu), dan tingkat
kandungan nutrient, dan juga temperatur air.          Jadi, marine (ocean) ecosystem lebih
ditentukan faktor-faktor lingkungan fisik di lokasi-nya dibanding oleh faktor-faktor klimatik
umum seperti dalam kasus terrestrial biomes. Oleh karenanya, lebih sering disebut sebagai
marine environment dibanding disebut sebagai marine biomes. (1, pp. 26-27).
Bagaimanapun kita memilih untuk mengelompokkan dan menamai berbagai ecosystem yang
ada, yang terpenting untuk disadari adalah semua ecosystem-ecosystem tersebut tetap saling
terkait (interconnected) dan saling tergantung (interdependent). Terrestrial biomes saling
dikaitkan satu sama lain dengan aliran sungai yang ada di lingkungan mereka dan oleh
binatang-binatang yang mempunyai kebiasaan berpindah (migrating animals). Sediments dan
nutrients yang terhanyutkan dari lahan-lahan di daratan dapat “memberi makan” atau dapat
pula mencemari laut. Burung-burung laut dan binatang-binatang menyusui menghubungkan


                                                                                      hal. 15
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

lautan dengan daratan, dan seluruh biomes “berbagi” atmosfir dan siklus air yang sama
(1, p. 27).
Semua species yang ada di dunia ini dan lingkungan-lingkungan-nya dapat dilihat sebagai
satu ecosystem yang sangat besar yang disebut sebagai biosphere. Walaupun ecosystem-
ecosystem lokal merupakan satuan-satuan sustainability yang individual, semua ini saling
terkait membentuk biosphere.




                                                                                 hal. 16
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




                              hal. 17
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




                              hal. 18
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




                              hal. 19
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




                              hal. 20
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




                              hal. 21
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




                              hal. 22
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan


2.2 Ecosystem Structure.
Struktur berkenaan dengan bagian-bagian dan cara seluruh bagian-bagian tersebut menjadi
terpadu. Ada dua aspek kunci untuk seluruh ecosystem : biota atau komunitas biotik dan
faktor-faktor lingkungan abiotik. Cara berbagai katagori organisme menjadi satu paduan
disebut sebagai biotic structure (struktur biotik) (1, p. 27).

2.2.1 Biotic Structure.
Bagaimanapun keragaman ecosystem-ecosystem yang ada, semuanya mempunyai kesamaan
struktur biotik, ditinjau dari saling keterkaitan makan-memakan (feeding relationship)
                                                         (1, pp. 27-28).
                                                              Katagori            Organisme.
                                                              Katagori utama organisme
                                                              adalah sbb. : (1) producers, (2)
                                                              consumers dan (3) detritus
                                                              feeders     dan    decomposers.
                                                              Secara            bersama-sama,
                                                              kelompok-kelompok            ini
                                                              menghasilkan makanan, mene-
                                                              ruskannya kedalam flood chains
                                                              (rantai-rantai makanan) dan
                                                              mengembalikan material awal
                                                              kembali menjadi bagian abiotik-
                                                              abiotik      dari    lingkungan
                                                              (1, p. 28).
                                                            Producers.        Yang tergolong
                                                            sebagai producers terutama
                                                            tumbuhan-tumbuhan             hijau,
                                                            yang menggunakan energi
                                                            cahaya yang berasal dari
                                                            matahari untuk merubah karbon
                                                            dioksida (yang diserap dari
                                                            udara atau air) dan air menjadi
                                                            zat gula (glucose / glukosa) dan
                                                            juga     melepaskan        oksigen
                                                            sebagai       produk        ikutan.
 **Fig. 2-5, 1, p. 28. Producers dalam seluruh ecosystem
 utama adalah tumbuhan hijau, karena tumbuhan tersebut
                                                            Konversi        kimia-wi       yang
 mengandung pigmen hijau, chlorophyll.          Chlorophyll demikian ini, yang dipacu oleh
 menyerap energi cahaya, yang kemudian dipakai untuk        energi cahaya (energi surya),
 menghasilkan glukosa dari karbon dioksida dan air, serta   disebut            photo-synthesis
 melepaskan oksigen sebagai produk ikutan.... Glucose,      (fotosintesis).        Tumbuhan
 bersama dengan beberapa mineral nutrient tambahan dari
 tanah, dipakai dalam menghasilkan seluruh jaringan
                                                            dapat     membentuk          semua
 tumbuhan, yang menjadikannya tumbuh.                       molekul-molekul                yang
                                                            kompleks         (rumit)       yang
membentuk tubuhnya dari glukosa yang dihasilkan dari proses foto-sintesis, ditambah dengan
beberapa mineral nutrients seperti nitrogen, phosphorus, potasium, dan sulfur yang
diserapnya dari tanah atau dari air (1, p. 28).



                                                                                         hal. 23
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

Molekul tumbuhan yang berfungsi menyerap energi cahaya untuk proses fotosintesis adalah
apa yang disebut sebagai chlorophyll, pigment (zat warna) berwarna hijau. Oleh karenanya,
tumbuhan yang menjalankan fotosintesis dengan mudah dapat dikenali dari warnanya yang
hijau. Dalam beberapa kasus, warna hijau berbaur dengan tambahan warna lain yaitu merah
dan coklat.     Itulah sebabnya ganggang merah dan ganggang coklat juga menjalankan
fotosintesis.   Producers terdapat dalam rentang keragaman mulai dari yang mikroskopis,
ganggang ber-sel tunggal, tumbuhan berukuran sedang seperti rumput, sampai ke pohon-
pohon berukuran raksasa. Setiap ecosystem utama, baik aquatic maupun terrestrial, memiliki
producers tertentu yang melangsungkan fotosintesis (1, p. 28).




 Fig. 2-6, 1, p. 29. Organik dan inorganik. Air dan molekul-molekul sederhana yang dijumpai
 dalam udara, bebatuan, dan tanah adalah inorganik. Producers, mempergunakan energi cahaya,
 merubah bahan-bahan inorganik menjadi bahan-bahan organik.          Material-material organik
 kemudian diuraikan kembali menjadi material-material inorganik dengan jalan pembakaran atau
 pencernaan, yang juga melepaskan energi.      Secara kimiawi, senyawa organik mengandung
 ikatan-ikatan karbon-karbon dan karbon-hidrogen yang tidak dijumpai dalam material-material
 inorganik.


Istilah organic dipakai untuk menyatakan bahwa : keadaannya yang terkait dengan seluruh
material yang membentuk organisme hidup, sebagai contoh misalnya : molekul-molekul
seperti protein, lemak, dan karbohidrat. Demikian juga, material-material yang merupakan
produk-produk spesifik dari organisme hidup, seperti daun-daun yang mati, kulit, gula dan
kayu, dipandang termasuk organik. Di sisi lain, material-material dan zat-zat kimia yang ada
dalam udara, air , bebatuan dan mineral-mineral, yang ada terpisah dari aktifitas organisme
hidup, dipandang termasuk inorganic. Ciri kunci dari material dan molekul-molekul organik
adalah dalam bagian terbesar terbentuk dari ikatan atom karbon dan hidrogen, yang
merupakan suatu struktur yang tidak dijumpai dalam material-material inorganik. Struktur
karbon-hidrogen bermula dari proses fotosintesis. Atom hidrogen diambil dari molekul
udara dan atom karbon diambil dari karbon dioksida yang dipadukan bersama membentuk
senyawa organik dalam proses fotosintesis. Tumbuhan-tumbuhan hijau mempergunakan
cahaya sebagai sumber energi untuk menghasilkan mulokul-molekul organik yang kompleks
yang dibutuhkan oleh tubuhnya dari bahan-bahan kimia sederhana (karbon dioksida, air, dan


                                                                                        hal. 24
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

nutrients minerals) yang terdapat dalam lingkungan. Pada saat konversi dari inorganik
menjadi organik terjadi, sejumlah energi cahaya menjadi tersimpan dalam senyawa-senyawa
organik (1, p. 29).
Seluruh organisme dalam ecosystems selain tumbuhan hijau memakan material-material
organik baik sebagai sumber energi ataupun nutrients.    Yang demikian ini tidak hanya
semua binatang, tapi juga fungi (jamur) serta organisme-organisme serupa, kebanyakan
bakteri, dan bahkan beberapa tumbuhan tingkat yang lebih tinggi yang tidak diperlengkapi
dengan chlorophyll yang oleh karena ini tidak dapat melangsungkan fotosintesis(1, pp. 29-
30).
Oleh karena itu, tumbuhan hijau, yang dapat menjalankan proses fotosintesis, mutlak
memegang peran penting untuk seluruh komponen ecosystems.           Fotosintesis yang
berlangsung didalamnya dan pertumbuhannya adalah proses menghasilkan material-material
organik yang menunjang seluruh organisme lainnya dapat tetap bertahan hidup dalam
ecosystem-nya yang terkait (1, p. 29).
Seluruh organisme yang ada dalam biosfir dapat dibagi dalam 2 katagori : autotrophs dan
heterotroph , berdasarkan apakah organisme tersebut menghasilkan atau tidak menghasilkan
senyawa-senyawa organik yang dibutuhkannya untuk dapat bertahan hidup dan tumbuh.
Organisme-organisme seperti tumbuhan hijau, yang menghasilkan sendiri material-material
organik dari bahan-bahan inorganik yang terdapat dalam lingkungan dengan mempergunakan
sumber energi eksternal (yang berasal dari luar) disebut autotroph. Seperti telah disebutkan
terdahulu, autotroph yang terpenting dan terkenal sejauh ini adalah tumbuhan hijau (green
plants), yang mempergunakan Chlorophyll           untuk menangkap energi cahaya untuk
fotosintesis. Walaupun demikian, beberapa bakteri mempergunakan pigmen warna ungu
untuk fotosintesis, dan beberapa bakteri lainnya mendapatkan energi dari zat-zat kimia
inorganik tertentu yang mengandung banyak energi.         Organisme lain yang harus terlebih
dahulu mengkonsumsi material organik untuk memperoleh energi dan nutrients disebut
heterotroph       Heterotroph dapat dibagi dalam beberapa sub-katagori, dua sub-katagori
utama adalah : consumer (yang memakan mangsa hidup), detritus feeders, dan decomposers
yang ke-dua-dua-nya mengkonsumsi organisme-organisme mati atau produk-produk-nya
(1, p. 30).
Consumers.       Consumers terdiri dari organisme yang sangat bervariasi, mulai dari yang
berukuran mikroskopis seperti bakteri, sampai yang berukuran sebesar ikan paus biru,
termasuk juga dalam kelompok ini ; berbagai jenis protozoa, cacing, ikan dan kerang,
serangga, reptil, binatang amfibi, burung-burung, binatang-binatang menyusui (termasuk
manusia) (1, p. 30).
Untuk dapat memahami struktur ecosystem, consumer dibagi dalam beberapa sub-kelompok
menurut sumber makanan-nya. Binatang-binatang, dari yang sebesar gajah sampai yang
sekecil rayap yang memakan langsung producers disebut sebagai primary consumers, yang
juga sering kali disebut sebagai herbivores (herbivora = pemakan tumbuhan) (1, p. 30).
Binatang-bintang yang memangsa / memakan primary consumers disebut secondary
consumers.




                                                                                     hal. 25
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

                                                              Rusa-rusa      besar    yang
                                                              pemakan tumbuhan adalah
                                                              primary consumers, sedang-
                                                              kan srigala-srigala pemakan
                                                              rusa besar adalah secondary
                                                              consumers. Masih ada lagi
                                                              third, fourth, atau tingkat
                                                              consumers      yang     lebih
                                                              tinggi,    dan      binatang-
                                                              binatang ter-tentu dapat
                                                              menempati lebih dari satu
                                                              posisi dalam tingkat skala
                                                              consumers.           Sebagai
                                                              contoh misalnya, manusia,
                                                              dia      adalah      primary
                                                              consumers pada saat dia
                                                              makan sayur-sayur-an, na-
                                                              mun juga secondary con-
sumers pada saat dia makan daging, dan third-level consumer pada saat dia makan ikan yang
hidupnya dari memakan ikan yang lebih kecil yang hidupnya dari memakan ganggang.
Secondary dan consumers dalam urutan selanjutnya disebut carnivores (karnivora = pemakan
daging). Consumers yang memakan baik tumbuhan maupun binatang disebut omnivores
(omnivora = pemakan segala) (1, p. 30).
Dalam suatu hubungan dimana satu binatang menyerang, membunuh, dan memakan binatang
lainnya, binatang penyerang dan pembunuh tersebut disebut predator , dan binatang yang
terbunuh disebut prey. Diantara kedua binatang ini terdapat suatu hubungan yang disebut
sebagai predator-prey relationship (1, p. 30).




 Fig. 2-9, 1, p.31.  Macam-macam parasit. Hampir seluruh kelompok besar organisme paling
 tidak beberapa anggotanya yang bersifat parasit terhadap anggota lainnya. Diperlihatkan disini
 (a) benalu, yang merupakan parasit tumbuhan. Yang seperti tali-tali berwarna oranye adalah
 ranting-ranting benalu dengan mana ia mengisap getah-getah tumbuhan yang menjadi
 mangsanya, benalu yang diperlihatkan disini tidak mempunyai daun dan tidak juga memiliki
 chlorophyll. (b) Cacing-casing Ascaris lumbricoides , parasit terhadap manusia yang terbesar
 dapat mencapai panjang sampai 35 cm.       (c) Lamprey menyerang ikan salmon.        Lamprey
 merupakan parasit untuk ikan.


Parasit adalah katagori penting lainnya dari kelompok consumers. Parasit adalah organisme,
baik tumbuhan atau binatang, yang menjadi terkait erat dengan mangsanya dan mengambil
makanan dari mangsanya tersebut dalam waktu yang relatif lama, pada umumnya tidak
bersifat membunuh (paling tidak, tidak segera), namun sering kali melemahkan mangsanya

                                                                                          hal. 26
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

sehingga menjadi lebih rentan untuk dapat terbunuh oleh predator lainnya atau oleh kondisi-
kondisi yang merugikan.       Tumbuhan atau binatang tempat dimana parasit mendapat
makanannya disebut host. Jadi yang dibicarakan dalam alinea ini juga tentang adanya suatu
hubungan yang disebut sebagai host-parasites relationship (1, pp. 30-31).
Banyak sekali ragamnya organisme-organisme yang bersifat parasit.        Berbagai macam
cacing adalah contoh yang sudah amat dikenal, juga protozoa-protozoa tertentu, serangga,
dan bahkan binatang menyusui tertentu, seperti kelelawar pengisap darah dan juga tumbuhan
tertentu (benalu) termasuk dalam jenis parasit.       Banyak dari penyakit tumbuhan dan
beberapa penyakit binatang disebabkan oleh fungi (jamur).       Bahkan, sebenarnya setiap
kelompok utama organisme paling tidak memiliki satu anggota yang bersifat parasit. Parasit
dapat hidup didalam atau diluar mangsanya (1, p. 31).
Contoh producers dan consumers, dan feeding relationship diantara ke-dua-nya, diperlihatkan
dalam Fig. 2-10.




  fig.2-10, 1-p.32      Common feeding (trohic) relationships among producers and
  consumers.




                                                                                    hal. 27
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

Detritus Feeders dan Decomposers. Material tumbuhan yang mati seperti daun-daun yang
gugur, ranting dan batang pohon yang mati, rumput dan alang-alang yang telah mati, kotoran
bintang, dan tubuh binatang yang mati disebut sebagai detritus (dibaca : di-TRI-tus). Banyak
organisme yang terkhususkan pemakan detritus, yang kemudian consumers jenis ini disebut
sebagai detritus feeders atau detritivores contohnya : cacing tanah, rayap, semut dll....
(1, p. 31).
Kelompok terpenting detritus feeders utama adalah decomposers, yang disebut fungi (jamur)
atau bacteria (bakteri).      Organisme-organisme ini mengeluarkan enzim-enzim yang
melancarkan pencernaan yang menyebabkan menjadi hancurnya kayu, sebagai contoh
misalnya, menjadi gula sederhana dimana kemudian jamur atau bakteri menyerapnya untuk
keperluan kelangsungan hidupnya.            Walaupun jamur dan bakteri disebut sebagai
decomposers karena kelakuannya yang unik, jamur dan bakteri dikelompokkan dalam
detritus feeders karena fungsinya dalam ecosystem adalah sama.              Pada gilirannya,
decomposers akan dimakan oleh semacam secondary detritus feeders seperti protozoa, rayap,
serangga dan cacing. Pada saat jamur atau decomposers lainnya mati, tubuhnya menjadi
bagian dari detritus dan sumber energi serta nutrients untuk yang menjadi detritus feeders dan
decomposers selanjutnya (1, p. 31).
Ringkasnya, walaupun ecosystem tampil dalam satu keragaman, semua memiliki struktur
biotik (biotic structure) yang sama. Semuanya dapat dijelaskan dalam batasan autotrophs
atau producers, yang menghasilkan bahan-bahan organik yang kemudian menjadi sumber
energi dan nutrients untuk heterotrophs, yang dapat kemudian dikelompokkan lagi dalam
berbagai katagori sebagai consumers, detritus feeders dan decomposers (1, p. 31).
Feeding Relationship : Food Chains, Food Webs, and Trophic Levels.                   Dalam
menjelaskan struktur biotik ecosystem, sangat jelas bahwa interaksi-interaksi utama diantara
organisme yang melibatkan feeding relationships.         Kita dapat menyebutkan tak terkira
banyaknya jalur pintasan dimana satu organisme dimakan oleh yang berikutnya, yang
kemudian dimakan lagi oleh yang berikutnya lagi, dst....... Masing-masing jalur pintasan
tersebut disebut food chain (rantai makanan) (1, p. 33).
Suatu populasi herbivora memakan berbagai jenis tumbuhan, dan kemudian herbivora ini
dimangsa oleh beberapa secondary consumer atau omnivora.           Sebagai konsekuensinya,
sebenarnya seluruh rantai-rantai makanan saling berkaitan dan membentuk suatu “complex
web of feeding relationship”. Istilah food web dipakai untuk menyatakan jaringan yang
kompleks dari rantai-rantai makanan yang saling berkaitan (interconnected) (1, p. 33).
Walaupun rantai makanan teoritis jumlahnya banyak dan food webs rumit sifatnya, terdapat
pola keseluruhan yang sederhana : Semua rantai makanan pada dasarnya menjurus pada
serangkaian tahap atau tingkatan, dari producers kepada primary consumer (atau primary
detritus feeders) kemudian ke secondary consumers (atau secondary detritus feeders), dan
seterusnya... Feeding Levels yang semacam ini disebut trophic levels. Seluruh producers
termasuk dalam trophic level 1, seluruh primary consumers (dalam kata lain : herbivora) baik
yang memakan producers yang masih hidup ataupun yang telah mati, termasuk dalam trophic
level 2, organisme yang memakan herbivora-herbivora ini termasuk dalam trophic level 3,
dan seterusnya .... (1, p. 33).




                                                                                       hal. 28
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




Fig. 2-11, 1, p. 32.    Feeding (Trophic) relationship antara primary detritus feeders, secondary
detritus feeders, dan consumers.     Organisme-organisme yang memakan detritus mendukung
banyak organisme lainnya untuk dapat hidup dalam tanah, dan ini, pada gilirannya, akan dimakan
oleh consumers yang lebih besar.




Fig. 2-12, 1-p. 33. Ringkasan tentang bagaimana organisme hidup secara ekologis dikelompokkan
menurut atribut apa yang menjadi makanannya.



                                                                                         hal. 29
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




Apakah menunjukkan struktur biotik dari suatu ecosystem menurut rantai makanan, food
webs, atau trophic levels, haruslah terlihat, melalui masing-masing feeding step , bahwa
disana ada pergerakan mendasar nutrients kimiawi dan penyimpanan energi yang terkandung
didalam yang dimakan dari satu organisme (atau dari satu tingkat organisme) ke yang
berikutnya. Pembandingan diagramatis dari rantai makanan, food web, dan trophic level
diperlihatkan dalam Fig. 2-13a. Marine food web diperlihatkan dalam Fig. 2-13b (1, p. 33).




                                                                                   hal. 30
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

Ada berapa trophic level disana ? Biasanya, dalam suatu ecosystem tidak lebih dari tiga atau
empat. Jawaban yang demikian ini diperoleh dari observasi langsung. Biomass, atau berat
total gabungan (netto kering), semua organisme pada masing-masing trophic level yang dapat
diperkirakan dengan mengumpulkan (atau menangkap) dan menimbang sample yang
diperoleh. Dalam terrestrial ecosystems, biomass kurang lebih 90 – 99 % lebih sedikit pada
masing-masing trophic level yang lebih tinggi. Bila biomass producers di suatu lahan
rumput adalah 10 ton (20 000 pounds) per acre, biomass herbivora tidaklah akan lebih dari
2 000 pounds, kemudian karnivora tidak akan lebih dari 200 pounds. Mengambarkan hal
yang demikian ini secara grafis, maka dihasilkan sesuatu yang disebut sebagai biomass
pyramid seperti yang diperlihatkan dalam Fig. 2-14 (1, p. 33).




 Fig. 2-14, 1-p. 35. Biomass pyramid (Piramida Biomasa). Representasi grafis biomasa (total
 gabungan masa organisme) pada trophic level berurutan membentuk semacam piramida.




Biomass berkurang demikian banyak pada saat naik ke tingkat berikutnya terutama karena
banyak makanan yang dikonsumsi oleh heterotroph tidak di-konversi menjadi jaringan tubuh
heterotroph tersebut, melainkan diuraikan sehingga energi yang terkandung didalamnya
dilepaskan dan dipergunakan oleh heterotroph tersebut. Sangat jelas untuk diamati bahwa
semua heterotroph tergantung pada masukan menerus bahan-bahan organik segar yang
dihasilkan oleh autotroph (tumbuhan hijau).      Tanpa input yang demikian, heterotroph
semuanya akan kehabisan makanan dan menderita kelaparan (1, pp. 33-35).




                                                                                     hal. 31
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




  Fig. 2-15, 1-p. 36. Gerakan nutrients (panah warna biru) dan gerakan energi (panah warna
  merah) dan gerakan ke-dua-dua-nya (panah warna coklat) melalui ecosystem.        Nutrients
  mengikuti suatu siklus, yang dipakai lagi, dan lagi. Energi cahaya diserap oleh producers
  dilepaskan dan hilang sebagai energi panas pada saat ia “dimanfaatkan”.


Pada saat terjadi penguraian material-material organik, elemen-elemen kimiawi dilepaskan
kembali ke lingkungan dalam keadaan inorganik, yang kemudian akan diserap kembali oleh
autotroph (producers).     Jadi, terdapat suatu siklus nutrients dari lingkungan melalui
organisme dan kembali ke lingkungan.       Energi yang dipakai, di sisi lain, hilang sebagai
panas yang dilepaskan dari tubuh-tubuh masing-masing (lihat Fig. 2-15).
Seluruh rantai makanan, food webs, dan trophic levels harus dimulai dengan producers ,
dan producers harus mempunyai kondisi lingkungan yang menunjang pertumbuhannya.
Menurut konsep biomass pyramid, populasi semua heterotroph, termasuk manusia, benar-
benar terbatasi oleh apa yang dapat dihasilkan oleh tumbuhan, bila ada faktor yang

                                                                                        hal. 32
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

menyebabkan kapasitas produktif tumbuhan hijau menjadi menurun, maka semua organisme
lain pada trophic level yang lebih tinggi juga akan menjadi berkurang (1, p. 35).
Nonfeeding Relationships. Mutually Supportive Relationship. Struktur keseluruhan dari
ecosystems didominasi oleh feeding relationships. Dalam suatu feeding relationship, kita
umumnya berfikir bahwa satu species memperoleh keuntungan, sementara yang lainnya
menjadi terancam. Sebenarnya, terdapat banyak hubungan-hubungan (relationships) yang
menghasilkan kondisi saling menguntungkan, fenomena ini disebut sebagai mutualism.
Contoh yang sudah dikenal adalah hubungan antara bunga dan serangga.                 Serangga
diuntungkan dengan menemukan minuman yang sangat lezat dari bunga-bunga dan
                                                            tumbuhan diuntungkan dengan
                                                            terbantu dalam dapat terjadinya
                                                            proses penyerbukan.        Contoh
                                                            lain dijumpai di laut-laut tropis :
                                                            Ikan Badut (Clownfish) kebal
                                                            terhadap racun yang terdapat
                                                            pada gurita suatu tumbuhan laut,
                                                            yang       digunakan         untuk
                                                            menghentikan gerak mangsanya,
                                                            sehingga ikan-ikan ini dapat
                                                            memakan detritus yang terdapat
                                                            di sekeliling tumbuhan laut
                                                            tersebut, dimana pada saat yang
                                                            sama       juga       memperoleh
                                                            perlindungan     dari    serangan
                                                            predator yang mungkin ada yang
 Fig. 2-16, 1-p. 36. Hubungan mutualistik, dimana kedua     tidak kebal terhadap racun yang
 species saling diuntungkan, yang terjadi antara ikan badut dikeluarkan     tumbuhan       laut
 dengan sejenis tumbuhan laut.                              tersebut, sementara tumbuhan
                                                            laut     diuntungkan       dengan
                                                            dilakukannya suatu pembersihan
oleh ikan tersebut (1, p. 35).
Dalam beberapa kasus, hubungan mutualistik telah menjadi sedemikian erat sehingga species
yang terlibat tidak mampu lagi hidup sendiri. Contoh klasiknya adalah kelompok tumbuhan
yang disebut lichens. Tumbuhan lichens sebenarnya terdiri dari 2 organisme : jamur dan
ganggang.       Jamur memberikan perlindungan terhadap ganggang, membuat ganggang
menjadi dapat bertahan hidup dalam habitat-habitat yang kering, dimana ganggang pada
kondisi demikian tidak dapat hidup menyendiri, dan ganggang, yang termasuk sebagai
producers, menyediakan makanan untuk jamur, yang termasuk jenis heterotroph.            Dua
species yang hidup bersama dalam hubungan yang sangat erat disebut mempunyai suatu
hubungan symbiotic . Arti kata symbiosis itu sendiri memang berarti ”hidup bersama” dalam
suatu kesatuan yang erat (sym = bersama, bio = hidup), namun tidak tegas/jelas apakah saling
menguntungkan atau menghasilkan kerugian di satu fihak atau di kedua fihak. Oleh karena
itu, hubungan symbiotic dapat berupa parasitic relationships, namun juga dapat berupa
mutualistic relationships (1, p. 37).
Sementara yang tidak terkatagorikan mutualistik, tak terhitung banyak relationships dalam
suatu ecosystem yang dapat dipandang sebagai pendukung sustainability keseluruhan.
Sebagai contoh, detritus yang berasal dari tumbuhan menjadikan adanya makanan untuk
decomposers dan detritus feeders yang tinggal dalam tanah seperti cacing tanah. Jadi

                                                                                        hal. 33
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

organisme-organisme ini diuntungkan dengan adanya tumbuhan, namun juga tumbuhan
diuntungkan karena aktifitas organisme-organisme ini merupakan alat pelepas nutrients dari
detritus serta mengembalikan nutrients kedalam tanah sehingga nutrients tersebut kembali
menjadi dapat dipakai oleh tumbuhan. Dalam contoh lain, burung-burung pemakan daging
diuntungkan oleh tumbuhan dengan menjadi tersedianya bahan untuk membuat sarang dan
tempat di pepohonan, sementara komunitas tumbuhan diuntungkan karena burung-burung
tersebut memakan dan oleh karenanya menurunkan populasi serangga herbivora. Bahkan
dalam predator-prey relationships, beberapa kondisi saling menguntungkan dapat terjadi.
Terbunuhnya mangsa-mangsa individual yang lemah atau telah terkena penyakit akan
menguntungkan populasinya secara keseluruhan karena menjadi terjaganya tetap sehat.
Predators dan parasites juga dapat mencegah populasi herbivora menjadi demikian berlimpah
yang akan menjadikan lingkungannya menjadi overgraze (rerumputan, semak belukar,
tumbuhan diambil/terambil melampaui batas) (1, p. 37).


Competitive Relationships. Menyimak konsep food webs, dapat terlihat bahwa species
binatang berada dalam kompetisi besar yang “free-for-all” antara satu sama lain. Dalam
kenyataannya kompetisi yang dahsyat jarang sekali terjadi, karena masing-masing species
cenderung untuk mengkhususkan dan menyesuaikan diri pada habitat dan/atau niche – nya
masing-masing (1, p. 37).
Habitat terkait dengan jenis tempat, ditentukan oleh komunitas tumbuhan dan lingkungan
fisik, dimana suatu species secara biologis beradaptasi (menyesuaikan diri) untuk hidup.
Sebagai contoh, hutan deciduous (tumbuhan yang berganti daun), rawa, lahan terbuka ber-
rumput/alang-alang/semak-belukar (an open grassy field) menunjukan tipe-tipe habitat.
Tipe-tipe hutan (misalnya conifer vs. deciduous, conifer = kayu / pohon jarum, deciduous =
tumbuhan yang berganti daun) menyajikan habitat yang jelas dapat di-per-beda-kan dan
mendukung beragam kehidupan liar (wildlife) (1, p. 37).
Walaupun pada mana species yang berbeda mendiami habitat yang sama, kompetisi yang
terjadi jarang terjadi atau sama sekali tidak terjadi, hampir seluruhnya, karena masing-masing
species memiliki niche-nya sendiri-sendiri. Suatu animal’s niche (niche-nya binatang, niche
= ceruk, relung atau tempat) mengacu pada : yang dimakannya, dimana makannya, kapan
makannya, dimana binatang tersebut menemukan tempat bersembunyi/berlindung, dan
dimana bersarang. Terlihat bahwa para pesaing dapat sama-sama berada dalam habitat yang
sama namun mempunyai niches yang berbeda.               Sebagai contoh, wood-pecker (pematuk
kayu), yang memakan serangga-serangga yang terdapat dalam kayu yang mati, tidak ber-
kompetisi dengan burung-burung yang makanannya biji-biji-an. Banyak species burung-
bernyanyi (songbirds) sama-sama berada di hutan, namun burung-burung tersebut memakan
serangga dari level yang berbeda pada pohon. Kelelawar dan burung kepinis ke-dua-dua-
nya makanannya serangga terbang, namun mereka tidak berkompetisi, karena kelelawar
makannya malam dan burung kepinis makannya siang (1, p. 37).
Sering kali terjadi kompetisi interspecies dimana terjadi overlap habitat atau niches. Bila
dua species memang bersaing langsung dalam segala hal, sebagaimana kadang-kadang terjadi
bila suatu species dimasukkan (masuk) dari benua lain, satu diantaranya umumnya binasa
dalam kompetisi tersebut, yang demikian ini disebut competitive exclusion principle.
(1, p. 37).




                                                                                       hal. 34
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




  Fig. 2-18, 1-38. 5 species burung berkicau di Amerika Utara mengurangi kompetisi diantara
  mereka dengan mencari makan di ketinggian dan bagian pohon yang berbeda.


Seluruh tumbuhan hijau membutuhkan air, nutrients, dan cahaya dan dimana mereka tumbuh
pada lokasi yang sama, satu species akan meng-eliminasi yang lainnya melalui suatu
kompetisi. Walaupun demikian, masing-masing species mampu dapat mempertahankan
dirinya melawan kompetisi bila kondisinya sangat cocok untuk itu. Konsep yang sama
berlaku untuk species hidup di aquatic dan marine ecosystems (1, p. 37).


2.2.2 Abiotic Factors.
Seperti telah disebutkan terdahulu, lingkungan melibatkan “permainan” antara banyak
faktor-faktor fisik dan kimiawi, atau abiotic factors (faktor-faktor abiotik), yang paling utama
adalah hujan/rainfall (jumlah dan distribusi sepanjang tahun dan/atau kelembaban tanah yang
ada), temperatur (panas dan dingin ekstrim, dan juga rata-rata), cahaya, angin, nutrients
kimiawi, pH (keasaman), salinitas, dan api. Dalam aquatic ecosystems, faktor abiotik yang
menentukan (kunci) adalah : salinitas (air tawar vs. air asin), temperatur, nutrients kimiawi,
tekstur dasar (bebatuan vs. lanau), kedalaman (depth) dan kekeruhan (turbidity) air (yang
menentukan sedalam mana cahaya dapat masuk kedalam air), dan aliran. Tingkat sejauh
mana masing-masing faktor ada atau tidak ada, tinggi atau rendah, nyata sekali berpengaruh
terhadap sejauh mana suatu organisme dapat bertahan hidup. Walaupun demikian, masing-
masing species akan dipengaruhi/terpengaruhi oleh masing-masing faktor secara berbeda.


                                                                                         hal. 35
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

Akan dapat terlihat bahwa : perbedaan dalam respon terhadap lingkungan dari masing-
masing species ini menentukan species yang mana akan atau tidak akan menempati suatu
kawasan tertentu atau areal tertentu dalam kawasan. Pada gilirannya, organisme yang mana
yang dapat atau tidak dapat bertahan hidup menentukan sifat alami dari ecosystem tersebut
(1, p. 38).
Optimum, Zone of Stress, and Limit of Tolerance. Beberapa makhluk hidup tetap hidup
di tempat dimana kondisinya sangat basah, yang lainnya di tempat yang relatif kering.
Beberapa tumbuh subur di tempat yang hangat, sementara yang lainnya tumbuh paling subur
di situasi yang lebih dingin. Beberapa tolerate terhadap keadaan beku, yang lainnya tidak.
Beberapa membutuhkan matahari yang terang, yang lainnya tumbuh paling baik di tempat
yang banyak bayangan (terlindung dari matahari). Sistem aquatic dibagi menjadi air tawar
dan air asin, masing-masing dengan ikan dan organisme lainnya sendiri-sendiri (1, p. 38).
Eksperimen laboratorium secara jelas menunjukkan kenyataan bahwa species yang berbeda
paling baik beradaptasi pada kondisi yang berbeda pula. Organisme dapat tumbuh dibawah
kendali kondisi-kondisi dimana satu faktor kondisinya bervariasi, sementara faktor-faktor
lainnya dijaga agar konstan. Eksperimen ini menunjukkan bahwa : untuk masing-masing
faktor ada suatu optimum-nya, level tertentu pada mana suatu organisme berada pada kondisi
paling baik. Pada level yang lebih tinggi atau lebih rendah, organisme tersebut tidak berada
pada kondisi yang terbaik, dan pada kondisi ekstrim selanjutnya, organisme tersebut sama
sekali tidak lagi dapat bertahan hidup. Konsep ini secara grafis diperlihatkan dalam Fig. 2-
19.     Temperatur diperlihatkan sebagai variabel dalam gambar tersebut, namun sebenarnya
hal yang serupa berlaku juga untuk faktor-faktor abiotik lainnya yang terkait (1, p. 38).
Titik dimana respon terbaik terjadi disebut optimum , namun karena yang demikian ini sering
kali terjadi pada suatu rentang tertentu, adalah umum untuk menyebutnya sebagai optimum
range (rentang optimum).           Keseluruhan rentang/bentang yang memungkinkan untuk
tumbuh disebut range of tolerance . Titik-titik diujung tertinggi dan terendah dalam range
of tolerance disebut limit of tolerance . Diantara rentang optimal dengan batas atas dan
batas bawah limit tolerance terdapat apa yang disebut zones of stress. Yaitu zona dimana
pada saat faktor naik atau turun menjauh dari rentang optimal, organisme akan mengalami
peningkatan stress (tekanan), hingga, pada saat sampai limit of tolerance atas atau bawah,
organisme tersebut tidak dapat lagi bertahan hidup (1, p. 38).
Tentu saja, tidak semua species telah di-test untuk setiap faktor, walaupun demikian,
konsistensi dari observasi yang semacam ini menjuruskan kita pada suatu kesimpulan bahwa
hal yang berikut ini adalah prinsip biologis yang fundamental (1, p. 38).:
    Setiap species (baik tumbuhan maupun binatang) , dalam kaitannya dengan faktor-
    abiotik , memiliki rentang optimum (optimum range) , zone of stress , dan limit of
    tolerance.




                                                                                     hal. 36
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




   fig. 2-19, 1-p.39 For every factor influencing growth, reproduction, and survival, ther is an
   optimum level. Above and below the optimum, there is increasing stress, until survival becomes
   impossible at the limits of tolerance. The total range between the high and low limits is the
   range of the tolerance. Levels at which the optimum, zones of stress, and limits of tolerance
   occur are different for each species and are a function of the genetic makeup and variability
   within the species population. The genetic makeup is the basis of a species’ adaptation to its
   environment. Not only are individuals more robust at the optimums, but they are also more
   nomerous.



Jalur eksperimentasi ini juga menunjukkan bahwa species yang berbeda bervariasi dalam
karakteristik yang terkait dengan nilai pada mana kondisi optimum dan limit of tolerance
terjadi. Sebagai contoh : berapa banyak air-kah untuk suatu species dapat menimbulkan
stress untuk yang ke dua, dan mengakibatkan kematian pada yang ke tiga.          Beberapa
tumbuhan tidak dapat tolerate terhadap temperatur beku, lainnya dapat tolerate sedikit saja,
namun tidak tolerate terhadap yang intents, dan beberapa yang lainnya justru membutuhkan

                                                                                            hal. 37
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

beberapa minggu temperatur beku untuk dapat melengkapi siklus hidupnya.       Juga ada
beberapa species yang mempunyai range of tolerance yang lebar, sementara yang lainnya
mempunyai rentang (range) yang lebih sempit.    Sementara kondisi optimum dan limit of
tolerance berbeda untuk masing-masing species, terdapat banyak overlap-overlap diantara
ranges of tolerance.
Konsep range of tolerance tidak sekedar berpengaruh terhadap pertumbuhan individuals, ,
sebagaimana kesehatan dan tenaga dari masing-masing individuals berpengaruh terhadap hal
per-kembang-biak-an dan kemampuan bertahan hidup generasi penerusnya, maka populasi
akan banyak dipengaruhi oleh faktor-faktor yang ada dalam range of tolerance tersebut.
Population density of species (kepadatan populasi species = jumlah individual species per
satuan areal) akan terbesar bila seluruh kondisi adalah optimal, dan population density akan
menurun bila salah satu atau beberapa kondisi keluar dari rentang optimum. Dapatkah anda
mulai untuk mengkaitkan hal ini dengan keberadaan suatu ecotones, peralihan dari satu
ecosystem atau biome ke ecosystem atau biome lainnya, seperti yang dijelaskan dalam bab
terdahulu ? (1, pp. 38-39).
Law of Limiting Factors (Hukum Faktor-faktor Pembatas). Ada kondisi optimum dan limit
of tolerance untuk setiap satu faktor abiotik. Oleh karena itu, berlaku keadaan yaitu bila
salah satu faktor berada di luar rentang optimal, maka faktor tersebut akan menyebabkan
stress (tekanan) dan membatasi (menghambat) pertumbuhan, per-kembang-biak-an, atau
bahkan ke-bertahan-an hidup populasi terkait.      Faktor yang membatasi (menghambat)
pertumbuhan disebut limiting factor.       Apa yang diuraikan diatas disebut sebagai law of
limiting factors (1, p. 39).
Perlu diperhatikan bahwa yang menjadi limiting factor mungkin karena persoalan “terlampau
banyak”, namun mungkin juga karena persoalan “terlampau sedikit”.           Sebagai contoh,
tumbuhan dapat stressed (tertekan) atau terbunuh (menjadi mati) bukan hanya oleh
kekurangan air atau kekurangan pupuk, namun juga karena kelebihan air atau kelebihan
pupuk, dimana keadaan kelebihan ini adalah kegagalan yang umum dialami pe-kebun
pemula. Limiting factor dapat berubah dari satu waktu ke waktu lain. Sebagai contoh,
dalam suatu musim tanam tunggal, temperatur akan menjadi “pembatas” di awal musim semi,
namun nutrients akan menjadi “pembatas” kemudian, dan kemudian air akan merupakan
“pembatas” bila terjadi kekeringan. Juga, bila satu limiting factor diperbaiki, pertumbuhan
akan meningkat hanya bila faktor-faktor lainnya dapat turut menunjang.           Tentu saja,
potensial genetik organisme merupakan limiting faktor penentu utama. Bunga Aster tidak
akan pernah tumbuh menjadi setinggi pohon, atau tikus tidak akan pernah tumbuh menjadi
sebesar gajah, sebaik dan se-optimal bagaimanapun faktor-faktor lingkungan yang
mendukungnya (1, p. 40).
Law of Limiting Factors untuk pertama kalinya dikemukakan oleh Justus von Liebig pada
tahun 1840 dalam kaitannya dengan observasi yang dilakukannya tentang efek-efek dari
nutrients kimiawi terhadap pertumbuhan tanaman. Liebig melihat bahwa membatasi salah
satu dari beberapa nutrient yang berbeda pada sembarang waktu telah akan memberikan efek
yang sama : yaitu membatasi (menjadi terbatas/terhambat-nya) pertumbuhan (1, p. 40).
Observasi yang telah dilakukan sejak zaman Liebig memperlihatkan bahwa Law of Limiting
Factors dapat diterapkan lebih luas : Pertumbuhan dapat terhambat tidak hanya akibat faktor-
faktor abiotik, tapi juga oleh faktor-faktor biotik. Sehingga, limiting factor untuk suatu
populasi mungkin saja kompetisi atau predation dengan/oleh species lainnya.           Yang
demikian ini adalah kasus nyata yang dihadapi dalam bidang tanaman pertanian, dimana ada
perjuangan yang secara konstan perlu dilakukan untuk menjaga tanaman tetap tidak

                                                                                     hal. 38
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

terhambat pertumbuhannya atau bahkan menjadi berkurang oleh berbagai macam serangan
hama dan penyakit (1, p. 40).
Sementara satu faktor dapat ditunjuk sebagai limiting faktor untuk waktu tertentu, beberapa
faktor diluar yang optimum dapat menunjang untuk sama-sama menyebabkan tambahan
stress atau bahkan kematian. Khususnya pollutant mungkin beraksi dengan jalan/cara yang
menyebabkan organisme menjadi lebih rentan terhadap penyakit dan kekeringan. Kasus-
kasus demikian adalah contoh-contoh dari apa yang disebut sebagai synergistic effects, atau
synergisms, yang didefinisikan sebagai berikut : dua atau lebih faktor berinteraksi sedemikian
rupa sehingga menyebabkan suatu efek lebih besar dibanding bila masing-masing faktor
mengakibatkan secara sendiri-sendiri (1, p. 40).
Dalam synergisms, efek yang terjadi dapat diibaratkan sebagai : 1 + 1 ≠ 2 tapi 1 + 1 > 2, dan
juga 1 + 1 + 1 ≠ 3 tapi 1 + 1 + 1 > 3, dst. ..........(dd)

2.2.3 Dose of Limiting Factor.
Faktor-faktor lingkungan, khususnya temperatur dan hujan, selalu berubah-rubah.
Bagaimana kita mengatakannya, sebagai contoh, bahwa hujan adalah limiting factor jika
keadaan iklim itu sendiri hampir selalu berubah-rubah.
Pernyataan tentang suatu limiting factor harus selalu memasukan concept of dose (konsep
takaran/dosis).    Takaran atau dosis didefinisikan sebagai level of exposure (tingkat
“terbukanya”) dikalikan dengan lama waktu terjadinya “exposure”. Mungkin anda pernah
mengalami hal yang diuraikan berikut ini sendiri. Sebagai contoh, untuk beberapa detik
anda dapat masuk kedalam suatu freezer besar atau expose diri anda sendiri terhadap panas
yang intense yang keluar dari oven , (kemungkinan besar) anda tidak akan mengalami
sedikitpun ke-tidak-nyaman-an yang khusus, namun bila exposure terhadap dingin dan panas
yang demikian ini dilakukan lebih lama atau cukup lama , maka (hampir dapat dipastikan)
akibatnya adalah : penderitaan yang serius, bahkan mungkin juga fatal.       Anda sangat
mungkin tidak akan apa-apa bila mengisap gas beracun untuk waktu yang sangat pendek,
namun exposures yang lebih lama sangat mungkin akan menyebabkan kematian.
Hal yang serupa berlaku pada limiting factor yang menyebabkan kematian suatu species,
limiting factor melibatkan intensitas (intensity) faktor tersebut dan juga duration of exposure
(lamanya terbuka/kena) pada itu.        Sebagai contoh, kebanyakan tumbuhan dapat tolerate
terhadap kekeringan sampai tingkat tertentu, dan sampai tingkat tertentu disini dapat diartikan
berapa lama tumbuhan tersebut dapat tolerate terhadap kekeringan yang terjadi. Kaktus dan
jenis tumbuhan gurun pasir lainnya dapat tolerate terhadap kekeringan lebih lama dibanding
yang bukan species padang pasir.             Serupa seperti yang telah diuraikan, bukanlah
masalahnya apakah tumbuhan tertentu dapat tolerate terhadap banjir, namun yang
dipermasalahkan adalah berapa lama tumbuhan tersebut dapat tolerate bila kebanjiran.
Tumbuhan rawa, tentu saja, dapat hidup subur di lahan yang terus menerus kebanjiran,
berbeda dengan bila lebih dari sehari saja terjadi banjir maka akan banyak terrestrial species
yang terbunuh.
Sehingga keseimbangan diantara ecosystems bukanlah keseimbangan steady-state yang
sempurna yang mempergunakan perbedaan dalam hujan rata-rata sebagai garis pemisah yang
tajam. Yang sebenarnya terjadi , pada pertemuan hutan dengan padang rumput (belukar),
sebagai contoh, pepohonan akan masuk merambah kedalam padang rumput pada saat tahun-
tahun hujan normal, namun pada saat terjadi kekeringan pohon-pohon di padang rumput
tersebut akan kembali mati, kemudian siklus dimulai lagi. Jadi , disana ada seesaw effect
(seesaw = papan jungkat jungkit) diantara ecosystems yang berdampingan yang tergantung

                                                                                        hal. 39
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

pada kapan terjadinya limiting doses dari satu faktor atau faktor lainnya. Seesaw effect
seperti ini khususnya yang penting diperhatikan dalam menghadapi global warming
(pemanasan global).
Tidak perlu dipertanyakan lagi bahwa kebanyakan species akan tolerate terhadap temperatur
rata-rata akan menjadi beberapa derajat naik bila hanya ini faktor yang terlibatkan.
Masalahnya adalah, bagaimana dampak kenaikan temperatur rata-rata yang beberapa derajat
ini terhadap : kemungkinan terjadinya gelombang panas, durasi kekeringan, dan banjir ?
Dengan bentuk pemanasan yang semacam ini dapat dihasilkan suatu limiting factor doses
yang mempunyai efek jangkauan sangat jauh dan sulit diprakirakan. Terkait dengan global
warming, para ilmuwan telah menelusuri perubahan habitat yang terjadi sehubungan dengan
ini.

2.3 Implications for Humans.
Natural Ecosystems telah ada dan menghidupkan terus menerus dirinya diatas bumi ini untuk
ratusan juta tahun, sementara manusia relatif pendatang baru dalam babakan ini.
Bagaimanakah kita manusia ini, dengan segala kegiatan terkaitnya seperti : pertanian,
industri, dan transportasi, saling terkait dengan natural ecosystems. Apakah human system
juga merupakan ecosystems ? Apakah yang seharusnya ditinjau dalam studi natural systems,
dan apakah yang harus dilakukan, dalam kaitannya dengan the sustainability of our human
systems ?
Pengembangan pertanian menjadikan pasok makanan lebih berlimpah dan lebih layak.
Melaksanakan kegiatan pertanian, tidak saja hanya memungkinkan, tapi membutuhkan
permukiman yang permanen (atau paling tidak untuk jangka panjang) serta spesialisasi
tenaga kerja.       Sebagian penduduk permukiman mengkhususkan diri dalam mengelola
pertanian, membebaskan sebagian lainnya untuk mengkhususkan diri dalam usaha-usaha lain.
Dengan spesialisasi tenaga kerja dalam permukiman yang permanen, menjadi ada daya tarik
untuk pengembangan teknologi : peralatan yang lebih baik, rumah yang lebih baik, sarana
transportasi air dan material lain yang lebih baik. Jual-beli antar permukiman mulai terjadi,
kemudian lahirlah apa yang disebut perniagaan atau perdagangan. Tinggal di permukiman
memungkinkan pemeliharaan diri dan perlindungan yang lebih baik untuk setiap orang,
sehingga jumlah kematian menjadi menurun.          Penurunan laju mortalitas (mortality rate),
juga terdukung oleh produksi makanan yang lebih memadai, mendukung terjadinya
pertumbuhan jumlah penduduk, yang pada gilirannya didukung pula oleh perluasan
pertanian. Kita dapat melihat bahwa : kecenderungan historis yang menerus dari
pertumbuhan jumlah penduduk menghasilkan permukiman (kota) yang bertambah besar dan
terus bertambah besar didukung oleh perluasan pertanian dan revolusi industri yang terus
masih berlangsung (1, pp. 46-47).
Dengan kemajuan pertanian (termasuk kemajuan peternakan) manusia memperoleh yang
terlihat seperti suatu kemerdekaan terhadap alam.      Telah dianggap menjadi benar dan
dipandang sepatutnya untuk merubah natural ecosystems menjadi bentuk-bentuk
pengembangan pertanian atau bentuk pengembangan lainnya dalam rangka mendukung
pertumbuhan jumlah penduduk.       Lebih jauh dari itu, telah menjadi benar dan sepatutnya
untuk berusaha membasmi “musuh-musuh alam” seperti apa yang disebut sebagai : tanaman
pengganggu, hama serangga dan predator yang mengganggu pertanian , dengan
menggunakan segala cara yang tersedia. Dengan alasan demi pertanian , menjadi dipandang
layak untuk meng-eksploitasi species lain, walaupun sampai punah, hanya untuk keuntungan,
tanpa harus membayar konsekuensi nyata yang dengan segera muncul. Singkatnya, kita dapat

                                                                                       hal. 40
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

melihat kelakukan manusia terhadap alam sebagai sesuatu yang sifatnya, menaklukkan,
meng-eksploitasi, atau menekan keluar dari sifat aslinya dengan pengembangan pertanian.
(1, p. 47).
Banyak orang mengatakan bahwa jika manusia tidak melakukan eksploitasi sumberdaya alam
dengan cara seperti yang telah dilakukan sejauh ini, kita masih akan tinggal di gua-gua dan
memburu binatang liar dengan tombak yang ujungnya dipasangi batu yang tajam. Tidak
dapat diragukan, memang agaknya akan demikian. Walaupun demikian , apakah kenyataan
memperlakukan alam yang dipandang merupakan fase yang (“katanya”) telah “memajukan”
umat manusia sampai sejauh ini, yang kecenderungannya masih akan terus berlanjut, di hari
esok dapat terus berlanjut dengan tidak lagi menghasilkan dampak dan/atau dampak ikutan
yang merugikan (1, p. 48).
Dari sudut pandang ekologis, dapat dilihat bahwa setiap species memperbanyak dan
menyebar sampai batas kapasitasnya, yakni terbatasi hanya oleh physical barriers dan
limiting factor serta dalam range-of-tolerance-nya.      Manusia telah mampu mengatasi
“barriers” (penghalang-penghalang) dan the limiting factors yang oleh hewan dan tumbuhan
“tak teratasi”. Sehingga manusia telah mampu dan masih terus meng-eksploitasi setiap
biome dan marine environment di bumi ini bahkan dengan intensitas yang lebih besar serta
kecepatan eksploitasi-nya yang semakin cepat. Ecosystems yang rusak karena polusi
(pencemaran) semakin bertambah. Dari sudut pandang ecology, manusia telah memperoleh
kapasitas untuk mengatasi “barriers” dan the limiting factors yang membatasi species lain
(1, p. 48).
Dengan kata-kata lain, manusia dengan pertanian dan teknologi-nya telah mengembangkan
dirinya menjadi super consumers yang mampu merampas setiap natural ecosystems di dunia
ini. Sudah dan akan menjadi masalahkah yang demikian ini ? (1, p. 48).
Dengan melakukan pengembangan / pembangunan lebih dan lebih banyak lagi, namun
dengan alam yang tersisa menjadi lebih dan lebih sedikit lagi, akankah yang demikian ini
akan benar-benar menguntungkan ?           Apakah dunia yang murni artificial yang ingin kita
bangun untuk diri kita sendiri atau generasi mendatang ? Akankah dunia yang seperti ini
yang menjanjikan, dalam jumlah yang lebih besar, apa-apa yang untuk diri kita benar-benar
bernilai ?      Terhadap pertanyaan-pertanyaan ini, ternyata semakin banyak orang yang
memberikan jawaban “tidak” (negatif).            Nilai keindahan alami yang tidak terganggu
semakin banyak dihargai (setelah hilang ?). Bahkan lebih dari itu, untuk sebagian orang,
telah menjadi kewajiban moral bahwa : “species lain juga memiliki hak yang sama untuk
hidup di dunia ini seperti halnya kita “ (1, p. 48).
Kita menyaksikan natural systems telah banyak digantikan oleh human systems (istilah, yang
dalam lingkup pembahasan ini, akan dipakai sebagai untuk menyatakan sistem total manusia
dimana termasuk didalamnya peternakan, pertanian,, dan semua bentuk pembangunan /
pengembangan oleh manusia lainnya).       Kita dapat melihat proses dominasi manusia pada
lingkungan sebagai suatu penggeseran atau penggantian satu ecosystem menjadi yang
lainnya, suatu fenomena yang terjadi hanya sesekali saja secara alami (1, p. 48).
Human system memiliki ciri-ciri yang sama dengan natural ecosystem, yaitu rangkaian
trophic levels mulai dari producers sampai ke human consumers sebagai salah satu
contohnya.     Akan tetapi, di sisi lainnya, jauh dari mempunyai nilai, seperti misalnya
(1, p. 48) :
    •   gagal untuk menghancurkan / menguraikan dan men-daur-ulang (recycle) “detritus”-
        nya seperti : sampah, limbah-limbah kimia, serta berbagai produk ikutan lainnya,

                                                                                      hal. 41
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

    •   menderita akibat pencemaran yang diakibatkannya,
    •   (karena masih tetap tergantung pada fosil fuel (bahan bakar fosil) menderita akibat
        semakin bertumpuknya karbon dioksida dalam atmosfir.
Tingkah laku yang mencerminkan sikap “kita tidak terikat pada (merdeka dari) natural
ecosystems dan biosfir” ternyata lebih salah lagi. Bahkan sementara kita memperoleh
kenaikan proporsi makanan dan material dari pertanian, pertanian masih tetap tergantung
pada pemasokan gene (plasma pembawa sifat) secara periodik dari species-species liar untuk
dapat mempertahankan kekuatan dan kesehatan-nya. Banyak ilmuwan dan akhli pertanian
tidak percaya bahwa : kita akan dapat mempertahankan sistem pertanian dapat hidup terus
tanpa dukungan dari natural biodiversity (keragaman hayati alami) (1, p. 48).
Telah dijelaskan bahwa seluruh ecosystems saling terkait (interconnected) membentuk apa
yang disebut sebagai biosfir serta menjadikan biosfir tersebut mendukung seluruh
ecosystems. Human system tidak dapat melepaskan dirinya sendiri dari interaksi seperti
yang dijelaskan diatas. Begitu kita mulai melakukan tindakan yang berpengaruh terhadap
dunia natural, sampai ke tingkat yang berakibat berubahnya parameter-parameter biosfir,
seperti misalnya : pemanasan global dan rusaknya lapisan ozone stratospheric, bukan saja
hanya berakibat terhadap satu ecosystem dalam satu areal terbatas, namun, tak terhindarkan
akan berpengaruh terhadap keseimbangan diantara seluruh species dan ecosystems di bumi
ini (1, p. 48).

2.4 Senarai.
menurut 1, pp. 667 – 687.
abiotic (abiotik). Yang tidak hidup, terkait dengan faktor-faktor dan sesuatu yang terpisah
dan tidak tergantung pada sesuatu yang hidup
abiotic factors. Seluruh faktor lingkungan fisik : kelembaban, temperatur, cahaya, angin,
pH, tipe tanah, salinitas, dll....
biodegradable. Dapat dikonsumsi dan teruraikan menjadi zat alami seperti karbon dioksida
dan air oleh organisme biologis, khususnya decomposers.
biome.     Pengelompokkan semua ecosystems dengan type yang sama, misalnya : hutan-
hutan tropis, padang-padang rumput/belukar, dll....
biosphere (biosfir). Seluruh species dan faktor-faktor fisik yang berfungsi sebagai satu
ecosystem yang sangat besar.
biota. Refer to any and all living organisms and the ecosystems in which they exist.
biotic. Living or derived from living things.
biotic community (komunitas biotik). Seluruh populasi dari berbagai tumbuhan, binatang
dan mikroba yang bermukim di areal tertentu.
biotic structure. Peng-organisasi-an organisme hidup dalam suatu ecosystem menjadi
kelompok seperti producers, consumers, detritus feeders, dan decomposers.
chlorophyll. The green pigment responsible for absorbing the light energy required for
photosynthesis.
consumers. In ecosystem, those organisms that derive their energy from feeding on other
organisms or their products.


                                                                                       hal. 42
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

decomposers. Organisme yang aksi makannya mengakibatkan material organik menjadi
lapuk dan busuk. Jamur (fungi) dan bakteri adalah decomposers utama.
ecology. The study of any and all aspect of how organisms interact with each other and with
their environment.
ecosystem.      Gabungan antara komunitas biotik dan faktor-faktor abiotik, serta seluruh
interaksi yang terjadi antar anggota komunitas biotik dan antara komunitas biotik dengan
faktor-faktor abiotik.
ecotone. Region transisi antara dua ecosystems yang berisi beberapa species dan karakteristik
dari dua ecosystem yang berbatasan tersebut dan juga species-species tertentu yang ber-
karakteristik region transisi.
food chains. The transfer of energy and material through a series of organism as each one is
fed upon by next.
food web. kombinasi dari seluruh feeding relationships yang ada dalam suatu ecosystem.
habitat. The specific environment (woods, desert, swamp) in which an organism lives.
mikroba. Suatu istilah yang dipakai untuk menyatakan organisme mikroskopis, terutama
bakteri, virus dan protozoa.
niche. The total of all the relationship that bear on how an organism copes with both biotic
and abiotic factors it faces.
nutrients. Dalam kaitannya dengan binatang : Material-material tertentu seperti : protein,
vitamin dan mineral yang diperlukan untuk tumbuh, memelihara dan memperbaiki tubuh dan
material-material seperti karbohidrat yang diperlukan untuk dapat memiliki energi. Dalam
kaitannya dengan tumbuhan : Elemen esensial dalam ion tertentu atau molekul yang dapat
diserap dan dipakai oleh tanaman, seperti : karbon, hidrogen, nitrogen dan phosphorus (yang
disebut sebagai elemen esensial ; karbon dioksida, air (H2O), nitrat (NO3- ) dan fosfat (PO43-)
adalah nutrients yang merupakan senyawa beberapa elemen esensial.
organism (organisme). Segala apa yang hidup : tumbuhan, binatang dan mikroba.
photosynthesis. The chemical process carried on by green plants through which light energy
is used to produce glucose from carbon dioxide and water. Oxygen is released as a
byproduct.
population. Seluruh anggota dari species tertentu yang bermukim di areal tertentu.
protozoan (protozoa). Any of large group of microscopic organism that consist of a single,
relatively large complex cell or in some cases small groups of cells. All have some means of
movement. Amoebae and paramecia are examples
species. Seluruh anggota kelompok spesifik tumbuhan, binatang, atau mikroba, dimana
pengelompokkan dicirikan oleh keserupaan/kesamaan penampilan dan/atau kapasitas untuk
kawin berkembang biak, dan menghasilkan keturunan yang subur.

2.5 Tugas 2.
 1.    Apa yang dimaksud dengan ecosystem ?
 2.    Mengapa ecosystems disebut sebagai “satuan-satuan fungsional kehidupan yang
       sustainable dalam dunia ini” ?



                                                                                        hal. 43
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

 3.    Apakah perubahan di satu ecosystem akan berpengaruh terhadap ecosystem lainnya ?,
       bila “ya, akan berpengaruh” berikan 3 contoh !
 4.    Apa yang dimaksud dengan biomes ? sebutkan lima contoh biomes !
 5.    Sebutkan enam nama biomes terrestrial utama !
 6.    Sebutkan region dimana biomes seperti yang dimaksud dalam soal no. 6 berada !
 7.    Jelaskan keadaan iklim dan tanah terkait dengan biomes seperti yang dimaksud dalam
       soal no. 6 !
 8.    Sebutkan vegetasi utama biomes seperti yang dimaksud dalam soal no. 6 !
 9.    Sebutkan binatang-binatang dalam biomes seperti yang dimaksud dalam soal no. 6 !
10.    Jelaskan kepedulian terhadap lingkungan yang perlu ada sehubungan dengan biomes
       seperti yang dimaksud dalam soal no. 6 !
11.    Sebutkan 6 macam aquatic ecosystem !
12.    Sebutkan lokasi dimana masing-masing aquatic ecosystem seperti yang dimaksud
       dalam soal no. 11 berada !
13.    Jelaskan parameter lingkungan terkait dengan masing-masing aquatic ecosystem
       seperti yang dimaksud dalam soal no. 11 !
14.    Sebutkan jenis-jenis vegetasi yang ada di masing-masing aquatic ecosystem seperti
       yang dimaksud dalam soal no. 11
15.    Sebutkan binatang-binatang yang terdapat dalam masing-masing aquatic ecosystem
       seperti yang dimaksud dalam soal no. 11
16.    Jelaskan kepedulian terhadap lingkungan yang perlu ada sehubungan dengan masing-
       masing aquatic ecosystem seperti yang dimaksud dalam soal no. 11
17.    Apa yang dimaksud dengan marine biomes ?
18.    Mengapa marine biomes lebih sering disebut sebagai marine environment ?
19.    Apakah yang menjadi aspek kunci untuk seluruh ecosystem ?
20.    Disebut apakah bagian tumbuhan yang fungsinya menyerap energi cahaya ?
21.    Sebesar apakah yang disebut producers itu ?
22.    Apa yang dimaksud dengan nutrients ?
23.    Jelaskan mengapa tumbuhan hijau dipandang memegang peran penting untuk seluruh
       komponen ecosystems !
24.    Apakah yang menjadi sumber energi setiap producer ?
25.    Apabila tidak ada tanaman hijau dapatkah manusia bertahan hidup ? Jelaskan jawaban
       anda !
26.    Apa yang dimaksud dengan parasit ?
27.    Apakah parasit itu langsung mematikan host ?
28.    Apakah perbedaan dan keserupaan antara parasit dengan predator ?
29.    Jelaskan mengapa biomass pada trophic level yang lebih tinggi lebih kecil dibanding
       dengan biomass pada trophic level yang ada dibawahnya !
30.    Mengapa bila biomass dari beberapa trophic level yang diurutkan dari atas ke bawah
       mulai dari trophic level yang tertinggi disebut sebagai biomass pyramid ?
31.    Jelaskan hubungan yang ada antara : (1) sinar matahari, tumbuhan, (2) binatang
       pemakan rumput, (3) binatang pemakan daging, (4) detritus feeders dan decomposers,
       (5) energy gerak binatang dan manusia, (6) siklus gas, air dan mineral-mineral !


                                                                                   hal. 44
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

32.    Berikan 4 contoh serta penjelasan tentang hubungan mutualistik antara dua species !
33.    Berikan contoh-contoh dan penjelasannya sehubungan dengan relationship yang tidak
       dikatagorikan mutualistik namun dipandang sebagai pendukung sustainability !
34.    Atribut apa sajakah yang melekat pada suatu niche binatang ?
35.    Dengan memakai hal-hal yang merupakan jawaban soal no. 34, jelaskan mengapa dua
       species jenis makanannya sama dan hidup dalam habitat yang sama dapat hidup
       dengan tidak saling bersaing memperebutkan makanan.           Berikan beberapa contoh
       kasus !
36.    Sebutkan faktor-faktor abiotik lingkungan non-aquatic yang terpenting !
37.    Dalam aquatic ecosystems , faktor-faktor abiotik apakah yang paling menentukan ?
38.    Sehubungan dengan kehidupan organisme , jelaskan apa yang dimaksud dengan :
       optimum , optimum range , range of tolerance , limit of tolerance , zone of stress ?
39.    Apa yang dimaksud dengan synergism ?
40.    Jelaskan mengapa dalam menyatakan suatu limiting factors harus juga dimasukkan
       konsep takaran !
41.    Menurut konsep takaran , dalam menyatakan suatu limiting factors apa-apa saja yang
       dinyatakan (harus ada penjelasannya) ?
42.    Apa arti dan bandingkan antar masing-masing-nya istilah-istilah sebagai berikut :
       species, population, biotic community, abiotic environmental factors, ecosystem.
43.    Sebutkan tiga katagori utama organisme yang membentuk biotic structure setiap
       ecosystem, jelaskan masing-masing peran yang dimainkannya.
44.    Sebutkan empat katagori consumers yang ada dalam ecosystems dan jelaskan masing-
       masing peran yang dimainkannya.
45.    Jelaskan keserupaan dan perbedaan antara detritus feeders dan decomposers dalam
       kaitannya dengan apa yang dilakukan dan bagaimana melakukannya, serta sebutkan
       jenis-jenis organisme yang terlibat dalam masing-masing katagori.
46.    Semua organisme dapat dibagi dalam dua katagori utama. Sebutkan dan jelaskan
       atribut yang melekat pada masing-masing dari dua katagori utama ini.
47.    Apa perbedaan antara food chains, food web, dan trophic levels ?
48.    Jelaskan tiga nonfeeding relationships yang ada diantara organisme ?
49.    Mengapa persaingan diantara species consumers yang berbeda menjadi banyak dapat
       terkurangi ?
50.    Sebutkan lima abiotic factors yang berpengaruh terhadap organisme.
51.    Apakah efek terhadap suatu populasi bila beberapa abiotic factors bergeser dari
       optimum ke limit of tolerance, dan bagaimana pula kalau bergeser keluar dari limit of
       tolerance ?




                                                                                     hal. 45
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan


3 Principles of Ecosystem Sustainability
Uraian dalam bab 3 ini seperti yang tertulis dalam buku : Environmental Science, Nebel B. J.
& Wright R. T. Prentice Hall, Upper Saddle River – New Jersey, 1998, sixth Edition,
halaman ( no. halaman perlu dikoreksi) 73 s.d. 77 serta halaman ( no. halaman perlu
dikoreksi) 104.

3.1 The First Principle of Ecosystem Sustainability.
Untuk tercapainya sustainability, ecosystem membuang bahan sisa dan mengisi lagi nutrient-
nutrient dengan men-daur-ulang (recycling) seluruh elemen-elemen. (1, p. 73).




Fig. 3-20, 1-p. 74. Berbeda dengan yang berlaku pada ecological principle of nutrient cycling,
masyarakat manusia telah mengembangkan pola aliran satu arah nutrient. Menjadi ada masalah di
kedua ujungnya. Gambar yang ditampilkan memberikan ilustrasi aliran satu arah phosphorus, namun
banyak skema serupa yang berlaku untuk banyak elemen lainnya yang banyak dipakai dalam
keseharian kita.
Berbeda dengan pen-daur-ulang-an (recycling) yang dilakukan sangat baik dalam natural
ecosystem, human system sebagian besar dibangun dengan sistem aliran elemen-elemen
satu arah. Fertilize - nutrient phosphate, yang ditambang dari sumbernya, berakhir dengan
mengalir masuk ke alur-alur aliran air (sebagai pencemar ?). Aliran satu arah yang serupa
dapat juga terjadi dalam hal berbagai macam logam, seperti : alumunium, mercury (air raksa),
timah yang merupakan “nutrient-nutrient” dari berbagai macam kegiatan industri. Di satu
ujung, logam-logam tersebut ditambang dari dalam perut bumi, di ujung yang satu-nya lagi,
logam-logam ini berakhir di dumps (tempat penimbunan sampah / besi tua) dan landfill ,
yang merupakan barang-barang tidak terpakai lagi. Patut dipertanyakan apakah ada yang
terus menipis atau berkurang serta mungkin suatu saat akan habis, namun di ujung lainnya,
terjadi penumpukan serta timbul masalah akibat pencemaran (1, pp. 73-74).
Masalah polusi (pencemaran) sangat menonjol saat ini. Dunia ini memiliki deposits hampir
seluruh mineral yang sangat besar, namun kapasitas ecosystems (bahkan seluruh biosfir)
untuk menyerap material-material buangan atau kotoran (wastes) tanpa dibuat menjadi
tersebar terhitung sangat terbatas (1, p. 74).

                                                                                        hal. 46
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

Keterbatasan ini, diperparah dan diperparah lagi dengan adanya kenyataan bahwa amat
banyak sekali produk-produk yang kita pakai merupakan material yang non-biodegradle
(1, p. 74).
Apakah perlu perluasan penerapan konsep pen-daur-ulang-an tidak hanya terbatas pada
kertas, botol, dan barang-barang pecah belah lainnya, tapi juga semuanya, mulai dari
tumpukan tempat sampah sampai pada buangan industri (1, p. 74).

3.2 The Second Principle of Ecosystem Sustainability.




Fig. 3-21, 1-p.76. Dari sinar matahari yang sampai di bumi, 30 % dipantulkan awan, permukaan air
dan permukaan tanah. 60 % diserap oleh, dan masuk memanaskan tanah, air dan udara.
Pemanasan ini mengakibatkan terjadinya penguapan air dan sirkulasi udara dan air, menghasilkan
sesuatu yang disebut sebagai iklim. Hanya 10 % dari energi surya diserap oleh vegetasi (tentu saja
persentasi ini sangat bervariasi diantara masing-masing ecosystem, musim dalam satu tahun, dan
lokasi di bumi ini). Pada fotosintesis dengan efisiensi rendah, hanya 2 – 5 % dari 10 % yang diserap
vegetasi (0.2-0.5% dari total energi surya) terperangkap sebagai biomass pada trophic level 1, namun
jumlah energi yang sedemikian ini mendukung seluruh bagian ecosystem sisanya. Diperkirakan
bahwa hanya 0.1 % sinar matahari yang sampai pada permukaan bumi akan memasok seluruh
kebutuhan manusia dan tidak terpengaruh oleh dinamika yang terjadi dalam biosfir.


Untuk tercapainya sustainability, ecosystem mempergunakan sinar surya sebagai sumber
energi-nya.
Berbeda dengan solar energy (energi surya) yang tidak mencemari dan tidak semakin
berkurang , manusia telah banyak membangun suatu human system yang sangat tergantung
pada fosil fuel seperti batu bara, gas alam, dan crude oil (minyak mentah). Crude oil
merupakan bahan dasar untuk refinement seluruh bahan bakar cair seperti : bensin, solar,
minyak tanah, dll...   Bahkan dalam memproduksi makanan, yang pada dasarnya sebagian
besar didukung oleh sinar surya dan fotosintesis, diperkirakan masih dipergunakan sekitar

                                                                                            hal. 47
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

10 % kalori yang berasal dari fosil fuel untuk setiap kalori dalam makanan yang dikonsumsi.
Tambahan energi dari sumber fosil fuel dipakai dalam kegiatan : penyiapan lapang (persiapan
tanah), pemupukan, pengendalian hama, panen, pemrosesan, penyimpanan, transportasi, dan
memasak (1, p. 74).
Lagi-lagi, masalah yang paling menekan, dalam kaitannya dengan mempergunakan bahan
bakar yang berasal dari fosil fuel, kapasitas biosfir yang terbatas untuk menyerap material
buangan produk ikutan yang dihasilkan akibat “membakar” bahan bakar jenis ini. Masalah
pencemaran udara seperti misalnya : urban smog (kabut campur asap yang meliputi
perkotaan), hujan asam, pemanasan global potensial adalah merupakan akibat dari adanya
produk ikutan tersebut. Juga yang telah dan akan dipermasalahkan adalah ketersediaan
cadangan sumber crude oil yang terus menerus akan semakin menipis dan habis (1, p. 74).
Sumber energi surya sebenarnya demikian berlimpah, jadi pemenuhan energi dengan
mengolah dari sumber energi surya dan tenaga-tenaga lain yang ada sebagai akibat adanya
matahari (seperti misalnya : angin, tenaga air dalam siklus hidrologi) perlu sekali
dikembangkan lebih lanjut (1, p. 74).




                                                                                    hal. 48
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

3.3 The Third Principle of Ecosystem Sustainability.
                                                          Untuk tercapainya sustainability,
                                                          besarnya populasi consumers haruslah
                                                          dijaga sedemikian rupa sehingga tidak
                                                          terjadi overgrazing dan bentuk-bentuk
                                                          lain overuse (1, p. 74).
                                                          Dalam natural ecosystem, keberadaan
                                                          biomass yang tepat terpelihara
                                                          sedemikian rupa sehingga ada jaminan
                                                          untuk kelangsungan produksi lebih
                                                          lanjut.    Loss biodiversity , loss of
                                                          rainforest, overfishing of the ocean,
                                                          overgrazing of range lands adalah
                                                          contoh-contoh       penggunaan    yang
                                                          melampaui batas, yang apabila
                                                          dipandang sebagai suatu masalah,
                                                          merupakan suatu kesadaran yang
                                                          menghendaki        berlakunya   prinsip
                                                          sustainability (1, p. 76).
                                                     Dalam bab 1 telah disebutkan tentang
  Fig. 3-23, 1-p. 77         Untuk memperoleh 1 poundrapidly growing human population
  daging, ayam atau telur, petani harus bermodal biji-
                                                     dan increasing per capita consumption
  bijian dan kedelai seperti diperlihatkan dalam gambar
  diatas. Untuk dapat memperoleh 1 pound daging      . Human population telah meningkat
  dibutuhkan 16 pounds makanan. Dengan kata-kata     lebih dari enam kalinya dari jumlah
                                                     200 tahun lalu, dan masih berlanjut
  lain, biji-biji-an yang dikonsumsi untuk mendukung 1
  orang yang makan daging dapat mendukung 16         meningkat pada laju 88 juta jiwa per
  orang pemakan langsung biji-biji-an.               tahun, 10 kali lebih cepat dibanding
                                                     yang terjadi pada tahun 1800. Itulah
                                                     sebabnya, kegagalan atau keberhasilan
usaha-usaha ke arah stabilizing population dipandang akan mempunyai implikasi yang sangat
nyata sehubungan dengan sustainability (1, p. 76).
Perlunya menstabilkan populasi menjadi terasa lebih penting bila dipertimbangkan trend lain,
yaitu : meningkatnya konsumsi per kapita. Kehidupan yang lebih baik praktis membuat
konsumsi terhadap hampir semua hal meningkat. Contoh kasus yang disajikan dalam tulisan
ini, sehu-bungan dengan kecenderungan pening-katan konsumsi daging di banyak negara.
Sehubungan dengan prinsip biomass pyramid, dibutuhkan 16 kg biji-biji-an untuk dapat
diperoleh 1 kg daging sapi (untuk daging babi dan daging ayam lebih sedikit) seperti yang
digambarkan dalam Fig. 3-23.       Hal ini berarti, untuk setiap tingkat kenaikan kebutuhan
konsumsi daging sapi, akan ada 16 kali kenaikan kebutuhan produksi tumbuhan, yang terkait
dengan kenaikan kebutuhan pemakaian lahan, pupuk dan obat-obat-an, energi, serta juga
kenaikan pencemaran dari kegiatan ini. Implikasi dari ini sangat kentara dalam simakan
terhadap areal tanam yang ada di Amerika Serikat bahwa : separuhnya lahan tanam adalah
penghasil makanan ternak (1, p. 76).

3.4 The Fourth Principle of Ecosystem Sustainability.
Untuk tercapainya sustainability, keragaman hayati perlu terpelihara dan dipertahankan.


                                                                                          hal. 49
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

Ecosystems yang paling seimbang adalah yang tingkat keragaman hayatinya tertinggi.
Dalam sistem sederhana, seperti sistem budi-daya tunggal, telah melekat menjadi sifatnya
bahwa yang demikian ini tidak stabil. Kebanyakan atau seluruh succession tergantung pada
perlindungan (sejauh mana terlindungnya) keragaman hayati, dan succession merupakan
landasan pokok bagi ecosystem untuk dapat memperbaiki dirinya dari berbagai macam
kerusakan (1, p. 104).
succession . Perubahan yang lambat-laun, namun adakalanya juga cepat, species di suatu
areal tertentu, akibat adanya serangan beberapa species dan menjadi lebih banyak sementara
yang lainnya berkurang dan kemudian punah. Succession disebabkan oleh perubahan satu
atau lebih faktor abiotik atau biotik yang menguntungkan species tertentu diatas beban /
penderitaan yang lainnya.      Primary succession : Munculnya secara lambat-laun, melalui
serangkaian tahapan, climax ecosystem di suatu areal yang tidak pernah ditempati
sebelumnya.       Secondary succession : Munculnya kembali secara lambat-laun, melalui
serangkaian tahapan, climax ecosystem di suatu areal dari yang sebelumnya “tersapu”
(1, p. 685).
climax ecosystem.     Tahap akhir dalam ecosystem succession. Satu ecosystem didalam
mana populasi-populasi seluruh organisme dalam keadaan keseimbangan antara satu dengan
lainnya dan juga dengan faktor-faktor abiotik yang ada (1, p. 669).

3.5 Tugas 3.
Tugas 3 ini dalam garis besarnya adalah meminta anda untuk :
   •   memahami Principle of Ecosystem Sustainability,
   •   memperhatikan kenyataan lingkungan yang ada disekitar anda atau yang anda ketahui,
       dengan tujuan : memperoleh kesimpulan sejauh mana lingkungan yang diperhatikan
       tersebut selaras dengan Principle of Ecosystem Sustainability yang diuraikan dalam
       bab 3 ini,
   •   kesimpulan yang diperoleh dipergunakan untuk dapat menyelesaikan exercise dibawah
       ini :
Setelah anda memperhatikan lingkungan anda (kota Garut dan sekitarnya atau tempat lain) :
52.    sebutkan jenis, lokasi dan produk ikutan kegiatan yang dapat dikatagorikan sebagai
       sistem aliran elemen-elemen satu arah seperti yang dimaksud dalam sub bab 3.1.
53.    Sebutkan lokasi tempat-tempat penumpukan sampah yang ada jumpai serta luas lahan
       yang tertempatinya !
54.    Perhatikan jenis-jenis sampah seperti yang dimaksud dalam 2, sebutkan jenis-jenis
       sampah yang non-degradable serta perkirakan berapa %-kah kuantitas sampah jenis
       ini.
55.    Sehubungan dengan soal no. 2, menurut anda, adakah fihak yang peduli dan/atau
       “mengelola” ini sehingga tidak semakin menumpuk dan berdampak ke-tidak-nyaman-
       an ?
56.    Menurut hemat anda, apakah yang dikonsumsi atau dipergunakan untuk keperluan
       bukan makan oleh masyarakat di sekitar anda sumbernya akan terus menipis kemudian
       suatu saat dapat habis ?



                                                                                    hal. 50
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

57.    Walaupun nampaknya berskala kecil, apakah ada kasus pencemaran yang anda jumpai
       atau pernah anda lihat,? Sebutkan jenis pencemaran, sumber dan lokasinya !
58.    Apakah di lingkungan yang pernah anda lihat / perhatikan dijumpai adanya kasus
       ecosystem “sudah kewalahan atau tidak mampu lagi” menyerap material-material
       buangan atau kotoran (wastes) ? Bila ada sebutkan dimana lokasinya, pada areal
       berluas berapa (kira-kira), material-material buangan apa saja yang ada disana !
59.    Sebutkan macam-macam energi yang banyak dipakai oleh anda dan masyarakat di
       sekitar anda kemudian sebutkan sumber dari mana dan/atau dari apa energi tersebut
       berasal, kemudian sebutkan pula apakah sumber energi ini termasuk jenis yang
       semakin menipis atau selalu dapat diperbaharui (renewable) !
60.    Menurut perkiraan anda, bagaimanakah keadaan pertambahan populasi penduduk
       disekitar anda, jelaskan apa yang menjadi dasar perkiraan anda !
61.    Bila jawaban terhadap soal no. 9 seperti yang anda berikan, bagaimanakah menurut
       perkiraan anda kondisi populasi penduduk di tahun-tahun mendatang ?
62.    Bila jawaban terhadap soal no. 10 seperti yang anda berikan, sehubungan dengan yang
       telah di bahas dalam bab 1, 2 dan 3, apakah menurut anda ada yang perlu
       dikhawatirkan atau diwaspadai atau dicegah ? Jelaskan !




                                                                                   hal. 51
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan


4 Ecosystem : What are they and How do they work ?
 General Questions and Issues :
   1.    Apakah fundamental natural processes (proses-proses alam yang mendasar) yang
         membuat kita semua dan organisme lain hidup ?
   2.    Apakah yang dimaksud dengan ecosystem, dan apakah apa sajakah komponen-komponen
         hidup dan non-hidup –nya yang utama ?
   3.    Apakah yang terjadi pada energi dalam ecosystem ?
   4.    Apakah yang terjadi pada zat-zat dalam ecosystem ?
   5.    Peran-peran apakah yang dilakukan oleh berbagai macam organisme dalam ecosystem,
         dan bagaimanakah organisme berinteraksi ?


Organisme apakah yang hidup di suatu bentang lahan atau suatu kolam ? Bagaimanakah
mereka memperoleh sumberdaya zat dan energi sehingga mereka tetap dapat hidup ?
Bagaimanakah organisme-organisme ini berinteraksi diantara sesamanya dan dengan yang
lainnya, dan bagaimana pula mereka berinteraksi dengan lingkungan fisik dan kimiawi-nya ?
Perubahan-perubahan apakah yang mungkin terjadi di bentang lahan dan kolam tersebut
dalam perjalanan waktu yang berjalan ini ?
Ecology adalah ilmu pengetahuan yang mencoba untuk dapat menjawab pertanyaan-
pertanyaan sehubungan dengan bagaimana alam ini bekerja. Ecology adalah suatu studi
tentang bagaimana organisme berinteraksi antara satu dan lainnya dan juga dengan
lingkungan non-hidup fisik dan kimiawi (2, p. 61)




                                                                                   hal. 52
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan


4.1 Earth’s Life-Support Systems : An Overview
THE BIOSPHERE AND THE ECOSPHERE.




                              Fig. 4.2. – 2 , p. 62. Sistem pendukung kehidupan kita : struktur
                              umum dunia. Atmosfir terdiri dari beberapa lapis, yang paling dalam
                              disebut troposphere, dan lapisan kedua disebut stratosphere.


 Beberapa bagian saling berinteraksi berperan dalam menjadikan kehidupan di dunia ini tetap
dapat berlangsung.
Kita merupakan bagian dari apa yang oleh ecologist disebut sebagai biosphere keseluruhan
dunia dimana kehidupan dijumpai. Biosphere relatif tipis, tebalnya zona kehidupan ini
kurang lebih 20 kilometer dengan rentang mulai dari lantai lautan terdalam sampai puncak
gunung tertinggi (2, p. 61)


                                                                                                    hal. 53
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

Kumpulan organisme hidup didalam dunia (dijumpai didalam biosphere) berinteraksi antara
satu dengan yang lainnya dan juga dengan lingkungan non-hidup (energi dan zat) yang
melingkupi dunia ini yang disebut sebagai ecosphere. Bila dunia diibaratkan sebuah apel,
maka ecosphere tidak akan lebih tebal dari kulit apel tersebut, yang terdapat antara bagian
dalam bumi yang mencair karena panas dan ruang (space = ruang angkasa) yang dingin
dimana tidak ada kehidupan. Tujuan ecology adalah untuk mempelajari bagaimana lapisan
tipis kulit bumi yang berupa udara, air, tanah dan organisme bekerja serta bagaimana
organisme sustains itself (2, p. 62).




  Fig. 4.3. – 2 , p. 63       Kehidupan dalam dunia tergantung pada siklus elemen-elemen
  kritis/penting (garis utuh melingkari lingkaran) dan aliran satu arah energi dari matahari melalui
  ecosphere (garis putus-putus). Yang diperlihatkan dalam gambar ini gambaran yang sangat
  disederhanakan yang memperlihatkan hanya beberapa dari banyak elemen yang di-recycle.



ENERGY FLOW AND MATTER CYCLING (aliran energi dan siklus zat). Kehidupan
di dunia sangat tergantung pada dua proses fundamental (2, p. 62) :




                                                                                               hal. 54
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

    The one way flow of high-quality (usable) energy (aliran satu arah energi kualitas tinggi
       (bermanfaat)) dari matahari, melalui material-material dan apa-apa yang hidup pada
       atau dekat permukaan bumi, kemudian kedalam lingkungan (kebanyakan sebagai low-
       quality heat yang tersebar ke udara atau molekul-molekul air yang ber-temperatur
       rendah), dan kedalam angkasa sebagai infrared radiation (radiasi inframerah)
    Siklus zat yang dibutuhkan oleh organisme hidup melalui bagian-bagian ecosphere.

THE SUN : SOURCE OF ENERGY FOR LIFE                       (matahari : sumber energi untuk
kehidupan).




  Fig. 4.4. – 2 , p. 63 Aliran energi ke dan dari bumi.


Sumber energi yang membuat kehidupan ini masih tetap dapat berlangsung adalah matahari.
Dia menerangi dan menghangatkan bumi dan memasok energi yang dipakai tumbuhan-
tumbuhan hijau dan beberapa bakteri untuk men-synthesize (mengumpulkan dan menjadikan
satu, mempersatukan) senyawa-senyawa kimia yang membuatnya tetap dapat hidup dan
menjadi makanan untuk hampir seluruh organisme lain. Energi surya juga menggerakkan
recycling bentuk-bentuk dasar zat dan mengendalikan sistem-sistem iklim dan cuaca yang
mendistribusikan panas dan air segar ke seluruh permukaan bumi (2, p. 62).


Sekitar 34 % energi surya yang mencapai bagian terendah atmosfir (troposphere) segera
dipantulkan balik ke angkasa oleh awan, zat-zat kimia, dan debu, serta permukaan bumi yang


                                                                                      hal. 55
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

berbentuk tanah atau air seperti yang diperlihatkan dalam Fig. 4.4.- 2 , p. 42. Kebanyakan
sisanya yang 66 % menghangatkan troposphere dan lahan, menguapkan air dan
memutarkannya dalam ecosphere, serta menjadikan adanya angin. Bagian yang sangat
sedikit (023 %) diperangkap kebanyakan oleh tumbuhan-tumbuhan hijau dan oleh beberapa
bakteri serta dipakai dalam proses fotosintesa untuk membuat senyawa-senyawa organik
yang dibutuhkan oleh tanaman itu sendiri serta organisme lain yang memakannya untuk tetap
dapat bertahan hidup (2, p. 64).

Kebanyakan dari energi surya yang 66 % tidak terpantul kemana saja, namun ber-degradasi
menjadi lower-quality infrared radiation (yang kita rasakan sebagai panas) pada saat dia
berinteraksi dengan bumi (lihat Fig. 4.4.- 2 , p. 42). Laju pada mana aliran panas melalui
atmosfir ini dan kemudian ke angkasa dipengaruhi oleh keberadaan heat trapping gases (gas-
gas yang dapat memperangkap panas) seperti uap air, karbon dioksida, methane, nitrous
oxide dan ozone (2, p. 64).
Kehidupan kita berdampak menambah kuantitas karbon dioksida yang cukup banyak dan
juga beberapa jenis lain heat trapping gases kedalam troposphere. Efek rumah kaca yang
diakibatkan oleh ini dapat merubah pola-pola iklim planet, mengacaukan pola-pola
pertumbuhan (tanaman) pangan, dan habitat-habitat kehidupan liar (wildlife), dan
kemungkinan menaikkan permukaan air laut rata-rata (2, p. 64).
BIOGEOCHEMICAL CYCLES.                  Elemen apa saja yang dibutuhkan organisme untuk
hidup, tumbuh, dan berkembang biak disebut sebagai nutrient-nutrient. Kurang lebih ada
40 elemen yang sifatnya penting untuk organisme, walaupun jumlah dan jenis elemen-elemen
ini dapat beragam untuk beragam jenis organisme. Elemen-elemen dari nutrient ini biasanya
terdapat dalam berbagai senyawa (2, p. 64).
Kebanyakan zat kimia bumi ini tidak berada dalam bentuk-bentuk yang dapat dimanfaatkan
oleh organisme hidup. Elemen-elemen dan senyawa-senyawa-nya yang dibutuhkan sebagai
nutrient untuk hidup secara berkesinambungan di-daur (cycled) dalam lintasan-lintasan yang
rumit melalui bagian-bagian yang hidup dan non-hidup dari ecosphere dan dirubah menjadi
bentuk yang dapat dimanfaatkan dengan kombinasi proses-proses biologis, geologis dan
kimiawi (2, p. 64).
Siklus nutrient-nutrient dari lingkungan non-hidup (tampungan dalam atmosfir, hidrosfir dan
kerak bumi) ke organisme hidup, dan kembali ke lingkungan non-hidup berlangsung dalam
suatu yang dinamakan biogeochemical cycles (bio = hidup, geo = bumi, chemical = kimiawi
= perubahan zat dalam siklus). Siklus ini, dipacu secara langsung ataupun tidak langsung
oleh energi masuk yang berasal dari matahari, dan juga siklus-siklus karbon, oksigen,
nitrogen, phosphorus, sulfur, dan hidrologi (air), lihat Fig. 4.3. – 2 , p. 63 (2, p. 64).
Zat kimia dapat merupakan bagian dari organisme pada suatu saat dan menjadi bagian dari
lingkungan organisme pada suatu saat yang lain. Sebagai contoh : sebutir molekul oksigen
yang anda hisap, mungkin adalah yang pernah ada hisap di waktu yang lalu, mungkin juga
yang dulu pernah dihisap nenek anda, dan juga mungkin yang pernah dihisap oleh Patih
Gajahmada. Hal yang serupa, beberapa atom karbon dalam kulit tangan anda mungkin saja
pernah menjadi bagian dari satu lembar daun, atau kulit dinosaurus atau pernah terdapat
dalam suatu lapisan batuan kapur (2, p. 64).




                                                                                    hal. 56
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




   fig. 3-1, 2-p.38 Level of organization of matter, according to size and function. This is
   one way scientists classify patterns of matterfound in nature. Part of this chapter is
   devoted to a discussion of three lowest levels of organization of matter – subatomic
   particles, atoms, and molecules – that make up the basic components of all higher levels

4.2 Ecosystems : Types and Components.
THE REALM OF ECOLOGY.                   (dunia / bidang ecology). Ecology terutama peduli
terhadap interaksi diantara 5 tingkat organisasi zat seperti yang diperlihatkan dalam Fig. 3.1.
– 2 , p. 38 yaitu : organisme (organism), populasi (populations), komunitas (communities),
ecosystem, dan ecosphere.        Organisme adalah berbagai bentuk yang hidup.         Seluruh
organisme dikelompokkan menjadi species yang membentuk keragaman hayati (2, p. 64).
Satuan yang hidup terkecil suatu organisme disebut cell (sel) . Seluruh sel terbungkus oleh
suatu membrane atau dinding terluar. Masing-masing sel berisi material genetik dalam
bentuk DNA dan komponen-komponen lain yang melaksanakan fungsi-fungsi yang ter-
spesialisasi yang perlu berlangsung agar dapat hidup. Organisme seperti bakteri (bacteria)
terdiri dari hanya satu sel, namun kebanyakan organisme terdiri dari beberapa atau banyak

                                                                                        hal. 57
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

sel.       Sel diklasifikasikan sebagai eukaryotic dan prokaryotic berdasarkan struktur
internalnya. Seluruh sel, kecuali bakteri, adalah eukaryotic, yaitu yang memiliki nucleus,
satu region material genentik yang dikelilingi oleh suatu membrane. Membrane juga
membungkus berbagai macam bagian-bagian internal lain sel eukaryotic. Bakteri dikatakan
prokaryotic karena tidak memiliki nucleus yang jelas, selain itu bagian-bagian internal
lainnya tidak terbungkus oleh membrane (2, p. 64).
Didalam tulisan bab ini, organisme-organisme bumi diklasifikasikan dalam lima kerajaan
utama (2, pp. 64-65) :
Bakteri (bacteria) – prokaryotic, organisme ber-sel tunggal. Kebanyakan decomposers, yang
   mendapat nutrient yang dibutuhkannya dengan cara menguraikan senyawa organik yang
   kompleks (rumit) yang terdapat dalam jaringan organisme hidup atau yang telah mati
   menjadi senyawa nutrient inorganik yang lebih sederhana.              Lainnya, seperti
   cyanobacteria (sebelumnya disebut sebagai blue-green algae = ganggang biru-hijau) ,
   mempergunakan sinar matahari untuk menggabungkan bahan-bahan kimia inorganik agar
   dapat dibuat senyawa nutrient organik yang dibutuhkannya (fotosintesis). Beberapa
   lainnya menggabungkan bahan-bahan kimia inorganik tanpa adanya cahaya untuk dapat
   dibuat nutrient organik yang diperlukan (chemosynthesis) (2, p. 64).
Protists – eukaryotic, kebanyakan organisme ber-sel tunggal seperti diatoms, amoebas,
    beberapa jenis algae (coklat emas dan kuning-hijau), protozoan, dan slime molds.
Fungi (jamur) - eukaryotic, kebanyakan organisme ber-sel banyak (multicelled) seperti :
   mushrooms, molds, dan yeast.       Semuanya decomposers yang mengambil nutrient-
   nutrient yang dibutuhkan dengan mengeluarkan enzim-enzim yang menguraikan zat-zat
   organik yang terdapat dalam jaringan organisme hidup atau mati. Kemudian fungi
   menyerap nutrient-nutrient yang dihasilkan.
Plants (tumbuh-tumbuhan) - eukaryotic, kebanyakan organisme ber-sel banyak (multicelled)
    seperti : algae (merah, biru, dan hijau), mosses, fern, flowers, cacti, grasses, beans,
    wheat, rice, dan trees. Organisme-organisme jenis ini menghasilkan nutrient-nutrient
    organik dengan cara fotosintesis untuk dirinya sendiri dan organisme lain yang
    memakannya. Terrestrial plants memperoleh air dan nutrient-nutrient inorganik dari
    dalam tanah, dan aquatic plants memperoleh air dan nutrient-nutrient inorganik dari
    dalam air. Beberapa tanaman evergreens, yang mempertahankan keberadaan daunnya
    sepanjang tahun. Contoh-contohnya adalah : ferns (pakis/paku), pohon-pohon tinggi
    berdaun lebar, yang hidup di hutan-hutan hujan yang hangat dan lembab, dan cone-
    bearing trees (conifers) seperti : firs, spruces, pines, redwoods, dan sequoias.
    Deciduous plants, seperti : oak dan maple trees, bertahan hidup dalam musim kering
    atau musim dingin dengan menggugurkan daunnya. Succulent plants, seperti cacti
    (kaktus), yang dapat bertahan hidup di tempat-tempat beriklim kering dengan tidak
    mempunyai daun, karenanya mengurangi kehilangan air yang langka.                  Kaktus
    menyimpan air dan mempergunakan sinar matahari untuk menghasilkan makanan yang
    dibutuhkannya dalam jaringan berdaging tebal (thick fleshy tissue) di batang dan ranting-
    ranting-nya.
Animals (binatang) - eukaryotic, organisme ber-sel banyak (multicelled) seperti : sponge
   (bunga karang) , jellyfish, arthropods (insects, shrimp, lobsters), mollusks (snail, clams,
   oysters, octopuses), fish, amphibians (frogs, toads, salamanders), reptiles (turtles,
   lizards, alligators, crocodiles, snakes), birds, dan mammals (kangaroos, bats, cats,
   rabbits, elephants, whales, porpoises, monkeys, apes, humans). Binatang-binatang ini
   memperoleh nutrient-nutrient organik dengan memakan tumbuhan (herbivores =

                                                                                       hal. 58
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

     herbivora), memakan binatang lainnya (carnivores = karnivora), atau memakan
     tumbuhan dan binatang lainnya (omnivores = omnivora). Beberapa binatang disebut
     vertebrates (vertebrata) , yaitu binatang yang mempunyai tulang belakang , dan yang
     tidak bertulang belakang disebut invertebrates (invertebrata).     Beberapa binatang
     berdarah dingin (invertebrata, ikan, binatang amfibi dan reptile), dan ada juga yang
     berdarah hangat (burung dan binatang menyusui).
Population (populasi) adalah kelompok individu-individu (individuals) dari species yang
sama yang menempati areal tertentu pada saat yang bersamaan. Tempat dimana populasi
(atau organisme individual) hidup disebut habitat-nya. Contoh-contoh populasi : seluruh
ikan matahari yang ada di kolam, kelompok tupai abu-abu yang ada di suatu hutan, pohon-
pohon oak putih yang ada di suatu hutan, manusia yang ada di satu negara, atau manusia yang
ada di dunia ini (2, p. 66).
Populasi-populasi (populations) dari semua species yang menempati suatu tempat tertentu
membentuk apa yang disebut community atau biological community. Apa yang terdapat
dalam satu community tergantung pada ukuran (luasnya) tempat yang kita inginkan menjadi
perhatian kita. Sebagai contoh, yang dipandang 1 community bisa keseluruhan satu hutan,
bisa juga bagian kecil dari satu hutan, bisa juga 1 pohon, atau bisa juga satu batang kayu
(2, p. 66).
Ecosystem adalah sebuah community yang terdiri dari berbagai species yang saling
berinteraksi satu dengan yang lainnya serta juga berinteraksi dengan lingkungan non-hidup-
nya yang terdiri dari : faktor-faktor fisik dan faktor-faktor kimiawi.     Suatu ecosystem
merupakan jaringan interaksi biologis, kimiawi dan fisik yang terus berubah (dinamis) yang
membuat suatu community berkesinambungan dan memungkinkannya ber-reaksi terhadap
perubahan-perubahan kondisi lingkungan-nya.        Seluruh ecosystems yang ada di dunia
membentuk apa yang disebut ecosphere (2, p. 66).
Climate (iklim) = pola umum kondisi-kondisi cuaca (weather conditions), variasi musiman,
dan cuaca ekstrim (minimum dan maksimum) suatu areal dalam jangka waktu yang panjang.
Iklim merupakan faktor utama yang menentukan tipe-tipe dan keberadaan makhluk hidup,
khususnya tumbuh-tumbuhan, yang dapat dijumpai di areal lahan tertentu. Biologists telah
membagi bagian terrestrial dari biosfir menjadi biomes, region-region besar ekologis yang di-
habitat-i oleh tipe-tipe makhluk hidup tertentu, khususnya vegetasi (tumbuh-tumbuhan), lihat
Fig. 4.9. – 2 , p. 65. Contoh-contoh dari zona-zona vegetational berskala besar ini adalah :
hutan-hutan, gurun-gurun, dan padang-padang rumput (2, p. 66).
Masing-masing biome berisi sejumlah besar ecosystems yang komuniti-komuniti-nya telah
menyesuaikan diri dengan perbedaan-perbedaan kecil iklim, tanah dan faktor-faktor
lingkungan lainnya yang ada dalam biome tersebut. Bagian laut dan air tawar dari biosfir
juga dapat dibagi menjadi zona-zona makhluk hidup, masing-masing dibentuk oleh beberapa
ecosystems (2, p. 66).




                                                                                      hal. 59
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




   fig. 4-9, 2-p.67 Gradual transition from one major biome to another along the 39th
   parallel crossing the United Satates. These transitions are caused primarily by changes in
   climate, which are due mainly to differences in average temperature and average


ABIOTIC COMPONENTS OF ECOSYSTEMS. Ecosystems terdiri dari berbagai macam
komponen non-hidup (abiotic = abiotik) dan komponen hidup (biotic = biotik). Fig. 4.10. –
2 , p. 68 dan Fig. 4.11. – 2 , p. 68 adalah diagram yang sangat disederhanakan yang
memperlihatkan beberapa komponen ecosystems dalam kolam air tawar dan di lapang
(2, p. 66).
Yang termasuk komponen non-hidup atau abiotik suatu ecosystem adalah berbagai macam
faktor fisik dan kimiawi. Faktor-faktor fisik yang berpengaruh besar terhadap ecosystems
adalah (2, p. 66) :
    sinar matahari dan tempat teduh,
    temperatur rata-rata dan rentang temperatur,
    presipitasi rata-rata dan distribusinya sepanjang masing-masing tahun,
    angin,
    latitude (jarak dari khatulistiwa),
    altitude (tinggi diatas muka laut),
    sifat tanah (untuk terrestrial ecosystems)
    api (untuk terrestrial ecosystems)
    aliran-aliran air (dalam aquatic ecosystems)


                                                                                       hal. 60
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

    jumlah material padat melayang (suspended solid materials) (untuk aquatic ecosystems)
Faktor-faktor kimiawi yang berpengaruh besar terhadap ecosystems adalah (2, p. 66) :
    taraf air dan udara dalam tanah,
    taraf nutrient-nutrient tumbuh-tumbuhan yang terlarut dalam kelembaban tanah untuk
        terrestrial ecosystem, dan yang terlarut dalam air untuk aquatic ecosystems,
    salinitas air untuk aquatic ecosystems,
    taraf oksigen terlarut (dissolved oxygen) untuk aquatic ecosystems.




 fig. 4-10, 2-p.68 Some principal components of a freshwater pond ecosystem.


BIOTIC COMPONENTS OF ECOSYSTEMS. Organisme yang membentuk komponen-
komponen hidup (biotik) biasanya diklasifikasikan sebagai : producers dan consumers , yang
didasarkan pada bagaimana ia memperoleh makanan atau nutrient-nutrient organik yang
dibutuhkannya untuk dapat hidup, lihat Fig. 4.10. – 2 , p. 68 dan Fig. 4.11. – 2 , p. 68
(2, p. 66).
Producers. Kadang-kadang disebut sebagai autotrophs (memasok makanannya sendiri)
yang dapat membuat senyawa-senyawa organik yang dibutuhkannya sebagai nutrient-nutrient
dari senyawa-senyawa inorganik sederhana yang diperoleh dari lingkungannya.          Pada
kebanyakan terrestrial ecosystems, tumbuh-tumbuhan hijau adalah producers.           Pada
kebanyakan aquatic ecosystems , kebanyakan producers adalah phytoplankton, dimana yang
disebut sebagai phytoplankton adalah berbagai macam bakteri dan protists (2, p. 66).




                                                                                       hal. 61
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




 fig. 4-11, 2-p.68 Some principal components of an ecosystem in a field.


Kebanyakan producers membuat nutrient-nutrient organik yang dibutuhkannya melalui
fotosintesa. Walaupun pada saat proses fotosintesa berlangsung, terjadi ratusan perubahan
kimiawi secara berturutan , keseluruhan rangkaian perubahan-perubahan kimiawi tersebut
dapat disederhanakan sebagai berikut (2, pp. 66-67) :
karbon dioksida + air + energi matahari → glukosa +oksigen
Beberapa organisme producer, kebanyakan bakteri-bakteri tertentu, dapat menyerap senyawa-
senyawa inorganik dari lingkungannya dan merubahnya menjadi nutrient organik tanpa
bantuan sinar matahari, proses yang demikian disebut chemosynthesis. (2, p. 67).
Seluruh organisme-organisme dalam ecosystems selain producers disebut sebagai :
consumers atau heterotrophs, yang tidak dapat menghasilkan sendiri nutrient organik yang
dibutuhkannya, oleh karenanya, mendapatkan nutrient organik yang dibutuhkannya dengan
cara memakan jaringan producers atau consumers.       Consumers dikelompokkan menurut
sumber-sumber makanannya sebagai berikut (2, p. 67) :
Primary consumers yaitu yang memakan langsung tumbuh-tumbuhan (herbivores =
   herbivora) atau juga yang memakan langsung producers lainnya.
Secondary consumers yaitu yang memakan hanya primary consumers.              Kebanyakan
   secondary consumers adalah binatang.
Tertiary atau higher-level consumers yaitu yang memakan binatang pemakan binatang
   (carnivores = karnivora)
Omnivores = omnivora (pemakan segala) dapat memakan tumbuh-tumbuhan maupun
  binatang, misalnya : babi, tikus, srigala, dan manusia.



                                                                                  hal. 62
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




      fig. 4-12,


Detrivores (decomposers dan detritus feeders). Organisme yang mati disebut detritus ,
   dapat berupa bagian-bagian dari organisme yang mati dan kotoran-kotoran atau buangan
   (wastes) dari organisme hidup, lihat Fig. 4.12. – 2 , p. 69 .       Decomposers mencerna
   detritus dengan menguraikan molekul-molekul organik yang kompleks yang terdapat
   dalam detritus menjadi senyawa-senyawa inorganik yang lebih sederhana dan menyerap
   nutrient-nutrient yang dapat larut.        Yang termasuk decomposers : berbagai macam
   bakteri dan fungi (jamur), kebanyakan molds dan mushrooms , lihat Fig. 4.13. – 2 , p. 69.
   Detritus feeder, seperti crabs, carpenter ants, termites, dan earthworm, menyerap
   nutrient dari partikel-partikel zat-zat organik yang telah sebagian membusuk.




fig. 4-13 2-p.



                                                                                     hal. 63
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

    Energi kimiawi yang tersimpan dalam glukosa dan senyawa-senyawa nutrient organik
    lainnya dipakai producers dan consumers untuk dapat mengendalikan proses-proses
    hidupnya. Producer memperoleh glukosa dan senyawa-senyawa nutrient organik lainnya
    dari proses fotosintesa sedangkan consumer dari makanan yang dimakannya. Energi ini
    kemudian dilepaskan dalam proses yang disebut aerobic respiration , dimana aerobic
    organism (organisme yang membutuhkan oksigen untuk tetap dapat hidup)
    mempergunakan oksigen yang dihasilkan dalam sel-sel-nya atau dipindahkan ke sel-sel-
    nya dari lingkungannya untuk menguraikan glukosa dan senyawa-senyawa nutrient
    organik lainnya kembali menjadi karbon dioksida dan air. Pada saat proses aerobic
    respiration berlangsung, terjadi ratusan perubahan kimiawi secara berturutan ,
    keseluruhan rangkaian perubahan-perubahan kimiawi tersebut dapat disederhanakan
    sebagai berikut (2, p. 70) :
glukosa +oksigen → karbon dioksida + air + energi
Walaupun tahapan-tahapan detail dalam proses-proses rumit fotosintesa dan aerobic
respiration berbeda, jaringan perubahan kimiawi untuk aerobic respiration adalah kebalikan
dari proses fotosintesa (2, p. 70).
Kebertahanan hidup individu organisme yang manapun tergantung pada matter flow (aliran
zat) dan energy flow (aliran energi) yang melalui tubuhnya. Komuniti organisme dalam
suatu ecosystem bertahan hidup terutama oleh karena kombinasi dari matter recycling (daur-
ulang zat) dan one-way flow of energy (aliran satu arah energi) , lihat Fig. 4.14. – 2 , p. 70.
Fig. 4.14. – 2 , p. 70 memperlihatkan bahwa decomposers berperan dalam melengkapkan
siklus zat-zat dalam siklus hidup-mati dengan cara menguraikan senyawa-senyawa organik
yang ada dalam detritus menjadi nutrient-nutrient organik yang dapat dipakai oleh producers.
Tanpa ada decomposers, seluruh dunia akan segera tenggelam dalam sampah tumbuhan,
tubuh-tubuh binatang yang mati, kotoran hewan dan limbah. Fig. 4.14. – 2 , p. 70 juga
memperlihatkan bahwa ecosphere dan ecosystems-nya membutuhkan keberadaan producers
dan decomposers.      Hal ini berarti bahwa kita dan seluruh consumers lainnya, kecuali
decomposers, bukanlah bagian yang penting dari ecosphere (2 , p. 70).




                                                                                        hal. 64
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




  fig. 4-14



TOLERANCE RANGES OF SPECIES TO ABIOTIC FACTORS. Alasan mengapa
organisme tidak menyebar dimana saja adalah : populasi species mempunyai range of
tolerance tertentu terhadap faktor-faktor kimiawi dan fisik, seperti : temperatur, yang ada
dalam lingkungannya, lihat Fig. 4.15. – 2 , p. 71.        Didalam tolerance range (rentang
toleransi) terdapat optimum range (rentang optimum) didalam mana populasi species hidup
paling efisien. Didalam rentang toleransi tapi diluar (“diatas” dan “dibawah”) rentang
optimum faktor-faktor abiotik , terdapat rentang dimana faktor-faktor abiotik hanya dapat
mendukung populasi yang lebih sedikit. Manakala nilai faktor-faktor abiotik melampaui
limit toleransi bawah ataupun atas, kalaupun ada hanya beberapa saja organisme dari species
tertentu yang masih dapat bertahan hidup (2 , pp. 70-71).
Observasi-observasi yang diuraikan diatas disimpulkan dalam law of tolerance : keberadaan,
keberlimpahan, dan distribusi species dalam suatu ecosystem ditentukan oleh apakah level
satu atau lebih faktor fisik dan kimiawi berada dalam rentang yang di-toleransi oleh species.
Suatu species mungkin memiliki range of tolerance yang lebar untuk beberapa faktor, namun
range of tolerance yang sempit untuk faktor lainnya. Kebanyakan organisme dalam suatu
species kurang tolerant dalam juvenile stage atau reproductive stage dalam siklus hidupnya.
Species yang sangat tolerant sangat mungkin akan mampu hidup dalam rentang habitat-
habitat dengan kondisi yang berbeda-beda (2 , p. 71).
Beberapa species dapat menyesuaikan toleransi-nya terhadap faktor fisik seperti, temperatur,
bila expose-nya terhadap kondisi tersebut berubah secara lambat-laun. Sebagai contoh, anda

                                                                                      hal. 65
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

dapat tolerate terhadap air bertemperatur tinggi, bila pada saat awal, anda masuk kedalam bak
air yang panas-nya dapat anda tolerate, kemudian ditambahkan secara perlahan air yang lebih
panas, kemudian lebih panas lagi dst ....... (2 , p. 71).




  fig. 4-15

Penyesuaian terhadap perubahan kondisi baru secara perlahan-lahan, atau acclimation,
merupakan suatu protective device yang bermanfaat. Walaupun demikian , terdapat limit
atau batas acclimation dan hal ini dapat membahayakan. Pada setiap tahap perubahan,
species menjadi lebih dekat terhadap limit of tolerance –nya . Tiba-tiba, tanpa ada warning
signals , perubahan kecil selanjutnya memacu suatu threshold effect , reaksi yang merugikan
bahkan fatal karena tolerance limit telah dilampaui , banyak mirip ketika menambahkan
sebatang jerami yang merontokkan punggung unta yang memang telah kelebihan beban
(2, p. 71).
Threshold effect sebagiannya menjelaskan mengapa banyak masalah-masalah lingkungan
kelihatannya meningkat tiba-tiba, walaupun sebenarnya persoalan telah terbangun dalam
waktu yang cukup panjang sebelumnya. Sebagai suatu contoh : satu atau lebih species
pohon di hutan tertentu mulai mati dalam jumlah besar setelah prolonged exposure terhadap
sejumlah pollutants udara. Kita biasanya baru menyadari permasalahannya hanya bila
seluruh hutan telah habis, seperti yang terjadi di sebagian Eropa dan Amerika Utara. Yang
demikian ini adalah karena telah melakukan keterlambatan 10-20 tahun dalam mencegah
terjadinya kerusakan. Threshold effect juga menjelaskan mengapa kita perlu menekankan
perlunya pencegahan pencemaran , tidak lain , sebenarnya , dengan maksud untuk mencegah
jangan sampai threshold-nya dilampaui (2, p. 71).



                                                                                      hal. 66
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

LIMITING FACTORS IN ECOSYSTEMS. Ecological Principle lainnya terkait dengan
law of tolerance adalah limiting factor principle : terlampau banyak atau terlampau sedikit
keberadaan suatu faktor abiotik dapat membatasi atau menghambat pertumbuhan populasi
suatu species dalam suatu ecosystem, walaupun seluruh faktor-faktor lainnya berada pada
atau dekat pada optimum range of tolerance untuk species tersebut. Faktor tunggal yang
ternyata membatasi pertumbuhan populasi suatu species dalam suatu ecosystem disebut
sebagai limiting factor (2, pp. 71-72).
Contoh-contoh limiting factors untuk biomes dan terrestrial ecosystems adalah temperatur,
air, sinar, dan soil nutrient-nutrient. Sebagai suatu contoh, tinjau seorang petani yang
menanam jagung di kebunnya dimana tanahnya terlampau sedikit mengandung phosphorus.
Walaupun kebutuhan air, nitrogen, potassium, dan nutrient-nutrient lainnya untuk jagung
tersebut terpenuhi , jagung tersebut tetap akan terhambat tumbuh, dan berhenti tumbuh
manakala seluruh phosphorus yang tersedia telah habis . Dalam kasus ini, ketersediaan
phosphorus merupakan limiting factor yang menentukan sebanyak atau sejauh mana jagung
akan tumbuh di kebun tersebut . Pertumbuhan juga dapat terbatasi dengan keberadaan suatu
faktor abiotik tertentu yang terlampau banyak. Sebagai contoh : tanaman dapat mati bila
terlampau banyak air atau terlampau banyak pupuk (2, p. 72).
Dalam aquatic ecosystem, salinity (= salinity = jumlah berbagai macam garam terlarut
dalam sejumlah volume air) merupakan limiting factor. Salinitas menentukan species yang
dapat dijumpai dalam marine ecosystems, seperti lautan, dan dalam freshwater ecosystem ,
seperti sungai dan danau. Aquatic ecosystems juga dapat dibagi menjadi : surface live zone,
middle life zone, dan bottom layers life zone. Ada tiga limiting factors yang penting yang
menentukan jumlah dan tipe organisme dalam lapis-lapis kehidupan yang berbeda ini yaitu :
temperatur, sinar matahari, dan dissolved oxygen content (kandungan oksigen terlarut =
jumlah oksigen terlarut dalam volume air tertentu pada temperatur dan tekanan tertentu)
(2, p. 72).




                                                                                    hal. 67
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

4.3 Energy Flow in Ecosystems.
FOOD CHAINS AND FOOD WEBS. Natural ecosystems dalam menjalankan fungsinya
tidak menghasilkan yang terbuang. Seluruh organisme, mati atau hidup, merupakan sumber
makanan potensial untuk organisme yang lain. Seekor caterpillar memakan daun, seekor
robin makan caterpillar , kemudian seekor hawk memakan robin . Manakala tumbuhan
caterpillar, robin , dan hawk mati , pada gilirannya semua akan dikonsumsi oleh
decomposers (2, p. 72).




fig. 4-16
Urutan umum (rangkaian) dari : siapa yang makan atau siapa yang di-decomposes dalam
suatu ecosystem disebut food chain , contohnya adalah seperti yang diperlihatkan dalam Fig.
4.16. – 2 , p. 72.   Hubungan ini memperlihatkan bagaimana energi di-transfer dari satu
organisme ke organisme lainnya pada saat ia “mengalir” dalam suatu ecosystem (2, p. 72).
Ecologist memasukkan setiap organisme dalam suatu ecosystem ke dalam suatu trophic level
tergantung pada apakah organisme tersebut termasuk producer atau consumer dan tergantung
pada yang dimakannya atau yang di-decomposes-nya (Fig. 4.16. – 2 , p. 72) Producers
dimasukkan ke trophic level ke 1 ; primary consumers adalah pemakan producers, apakah
memakan producers yang hidup ataupun yang mati, dimasukkan ke trophic level ke 2;
secondary consumer (pemakan daging) dimasukkan ke trophic level ke 3, dan seterusnya...
Kelas khusus consumers, detrivores, memperoleh energi dan material dari detritus yang
berakumulasi berasal dari seluruh trophic level (2, p. 72).
Dalam suatu ecosystem, anda akan sulit menemukan food chain sesederhana seperti yang
diperlihatkan dalam Fig. 4.16. – 2 , p. 72 . Kebanyakan consumers memakan dua atau lebih
jenis organisme. Beberapa binatang memakan organisme-organisme yang terdapat dalam
beberapa trophic level.    Hal ini berarti bahwa : organisme-organisme dalam kebanyakan
ecosystem terlibat dalam jaringan beberapa feeding relationships yang saling berkaitan yang
kompleks yang disebut sebagai food web. Contoh food web untuk kasus di Antarctica yang
disederhanakan diperlihatkan dalam Fig. 4.17. – 2 , p. 73. Trophic level dapat dimasukkan
ke dalam food web seperti memasukkannya kedalam food chain (2, p. 74).




                                                                                    hal. 68
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




                              hal. 69
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

ENERGY FLOW PYRAMIDS.                  Biomass adalah zat-zat organik yang dihasilkan oleh
tumbuh-tumbuhan dan photosynthetic producers lainnya. Dalam suatu food chain atau food
web, biomass ditransfer dari satu trophic level ke trophic level yang lainnya. Sebelum
ditransfer , sebagian dari biomass ini diuraikan oleh producers, dimana pada saat penguraian
ini ada energi yang dilepaskan berbentuk panas ke lingkungan yang ada di sekitarnya. Hal
ini berarti bahwa : high quality energy yang tersedia untuk primary consumers lebih sedikit
dari pada yang tersedia untuk producers. Juga, biomass yang tersedia untuk organisme pada
trophic level selanjutnya tidak semuanya dimakan, atau dicerna atau diserap (2, p. 74).




 fig. 4-18


Tambahan hilangnya high quality energy dalam biomass terjadi pada masing-masing urutan
trophic level. Reduksi dalam high quality energy yang tersedia untuk organisme pada
masing-masing urutan trophic level dalam food web atau food chain kebanyakan sebagai
akibat adanya inevitable-quality tax yang dikenakan oleh second law of energy (2, p. 74).
Persentasi high quality energy yang tersedia dari satu trophic level untuk yang selanjutnya
bervariasi antara 5 % - 20 % (jadi hilangnya 80 % - 95 %) tergantung pada species yang
mana dan berlangsung di ecosystem yang mana. Diagram berbentuk piramid seperti yang
diperlihatkan dalam Fig. 4.18. – 2 , p. 74 menggambarkan hilangnya high quality energy pada
masing-masing tingkat dalam satu food chain sederhana, dengan anggapan terjadi kehilangan
sebesar 90 % dalam masing-masing transfer dari satu trophic level ke tingkat selanjutnya.


                                                                                     hal. 70
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

Pyramid of energy flow yang seperti yang diperlihatkan dalam Fig. 4.18. – 2 , p. 74
menunjukan bahwa semakin tinggi taraf trophic level dalam food web atau food chain, maka
akan semakin besar kehilangan komulatif high quality energy (2, p. 74).
Energy flow pyramid menjelaskan mengapa populasi manusia yang lebih besar akan dapat
didukung bila manusia tersebut makanannya berada pada trophic level yang lebih rendah,
misalnya bila menkonsumsi langsung biji-biji-an, seperti padi misalnya, padi → manusia
dibanding kalau manusia tersebut mengkonsumsi daging binatang yang memakan biji-biji-an
(biji-biji-an → binatang → manusia) (2, p. 74).
PRODUCTIVITY OF PRODUCERS. Laju pada mana producers dalam suatu ecosystem
menangkap dan menyimpan sejumlah energi kimiawi tertentu sebagai biomass dalam suatu
waktu tertentu disebut sebagai primary productivity dari ecosystem tersebut. Jumlah energi
yang sebenarnya tergantung pada keseimbangan antara : laju biomass dapat dihasilkan oleh
producer ecosystem tersebut dengan laju producers mempergunakan sebagian biomass ini
(biasanya dengan cara aerobic respiration) untuk tetap hidup. Perbedaan antar 2 “laju” ini
disebut sebagai net primary productivity dari ecosystem tersebut (2, pp. 74-75).

                         laju producers menghasilkan        laju producers mempergunakan
net primary              energi kimiawi yang disimpan       energi kimiawi yang tersimpan
productivity       =                                    -
                         dalam biomass melalui              dalam tersimpan dalam biomass
                         fotosintesis                       melalui aerobic respiration

Net primary productivity biasanya dilaporkan sebagai energy output dari producers di suatu
areal untuk jangka waktu tertentu (2, p. 75).
Net primary productivity dapat dipandang sebagai sumber makanan dasar atau “income”
consumers dalam suatu ecosystem.       Ecologist telah memperkirakan rata-rata tahunan net
primary production producers per meter persegi untuk terrestrial dan aquatic ecosystems
utama.      Fig. 4.19. – 2 , p. 75 memperlihatkan bahwa ecosystems dan zona kehidupan
dengan net primary productivity rata-rata tertinggi adalah : estuaries, swamps and marshes,
dan rain forests, yang terendah adalah tundra (arctic grassland), open ocean, dan desert
(2, p. 75).




                                                                                    hal. 71
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

Anda mungkin berkesimpulan bahwa : untuk dapat tersedianya makanan bagi populasi
manusia yang terus berkembang , kita harus membersihkan (menebangi) tropical forest untuk
bercocok tanam tumbuhan pangan dan kita juga harus memanen tumbuh-tumbuh-an yang
tumbuh di estuaries, swamps and marshes,, namun kesimpulan yang demikian itu salah.
Salah satu alasannya adalah : yang tumbuh di estuaries, swamps and marshes kebanyakan
rerumputan yang tidak dapat dimakan manusia, walaupun demikian rerumputan ini sangat
penting artinya sebagai sumber-sumber makanan dan areal tempat bertelur ikan, udang dan
bentuk-bentuk lain kehidupan aquatik yang menjadikan tersedianya protein untuk kita dan
consumers lainnya. Oleh karenanya, kita harus melindunginya, tidak memanen atau merusak
tumbuhan yang ada di estuaries, swamps and marshes tersebut (2, p. 75).
Dalam tropical forests , kebanyakan dan lebih banyak nutrient-nutrient tersimpan dalam
pohon-pohon dan vegetasi lainnya dibanding yang tersimpan dalam tanah. Bila pohon-
pohon ditebangi , the low level of nutrient-nutrient dalam tanah yang menjadi (lebih) terbuka
akan dengan cepat berkurang akibat hujan yang sering terjadi dan tumbuhan yang ditanam.
Oleh karenanya, tanaman pangan hanya dapat tumbuh dalam waktu pendek saja bila tidak
banyak diberi masukan commercial fertilizers yang mahal. Oleh karenanya, seharusnya kita
melindungi tropical forests , bukan menebanginya (2, p. 75).
Kita telah consuming , diverting, and wasting kurang lebih 27 % dari net primary
productivity dunia ini, dimana 40 % -nya dihasilkan pada lahan tanah. Net primary
productivity dunia sisanya dipakai untuk mendukung seluruh species-species dunia lainnya,
yang juga merupakan kapital dunia yang vital yang membuat kita masih tetap dapat hidup.
Apakah yang akan terjadi bila populasi menjadi dua kalinya dalam 40 tahun mendatang dan
dalam prosesnya banyak mengurangi keragaman hayati dunia dengan mempergunakan 54 %
potensi net primary productivity dunia yang 80 % -nya dihasilkan dari lahan tanah ?
(2, p. 75).


4.4 Matter Cycling in Ecosystems.
BIOCHEMICAL CYCLES.                Nutrient-nutrient , zat kimia esensial untuk hidup, di-daur
dalam ecosphere (lihat Fig. 4.3. – 2 , p. 63) dan dalam ecosystems yang sudah matang dalam
siklus-siklus (daur-daur) biogeochemical (Fig. 4.20. – 2 , p. 76) Dalam siklus-siklus ini ,
nutrient-nutrient berpindah dari lingkungan, melalui organisme, dan kemudian kembali ke
lingkungan. Semuanya digerakkan , secara langsung atau tidak langsung oleh energi dari
matahari dan oleh gravitasi (2, p. 75).
Ada tiga jenis siklus biogeochemical yang saling berkaitan, yaitu : gaseous cycles,
sedimentary cycles, dan hydrologic cycle. (2, p. 76).
Dalam gaseous cycles, nutrient-nutrient beredar kebanyakan diantara atmosfir, hidrosfir
(air), dan organisme-organisme hidup. Dalam kebanyakan siklus-siklus ini elemen-elemen
di-daur-ulang dengan cepat, sering kali dalam hitungan jam atau hari. Gaseous cycles yang
utama adalah siklus-siklus karbon, oksigen, hidrogen dan nitrogen (2, p. 76).
Dalam sedimentary cycles, nutrient-nutrient beredar kebanyakan diantara : earth’s crust
(kerak bumi yaitu : tanah, batuan, dan sedimen di lahan dan dasar laut) , hidrosfir (air), dan
organisme-organisme hidup. Dalam kebanyakan siklus-siklus ini elemen-elemen di-daur-
ulang lebih lambat dibanding siklus-siklus yang terjadi di atmosfir , karena elemen-elemen
terikat pada sedimentary rock untuk jangka waktu yang lama, sering kali ratusan bahkan



                                                                                       hal. 72
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

jutaan tahun. Phosphorus dan sulfur adalah dua dari 36 elemen-elemen yang di-daur-ulang.
(2, p. 76).




Dalam hydrologic cycle Air bersirkulasi diantara : lautan (laut) , udara , lahan , dan
organisme hidup.     Siklus ini juga mendistribusikan panas dari matahari ke seluruh
permukaan bumi (2, p. 76).
CARBON CYCLE.            Karbon merupakan blok pembangun dasar : karbohidrat, lemak,
protein, nucleic acids seperti DNA dan RNA, dan senyawa-senyawa organik lainnya yang
penting sifatnya untuk kehidupan. Siklus karbon berdasar pada gas karbon dioksida, yang
hanya membentuk sekitar 0.003 % volume atmosfir bawah dan juga terlarut dalam air.
Producers menyerap karbon dioksida dari atmosfir (terrestrial producers) atau air (aquatic
producers) dan melalui fotosintesa mengkonversi karbon dalam karbon dioksida menjadi
karbon dalam senyawa-senyawa organik yang kompleks seperti glukosa.            Kemudian
producers dan consumers yang mengkonsumsi oksigen melaksanakan aerobic respiration
dalam rangka menguraikan glukosa dan senyawa-senyawa organik yang kompleks lainnya
kemudian mengkonversinya menjadi karbon yang kembali menjadi karbon dioksida dalam
atmosfir atau air untuk dipergunakan lagi oleh producers (2, p. 76).
Keterkaitan antara fotosintesa yang dilakukan producers dan aerobic respiration yang
dilakukan producer dan consumers adalah : memutarkan karbon dalam ecosphere dan
merupakan bagian utama dari siklus karbon dunia (lihat Fig. 4.21. – 2, p. 77). Oksigen dan
hidrogen, elemen lainnya dalam glukosa, dan nutrient-nutrient organik lainnya, beredar
(cycle) bersama-sama dengan karbon (2, p. 76)




                                                                                   hal. 73
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




Fig. 4.22. – 2, pp. 78-79 memperlihatkan bagian-bagian lain siklus karbon dunia dalam
terrestrial ecosystems dan marine ecosystems. Sebagian karbon dunia telah terikat dalam
periode waktu yang panjang di perut bumi yang dalam yang dikenal dengan nama fossil fuels
yang kebanyakan berupa batubara, petroleum, dan gas alam. Karbon dalam fossil fuels
lepas ke atmosfir sebagai karbon dioksida pada saat fossil fuels di-extraksi dan di-“bakar”.
Karbon dioksida juga dilepaskan ke udara pada saat terjadi aerobic respiration dan pada saat
terjadi letusan gunung berapi (2, p. 76).


Dalam marine ecosystems, beberapa organisme mengambil CO2 terlarut atau ion-ion karbon
(CO32-) dari air laut kemudian membentuk kalsium karbonat (CaCO3) yang sedikit dapat
terlarut sehingga terbentuk kulit kerang , batu-batu-an , dan kerangka marine organisms,
mulai dari protozoans yang berukuran kecil sampai ke batu karang yang berukuran besar.
Pada saat organisme-organisme yang ber-kulit-kerang mati, partikel-partikel kecil dari kulit
kerang dan tulang punggung-nya bertumpuk di kedalaman lautan serta tertimbun dalam
kurun waktu yang ber-abad-abad lamanya dalam sedimen-sedimen dasar (2, pp. 76-77)




                                                                                     hal. 74
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




                              hal. 75
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




                              hal. 76
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




   fig. 4.22.




                              hal. 77
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

Karbon yang terdapat pada sedimen-sedimen di kedalam dasar lautan kembali masuk
kedalam siklus sangat lambat, yaitu bila ada sedimen yang larut dan membentuk karbon
dioksida terlarut yang dapat masuk ke dalam atmosfir. Kejadian geologi jangka panjang
juga dapat mengangkat dasar sedimen ke permukaan , menjadikan batuan karbonat terbuka
pada serangan kimiawi dan berubah menjadi gas karbon dioksida (2, p. 77).
Khususnya sejak 1950 , sebagai mana populasi dunia dan pemakaian sumberdaya meningkat
dengan cepat, manusia telah melakukan intervensi terhadap siklus karbon terutama dalam dua
cara sebagai berikut (2, p. 77) :
Penebangan hutan-hutan dan vegetasi lainnya tanpa penanaman kembali yang memadai,
   sehingga jumlah vegetasi yang dapat menyerap CO2 menjadi lebih sedikit.
Membakar karbon yang terdapat dalam fossil fuel serta pembakaran kayu lebih cepat dari
  yang mampu ditumbuhkan kembali. Yang demikian ini menghasilkan karbon dioksida
  yang mengalir masuk ke atmosfir. Beberapa ilmuwan memperkirakan bahwa : karbon
  dioksida ini, bersama zat-zat kimia lain yang tertambahkan ke atmosfir, dapat
  meningkatkan efek rumah kaca alami dunia, merubah pola iklim, mengganggu produksi
  pangan dunia dan habitat-habitat kehidupan alam bebas.




NITROGEN CYCLE.           Organisme membutuhkan nitrogen dalam berbagai bentuk zat
kimiawi untuk men-sintesa (to synthesize) .protein-protein , nucleic acids (asam-asam
nucleic) seperti DNA dan RNA , dan nitrogen yang mengandung senyawa-senyawa organik
lainnya. Gas nitrogen (N2) yang mengisi 78 % volume atmosfir bagian bawah tidak dapat

                                                                                   hal. 78
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

dipakai langsung sebagai nutrient oleh tumbuhan ber-sel banyak dan oleh binatang.   Gas
nitrogen di-konversi menjadi senyawa-senyawa ion yang dapat larut dalam air yang
mengandung ion-ion nitrat (NH3-) dan ion-ion ammonium (NH4+) yang kemudian diserap
akar-akar tumbuhan sebagai satu bagian dari rangkaian siklus nitrogen. Siklus gas yang
dijelaskan ini diperlihatkan dalam bentuk yang disederhanakan dalam Fig. 4-23 – 2, p. 80
(2, p. 77).
Konversi gas nitrogen atmosfir menjadi bentuk-bentuk kimia lainnya yang bermanfaat untuk
tumbuhan disebut nitrogen fixation. Nitrogen fixation dilaksanakan terutama oleh bakteri-
bakteri jenis tertentu (cyanobacteria) dalam tanah dan air dan oleh rhizobium bacteria yang
hidup dalam gelembung-gelembung kecil yang terdapat dalam akar-akar tanaman tertentu
seperti : alfalfa, clover , peas , beans , dan tumbuhan polong (legume) lainnya (2, p. 77).
Tumbuhan mengkonversi ion-ion nitrogen inorganik dan ion-ion ammonium yang diperoleh
dari dalam air yang ada dalam tanah menjadi protein-protein , DNA dan berbagai nitrogen
yang mengandung senyawa-senyawa organik yang diperlukannya ..        Binatang-binatang
memperoleh nitrogen yang mengandung nutrient dengan memakan tumbuhan atau dengan
memakan binatang lainnya yang memakan tumbuhan (2, p. 77).
Setelah nitrogen “melakukan tugasnya” dalam organisme-organisme hidup, pasukan-
pasukan specialized decomposer bacteria mengkonversi nitrogen yang mengandung
senyawa-senyawa organik yang dijumpai dalam buangan-buangan (wastes) , partikel-partikel
usang , tubuh-tubuh organisme mati , menjadi senyawa-senyawa inorganik yang lebih
sederhana , seperti : gas ammonia (NH3) dan garam-garam yang larut dalam air yang
mengandung ion-ion ammonium (NH4+).        Kelompok khusus bakteri lainnya kemudian
mengkonversi bentuk-bentuk inorganik nitrogen kembali menjadi ion-ion nitrit (NO2-) dan
nitrat (NO3-) dalam tanah dan kemudian menjadi gas nitrogen , yang lepas ke atmosfir untuk
memulai siklus-nya lagi (2, p. 78).
Manusia (sadar atau tidak sadar) ikut campur tangan dalam siklus nitrogen diantaranya dalam
berbagai cara sebagai berikut (2, p. 78) :
•   Pemancaran sejumlah besar oksida nitrat (nitric oxide) kedalam atmosfir pada saat kayu
    atau bahan bakar lainnya dibakar.       Kebanyakan dari NO ini dihasilkan pada saat
    molekul-molekul nitrogen dan oksigen dalam udara bersatu, yaitu pada saat temperatur
    tinggi, misalnya pada saat bahan-bahan bakar dibakar. Oksida nitris yang bersatu dengan
    gas oksigen didalam atmosfir membentuk gas nitrogen dioksida (NO2) , yang dapat
    bereaksi dengan uap air yang terdapat dalam atmosfir membentuk asam nitris (HNO3).
    Asam ini merupakan komponen tumpukan asam yang merusak pohon-pohon dan
    membunuh ikan di berbagai bagian dunia.
•   Pemancaran gas oksida yang mengandung nitrat yang memperangkap panas (N2O)
    kedalam atmosfir oleh aksi yang dilakukan oleh bakteri tertentu yang terdapat dalam
    pupuk inorganik komersial dan buangan-buangan peternakan.
•   Penambangan deposit mineral yang berbentuk senyawa-senyawa yang mengandung ion-
    ion nitrat dan ammonium untuk dipakai dalam pupuk inorganik komersial.
•   Berkurangnya ion-ion nitrat dan ammonium akibat pemanenan tanaman-tanaman yang
    banyak mengandung nitrogen.
•   Tertambahkannya secara berlebihan ion-ion nitrat dan ammonium kedalam aquatic
    ecosystems dalam bentuk luah (runoff) buangan-buangan hewan dari kawasan peternakan
    , luah pupuk-pupuk nitrat komersial dari lahan-lahan pertanaman , dan pengaliran

                                                                                    hal. 79
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

    untreated and treated municipal sewage. Pasok yang berlebihan dari nutrient-nutrient
    tumbuhan yang demikian memicu (merangsang) tumbuh dengan cepatnya ganggang dan
    berbagai tumbuhan aquatik lainnya.      Penguraian ganggang yang mati oleh aerobic
    decomposers mengakibatkan menjadi berkurangnya kandungan gas oksigen terlarut
    (dissolved oxygen gas) dalam air , yang selanjutnya dapat mengakibatkan kematian ikan
    dalam jumlah besar.

PHOSPHORUS CYCLE. Phosphorus , terutama dalam bentuk tipe-tipe tertentu ion-ion
phosphorus (PO43- dan HPO42-) , merupakan nutrient esensial baik untuk tumbuhan maupun
binatang. Ion-ion phosphorus ini merupakan bagian dari molekul-molekul DNA , dimana
didalamnya tersimpan energi kimiawi yang dapat digunakan oleh organisme untuk dalam
melaksanakan cellular respiration (2, p. 79).
Berbagai bentuk phosphorus di-daur terutama melalui air , kerak bumi dan organisme hidup
                                                  oleh apa yang disebut sedimentary
                                                  phosphorus cycle , seperti yang dalam
                                                  bentuk         yang      disederhanakan
                                                  diperlihatkan dalam Fig. 4.25. – 2, p.
                                                  81.       Dalam siklus ini, phosphorus
                                                  bergerak perlahan dari phosphate
                                                  deposits pada tanah dan sedimen-
                                                  sedimen laut dangkal ke organisme-
                                                  organisme hidup kemudian kembali ke
                                                  tanah dan laut (2, p. 79).
                                                    Phosphorus yang dilepaskan oleh
                                                    penguraian perlahan, atau pelapukan,
                                                    dari deposit-deposit batuan phosphorus
                                                    dilarutkan air tanah dan diisap oleh
                                                    akar-akar tumbuhan.       Angin dapat
                                                    pula membawa partikel phosphorus
                                                    untuk jarak yang cukup jauh.
                                                    Kebanyakan tanah hanya sedikit
                                                    mengandung       phosphorus     karena
                                                    senyawa-senyawa phosphorus hanya
                                                    agak larut dalam air dan hanya
                                                    dijumpai dalam beberapa jenis batuan
                                                    saja.          Sehingga, phosphorus
                                                    merupakan limiting factor untuk
                                                    pertumbuhan tumbuhan di banyak
                                                    tanah     dan    aquatic    ecosystems
                                                    (2, p. 79).
                                                     Binatang memperoleh phosphorus
dengan cara memakan producers atau dengan memakan binatang lain yang pemakan
producers. Buangan-buangan binatang dan produk-produk pembusukan dari binatang-
binatang dan tumbuhan yang mati mengembalikan banyak phosphorus ke dalam tanah , aliran
dan akhirnya ke dasar laut sebagai deposit-deposit batuan phosphorus yang agak dapat larut
(2, p. 79).
Sebagian phosphate dikembalikan ke tanah sebagai guano , pupuk yang banyak mengandung
phosphate yang dihasilkan oleh burung-burung pemakan ikan seperti : pelicans , gannets ,

                                                                                   hal. 80
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

dan cormorants. Walaupun pengembalian semacam ini jumlahnya kecil dibanding dengan
jumlah phosphate yang ditransfer dari tanah ke laut setiap tahunnya oleh proses-proses alam
ataupun kegiatan-kegiatan manusia (2, p. 79).
Melalui kurun waktu jutaan tahun , proses-proses geologis mungkin mengangkat dan
memunculkan lantai laut. Pelapukan kemudian secara perlahan melepaskan phosphorus dari
batuan-batuan yang ter-expose dan memungkinkan siklus kembali dimulai (2, p. 79).
Manusia bercampur tangan dalam siklus phosphorus dalam dua cara sebagai berikut
(2, pp. 79-80) :
•   penambangan dalam jumlah besar batuan phosphate untuk menghasilkan pupuk-pupuk
    organik komersial dan senyawa-senyawa detergent.
•   penambahan kelebihan ion-ion phosphate kedalam aquatic ecosystems dalam bentuk luah
    buangan-buangan binatang dari peternakan, luah dari pupuk-pupuk organik komersial
    dari tanah-tanah pertanaman, dan pengaliran untreated and treated municipal sewage.
    Seperti halnya dengan ion-ion nitrat dan ammonium , pasok yang berlebihan dari nutrient
    ini akan menyebabkan ledakan pertumbuhan cyanobacteria , ganggang , dan berbagai
    macam tumbuhan aquatik yang merusak kehidupan dalam aquatic ecosystems.




HYDROLOGIC CYCLE.               Siklus hidrologi atau siklus air , yang mengumpulkan ,
menjernihkan (purifies) , dan mendistribusikan pasok air dunia yang tetap , diperlihatkan
dalam bentuk yang disederhanakan dalam Fig. 4.26. – 2, p. 81.      Siklus hidrologi terkait
dengan siklus-siklus biogeochemical lainnya , karena air merupakan medium penting dari
pergerakan nutrient-nutrient kedalam dan keluar dari ecosystem atau organisme-organisme
(2, p. 80).
Energi surya dan gaya gravitasi secara terus menerus mengkonversi air dari satu kondisi fisik
ke kondisi fisik lainnya dan menggerakkan air di diantara laut/lautan , udara , darat , dan
organisme-organisme hidup. Energi surya menguapkan air dari laut/lautan , alur-alur aliran ,
danau , tanah , dan vegetasi ke atmosfir. Air dan masa udara membawa uap air ini melalui


                                                                                      hal. 81
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

berbagai bagian permukaan dunia.              Penurunan       temperatur di sebagian atmosfir
menyebabkan uap air berkondensasi dan membentuk butir-butir kecil jatuhan air dalam
bentuk awan atau embun. Kemudian butiran-butiran kecil air ini bergabung satu sama lain
dan menjadi cukup berat untuk jatuh ke tanah dan badan-badan air (sungai , danau , laut)
sebagai presipitasi (embun , hujan , salju , hujan es) (2, pp. 80-81).
Kebanyakan air segar kembali ke permukaan bumi sebagai presipitasi dan terkumpul didalam
bentuk genangan-genangan dan saluran kemudian melimpas ke danau atau situ serta alur-alur
sungai terdekat , kemudian kembali membawa air ke laut. Aliran air permukaan dari tanah
mendukung pengisian kembali alur-alur sungai dan danau dan juga menyebabkan terjadinya
erosi tanah , yang juga memindahkan berbagai macam zat kimia melalui bagian-bagian dari
siklus-siklus biogeochemical (2, p. 81).
Sebagian besar dari air yang kembali ke tanah meresap kedalam atau meng-infiltrasi lapisan-
lapisan permukaan tanah , dan kemudian beberapa bagiannya ber-perkolasi ke lapisan tanah
yang lebih bawah yang kemudian tersimpan sebagai air tanah didalam pori-pori atau patahan-
patahan batuan. Air tanah bawah ini , seperti halnya air permukaan , mengalir ke tempat
yang lebih rendah dan merembes keluar kedalam aliran sungai atau danau atau muncul
sebagai mata air. Kemudian , air-air ini menguap atau sampai ke laut untuk memulai lagi
siklusnya (2, p. 81).
Manusia bercampur tangan dalam siklus air dalam dua cara umum sebagai berikut (2, pp. 81-
82) :
•   Mengambil sejumlah besar air segar dari aliran-aliran sungai , danau dan aquifers .
    Dalam areal berpopulasi padat atau beririgasi yang banyak membutuhkan air ,
    pengambilan air telah menjurus pada semakin berkurangnya cadangan air tanah dan
    intrusi air asin laut kedalam air-air tanah bawah.
•   Pembersihan vegetasi dari atas tanah untuk keperluan pertanian, pertambangan , jalan ,
    areal parkir , konstruksi, serta kegiatan-kegiatan lainnya.          Yang demikian ini
    menurunkan tingkat peresapan air untuk pengisian kembali cadangan air tanah bawah ,
    meningkatkan risiko terjadinya banjir , serta menaikan laju aliran permukaan , yang juga
    menjadikan semakin besarnya erosi lahan dan tanah longsor.




                                                                                      hal. 82
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




                              hal. 83
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




 Fig. 3-18, 1-p.71.    Penurunan biomass pada trophic level yang lebih tinggi.         Penurunan
 diakibatkan oleh 3 kenyataan : (1) kebanyakan trophic level yang terlebih dahulu adalah biomass
 yang tetap jadi tidak tersedia untuk dikonsumsi (not consumed), (2) banyak yang dikonsumsi
 diuraikan agar dapat melepaskan energi, dan (3) sebagian dari yang dikonsumsi sifatnya seperti
 hanya numpang lewat




5 Resources, Environmental Degradation and Pollution.
General Questions and Issues.
1. Seberapa cepatkah populasi manusia bertambah banyak ?
2. Apa saja sumberdaya-sumberdaya penting di dunia ini ?        Akankah sumberdaya-
   sumberdaya ini ber-degradasi , berkurang atau habis ?
3. Apakah polusi ? Ada berapa macam polusi ? Apakah polusi dapat dihindarkan atau
   dikendalikan ?
4. Bagaimanakah keterkaitan antara ukuran populasi manusia , penggunaan sumberdaya ,
   teknologi , degradasi lingkungan , dan polusi ?
Pertumbuhan populasi , kemajuan teknologi , pemanfaatan sumberdaya-sumberdaya telah
menjurus pada kumpulan permasalahan yang saling terkait dan rumit serta mencapai tingkat
krisis di planet bumi yang berisi umat manusia serta berbagai ragam bentuk hidup lainnya
yang teramat kaya. Kecuali tingkat kematian meningkat dengan tajam , misalnya , akibat


                                                                                          hal. 84
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

penyakit atau kelaparan atau akibat perang nuklir dunia , populasi penduduk dunia
diproyeksikan akan menjadi dua kali lipat yaitu menjadi 10.8 milyar jiwa pada tahun 2045,
dan mungkin hampir menjadi tiga kalinya yaitu 14 milyar jiwa pada akhir tahun 2000
(2, p. 2).
Setiap tahun lebih banyak hutan , padang rumput dan lahan basah di dunia ini yang sirna ,
padang tandus semangkin luas sebagaimana umat manusia semakin meningkat memakai
permukaan bumi dan sumberdaya-sumberdaya yang ada padanya. Tanah atas yang vital
hanyut atau tertiup angin meninggalkan lahan-lahan pertanian dan hutan-hutan yang
ditebangi serta kemudian sediment-sediment –nya menyumbat , mendangkalkan alur-alur
aliran , danau / situ dan reservoir. Di banyak tempat air yang ada dalam tanah diisap telah
lebih cepat dari pada kemampuan alam untuk mengisinya kembali (2, p. 2).
Dengan membakar deposit-deposit fossil fuels , menebang dan membakar hutan lebih cepat
dari pada yang dapat di-deposit-kan kembali atau ditumbuhkan kembali karbon dioksida di
lapisan atmosfir bawah akan bertambah.          Bila manusia masih tetap terus meningkatkan
konsentrasi karbon dioksida serta gas-gas lainnya yang sifatnya memperangkap panas di
lapisan atmosfir bawah greenhouse effect atau heat trap effect akan semakin terpacu sehingga
iklim dunia akan dapat menjadi lebih panas. Bila perubahan iklim semacam ini terjadi ,
maka yang demikian ini akan merusak kemampuan manusia untuk menumbuhkan cukup
tanaman pangan ; akan merubah pola distribusi air dunia ; serta membuat beberapa dan
mungkin juga banyak areal padat penduduk menjadi tidak berpenghuni karena kekurangan air
atau banjir karena muka air laut naik (2, p. 2).
Pembakaran fossil fuels oleh umat manusia juga merupakan sumber terbesar polusi udara
yang mengancam kehidupan pepohonan dan manusia serta mengakibatkan polusi air dan
berbagai kekacauan dengan sebaran areal yang luas (extensive). Minyak yang membuat
mobil “jalan” , yang menghangatkan rumah (di daerah beriklim dingin) , yang dipakai untuk
menghasilkan makanan serta membuat berbagai macam produk yang dipakai manusia ,
sangat mungkin akan semakin menipis dalam 50 tahun mendatang. Sejauh ini , sangatlah
sedikit yang telah dilakukan umat manusia untuk mengurangi buangan atau yang terbuang
dari sumberdaya vital ini, serta mencari sumberdaya pengganti (2, p. 2).
Zat kimia yang ditambahkan manusia ke udara tertarik ke atmosfir yang lebih atas dan
menipiskan gas ozone yang sifatnya melindungi manusia dan hampir seluruh makhluk hidup
lainnya (dengan sifatnya yang menyaring / menahan) dari radiasi ultraviolet dari matahari
yang membahayakan.       Di atmosfir bawah , zat-zat kimia yang sifatnya memperangkap
panas juga ikut mendukung meningkatkan efek alami planet bumi memperangkap panas
(2, p. 3).
Buangan-buangan beracun (toxic wastes) yang dihasilkan pabrik-pabrik dan rumah-rumah
berakumulasi dan meracuni udara , air , dan tanah. Pestisida-pestisida pertanian yang meng-
kontaminasi (contaminate) air tanah dimana banyak manusia meminumnya , dan juga meng-
kontaminasi sebagian makanan yang dimakan manusia (2, p. 3).
Yang paling penting dari keberadaan manusia adalah (2, p. 3) :
    resources keeping us alive , supporting lifestyle , and driving the world’s economies
    come directly or indirectly from the sun and from Earth’s air , water , rock , fossil
    fuels , soil , and tens millions of wild species that make up Earth’s natural capital.
    Deplete this capital or global and national treasure and we change from a
    sustainable to an unsustainable lifestyle. Get to greedy and we’ll soon be needy.



                                                                                       hal. 85
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

Kabar yang buruk adalah kenyataan yang semakin berkembang bahwa manusia semakin
menipiskan Earth’s natural capital dengan cara yang tidak sepatutnya serta dengan laju yang
semakin dipercepat dengan hidup dalam cara yang unsustainable (2, p. 3).

5.1 Resources and Environmental Degradation.
TYPES OF RESOURCES. Resources (sumberdaya) adalah sesuatu yang sifatnya sebagai
sumber yang kalau dilakukan sesuatu terhadapnya akan dapat memenuhi kebutuhan atau
yang kita inginkan atau menjadi sesuatu yang bermanfaat atau ada nilainya atau
menghasilkan suatu kepuasan. Material resources adalah sumberdaya yang kuantitasnya
dapat diukur. Beberapa diantaranya seperti : air segar , tanah subur , tumbuhan yang tumbuh
secara alami dan dapat dimakan , tersedia langsung untuk dimanfaatkan (2, pp. 6-7).




Kebanyakan material resources , seperti petroleum (oil) , besi , groundwater (air yang
terdapat dalam tanah) , dan tanaman-tanaman modern , tidak langsung tersedia untuk
dimanfaatkan , dan pasoknya terbatas. Material jenis ini hanya dapat menjadi resources bila
kita dapat menggunakan “kecerdikan atau kepandaian” untuk membuatnya tersedia dengan
“harga” yang terjangkau.      Petroleum misalnya , sekian lama merupakan fluida yang
misterius hingga manusia menemukan cara untuk menemukannya , meng-ekstraksi-nya ,
mengolahnya menjadi bensin , minyak tanah serta produk-produk lainnya dengan harga yang
terjangkau. Dalam skala waktu kehidupan manusia yang relatif pendek , material resources
diklasifikasikan sebagai : nonrenewable , perpetual , dan renewable seperti yang
diperlihatkan dalam Fig. 1-7 (2, p. 7)
Keindahan , keheningan, kasing sayang adalah beberapa contoh dari yang disebut sebagai
non material resources , yang secara teoritis tersedia tidak terbatas, namun ketersediaannya
dapat berkurang atau rusak karena lingkungan yang crowded dan degraded (2, p. 7)
NONRENEWABLE MATERIAL RESOURCES.                       Nonrenewable atau exhaustible
resources dalam jumlah stok yang tetap di berbagai tempat di kerak bumi sebenarnya
mempunyai potential for renewal oleh proses-proses geologis , fisis , dan kimiawi yang


                                                                                     hal. 86
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

memakan waktu ratusan juta atau milyar tahun. contohnya adalah tembaga , aluminum ,
batubara , dan minyak. Resources ini diklasifikasikan sebagai exhaustible karena manusia
meng-ekstraksi dan menggunakan –nya dengan laju yang jauh lebih cepat dari pada skala
waktu geologis pada mana material-meterial itu terbentuk (2, p. 7).
Beberapa material nonrenewable dapat di-daur-ulang atau dipergunakan kembali sejauh
ketersediaan pasoknya , seperti misalnya : tembaga, aluminum , besi , dan gelas. Proses daur
ulang melibatkan pengumpulan dan pemrosesan ulang material sehingga dapat dibuat
menjadi suatu produk baru. Dari barang-barang aluminum bekas yang dikumpulkan , dapat
dilakukan pencairan kemudian dibuat produk-produk baru dari bahan tersebut. Botol-botol
gelas atau bahan-bahan gelas lainnya dapat dikumpulkan kemudian dihancurkan dan
dicairkan untuk kemudian produk-produk yang baru. Pemakaian ulang adalah pemakaian
suatu produk material lagi dan lagi dengan bentuk yang sama. Seperti misalnya botol gelas
bekas dapat dikumpulkan , dicuci , dan diisi kembali beberapa kali (2, p. 7).
Nonrenewable resources lainnya seperti fossil fuels (batu bara , minyak dan gas alam) tidak
dapat di-daur-ulang maupun dipakai ulang. Bila dibakar , energi yang bermanfaat dari bahan
ini di-konversi menjadi panas yang tidak ada manfaatnya dan menghasilkan berbagai gas
buangan yang dapat mencemari atmosfir , tanah , air dan kehidupan alam bebas (2, p. 7)
PERPETUAL AND POTENTIALLY RENEWABLE MATERIAL RESOURCES.
Perpetual resources seperti energi surya , sepanjang skala waktu kehidupan manusia tidak
akan ada habisnya, tidak menghasilkan material buangan , energi dapat terkonversi menjadi
angin , aliran H2O , listrik , tersimpan dalam jaringan organisme hidup (2, pp. 7-8)
POTENTIAL RENEWABLE RESOURCES adalah resources yang berpotensi untuk tidak
pernah habis karena proses “penggantiannya” relatif cepat dan dapat berlangsung secara
alami , misalnya : pohon-pohon di hutan , rumput di padang rumput , binatang liar , air
permukaan yang jernih , air tanah , udara segar , tanah yang subur. Setelah eksploitasi dan
“pembebanan” semakin meningkat, ternyata kapasitas untuk “memperbaharui” dari semua ini
ada batasnya. Kalau kapasitas eksploitasi dan pencemaran telah melewati batas kemampuan
“memperbaharuinya” , mulai terjadi apa yang disebut sebagai : environmental degradation
(2, p. 8).
Beberapa tipe environmental degradation dapat merubah potentially renewable resources
menjadi nonrenewable atau unusable resources (2, pp. 8-9) :
•   Penutupan lahan produktif dengan air , beton , aspal , atau bangunan sampai tingkat
    tertentu sehingga pertumbuhan tumbuhan menurun dan tempat-tempat untuk (habitat)
    kehidupan alam bebas hilang.
•   Bercocok tanam tanpa management tanah yang sepatutnya sehingga laju pertumbuhan
    tanaman menurun akibat erosi tanah dan menjadi semakin berkurangnya nutrient untuk
    tanaman yang ada dalam tanah.
•   Pengirigasian lahan bercocok tanam tanpa drainase yang memadai sehingga terjadi
    genangan air berlebihan atau penumpukan garam (salinization) dalam tanah yang
    menurunkan tingkat pertumbuhan tanam.
•   pengambilan air dari sumber-sumber tanah bawah (aquifers) dan dari air permukaan
    (sungai dan danau) dengan laju lebih cepat dibanding laju pengisian kembali yang dapat
    dilakukan oleh proses-proses alami.




                                                                                     hal. 87
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

•   Penebangan pohon-pohon di areal yang cukup luas (deforestation) tanpa penanaman
    kembali yang memadai sehingga habitat alam bebas menjadi rusak dan pertumbuhan
    kayu-kayu jangka panjang menurun.
•   Semakin berkurangnya padang-padang rumput oleh hewan pengembalaan atau
    peternakan (overgrazing) , tererosinya tanah sampai pada tingkat padang rumput yang
    produktif terkonversi menjadi lahan tidak produktif atau menjadi gurun (desertification).
•   Pengurangan besar-besar-an populasi-populasi berbagai jenis species hewan liar oleh :
    perusakan habitat , perburuan komersial , pengendalian hama , dan polusi.
•   Pencemaran udara , air , tanah sehingga menjadi tidak dapat dipergunakan untuk berbagai
    keperluan.




                                                                                      hal. 88
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




                              hal. 89
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan


5.2 Pollution.
WHAT IS POLLUTION ?             Perubahan-perubahan dalam karakteristik udara , air , tanah
atau makanan yang dapat berdampak merugikan terhadap kesehatan , ketahanan hidup , atau
aktifitas manusia atau organisme-organisme hidup lainnya disebut sebagai pollution (polusi =
pencemaran). Kebanyakan pollutants (pencemar) adalah bahan-bahan kimia padat , cair
atau gas yang tidak diinginkan yang dihasilkan sebagai produk-produk ikutan (by products)
atau buangan pada saat resources di-ekstraksi , di-proses , dibuat menjadi suatu produk , atau
dipakai . Polusi dapat juga berbentuk sebagai energy emissions (emisi energi = pancaran
energi) yang tidak dikehendaki , seperti panas yang berlebihan , kebisingan atau radiasi
(2, p. 14).
Permasalahan utama adalah ada perbedaan pendapat tentang apa yang dipandang sebagai
tingkat polusi yang dapat diterima , khususnya bila dihadapkan pada pilihan antara biaya
pengendalian pencemaran polusi yang mahal dan kehilangan pekerjaan. Sebagaimana filsuf
Georg Hegel menyebutkan (2, p. 14) :
    the nature of tragedy is not the conflict between right and wrong , but the conflict
    between right and right
    (sifat yang melekat dari suatu tragedi bukanlah pertentangan antara benar dan salah ,
    namun pertentangan antara benar dan benar).
SOURCES OF POLLUTION .                Pollutants (pencemar-pencemar) dapat masuk kedalam
lingkungan secara alami (sebagai contoh , dari letusan gunung berapi) atau melalui kegiatan-
kegiatan manusia (misalnya dari pembakaran batu bara).           Kebanyakan dari polusi alami
tersebar di areal yang luas dan sering kali dicairkan atau diuraikan menjadi pada tingkat yang
tidak membahayakan oleh proses-proses alam (2, p. 14).
Kegiatan manusia sejauh ini telah dan masih terus membebani berlebihan (overloading)
serta merusak proses alami pencairan / pengenceran (dilution) , penguraian , dan daur ulang
(recycling) zat-zat kimia yang essential untuk kehidupan , dengan peningkatan yang semakin
tajam dalam lima puluh tahun terakhir ini. Polusi dari kegiatan manusia yang paling serius
terjadi di atau di dekat kawasan urban (urban = tempat dengan bangunan non permukiman
dan permukiman yang padat, biasanya dianggap = perkotaan) dan kawasan industri , dimana
jumlah-jumlah besar pollutants terkonsentrasi dalam volume (yang relatif kecil) udara , air ,
dan tanah. Industrialized agriculture (pertanian yang diindustrialisasi) merupakan sumber
pencemaran yang termasuk berperan banyak mencemari udara , air dan tanah (2, p. 14).
Beberapa pollutants mencemari areal dimana dia dihasilkan , namun ada beberapa lainnya
yang terbawa angin atau aliran air ke areal lain (2, p. 14).
Ada pollutants yang masuk kedalam lingkungan dari sumber-sumber tunggal yang dapat
teridentifikasi , seperti : cerobong asap pembangkit tenaga atau suatu pabrik , pipa pembuang
pabrik pengemasan daging , atau “knalpot” sebuah mobil. Sumber-sumber pencemar yang
demikian disebut sebagai point sources (2, p. 14).
Pollutant jenis lain masuk kedalam udara , air atau tanah dari sumber-sumber yang menyebar
dan sering kali sangat sulit untuk teridentifikasi, sumber pencemar yang demikian disebut
non-point sources. Sebagai contoh misalnya : luah fertilizers dan pesticides dari lahan-lahan
pertanian yang masuk ke saluran-saluran atau alur-alur aliran , danau dan situ-situ ; serta
juga pesticides yang disemprotkan kemudian terbawa angin entah kemana (2, p. 14).



                                                                                       hal. 90
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




Tiga faktor menentukan sejauh mana akan merugikannya dampak suatu pollutant. Faktor
ke 1 adalah : sifat kimia –nya , sejauh mana pollutant tersebut aktif dan berbahaya atau
merugikan tipe-tipe tertentu atau spesifik organisme-organisme hidup. Faktor ke 2 adalah :
konsentrasi –nya , jumlah per satuan volume udara , air , tanah atau berat tubuh. Salah satu
cara untuk menurunkan konsentrasi adalah dengan membuatnya lebih cair / encer (dilute)
dengan menambahkan sejumlah besar udara atau air. Sebelum kita mulai kewalahan dengan
berbagai masukan polusi , sampai tingkat tertentu dilution (pengenceran) masih dapat
menyelesaikan permasalahan polusi , namun apabila masukan polusi ini menjadi semakin
banyak , hanya sebagian dan mungkin saja hanya sebagian kecil yang dapat terselesaikan
permasalahannya (2, p. 14).


                                                                                     hal. 91
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

Faktor ke 3 adalah : pollutant’s persistence , seberapa lama pollutant tersebut berada di
udara , air , tanah , atau suatu tubuh. Degradable atau non-persistence pollutants diuraikan
sepenuhnya atau berkurang sampai pada tingkat-tingkat yang dapat diterima oleh proses-
proses fisis , kimiawi dan biologis alami. Pollutants yang dapat diuraikan oleh organisme-
organisme hidup (usually specialized bacteria) disebut sebagai biodegradable pollutants.
Tinja yang dibuang ke sungai atau ke dalam tanah dapat ter-biodegradasi cukup cepat oleh
bakteri sepanjang laju jumlah yang dibuang tersebut tidak lebih laju dari kecepatan yang
dibuang tersebut dapat ter-biodegradasi (2, p. 14).
Yang menjadi masalah besar adalah : bahan-bahan dan produk-produk yang dibuat dan
diperkenalkan memasuki lingkungan dalam jumlah yang besar sering kali sangat lama atau
sulit dapat di-degradasi. Contoh-contoh slowly degradable atau persistent pollutants adalah :
insektisida DDT , hampir semua jenis plastik , barang-barang terbuat dari aluminum , dan
chlorofluorocarbons (zat kimia yang banyak digunakan untuk pendingin dalam lemari es
atau A.C.) , serta foaming agents (bahan untuk membuat plastik seperti styrofoam) (2, p.
14).
Non-degradable pollutants tidak dapat diuraikan oleh proses-proses alami. Contohnya
adalah : elemen-elemen toxic (mengandung racun) timbal dan air raksa. Cara-cara terbaik
untuk berurusan dengan non-degradable pollutants adalah tidak melepaskannya ke
lingkungan, men-daur-ulang-nya , dan menghilangkannya dari udara , air , atau tanah yang
sudah terkontaminasi (suatu proses yang mahal) (2, p. 14).
Persoalan yang sangat serius adalah kita hanya tahu sedikit tentang potensi pengaruh
merugikan jangka pendek dan jangka panjang dari 80 % dari sejumlah 70 000 bahan-bahan
kimia sintetis yang diperdagangkan untuk dipergunakan oleh manusia dan species-species
lain. Walaupun pengetahuan kita tentang yang 20 % dari bahan-bahan kimia tersebut juga
terbatas , umumnya karena sangat sulit , memakan waktu dan pengumpulan datanya yang
biayanya mahal.       Umat manusia kini dihadapkan pada kondisi dimana eksperimen-
eksperimen kimia dalam skala gigantic terus meningkat semakin pesat yang berkembang
secara eksponensial dengan pengetahuan tentang kemungkinan dampak-dampak jangka
panjangnya yang teramat terbatas (2, p. 14).




                                                                                      hal. 92
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




                              hal. 93
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan



POLLUTION CLEANUP. Pollution cleanup , atau output pollution control berurusan
dengan pollutants setelah masuk kedalam lingkungan.     Sejauh ini , sebagian besar
perbaikan-perbaikan (peningkatan-peningkatan) kualitas lingkungan di AMERIKA
SERIKAT dan MDC (more develop country) telah didasarkan pada penerapan pollution
cleanup (2, p. 15).
Terlalu mengandalkan pada pengendalian polusi menyebabkan beberapa permasalahan.
Salah satu diantaranya adalah : sepanjang populasi dan pemakaian sumberdaya terus
meningkat , pollution cleanup hanyalah akan merupakan pemecahan permasalahan yang
sifatnya sementara. Sebagai contoh : menambahkan catalytic converters pada mobil-mobil
telah membantu mengurangi polusi udara , namun kenyataan yang ada adalah jumlah mobil
terus meningkat , sehingga pendekatan cleanup ini menjadi kurang efektif (2, p. 15).
Permasalahan yang ke dua adalah : cleanup sering kali menghilangkan pollutant dari satu
bagian dalam lingkungan dan menyebabkan polusi di bagian lainnya.           Kita dapat
mengumpulkan sampah , namun sampah tersebut harus ditindak lanjuti : dibakar (sangat
mungkin mengakibatkan tercemarnya udara dan meninggalkan abu toxic yang seharusnya
diletakkan di tempat lain) , dibuang ke sungai , danau atau laut (sangat mungkin
mengakibatkan tercemarnya air) ; ditimbun (sangat mungkin mengakibatkan tercemarnya
tanah dan air tanah bawah) , di-daur-ulang , atau dipakai ulang (2, p. 15).
Baik pollution prevention maupun pollution cleanup ke-dua-dua-nya perlu dilakukan , namun
para environmentalist bersikeras bahwa kita harus lebih mengutamakan dan menekankan
pollution prevention , karena yang ini disamping hasilnya lebih baik juga lebih murah
dibanding pollution cleanup (2, p. 15).

 Pollution cleanup is better than doing nothing, but pollution prevention is
 the best way to walk more gently on the earth (2, p. 15).


5.3 Relationship among Population , Resources Use , Technology ,
    Environmental Degradation , and Pollution.
ONE MODEL OF ENVIRONMENTAL DEGRADATION AND POLLUTION .
Menurut one simple model , total degradasi lingkungan dan polusi (yang merupakan dampak
dari populasi) di suatu areal tertentu tergantung pada tiga faktor : jumlah jiwa , jumlah rata-
rata satuan sumberdaya yang dipakai oleh masing-masing jiwa , dan jumlah degradasi
lingkungan dan polusi yang dihasilkan manakala masing-masing satuan sumberdaya
dihasilkan dan dipakai (2, p. 15).

Overpopulation terjadi bila manusia melampaui carrying capacity suatu areal yaitu jumlah
jiwa yang dapat didukung oleh areal tersebut untuk keadaan landasan fisik sumberdaya dan
keadaan cara sumberdaya tersebut dipakai yang berlaku. Overpopulation merupakan suatu
hasil dari pertumbuhan jumlah jiwa , pertumbuhan pengaruhnya (konsumsi sumberdaya) atau
ke-dua-dua-nya (2, p. 15).




                                                                                        hal. 94
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




Dari studi terhadap species lain diketahui bahwa : bila populasi melewati carrying capacity
lingkungannya , maka species tersebut akan menderita dieback yang berakibat menjadi
berkurangnya populasi hingga ia kembali pada jumlah yang sustainable. Pertanyaan crucial
adalah : sampai kapankah umat manusia akan dapat tetap berlanjut dengan pertumbuhan
jumlah jiwa yang eksponensial , memakai sumberdaya diatas planet bumi yang ternyata ada
batasnya serta mengacaukan atau mengurangi species lain dimana umat manusia tersebut
“tergantung atau mengandalkannya” tanpa menderita dieback ? Agaknya tidak seorangpun
tahu jawabannya, namun apa yang disajikan dalam Table 1-1 merupakan suatu tanda
peringatan yang perlu mendapat perhatian serius (2, pp. 15-16).




Perbedaan dalam faktor-faktor kepentingan seperti yang diperlihatkan dalam Fig. 1-11
menjadikan ada dua tipe overpopulation : people overpopulation dan consumption
overpopulation (Fig. 1-12). People overpopulation terjadi dimana terdapat lebih banyak
jumlah manusia dibanding pasok-pasok makanan , air dan sumberdaya-sumberdaya penting
lainnya yang tersedia yang dapat mendukung pada tingkat minimal (Table 1-1) . Dalam tipe

                                                                                    hal. 95
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

overpopulation yang ini , ukuran populasi dan degradasi yang terjadi pada sumberdaya-
sumberdaya yang sebenarnya bersifat potensial renewable seperti :tanah , padang rumput ,
hutan dan kehidupan alam bebas cenderung menjadi faktor-faktor kunci yang menentukan
keseluruhan total dampak terhadap lingkungan.      Di negara-negara yang masih kurang
berkembang yang termiskin di dunia , people overpopulation menyebabkan kematian dini
paling tidak 20 jiwa , dan mungkin juga 40 juta jiwa setiap tahunnya , serta 1.2 juta jiwa
berada pada tingkat kemiskinan absolut (2, p. 16).
Negara-negara industri mengalami tipe ke dua overpopulation yaitu consumption
overpopulation yang terjadi bila sejumlah kecil orang menggunakan sumberdaya-sumberdaya
pada tingkat yang demikian tinggi sehingga terjadi polusi , degradasi lingkungan dan semakin
berkurangnya sumberdaya-sumberdaya yang significant .              Dalam tipe consumption
overpopulation yang merupakan faktor-faktor kunci dalam menentukan keseluruhan total
dampak terhadap lingkungan adalah : tingkat pemakaian sumberdaya per orang yang tinggi ,
serta tingkat polusi dan degradasi lingkungan per jiwa yang tinggi (Fig. 1-12) (2, p. 16).
Dengan mengendalikan paling tidak 80 % kekayaan dunia dan sumberdaya-sumberdaya
mineral , masyarakat di negara-negara lebih berkembang , dewasa ini , mereka menikmati
suatu rata-rata standar hidup paling tidak 18 kali dibanding masyarakat di negara-negara
kurang berkembang. Standar hidup yang tinggi yang dinikmati oleh 1 milyar masyarakat
yang over-consuming : pemakan daging , pemilik mobil , dan throwaway consumers adalah
penyebab utama terjadinya polusi ,degradasi lingkungan , dan kemiskinan (under-
consumption) (2, p. 16).
Mempergunakan model seperti yang diperlihatkan dalam Fig. 1-12 , seseorang dapat
menyimpulkan bahwa Amerika Serikat adalah negara yang tingkat consumption
overpopulation –nya tertinggi di dunia. Dengan penduduk yang hanya 4.7. % dari penduduk
dunia , Amerika Serikat memproduksi kurang lebih 21 % dari seluruh barang dan jasa ,
mempergunakan kurang lebih satu per tiga sumberdaya-sumberdaya mineral yang diproses di
dunia ini, mempergunakan kurang lebih satu per empat energi nonrenewable yang ada di
dunia ini , serta menghasilkan paling tidak satu per tiga dari polusi dan sampah yang ada di
dunia (2, p. 16).
Menurut biologis Paul Ehrlich (2, p. 16) :
    “A baby born in the United States will damage the planet 20 to 100 time more in a
    lifetime than a baby born into a poor family ini an LDC . Each rich person in the
    United States does 1 000 times more damage than a person in an LDC”
    (“Satu bayi yang dilahirkan di Amerika Serikat akan merusak planet bumi 20 sampai
    100 kali lebih banyak dalam hidupnya dibanding dengan satu bayi yang dilahirkan
    pada keluarga miskin di negara kurang berkembang. Masing-masing orang kaya di
    Amerika Serikat melakukan 1 000 kali lebih banyak kerusakan dibanding dengan
    seorang miskin di negara kurang berkembang).
MULTIPLE –FACTOR MODEL.                The three factors model (model faktor tiga) seperti
yang diperlihatkan Fig. 1-11 , walaupun berguna , terlalu sederhana. Penyebab-penyebab
utama permasalahan lingkungan , sumberdaya dan sosial yang dihadapi dewasa ini adalah
jauh lebih rumit dari yang digambarkan dalam model tersebut, diantaranya menyangkut hal-
hal sebagai berikut (2, pp. 16-17) :
•   Pertumbuhan populasi dan/atau tingkat konsumsinya yang tidak sustainable yang
    mengakibatkan people overpopulation dan consumption overpopulation (Fig. 1-12).


                                                                                     hal. 96
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

•   Distribusi populasi , ledakan jumlah penduduk dan urban crisis.
•   Pola pemakaian sumberdaya yang over-consumption dan boros khususnya di negara-
    negara industri , throwaway mentality , menghasilkan produk-produk yang tidak perlu
    dan berbahaya , sangat sedikit melakukan recycling dan reuse terhadap sumberdaya-
    sumberdaya vital , pertanian yang di-industrialisasi yang unsustainable , dan produksi
    industri yang tidak sustainable.
•   Keyakinan bahwa teknologi akan memecahkan berbagai permasalahan umat manusia ,
    kegagalan untuk melihat dengan jelas bentuk-bentuk produk teknologi yang mana yang
    mengurangi atau mencegah terjadinya polusi dan pemborosan pemakaian sumberdaya
    serta menjadikan sistem pendukungan dunia terhadap kehidupan menjadi lebih
    sustainable, serta bentuk-bentuk teknologi yang tanpa kendali yang sepatutnya dapat
    merusak sistem pendukungan dunia terhadap kehidupan.
•   Kemiskinan sebagai akibat kegagalan sistem ekonomi dan politik dunia menciptakan
    distribusi lahan , pangan , papan , perawatan kesehatan , pendidikan , lapangan kerja ,
    kekayaan , sumberdaya-sumberdaya energi dan mineral, serta kekuatan politik yang lebih
    adil.
•   Penyederhanaan yang terlampau berlebihan pada sistem pendukungan kehidupan dunia
    terhadap kehidupan , khususnya pengurangan yang berlebihan terhadap keragaman
    hayati.
•   Krisis dalam management politik dan ekonomi yang menekankan terlampau berlebihan
    pada segala bentuk pertumbuhan ekonomi tanpa banyak memikirkan sustainability-nya.
•   Harga-harga pasar yang hampir seluruhnya ditetapkan tanpa mempertimbangkan biaya
    pemeliharaan , perbaikan atau kompensasi kerusakan atau semakin menipisnya
    sumberdaya-sumberdaya lingkungan yang diakibatkannya.
Hal-hal yang diuraikan diatas dan faktor-faktor lainnya berinteraksi , dengan cara yang rumit
dan sebagian besar tidak diketahui , menghasilkan berbagai masalah lingkungan ,
sumberdaya dan sosial (Fig. 1-13). Krisis-krisis populasi manusia , energi , kemiskinan ,
polusi , urban (lahan yang dihuni dengan padat dan semakin padat) , perang dan pertikaian ,
serta degradasi lingkungan yang dihadapi dewasa ini adalah bagian-bagian yang saling terkait
dari keseluruhan krisis yang ada.     Populasi manusia dunia hanya akan distabilkan bila
kemiskinan di seluruh dunia dapat banyak dikurangi. Sepanjang negara kurang berkembang
dibebani dengan utang yang banyak , negara-negara ini akan merasa terpaksa membayar
utang dan bunganya dengan cara yang banyak menipiskan dan semakin memperburuk
sumberdaya-sumberdaya alami yang mereka miliki , yang kebanyakan untuk di-ekspor ke
negara yang lebih berkembang (2, p. 17).
Permasalahan polusi tidak akan dapat diselesaikan hanya dengan mengandalkan pada
tindakan pollution cleanup dan waste management , tapi juga harus dengan melaksanakan
pollution prevention dan waste prevention.     Seluruh kehidupan dan kegiatan-kegiatan
ekonomi didukung oleh Earth’s natural capital. Bila bentuk-bentuk perkembangan ekonomi
masih didasarkan pada tindakan-tindakan yang menipiskan Earth’s natural capital maka
akan sampai saatnya bahwa dunia tidak akan dapat lagi mendukung kehidupan manusia serta
makhluk-makhluk hidup lainnya (2, p. 17).
Pemecahan masalah-masalah ini adalah sangat jelas yaitu : merumuskan dan melaksanakan
pendekatan-pendekatan interdisciplinary dan integrated untuk menyelesaikan segala
permasalahan yang dihadapi di tingkat lokal , nasional atau global (2, p. 17).

                                                                                      hal. 97
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




                              hal. 98
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan


6 Terutama terkait dengan Bab 2 dan Bab 4.
6.1 Sistem.
Kata sistem atau system (s) yang banyak dipakai dalam diktat ini hampir selalu berarti suatu
kumpulan yang dibentuk oleh komponen-komponen yang saling terkait dan berinteraksi satu
dengan yang lainnya.
Karakteristik keadaan suatu sistem ditentukan oleh : (1) karakteristik masing-masing
komponen pembentuknya , (2) karakteristik keterkaitan atau interaksi yang terjadi diantara
satu komponen dengan komponen yang lainnya , (3) faktor eksternal di luar sistem (bila
sistem merupakan sub sistem dari sistem yang lebih besar).
Karakteristik keadaan suatu sistem dapat berpengaruh pada sistem yang lain , bila ke dua
sistem ini merupakan sub sistem dari suatu sistem yang lebih besar.
Sistem terbesar (sejauh yang diketahui) adalah alam raya , di dalam alam raya ada
ecosystems dan sistem-sistem lainnya , di dalam ecosystem masih dapat didefinisikan lagi
sistem lain yang merupakan sub dari ecosystem, dst .... , jadi berlaku : didalam sistem
terdapat sistem , serta juga berlaku sistem-sistem bergabung saling terkait menjadi sistem
yang lebih besar , dan yang terbesar adalah alam raya.
Suatu sistem dapat dikenali atau dapat difahami dengan baik , bila telah dikenali atau
difahami dengan baik : (1) komponen-komponen pembentuknya , (2) keterkaitan dan
interaksi yang ada antar satu komponen dengan komponen yang lainnya , serta (3) faktor
eksternal yang berpengaruh terhadapnya.

6.2 Levels of organization in Nature and the Scope of Ecology.
Alam berfungsi sebagai suatu sistem yang besar, yang terbentuk oleh sistem-sistem yang
lebih kecil yang tak terhitung banyaknya , seluruhnya dengan bagian-bagian (komponen-
komponen) dasar yang “serupa” (similar) terorganisasi dalam pola-pola interaksi dasar yang
juga sama (3, p. 2)
Ecology adalah studi tentang struktur dan fungsi alam. Ecology dapat didefinisikan sebagai
studi tentang ecosystems . Ecosystems adalah : “self regulating communities” berbagai
macam makhluk hidup yang berinteraksi antar satu dengan yang lainnya , dan juga dengan
“non-living setting” -nya .      Ecology terutama berurusan dengan “peran-peran” yang
dibawakan oleh organisme-organisme yang ada di alam ini serta bagaimana kondisi
lingkungan berpengaruh terhadap dan dipengaruhi oleh “peran-peran” tersebut (3, pp. 3-4)
(lihat Fig. 1-1 – 3, p. 3 halaman ( no. halaman perlu dikoreksi) 111) Tingkat organisasi di
alam. Lingkup keseluruhan ecology sangat luas , namun intinya dimulai dari persis diatas
tingkat “individual organism” dan berkembang sampai ke atas sampai ke ecosphere sehingga
seluruh tumbuhan dan binatang (termasuk manusia) di dunia ini dan bagian-bagian
lingkungan non-hidup dengan mana tumbuhan dan binatang tersebut berinteraksi termasuk
didalamnya. Ecology adalah suatu studi tentang apa yang berlangsung dalam sistem-sistem
kehidupan (yang hidup) yang disebut sebagai ecosystems (3, p. 3).




                                                                                     hal. 99
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




                              hal. 100
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

Ecosphere adalah sistem keseluruhan dimana termasuk didalamnya seluruh bentuk-bentuk
kehidupan di dunia serta bagian-bagian dunia pada mana , dan didalam mana makhluk-
makhluk hidup berada : atmosfir (gas-gas dunia) , hidrosfir (air dunia) , dan litosfir (batuan
dan tanah dunia) . Biosfir umumnya dipakai sebagai sinonim untuk ecosphere, namun lebih
tepat bila biosfir diartikan sebagai lapisan yang isinya seluruh tumbuhan dan binatang
(termasuk manusia) yang ada di dunia ini. Ecosphere kemudian dapat didefinisikan sebagai
biosfir ditambah dengan bagian-bagian hidrosfir, atmosfir dan litosfir dalam mana , dan
dengan mana tumbuhan dan binatang berinteraksi. Makhluk hidup cenderung berada pada
dan sekitar pertemuan (junctions) tiga “great sphere” (atmosphere , hydrosphere ,
lithosphere) (3, p. 4




Fig. 1.2. – 3, p. 5 The Earth’s Great Spheres. Ecosphere terdiri dari seluruh organisme hidup
dan bagian-bagian atmosfir , hidrosfir dan litosfir yang “terjangkau” oleh organisme-
organisme hidup tersebut.




                                                                                     hal. 101
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




Fig. 1.3. – 3, p. 6 The junctions of Earth’s Great Spheres. Hampir seluruh kehidupan di
dunia ini berada dimana udara, tanah , dan air bertemu. Makhluk hidup adalah agen-agen
yang memerlukan dan memakai serta dalam proses : (1) mencampur elemen-elemen udara ,
air dan tanah , (2) ber-“maneuver” dalam udara , air dan tanah , (3) “memanipulasi”
(manipulate) elemen-elemen udara , air dan tanah.




                                                                               hal. 102
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




6.3 The Structure of Ecosystems.
Dalam seluruh ecosystems terdapat 4 komponen dasar (3, p. 6) : (1) Producers (“pembuat
makanan”) , (2) Consumers , pemakan tumbuhan atau pemakan binatang, (3) Decomposers ,
yang merupakan kelompok khusus consumers , yang memperoleh makanan dari “decaying
plants and animals” , (4) komponen-komponen non-hidup.
Dalam suatu ecosystem , masing-masing peran producer , consumer dan decomposer
dilakukan oleh sejumlah organisme. Walaupun ecosystem sering kali dipandang sebagai
sistem tertutup , sebenarnya , tidak ada satupun ecosystem yang benar-benar merupakan
sistem tertutup , selalu ada saja yang hidup atau non-hidup yang di-import atau di-ekspor dari
luar/dalam sistem tersebut. Dalam suatu ecosystem terdapat suatu fundamental relationship
antar komponen-komponen-nya. Fundamental relationship yang sama atau serupa juga
terdapat dalam ecosystems lainnya (3, pp. 7-8)
NON-LIVING COMPONENTS OF ECOSYSTEMS. Bagian-bagian non-hidup
ecosystems mempunyai ciri-ciri fisik dan kimiawi. Ciri-ciri fisik misalnya : angin , kawasan /
wilayah , kelembaban tanah , aliran air , temperatur , porositas tanah , dan tingkat penyinaran
matahari.    Bahan-bahan kimia dari lingkungan non-hidup , dalam saat tertentu adalah
material yang bukan merupakan bagian dari tumbuhan atau binatang seperti : oksigen , besi ,
belerang , senyawa-senyawa asam dst ..., namun disaat lainnya , bahan-bahan kimia dapat
juga merupakan bagian dari makhluk hidup. Karbon dalam sebuah molekul protein dapat
merupakan bagian dari enzim yang sedang berfungsi dalam tubuh seekor bintang , namun
kemudian . setelah enzim teruraikan dan keluar dari tubuh binatang , karbon tersebut
kemudian dapat menjadi bagian dari komponen gas lingkungan abiotik , misalnya sebagai
CO2 . Bahan-bahan kimia selalu bergerak masuk dan keluar dari organisme hidup dan
dipergunakan lagi dan lagi (3, pp. 7-8).
Pentingnya bahan-bahan kimia untuk sistem-sistem makhluk hidup bervariasi menurut tipe,
lokasi , dan bentuk kimia tersebut. Bahan kimia tertentu , seperti karbon misalnya ,
dibandingkan dengan tembaga (copper) atau bahan kimia lainnya, lebih banyak berperan
dalam : (1) membentuk struktur-struktur tubuh , dan juga (2) mendukung aktifitas gerak /
pertumbuhan binatang dan tumbuhan.        Beberapa bahan kimia ada yang tertimbun dalam
perut bumi untuk jutaan tahun , sehingga organisme hidup tidak mempunyai “access”
terhadapnya.    Bahan kimia lainnya , karena bentuk-bentuk fisik dan kimiawi -nya ,
“inaccessible” untuk makhluk-makhluk hidup walaupun bahan kimia tersebut dalam keadaan
kontak yang terus menerus dengan berbagai organisme. Bahan-bahan kimia yang ada di
dunia ini , hanya sebagian kecil saja yang keberadaannya dalam bentuk yang dapat
dimanfaatkan oleh makhluk hidup (3, p.8).
Nitrogen dalam berbagai bentuk senyawa-senyawa kimiawi-nya merupakan contoh yang baik
tentang pentingnya suatu bentuk kimiawi untuk makhluk hidup.          Seluruh tumbuhan
memerlukan nitrogen agar dapat membuat protein-protein , hampir 80 % kandungan atmosfir
adalah nitrogen , namun tumbuhan tidak dapat memakai nitrogen yang berujud gas. Hampir
seluruh tumbuhan membutuhkan nitrogen dalam bentuk senyawa pada mana nitrogen
bersenyawa dengan elemen lainnya dalam bentuk nitrat , sebagai contoh dalam bentuk
material yang biasa disebut sebagai fertilizer (3, p.8).
Jenis dan jumlah bahan-bahan kimiawi yang ada dalam ecosystem berpengaruh terhadap
keberadaan tumbuhan dan binatang , namun sebaliknya binatang (termasuk manusia) dan
tumbuhan juga berpengaruh terhadap kondisi fisik dan kimiawi ecosystem di sekitarnya.

                                                                                      hal. 103
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

Pepohonan dan semak belukar mendukung pembentukan tanah serta menahan tanah untuk
tetap berada di tempatnya. Pepohonan dapat menyangga angin dan membuat iklim lebih
sejuk. Tumbuhan berperan menjadikan oksigen menjadi selalu tersedia untuk dimanfaatkan
manusia bernafas (3, p.9).




Fig. 1.7. – 3, p. 10. Aliran energi melalui ecosystems. Tiga jenis energi dasar terlibat dalam “pertukaran-
pertukaran” energi dalam suatu ecosystems , yaitu : energi elektromagnetik , energi panas , dan energi kimiawi.


LIVING COMPONENTS OF ECOSYSTEMS. Tubuh makhluk hidup terbangun dari
karbon dan bahan-bahan kimia lainnya ditambah sejumlah besar air. Tubuh makhluk hidup
merupakan kombinasi dari material-material yang non-hidup yang terorganisasi demikian
sempurna. Ciri yang paling membedakan makhluk hidup dengan material-material non-
hidup adalah dinamika gerak yang kurang lebih dalam suatu pola yang konstan. Organisme
hidup melakukan pertukaran , mengeluarkan , meng-konversi , merangkai / membentuk ,
menguraikan , meng-organisasi-kan dan selain itu me-manipulasi unsur-unsur pokok bumi
udara , dan air , yang dengan demikian ini makhluk hidup memperoleh energi yang
dibutuhkannya serta dapat tumbuh , “memperbaiki diri sendiri” , dan bertahan hidup (3. p. 9).


Komponen-komponen biotik ecosystems dasar dikelompokkan sebagai : producers ,
decomposers dan consumers.
Producers.     Seluruh tumbuhan hijau adalah producers , “produce” dalam arti meng-
asimilasi (mengambil/menyerap) bahan-bahan kimia sederhana dalam tanah dan dari udara,
serta dengan dukungan energi dari matahari , men-transformasi yang diserap tersebut dalam
suatu proses yang disebut fotosintesa menjadi bahan-bahan kimia kaya energi yang


                                                                                                     hal. 104
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

merupakan pembentuk tumbuhan tersebut. Sangat jelas , tumbuhan tidak menghasilkan
sesuatu yang asalnya dari tidak ada apa-apa sama sekali. Mungkin sebutan yang lebih baik
untuk producers adalah “converter” atau “transformer” . Walaupun demikian sebutan
producer agaknya tidak terlampau salah sebagai suatu indikasi sehubungan dengan perannya
dalam ecosystems, dari perspektif consumer , producers adalah pembuat makanan
(3, pp. 9-10).
Hampir seluruh makhluk hidup selain tumbuhan hijau adalah consumer , yang untuk dapat
hidup harus mengkonsumsi energi kimiawi dan nutrient-nutrient kimiawi yang terdapat
dalam jasad makhluk hidup lainnya (3, p. 10).
Consumers meng-ekstraksi energi dan “chemical building blocks” untuk : (1) memperoleh /
menghasilkan energi untuk gerak , (2) membentuk , memperbesar , serta memperbaiki
tubuhnya , (3) membuat (menghasilkan) sel-sel untuk reproduksi (3, p. 10)
Decomposers merupakan kelas khusus consumers yang memperoleh energi dan nutrient
dengan cara mencerna material-material yang sudah tidak “terpakai / buangan” (waster
matter) dari tubuh atau bagian tubuh binatang dan/atau tumbuhan yang mati. Decomposers
berperan dalam membusukkan , melapukkan atau menghancurkan (3, p. 11)
Decomposers berperan sangat penting dalam melengkapkan siklus-siklus material dalam
ecosystems , dengan “menghancurkan” residual organic chemicals , decomposers
“menjamin” masa tumbuhan dan binatang yang sudah tidak berfungsi menjadi tidak akan
semakin bertumpuk (berakumulasi) (3, p. 11).

6.4 Ecosystem Function.
Pada suatu “setting” fisik (temperatur , tingkat penyinaran dst ..... ) yang tepat , organisme
hidup hanya membutuhkan 2 hal dari lingkungan : (1) bahan-bahan kimia (chemicals) untuk
membentuk, membesarkan dan memperbaiki bagian-bagian yang rusak tubuhnya , dan (2)
energi , kekuatan yang diperlukan untuk berbagai dinamika gerak (3, p. 11)
Bahan-bahan kimiawi dipakai lagi dan lagi didalam ecosystems , dan dalam hampir seluruh
ecosystem ada sejumlah import dan ekspor (3, p. 12)
Energi tidak dapat dipakai lagi dan lagi. Energi yang masuk kedalam ecosystems tidak dapat
kembali ke dalam ujud asalnya setelah dipakai dalam ecosystem. Kecuali dalam fireflies and
negligibly few other luminescent creatures , energi kimiawi tidak pernah kembali menjadi
energi cahaya. Disamping itu , transfer energi adalah tidak efisien . Bila energi di-(ter-)
konversi dari satu bentuk menjadi bentuk lainnya , dari cahaya menjadi kimiawi misalnya ,
banyak yang “hilang” sebagai panas. Energi tidak ber-siklus. Energi masuk kedalam
ecosystems , kemudian dipakai , dan kebanyakan darinya hilang “ditelan” sistem pada saat
energi tersebut terkonversi menjadi panas.        Seluruh ecosystems harus terus menerus
mempunyai sumber-sumber energi (3, p. 12)

6.5 Photosynthesis, Respiration and Biosynthesis.
Photosynthesis adalah proses dengan mana tanaman meng-konversi energi cahaya menjadi
energi kimiawi. Respiration adalah proses yang terjadi dalam tumbuhan atau binatang
(termasuk manusia) dengan mana energi kimiawi dilepaskan dalam rangka melaksanakan
kerja (gerak / tumbuh) . Fotosintesis dan respirasi merupakan inti mekanisme dengan mana
material dan energi bergerak (“mengalir”) dalam ecosystems (3, p. 12)



                                                                                     hal. 105
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




Tumbuhan , seperti yang digambarkan dalam Fig. 1.8. dan 1.10. mempergunakan sebagian
energi kimiawi yang “diturunkannya” dari sinar matahari untuk dapat memproduksi buah ,
benih , batang , dan daun. Tumbuhan men-sintesa molekul-molekul seperti glucose dan
starch , dan dari sebagian bahan-bahan ini tumbuhan meng-ekstraksi energi yang
dibutuhkannya untuk membuat jaringan tubuhnya yang baru melalui respirasi tumbuhan (Fig.
1.9.) (3, p. 12).
Dari Fig. 1.10. terlihat bahwa herbivora dan karnivora sepenuhnya tergantung pada tumbuhan
(3, p. 12).
Sehubungan dengan kepentingan manusia terkait dengan ecosystem , Fig. 1.8.
memperlihatkan adanya 3 efek utama proses fotosintesis yang penting : (1) energi di-konversi
dari energi elektromagnetik atau energi cahaya menjadi energi kimiawi, yang demikian ini
merubah energi surya menjadi suatu bentuk yang berguna untuk tumbuhan dan binatang
(termasuk manusia) , (2) bahan-bahan kimia sederhana dikonversi menjadi yang lebih
complicated , (3) oksigen dilepaskan sebagai by-product dari proses fotosintesis. Seluruh
oksigen dalam atmosfir , kurang lebih 20 % udara , sangat mungkin merupakan hasil dari
proses fotosintesis (3, pp. 12-14)
Sementara tumbuhan memperoleh energi dari fotosintesis dan nutrient-nutrient dari dalam
tanah , seluruh binatang (termasuk manusia) sepenuhnya tergantung pada tumbuhan baik
energi maupun hampir seluruh nutrient yang diperlukannya.




                                                                                    hal. 106
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




                              hal. 107
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




                              hal. 108
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




                              hal. 109
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan


6.6 Konsep-konsep untuk diingat (3, pp. 17-18).
Ecology berurusan dengan organisme-organisme pada tingkat interaksinya dengan : (1)
    organisme lain (baik yang species-nya sama ataupun berlainan) , dan (2) dengan
    lingkungan non-hidup –nya.
Bagian ecosphere yang berbeda (gurun , danau , hutan , dst... ) sangat mungkin tampak sangat
    berbeda , namun mempunyai struktural dan fungsional dasar yang sama.
Dua hal paling mendasar dari hubungan-hubungan / keterkaitan-keterkaitan yang ada dalam
    ecosystem manapun adalah : (1) yang terkait dengan aliran energi, dan (2) yang terkait
    dengan siklus-siklus bahan-bahan kimiawi.
Producers , consumers , dan decomposers adalah kelompok dasar organisme yang mengisi /
    menempati ecosystems.
Sifat-sifat fisik dan kimiawi lingkungan (kelembaban , tingkat penyinaran , temperatur ,
    tekstur tanah , dst ...) “berpengaruh” terhadap organisme yang hidup didalamnya, namun
    hal yang sebaliknya juga berlaku : makhluk hidup /organisme yang ada dalam ecosystem
    “berpengaruh” terhadap sifat-sifat fisik dan kimiawi lingkungannya.
Seluruh permasalahan-permasalahan lingkungan manusia berakar pada satu atau lebih
    prinsip-prinsip dasar ekologi.




                                                                                    hal. 110
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan


7 Matter and Energy Resources : Types and Concepts.

General Questions and Issues
Apa yang dimaksud dengan science (ilmu pengetahuan) ?
Apa yang dimaksud dengan environmental science (ilmu pengetahuan lingkungan) ?
Apakah bentuk-bentuk prinsip energi ?
Sumberdaya energi apakah yang diandalkan manusia untuk mendukung gaya hidupnya
   dewasa ini ?
Hal apa yang menjadikan energi bermanfaat bagi manusia sebagai suatu sumberdaya ?
Apakah yang dimaksud dengan perubahan fisik ?
Apakah yang dimaksud dengan perubahan kimiawi ?
Hukum-hukum ilmiah apa sajakah yang menjelaskan perubahan zat , perubahan dari satu
   bentuk fisik ke bentuk fisik lainnya , atau perubahan dari satu bentuk kimiawi ke bentuk
   kimiawi lainnya ?


Bab ini membahas apa yang berlangsung di dunia ini dari sudut pandang fisika dan kimia.
Menjelaskan tipe-tipe prinsip zat dan energi serta hukum-hukum ilmiah tentang perubahan-
perubahan zat dan energi dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Bab 2 dan bab 4 membahas
apa yang terjadi dalam dunia ini dari sudut pandang ekologis , yang didasarkan pada
bagaimana proses-proses fisik dan kimiawi berpadu ke dalam sistem biologis yang disebut
sebagai kehidupan.

7.1 Science and Environmental Science.
WHAT IS SCIENCE. Science (ilmu pengetahuan) adalah usaha untuk memahami tatanan
dalam alam dan menggunakan pemahaman (yang telah diketahui = pengetahuan) untuk dapat
membuat prakiraan tentang apa yang akan terjadi didalam alam.               Dalam mencoba
memahami tatanan ini , para ilmuwan mencoba untuk dapat menjawab dua pertanyaan dasar :
(1) Apa yang terjadi di alam lagi dan lagi dengan hasil-hasil yang sama ? (2) Bagaimana dan
mengapa terjadi dengan cara demikian ? (2, p. 36)
Untuk memahami apa yang terjadi , ilmuwan mengumpulkan scientific data , atau kenyataan-
kenyataan , dengan cara melakukan observasi-observasi dan pengukuran-pengukuran.
Walaupun demikian , mengumpulkan data bukanlah tujuan utama science (2, p. 36).
Data adalah batu loncatan untuk memperoleh hukum ilmiah, yang menyimpulkan apa yang
terjadi di alam lagi dan lagi dengan cara yang sama (2, p. 36).
Sekali hukum ilmiah dapat diformulasikan , ilmuwan berupaya untuk menjelaskan bagaimana
dan mengapa sesuatu terjadi dengan cara seperti yang dijelaskan dalam hukum tersebut.
Mereka membuat hipotesa ilmiah , tebakan seorang berpendidikan dalam rangka menjelaskan
hukum ilmiah atau kenyataan-kenyataan ilmiah (2, p. 36).
Kemudian mereka menguji hipotesa dengan melakukan lebih banyak observasi dan
pengukuran.     Bila eksperimen-eksperimen yang dilakukan banyak ilmuwan mendukung
hipotesa , maka hipotesa tersebut menjadi suatu teori ilmiah. Dengan kata lain, sebuah teori
ilmiah adalah hipotesa ilmiah yang telah teruji dengan baik dan diterima secara luas
(2, p. 36).

                                                                                    hal. 111
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

Cara ilmuwan mengumpulkan data , memformulasikan , dan menguji hukum dan teori ilmiah
disebut sebagai metoda ilmiah. Menemukan dan memformulasikan hukum dan teori ilmiah
disamping memerlukan pengungkapan alasan-alasan logis juga membutuhkan imajinasi dan
intuisi. Seperti pernah dikatakan Albert Einstein : “Imagination is more important than
knowledge , and there is no completely logical way to a new scientific idea” (2, p. 36).
Sehingga , intuisi , imajinasi dan kreatifitas adalah sama pentingnya dalam ilmu pengetahuan
seperti halnya dalam puisi , seni , musik , dan petualangan-petualangan besar dalam semangat
manusia. Ilmu pengetahuan , pada sisi terbaiknya , merupakan suatu petualangan yang
membantu membangunkan kita pada suatu ke-ingin-tahu-an , misteri , keindahan alam raya ,
bumi dan kehidupan (2, pp. 37).
ARE SCIENTIFIC THEORIES AND LAWS TRUE ?                     Teori-teori ilmiah dapat
dimodifikasi , bahkan ditolak , karena adanya data baru atau data yang memberikan
penjelasan lebih baik (2, p. 37).
Hukum-hukum dan teori-teori ilmiah didasarkan atas probabilitas statistis , tidak pada sesuatu
yang pasti. Ilmuwan hanya akan mampu mempelajari sejumlah kecil dari ribuan atau
bahkan jutaan dari interaksi-interaksi yang mungkin dari variabel yang ada atau variabel-
variabel yang lainnya (2, p. 37).
ENVIRONMENTAL SCIENCE : A HOLISTIC SCIENCE. Ilmuwan telah mempelajari
alami kebanyakan dengan cara mempelajari dengan cara meningkat mulai dari tingkat yang
paling bawah dalam organisasi material / zat. Pendekatan semacam ini disebut reductionism.
Yang didasarkan pada keyakinan bahwa bila kita memahami partikel-partikel sub-atomik ,
maka kita akan dapat naik ke tingkat lebih atas dalam organisasi material dan memahami
atom , kemudian molekul , organisme , komunitas , dst .... sampai seluruh alam raya ini
(2, p. 37).
Pendekatan reductionism telah banyak membantu memahami alam , namun dalam beberapa
dekade terakhir ini diketahui memiliki beberapa kelemahan.      Masing-masing tingkat
organisasi zat / material yang lebih tinggi mempunyai sifat-sifat yang tidak dapat
diperkirakan atau difahami semata-semata hanya dengan memahami tingkat-tingkat yang ada
dibawahnya yang merupakan pembentuk strukturnya (2, p. 37).
The science of ecology telah menunjukan kebutuhan untuk mengkombinasikan reductionism
dengan holism (sometimes spelled wholism) – suatu upaya untuk menjelaskan seluruh sifat-
sifat (properties) dari satu tingkat organisasi , tidak semata-mata hanya mendasarkan pada
tingkat yang lebih rendah dalam organisasi yang membentuk struktur yang melandasinya.
Pendekatan ini juga berupaya untuk memahami dan menjelaskan bagaimana berbagai tingkat
dalam organisasi berinteraksi antara satu dengan yang lainnya dan dengan lingkungan-
lingkungan-nya yang secara konstan terus berubah (2, p. 37).
Environmental Science (Ilmu Pengetahuan Lingkungan) adalah ilmu pengetahuan fisik dan
sosial holistik yang mempergunakan dan memadukan ilmu pengetahuan fisika , kimia ,
biologi (khususnya ecology) , geologi , resource technology and engineering , manajemen
dan konservasi sumberdaya , demografi (studi mengenai dinamika populasi) , ekonomi ,
politik dan etika (2, p. 37).
SCIENCE , TECHNOLOGY , AND THE FUTURE.                    Yang perlu diupayakan adalah
bagaimana memanfaatkan ilmu pengetahuan dan teknologi untuk mempertahankan dunia
untuk manusia dan species-species lainnya serta untuk meningkatkan kualitas kehidupan
untuk seluruh manusia , tidak merusak dunia untuk suatu keuntungan ekonomi jangka
pendek. Hal ini berarti bahwa : ilmuwan dan teknokrat perlu mempertimbangkan implikasi

                                                                                     hal. 112
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

jangka pendek dan jangka panjang dari penelitian-penelitian yang dilakukannya , pemikiran-
pemikiran-nya , penerapan / pengamalan ilmu pengetahuan dan keakhlian yang dimilikinya
(2, p. 37).
Adalah penting untuk nonscientist untuk memiliki dasar pengetahuan bagaimana alam
“bekerja” , karena banyak keputusan bagaimana ilmu pengetahuan dan teknologi dipakai
ditetapkan oleh nonscientist , dan biasanya dengan saran dari scientist .       Pengambil
keputusan dalam bisnis atau pemerintahan haruslah cukup mempunyai pengetahuan umum
mengenai ilmu pengetahuan dan teknologi untuk dapat berdialog dengan baik dengan
scientist dan engineers , kemudian membuat keputusan-keputusan yang tepat (2, p. 37).

7.2 Matter : Forms , Structure , and Quality.
NATURE’S BUILDING BLOCKS : CHEMICAL AND PHYSICAL FORMS OF
MATTER. Matter (zat) adalah apapun yang mempunyai masa (jumlah material dalam
suatu obyek) dan “mengambil” tempat. Zat dijumpai dalam 3 bentuk kimiawi : (1) element
(blok-blok pembentuk zat yang dapat diperbedakan dari yang lainnya yang membentuk setiap
bahan material) , (2) senyawa (compounds) (dua atau lebih element yang berbeda terikat
bersama dalam proporsi tertentu yang tetap oleh gaya-gaya yang saling merekatkan yang
disebut sebagai ikatan kimia , chemical bounds ) , dan (3) campuran (mixtures) (kombinasi
element-element , senyawa , atau keduanya) (2, pp. 37-38).
Seluruh zat terbangun dari 109 elemen-elemen kimiawi yang telah diketahui. Sembilan
puluh dua diantaranya terjadi secara alami dan 17 lainnya di-sintesa di laboratorium.
Masing-masing dari elemen ini mempunyai ukuran , struktur internal , serta sifat-sifat lainnya
yang unik yang membedakan dengan yang lainnya (2, p. 38).
Contoh element (blok-blok pembentuk dasar zat) : hidrogen (dinyatakan dengan simbol H) ,
karbon (C) , oksigen (O) , nitrogen (N) , phosphorus (P) , sulfur (S) , chlorine (Cl) , fluorine
(F) , bromine (Br) , sodium (Na) , calcium (Ca) ,dan uranium (U) (2, p. 38).
Beberapa elemen dijumpai di alam sebagai molekul atau kombinasi dari atom-atom-nya.
Contohnya adalah gas nitrogen dan oksigen yang membentuk 99 % dari udara yang dihisap
manusia. Dua atom nitrogen berkombinasi membentuk molekul gas nitrogen yang ditulis
dengan cara N2 . Subscript setelah simbol elemen menyatakan jumlah atom dari elemen
tersebut dalam sebuah molekul.         Kebanyakan gas oksigen dalam atmosfir berbentuk
molekul O2 . Sejumlah kecil gas oksigen , dijumpai kebanyakan di lapisan atmosfir ke dua
(stratosphere) , dijumpai dalam bentuk molekul ozone dengan rumus O3 (2, pp. 38-39).
Elemen dapat dikombinasikan membentuk senyawa-senyawa yang jumlahnya hampir tidak
terbatas jumlahnya. Sejauh ini , akhli-akhli kimia telah mengidentifikasi lebih dari 10 juta
senyawa (2, p. 39).
Bila dilihat dengan supermicroscope untuk melihat elemen dan senyawa , akan dijumpai
bahwa elemen dan senyawa ini terbangun dalam 3 tipe blok pembangun : (1) atom (unit
terkecil elemen yang dapat tampil dan masih mempunyai sifat unik elemen tersebut) , (2) ion
(atom yang bermuatan listrik) , dan (3) molekul (kombinasi atom-atom yang terikat menjadi
suatu ikatan kimiawi). Karena ion dan molekul dibentuk oleh atom , atom blok pembangun
terkecil dari zat (2, p. 39).




                                                                                       hal. 113
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan



                                                    Bila dilakukan pembesaran dengan
                                                    supermicroscope , akan dapat dilihat
                                                    bahwa setiap atom dibentuk oleh
                                                    sejumlah tertentu subatomic particles.
                                                    Blok-blok pembangun atom adalah :
                                                    yang bermuatan listrik positif yang
                                                    disebut sebagai protons , yang tidak
                                                    bermuatan listrik disebut neutrons , dan
                                                    yang bermuatan listrik negatif disebut
                                                    electrons (2, p. 39).
                                                    Zat juga dijumpai dalam 3 bentuk fisik :
                                                    padat (solid) , cair (liquid) , dan gas.
                                                    Air sebagai contoh , dapat berbentuk es ,
                                                    cairan air , atau uap air.
                                                    MATTER QUALITY. Matter quality
                                                    (kualitas zat) adalah ukuran seberguna
                                                    mana sumberdaya zat tersebut ,
                                                    didasarkan pada ketersediannya dan
                                                    konsentrasinya (lihat Fig. 3.3.).    Zat
                                                    berkualitas    tinggi   terorganisir   ,
                                                    terkonsentrasi , dan biasanya dijumpai
                                                    dekat permukaan bumi , mempunyai
                                                    potensi besar untuk dipakai sebagai
                                                    sumberdaya zat. Zat berkualitas rendah
                                                    tidak terorganisasi , terlarut , atau
                                                    menyebar dan sering kali dijumpai
                                                    dalam dibawah tanah atau tersebar di
                                                    lautan atau atmosfir.          Biasanya
                                                    berpotensi     kecil    untuk      dapat
                                                    dimanfaatkan sebagai sumberdaya zat (2,
                                                    p. 41).

7.3 Energy : Types , Forms , and Quality.
TYPES OF ENERGY. Energi , bukan uang , namun manusia sangat tergantung padanya
untuk : menumbuhkan yang kemudian menjadi makanan , menjalankan pabrik-pabrik ,
menjaga agar manusia dan organisme lainnya dapat tetap bertahan hidup , serta untuk
menghangatkan dan mendinginkan tubuh dan bangunan dimana manusia bekerja dan tinggal.
Manusia juga mempergunakannya untuk dapat digerakkannya (berpindahnya) manusia atau
obyek dari satu tempat ke tempat lainnya , merubah zat dari satu bentuk fisik atau kimiawi ke
bentuk lainnya , serta untuk menaikan temperatur suatu zat (2, p. 41).
Energi didefinisikan sebagai kapasitas untuk melakukan kerja dengan “tugas-tugas” mekanis
, fisik , kimiawi , atau elektris , atau dengan menjadikan adanya transfer panas antara dua
obyek yang temperaturnya berbeda. Bentuk-bentuk energi adalah : cahaya , panas , energi
kimiawi yang tersimpan dalam ikatan kimiawi mengikat element-element dan senyawa-
senyawa menjadi satu , gerak zat , dan listrik / kelistrikan (electricity) (2, p. 41).



                                                                                     hal. 114
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

Ilmuwan mengelompokkan energi menjadi energi kinetik dan energi potensial.               Energi
kinetik adalah energi yang dimiliki zat karena gerak dan masa –nya. Contoh-contohnya
adalah : mobil yang bergerak , batu yang jatuh , peluru yang bergerak cepat , panas , aliran air
, dan aliran partikel-partikel bermuatan listrik (energi listrik) (2, p. 41).
Heat (panas) adalah energi kinetik total dari atom-atom , ion-ion atau molekul-molekul yang
bergerak secara acak dalam suatu bahan. Temperature adalah ukuran dari kecepatan gerak
rata-rata atom-atom , ion-ion , atau molekul-molekul dalam suatu sample zat pada suatu saat.
Suatu bahan dapat mengandung panas yang tinggi (banyak masa dan banyak atom-atom , ion-
ion atau molekul-molekul yang bergerak) namun bertemperatur rendah (kecepatan molecular
–nya rendah). Sebagai contoh , total kandungan panas suatu danau atau lautan adalah sangat
besar , namun temperatur rata-rata-nya rendah. Contoh zat dengan kandungan panas yang
sedikit namun bertemperatur tinggi adalah kopi panas dan korek api yang menyala ,
mempunyai kandungan panas yang lebih sedikit dibanding danau dan lautan , namun
bertemperatur jauh lebih tinggi (2, p. 41).
Gelombang-gelombang radio , gelombang-gelombang TV , microwaves (gelombang-
gelombang mikro) , radiasi infra merah , sinar yang dapat dilihat , radiasi ultraviolet , sinar X
, sinar gamma adalah bentuk-bentuk energi kinetik yang bergerak sebagai gelombang-
gelombang elektromagnetik dan dikenal sebagai electromagnetic radiation . Bentuk-bentuk
energi radiasi ini membentuk spektrum gelombang-gelombang elektromagnetik yang lebar
yang berbeda panjang gelombangnya serta kandungan energinya (Fig. 3.4.) (2, p. 41).




Sinar kosmik , sinar gamma , sinar X , dan radiasi ultraviolet mempunyai cukup kandungan
energi untuk “memukul” elektron-elektron dari atom-atom dan merubahnya menjadi ion-ion
bermuatan positif.    Elektron-elektron dan ion-ion yang sangat reaktif yang dihasilkannya
dapat merusak jutaan senyawa-senyawa organik dalam sel-sel (makhluk) hidup ,
mengganggu proses-proses dalam tubuh , dan mengakibatkan berbagai macam “sakit” ,
termasuk berbagai jenis kanker.      Bentuk-bentuk radiasi elektromagnetik yang potensial
membahayakan ini disebut sebagai ionizing radiation (2, pp. 41-42).
Bentuk-bentuk lain dari radiasi elektromagnetik tidak mempunyai cukup kandungan energi
untuk membentuk ion-ion dan disebut non-ionizing radiation . Exposure terhadap emisi


                                                                                        hal. 115
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

non-ionizing radiation dari pesawat radio , TV , monitor komputer , dan alat-alat listrik
lainnya juga dapat mengakibatkan kerusakan sel-sel hidup (2, p. 42)
Energi potensial adalah energi yang tersimpan yang potensial tersedia untuk dipergunakan.
Sebutir batu yang anda genggam , sebuah dinamit , air yang tertampung di belakang sebuah
bendungan adalah contoh-contoh yang memiliki energi potensial. Contoh lain adalah energi
kimiawi yang tersimpan dalam molekul-molekul bensin , serta yang tersimpan dalam
karbohidrat , protein-protein , dan lemak makanan (2, p. 42).


ENERGY RESOURCES USED BY PEOPLE. Pasok (input) langsung perpetual solar
energi sendiri memasok 99 % energi yang dipergunakan untuk menghangatkan dunia dan
seluruh bangunan yang dibuat oleh manusia.        Pasok energi surya juga yang mendukung
terjadinya daur ulang karbon , oksigen , air dan bahan-bahan kimia lainnya yang dibutuhkan
manusia dan organisme-organisme lainnya untuk tetap dapat hidup , sehat dan ber-reproduksi
(2, p. 42).




 Fig. 3.5. – 3, p. 42. Sumberdaya-sumberdaya energi yang diperoleh dari dalam kerak atau perut
 bumi adalah energi geothermal , batubara , minyak , dan gas alam.



Apabila didefinisikan secara luas , yang termasuk dalam katagori energi surya adalah : energi
langsung dari matahari , dan juga sejumlah bentuk energi tak langsung yang dihasilkan oleh
input langsung. Yang dikatagorikan sebagai energi surya tak langsung , misalnya : angin ,
terjunan dan aliran air (hydropower) , dan biomass (energi surya yang sudah terkonversi
menjadi energi kimiawi yang tersimpan dalam ikatan-ikatan kimiawi senyawa-senyawa
organik dalam pohon-pohon dan tumbuhan lainnya) (2, p. 42).
Sistem-sistem energi surya pasif menangkap dan menampung energi surya langsung dan
memakainya untuk menghangatkan bangunan dan air tanpa mempergunakan alat-alat
mekanis , misalnya : ruang kedap udara jendela-jendela penyekat yang besar yang
dihadapkan ke matahari , serta penggunaan batu , beton , atau air untuk menyimpan
kemudian melepaskan panas secara lambat laun (2, p. 42).
Energi surya langsung dapat juga ditangkap dengan sistem-sistem energi surya aktif.
Sekarang ini telah mulai banyak dijumpai apa yang disebut sebagai solar cells yang dapat
mengkonversi energi surya menjadi energi listrik dalam suatu langkah yang tidak

                                                                                       hal. 116
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

menghasilkan pencemaran. Bentuk lainnya adalah turbin angin dan pembangkit listrik
tenaga air yang mengkonversi energi surya tak langsung menjadi energi listrik (2, p. 42).
99 % energi yang dipakai untuk menghangatkan dunia dan membuatnya berkehidupan
dipasok oleh matahari tidaklah “di-per-jual-beli-kan” , dan yang 1 % -nya lagi sebagai
supplement terhadap pasok matahari adalah commercial energy yang “di-per-jual-beli-kan”.
Kebanyakan commercial energy ini diperoleh dari sumberdaya-sumberdaya mineral yang
terdapat dalam kerak atau perut bumi (2, p. 42).
Seperti diperlihatkan Fig. 3.6. MDC dan LDC sangat berbeda dalam sumberdaya-sumberdaya
energi –nya , jumlah total yang dipakainya dan rata-rata energi yang dipakai per jiwa. Yang
merupakan sumber energi tambahan paling penting di LDC adalah potentially renewable
biomass , terutama kayu bakar , sumber energi utama untuk penghangatan dan memasak
untuk kira-kira setengahnya penduduk dunia. Seperempat penduduk dunia yang tinggal di
MDC akan segera menghadapi kekurangan minyak , dan setengah dari penduduk dunia yang
tinggal di LDC telah mulai menghadapi kekurangan kayu bakar (2, p. 43).
Amerika Serikat adalah pemakai energi terbesar di dunia. Dengan penduduk yang hanya 4.7
% penduduk dunia , penduduk di negeri ini mempergunakan 25 % dari energi komersial
dunia. Tahun 1988 , kurang lebih 83 % energi komersial yang dipergunakan di Amerika
Serikat diperoleh dengan “membakar” minyak , batubara, dan gas alam. Sementara di India
dengan penduduk kurang lebih 16 % penduduk dunia , hanya mempergunakan sekitar 1.5 %
energi komersial dunia. Pada tahun 1992 , 256 juta rakyat Amerika mempergunakan energi
untuk air conditioning saja lebih banyak dari yang digunakan oleh 1.2 milyar rakyat Cina
untuk berbagai keperluan (2, pp. 43-44)
Amerika Serikat juga adalah largest waster of energy. Pemakaian energi rata-rata per kapita
di Amerika Serikat kurang lebih dua kali –nya Jepang dan kebanyakan negara-negara Eropa
Barat yang standar hidupnya serupa dengan Amerika Serikat (2, p. 44).
Bila pemakaian energi di LDC sampai pada tingkat pemakaian energi di MDC seperti
sekarang , maka pada tahun 2025 pemakaian energi komersial akan meningkat lima kali lipat.
Banyak ilmuwan yang meyakini , jangankan lima kalinya , dua kalinya saja kebutuhan energi
yang bersumber dari non-renewable fossil fuels meningkat , maka telah akan merusak dunia ,
merusak kehidupan. Inilah agaknya yang menjadi alasan orang-orang yang menempatkan
sebagai prioritas utama penghematan penggunaan energi serta meningkatkan pemakaian
bentuk-bentuk energi perpetual dan renewable (2, 44).


        MDC = more developed country , LDC = less developed country




                                                                                   hal. 117
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




ENERGY QUALITY. Energi bervariasi dalam kualitasnya , atau kebisaannya (ability)
untuk mengerjakan suatu kerja yang berguna.         Energy quality (kualitas energi) adalah
ukuran kemanfaatan energi. High quality energy “terorganisasi” dan “terkonsentrasi” dan
memiliki great ability untuk melaksanakan kerja yang berguna. Contoh-contoh dari bentuk-
bentuk energi yang berguna adalah : listrik , batu bara , bensin , sinar matahari yang
terkonsentrasi , nuclei of uranium-235 , dan panas yang terkonsentrasi dalam sample zat yang
cukup kecil sehingga temperatur-nya tinggi (2, 44)
Low quality energy tidak terorganisasi dan menyebar serta memiliki ability yang kecil untuk
melakukan kerja yang berguna. Contohnya adalah : panas yang tersebar dalam molekul-



                                                                                    hal. 118
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

molekul yang bergerak dalam satu sample yang besar seperti atmosfir atau tubuh air yang
besar ,sehingga temperaturnya relatif rendah (2, p.44).
Energi dipergunakan untuk melaksanakan tugas-tugas tertentu , masing-masing
membutuhkan kualitas energi minimum tertentu. Energi listrik (electrical energy) , yang
merupakan energi kualitas sangat tinggi , diperlukan untuk dapat menyalakan lampu , motor-
motor elektris serta alat-alat listrik lainnya. Dibutuhkan energi mekanis berkualitas tinggi
untuk dapat menggerakkan mobil (2, p. 45).
Banyak sekali bentuk-bentuk high quality energy tidak tersedia secara alami , seperti
misalnya : listrik , bensin , gas hidrogen (2, 45)




                                                                                    hal. 119
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




                              hal. 120
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




                              hal. 121
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

7.4 Physical dan Chemical Changes and the Law of Conservation
    of Matter.
PHYSICAL AND CHEMICAL CHANGES. Pada elemen-elemen dan senyawa-senyawa
dapat terjadi perubahan fisik atau kimiawi , masing-masing perubahan dapat mengeluarkan
energi dan dapat pula membutuhkan energi , biasanya dalam bentuk panas. Perubahan fisik
adalah perubahan yang tidak melibatkan perubahan dalam komposisi kimiawi. Misalnya ,
memotong selembar aluminum foil menjadi potongan-potongan yang lebih kecil adalah
perubahan fisik. Masing-masing potongan kecil masih aluminum (2, p. 45).
Perubahan suatu bahan dari satu ujud fisik ke ujud yang lainnya juga termasuk perubahan
fisik. Sebagai contoh : pada saat berujud padat, air adalah es ; pada saat berujud cair , air
adalah yang biasa disebut air ; pada saat berujud gas , air disebut uap air , bagaimanapun
ujudnya tidak ada molekul H2O yang berubah , kecuali molekul-molekul tersebut diorganisir
dalam pola-pola spasial (ke-ruang-an) yang berbeda (2, p. 45).
Dalam perubahan kimiawi atau reaksi kimia , ada perubahan komposisi kimiawi dari elemen-
elemen atau senyawa-senyawa yang terlibat. Sebagai contoh : pada saat batubara dibakar
habis , karbon (C) yang terkandung didalamnya berikatan dengan gas oksigen (O2)yang ada
dalam atmosfir membentuk senyawa gas CO2 (karbon dioksida. Dalam hal ini energi
dilepaskan , menjadikan batubara sebagai bahan bakar yang berguna ( C + O2 → CO2 +
energi) (2, 45).
Reaksi ini memperlihatkan bagaimana pembakaran batubara atau senyawa yang mengandung
karbon , seperti kayu , gas alam , minyak , bensin , menambah jumlah karbon dioksida yang
terdapat dalam atmosfir.
THE LAW OF CONSERVATION OF MATTER : THERE IS NO AWAY. Dunia
kehilangan beberapa molekul gas ke ruang angkasa , dan dunia memperoleh sejumlah kecil
zat dari ruang angkasa , namun jumlah ini praktis tidak berarti dibandingkan dengan total
masa dunia.     Dalam kaitannya dengan zat , dunia secara esensial adalah sistem tertutup.
Telah jutaan tahun proses-proses alam ber-evolusi untuk siklus bahan-bahan kimia yang
berlangsung terus menerus , bolak balik antara lingkungan non-hidup (tanah , udara , dan air)
dan lingkungan hidup (2, p.46).
Manusia sebenarnya tidak mengkonsumsi zat apapun , manusia hanya menggunakan
beberapa sumberdaya dunia untuk sementara. Manusia mengambil material-material dari
bumi , membawanya ke bagian lain dunia , kemudian memprosesnya menjadi produk-produk.
Produk-produk ini kemudian dipakai , dan setelah itu dibuang , dipakai ulang , atau di-daur-
ulang (2, p. 46).
Dalam membuat dan menggunakan produk-produk , manusia mungkin merubah berbagai
elemen dan senyawa dari satu bentuk fisik atau kimiawi ke bentuk lainnya , namun manusia
itu tidak menciptakan sesuatu dari yang sama sekali tidak ada , serta tidak juga memusnahkan
sesuatu sehingga benar-benar menjadi tidak ada. Kenyataan ini , didasarkan be-ribu-ribu
pengukuran zat yang mengalami perubahan fisik ataupun perubahan kimiawi , yang
kemudian disebut sebagai law of conservation of matter (hukum konservasi /kekekalan ? zat)
(2, p.46)
     Dalam seluruh perubahan fisik atau kimiawi , kita tidak dapat menciptakan
     ataupun memusnahkan sebuah atom-pun yang dilibatkan. Yang dapat dilakukan
     adalah merubah susunan atom-atom tersebut menjadi pola-pola spasial yang
     berbeda (perubahan fisik) atau kombinasi yang berbeda (perubahan kimiawi)


                                                                                     hal. 122
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

Makna dari the Law of conservation of matter adalah : there is no “away” . Segala sesuatu
yang menurut pikiran kita telah dibuang (thrown away) masih “disini” bersama kita dalam
satu bentuk yang sama atau bentuk yang berlainan (2, p. 46).
Manusia sebenarnya dapat membuat lingkungan menjadi lebih bersih dan mengkonversi
beberapa bahan-bahan kimia yang potensial membahayakan menjadi bentuk fisik atau
kimiawi yang kurang membahayakan , atau bahkan menjadi bentuk fisik atau kimiawi yang
sama sekali tidak membahayakan. Dalam redaksi kalimat yang lain , makna dari the Law of
conservation of matter adalah : manusia akan selalu menghadapi masalah sehubungan dengan
apa yang harus dilakukannya terhadap sejumlah barang buangan. Walaupun demikian ,
dengan lebih banyak memperhatikan dan mempraktekkan pencegahan polusi dan
pengurangan buangan , manusia dapat sangat mengurangi tambahan jumlah buangan kedalam
lingkungan (2, p. 46).
Manusia sudah harus mulai memikirkan apakah yang disebut sebagai wastes (“sampah” ,
yang tidak dapat dipakai lagi) benar-benar merupakan sumberdaya yang tidak dapat dipakai
lagi. Yang disebut wastes tersebut adalah sumberdaya potensial yang oleh manusia tidak di-
daur-ulang , dipergunakan ulang , atau di-konversi menjadi material bahan baku atau produk-
produk yang ada manfaatnya (2, p. 46).

7.5 Nuclear Changes.
Selain perubahan fisik dan kimiawi , zat dapat juga berubah dengan cara yang disebut sebagai
nuclear change. Perubahan yang demikian ini terjadi bila inti (nuclei) dari isotope tertentu
secara tiba-tiba berubah atau dipaksa berubah menjadi satu atau lebih isotope yang berbeda.
Tiga tipe prinsip perubahan nuklir : (1) natural radioactivity , (2) nuclear fission , dan (3)
nuclear fusion (2, p. 46).
Hukum konservasi zat tidak berlaku untuk perubahan nuklir karena perubahan nuklir
melibatkan konversi sejumlah masa yang kecil tapi terukur dalam suatu nucleus menjadi
energi. Perubahan tipe ;ini “diatur” oleh the law of conservation of matter and energy.
Dalam perubahan nuklir jumlah total zat dan energi yang terlibat tetap sama (2, p. 46).
Natural radioactivity adalah perubahan nuklir dalam mana inti yang tidak stabil secara tiba-
tiba menyembur (menyemprot) partikel-partikel (biasanya partikel-partikel alfa dan beta) ,
energi (sinar gamma) , atau keduanya pada laju yang tetap. Sebuah isotope dari sebuah atom
yang tiba-tiba memancarkan partikel-partikel yang bergerak cepat , radiasi energi tinggi , atau
dua-dua-nya dari inti yang tidak stabil disebut radioactive isotope , atau radioisotope
(2, p. 46).
Radiasi yang dipancarkan oleh radioisotopes merupakan ionizing radiation yang merusak.
Bentuk yang paling umum ionizing energy yang dilepaskan dari radioisotopes adalah gamma
rays (sinar gamma) , suatu bentuk radiasi elektromagnetik dengan kandungan energi tinggi
(Fig. 3.4.) . Partikel-partikel berkecepatan tinggi yang dipancarkan dari inti adalah bentuk
lain dari ionizing radiation , dengan energi cukup untuk menghantam atom-atom lainnya dan
menghilangkan satu atau lebih elektron-nya membentuk ion-ion bermuatan positif. Dua tipe
ionizing particles yang paling umum yang dipancarkan oleh radioactive isotopes adalah
alpha particles (bongkah-bongkah zat bermuatan positif yang terdiri dari 2 proton dan 2
neutron) yang berkecepatan tinggi dan beta particles (high speed electrons). Fig. 3.10
memperlihatkan tenaga penetrasi relatif dari alpha , beta , and gamma ionizing radiation.
(2, pp. 46-47).



                                                                                      hal. 123
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




Fig. 3.10 Tiga tipe prinsip ionizing radiation yang terpancar dari radioactive isotopes berbeda tenaga
penetrasinya.



7.6 The First and Second Law of Energy.
FIRST LAW OF ENERGY : YOU CAN’T GET SOMETHING FOR NOTHING.
Setelah membuat jutaan pengukuran , ilmuwan melihat energi berubah dari satu bentuk ke
bentuk lainnya dalam perubahan fisik atau kimiawi , namun para ilmuwan tersebut tidak
pernah mendeteksi adanya penciptaan atau pemusnahan energi (2, 47).
Informasi ini disimpulkan dalam the law of conservation of energy , yang juga dikenal
sebagai the first law of energy atau first law of thermodynamics. Dalam perubahan fisik dan
kimiawi , tidak ada energi yang diciptakan atau dimusnahkan , namun dalam proses-proses
ini energi dapat berubah dari satu bentuk menjadi bentuk lainnya. Hukum ini tidak berlaku
untuk perubahan nuklir , dimana energi dapat dihasilkan dari sejumlah kecil zat. Hukum ini
bermakna : energy input always equals energy output : We can’t get something for nothing in
term of energy quantity. (2, p. 47).
SECOND LAW OF ENERGY : YOU CAN’T BREAK EVEN.                           Karena first law of
energy menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan , anda akan
berfikir bahwa akan selalu ada cukup energi. Bila anda mengisi tangki mobil dengan bensin
kemudian berjalan-jalan , atau anda mempergunakan lampu senter sehingga batre-nya habis ,
anda telah kehilangan sesuatu , apakah yang hilang ini bukan energi ? Jawabannya adalah :
anda tidak kehilangan energi , namun energi yang ada dan dipakai berubah kualitasnya (dan
juga bentuknya ? (Fig. 3.8.) (2, p. 47).
Jutaan pengukuran yang dilakukan oleh para ilmuwan telah menunjukan bahwa pada setiap
konversi energi dari satu bentuk ke bentuk yang lainnya , disana akan ada penurunan kualitas
energi atau penurunan jumlah energi yang berguna (dapat digunakan). Kesimpulan ini
dikenal sebagai the second law of energy atau the second law of thermodynamics , yaitu
sebagai berikut : Bila energi berubah dari satu bentuk ke bentuk yang lainnya , beberapa
energi yang berguna (dapat digunakan) akan ber-degradasi menjadi energi dengan kualitas
yang lebih rendah , menjadi lebih tersebar . Degradasi energi yang demikian ini biasanya
dalam bentuk panas yang mengalir kedalam lingkungan dan menyebar dalam gerak acak
molekul udara atau air pada temperatur yang relatif rendah (2, pp. 47-49).




                                                                                             hal. 124
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

Dalam redaksi kalimat yang lain , menurut hukum degradasi kualitas energi yang ini : we
can’t break even in terms of energy quality. Semakin banyak kita mempergunakan , semakin
tidak beraturan energi tingkat bawah (panas) yang kita tambahkan kedalam lingkungan
(2, p. 49).




LIFE AND THE SECOND ENERGY LAW. Untuk membentuk dan menjaga tatanan
molekul-molekul yang sangat beraturan dan jaringan perubahan-perubahan kimiawi yang
terorganisasi dalam tubuh manusia , manusia haruslah secara terus menerus memperoleh dan
mempergunakan sumberdaya-sumberdaya zat dan energi berkualitas tinggi dari sekitarnya.
Dengan dipakainya sumberdaya-sumberdaya ini , manusia menambahkan panas dan waste
matter yang tidak beraturan dan berkualitas rendah ke sekitarnya (2, p. 50).
Sebagai contoh , tubuh manusia terus menerus melepaskan panas yang sama yang
dikeluarkan oleh lampu 100 Watt , yang demikian ini merupakan alasan mengapa bila dalam
suatu ruangan tertutup penuh dengan manusia , maka akan menjadi panas. Disamping itu
manusia juga terus menerus mengeluarkan molekul gas karbon dioksida dan uap air , yang
menjadi tersebar dalam atmosfir (2, p. 50).
Menanam , menumbuhkan , dan memproses , serta memasak makanan , semuanya
membutuhkan energi berkualitas tinggi dan sumberdaya zat yang berakibat penambahan low
quality heat dan waste materials kedalam lingkungan. Selain itu , sejumlah yang sangat
besar low quality heat dan waste matter ditambahkan pada lingkungan pada saat :
concentrated deposits of minerals diekstraksi dari kerak / perut bumi , diproses , dan
dipergunakan atau dibakar untuk : menghangatkan atau menyejukkan rumah atau bangunan
yang ditempati manusia , men-trasport-kan manusia , membuat jalan , pakaian , dst .....
(2, p. 50).
Berdasarkan the second energy law , semakin banyak energi dipakai manusia (akan semakin
banyak pula waste) , akan semakin tidak beraturan lingkungan yang tercipta karenanya. Hal
yang diuraikan diatas merupakan alasan mengapa reducing energy waste dan beralih dari
harmful non-renewable energy resources ke renewable and perpetual energy resources yang
lebih aman merupakan kunci kearah masa depan yang sustainable (2, p. 50).


                                                                                 hal. 125
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




                              hal. 126
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

7.7 Energy Efficiency and Net Useful Energy.

INCREASING ENERGY EFFICIENCY.                   Anda mungkin akan surprised mengetahui
bahwa hanya 16 % dari semua energi komersial yang dihasilkan yang mengalir melalui
ekonomi Amerika Serikat dipakai untuk kerja yang berguna atau dipakai untuk membuat
petrochemicals (yang dipakai untuk menghasilkan plastik) , obat-obat-an ,dan produk-produk
lainnya (Fig. 3-15). Hal ini berarti 84 % of all commercial energy used in United States is
wasted. Kurang lebih 41 % dari energi ini terbuang secara otomatis , tunduk kepada hukum
energi ke dua , namun 43 % lainnya terbuang yang tidak seharusnya atau tidak sepatutnya
terbuang (2, p. 50).




Satu cara untuk mengurangi energi yang banyak ter-sia-sia-kan dan menghemat adalah
dengan meningkatkan efisiensi energi, yaitu meningkatkan persentase total energi yang
benar-benar menjadi kerja yang bermanfaat , menurunkan atau menghilangkan sebanyak
mungkin yang terkonversi menjadi low quality energy , yang bentuk umumnya adalah panas
yang tidak bermanfaat (belum dapat termanfaatkan) dalam sistem-sistem konversi energi.
Alat-alat konversi energi sangat bervariasi efisiensi energinya seperti yang diilustrasikan
dalam Fig. 3.16. (2, p. 50).
Penghematan energi dan uang dapat dilakukan dengan memakai dan mempergunakan alat-
alat yang paling efisien energi , namun biasanya peralatan yang efisien energi initial cost –


                                                                                     hal. 127
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

nya lebih tinggi , namun untuk kerangka waktu jangka panjang , biasanya , sifatnya
menghemat uang karena life-cycle cost –nya yang lebih rendah ( = initial cost + lifetime
operating costs) (2, p. 50).
The net efficiency of the entire energy delivery process of heating system , water heater , or
car is determined by finding the efficiency of each energy conversion step in the process.
These steps include extracting the fuel , purifying and upgrading it to a useful form ,
transporting it , and then using it (2, p. 50).




                                                                                     hal. 128
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




Fig. 3.17 memperlihatkan bagaimana net energy efficiencies dihitung untuk pemanasan
sebuah well-insulated home (1) secara pasif dengan input langsung energi surya melalui
jendela yang dihadapkan ke matahari kemudian panas ini ditampung dalam batu-batu atau air
untuk kemudian secara perlahan dilepaskan , dan (2) dengan listrik yang dihasilkan dari
pembangkit tenaga listrik nuklir , ditransportasikan melalui kawat ke rumah , dan dikonversi
menjadi panas (electric resistance heating). Analisis ini memperlihatkan bahwa proses

                                                                                    hal. 129
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

konversi energi nuklir berkualitas tinggi dalam bahan bakar nuklir menjadi panas berkualitas
tinggi pada beberapa ratus derajat , kemudian panas ini dikonversi menjadi high-quality
electricity , kemudian mempergunakan listrik ini untuk dapat tersedianya panas untuk
menghangatkan rumah hanya sampai 200 C bersifat sangat memboroskan energi berkualitas
tinggi. Membakar batubara atau fossil fuel lainnya , pada pembangkit tenaga dalam rangka
pengadaan listrik yang kemudian dipakai untuk menghangatkan juga sifatnya tidak efisien.
Hal yang berbeda , adalah sangat lebih hemat untuk memanfaatkan suatu active or passive
solar heating system untuk memperoleh low-quality heat dari lingkungan, menyimpannya
dalam batu atau air , dan , bila perlu , menaikkan temperaturnya sedikit guna penghangatan
ruangan dan penyediaan kebutuhan air panas rumah-rumah (2, p. 50).
Mempergunakan high-quality electrical energy dalam rangka dapat tersedianya low-quality
heat untuk keperluan penghangatan ruangan atau air panas adalah ibarat menembak nyamuk
dengan meriam. Aturan umum pemakaian energi adalah menyesuaikan kualitas energi yang
akan dipakai dengan tugas yang akan dibebankan pada energi tersebut.             Jangan
mempergunakan high-quality energy untuk suatu “tugas” yang dapat dilakukan oleh energi
yang kualitasnya lebih rendah (Fig. 3-8 dan Fig. 3.9.) (2, p. 50).
USING WASTE HEAT.              Kita tidak dapat men-daur-ulang energi berkualitas tinggi ,
namun kita dapat memperlambat laju waster heat flows ke lingkungan pada saat energi
berkualitas tinggi berdegradasi. Sebagai contoh (contoh diambil untuk kasus di Amerika
Serikat) : dalam musim dingin , sebuah rumah yang uninsulated atau yang insulasinya bocor
kehilangan panas dalam ruangan sama cepatnya dengan panas yang dihasilkan dari alat
pemanas , namun dalam suatu rumah yang well insulated atau airtight dapat menahan panas
selama kurang lebih 5 sampai dengan 10 jam , dan sebuah rumah yang well designed dan
super-insulated dapat menahan panas sampai selama 4 hari (2, p. 53).
Dalam beberapa bangunan dan toko , panas yang terbuang dari penerangan , komputer , dan
mesin-mesin ditampung dan didistribusikan untuk mengurangi biaya penghangatan ruangan
dalam musim dingin dan sebaliknya pada musim panas ditiup keluar untuk mengurangi biaya
pendinginan ruangan pada saat musim panas .          Panas terbuang dari kegiatan industri dan
kegiatan pembangkit tenaga listrik dapat didistribusikan melalui insulated pipes dan
dipergunakan sebagai district heating system untuk rumah-rumah , rumah kaca , dan kolam
ikan yang terletak di sekitarnya , seperti yang dilakukan di beberapa bagian Eropa (2, p. 55).
Cara lain untuk memakai panas-panas yang terbuang yang dihasilkan oleh pabrik-pabrik yang
membakar batubara atau bahan bakar lainnya untuk menghasilkan panas atau uap adalah
cogeneration , produksi dua bentuk energi seperti uap dan listrik dari sumber bahan bakar
yang sama. Buangan panas dari coal-fired (tempat pembakaran batubara) dan industrial
boilers lainnya dapat dipakai untuk menghasilkan uap untuk menggerakkan turbin-turbin dan
menghasilkan listrik dengan harga (biaya) lebih murah dibanding kalau “membeli” dari
perusahaan penjual listrik. Cogeneration banyak diterapkan dibanyak pabrik di Eropa. Bila
seluruh large industrials boilers di Amerika Serikat menerapkan cogeneration , maka sampai
tahun 2020 tidak menjadi tidak perlu ada pembangunan pembangkit tenaga listrik (2, p. 55).
NET USEFUL ENERGY : IT TAKES ENERGY TO GET ENERGY. Jumlah high-
quality energi yang dapat digunakan yang dapat diperoleh dari sejumlah tertentu suatu
sumberdaya energi disebut sebagai net useful energy. Net useful energy adalah total energi
yang berguna yang tersedia dari suatu sumberdaya sepanjang lifetime –nya dikurangi : jumlah
energi yang dipergunakan (hukum energi pertama) , yang secara otomatis terbuang (hukun
energi ke dua) , dan yang terbuang (walaupun sebenarnya tidak perlu terbuang) dalam proses-
proses penemuan , pemrosesan , mengkonsentrasikan , dan mentransportasikannya ke para

                                                                                     hal. 130
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

pengguna. Sebagai contoh , bila 9 satuan energi fossil fuel diperlukan untuk dapat memasok
10 satuan energi nuklir , matahari atau fossil fuel tambahan , maka net useful energy yang
diperoleh hanyalah 1 satuan energi (2, p. 55).
Hubungan ini dapat dinyatakan dalam rasio antara energi yang bermanfaat yang dapat
dihasilkan terhadap energi yang bermanfaat yang dipergunakan untuk menghasilkannya.
Dalam contoh yang diberikan diatas , net energy ratio = 10/9 = 1.1. Semakin tinggi nilai
rasio , semakin besar net useful energy yang dihasilkan. Bila rasio lebih kecil dari 1 , maka
ada net energy loss over the lifetime of the system. Fig. 3-20 memperlihatkan rasio-rasio net
useful energy beberapa ragam sistem penghangat ruangan, proses-proses industri temperatur
tinggi , dan pemakaian bahan bakar gas dan cair untuk transportasi (2, p. 55).
Sejauh ini , minyak memiliki rasio net useful energy yang relatif tinggi karena kebanyakan
sejauh ini minyak masih dapat diperoleh dari deposit yang banyak dan accessible seperti
halnya di Saudi Arabia dan bagian-bagian lain Timur Tengah. Walaupun demikian , bila
sumber-sumber tersebut telah berkurang (menipis) , net useful energy ratio dari minyak dapat
turun dan harganya menjadi naik. Bila yang demikian ini telah terjadi , akan lebih banyak
uang dan high quality fossil fuel yang diperlukan untuk dapat menemukan , memproses , dan
menyalurkan minyak-minyak baru dari deposit-deposit yang lebih kecil dan sangat tersebar
atau dari deposit-deposit yang terdapat lebih dalam di perut bumi , atau dari deposit-deposit
yang ada di lokasi-lokasi terpencil , jauh dari lokasi dimana energi tersebut akan
dipergunakan (2, p. 55).




Fig. 3.21. The one way, or throwaway , societies of most industrialized countries is based on
maximizing the rates of energi flow and matter ,rapidly converting the world’s high-quality matter and
energy resources into trash , pollution , and low quality heat (2, p. 56)



7.8 Matter and Energy Laws and Environmental and Resources
    Problems.
THROWAWAY SOCIETIES. Menurut law of conservation of matter dan second law of
energy , sumberdaya yang dipergunakan oleh masing-masing umat manusia secara otomatis
menambah jumlah buangan panas dan buangan zat kedalam lingkungan.                Penggunaan
sumberdaya-sumberdaya zat dan energi oleh setiap kita secara perorangan (apalagi kalau
penilaian mengenai hal ini dilakukan oleh kita sendiri , yang by nature banyak tidak mampu
menyalahkan diri sendiri atau disalahkan , walaupun sebenarnya salah) akan nampak sangat
kecil dan tidak berarti.


                                                                                             hal. 131
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

Kalau anda orang Amerika Serikat , (pada tahun 1992) anda adalah salah seorang dari 1.2
milyar orang perorangan yang hidup di negara industrialis yang memakai sejumlah besar
sumberdaya zat dan energi yang terdapat di dunia ini dengan laju yang sangat cepat.
Sementara itu , 4.2 milyar jiwa di negara yang masing lebih kurang atau belum berkembang
sangat berharap untuk mampu lebih banyak mempergunakan sumberdaya dalam rangka
meningkatkan taraf hidupnya , memperkaya dirinya atau membayar utang negeri –nya.
Kalau anda orang Garut , anda adalah salah seorang dari ............ ................
Pemakai sumberdaya energi dan zat di dunia ini , setiap tahun –nya , bertambah kurang lebih
sejumlah 92 juta jiwa (2, p. 56).
Dewasa ini masyarakat di advanced industrialized countries adalah throwaway societies ,
sustaining ever-increasing economic growth by maximizing the rate at which matter and
energy resources are used and wasted.


Hukum-hukum ilmiah zat dan energi menyatakan bahwa : bila semakin banyak orang serta
semakin lebih banyak lagi orang terus memakai dan membuang-buang lebih banyak
sumberdaya zat dan energi dengan laju yang semakin dipercepat , maka , cepat atau lambat ,
kapasitas lingkungan lokal , regional , dan global untuk mampu mengencerkan dan
menguraikan zat-zat buangan serta menyerap panas-panas buangan akan dilampaui (2, p. 56).


MATTER-RECYCLING SOCIETIES. Pemecahan yang dapat menghentikan persoalan
seperti yang diuraikan diatas adalah mengubah throwaway societies menjadi mater-recycling
societies. Tujuan dari perubahan ini adalah untuk memungkinkan pertumbuhan ekonomi
untuk tetap berlanjut tanpa membuat semakin menipisnya sumberdaya-sumberdaya zat ,
tanpa menghasilkan polusi yang berlebihan serta mengakibatkan menjadi semakin buruknya
lingkungan (2, p. 56).
Dua hukum energi menyatakan bahwa : recycling matter resources always requires high-
quality energy , which cannot be recycled (2, p. 56).
Ketersediaan batubara , minyak , gas alam dan uranium jelas ada batasnya. Ketersediaan
bahan bakar minyak yang sejauh ini masih banyak dipakai dan affordable dalam beberapa
dekade mendatang tidak akan lagi demikian , mungkin habis , mungkin semakin tidak
affordable (2, p. 56).
Energi surya memang jelas merupakan pemasok energi yang tiada ada habisnya. Yang
menjadi masalah adalah jumlah energi surya yang mencapai permukaan bumi di masing-
masing menit dan jam adalah rendah dan tidak ada di malam hari (2, p. 56).
Dengan sistem pengumpulan dan penampungan yang sepatutnya , mempergunakan sistem
pasif atau aktif untuk mengkonsentrasikan energi surya , sebatas untuk keperluan penyediaan
air panas rumah-rumah dan menghangatkan ruangan , memang secara termodinamis dan
ekonomis masih baik. Namun untuk dapat tersedianya temperatur tinggi untuk mencairkan
logam atau untuk menghasilkan listrik di suatu pembangkit tenaga , energi surya tidak akan
cost-effective , karena rasio net useful energy –nya yang sangat rendah (2, p. 56).
Hukum energi ke dua bermakna : semakin cepat kita mempergunakan lebih banyak energi
untuk mentransformasi lebih banyak zat menjadi produk-produk serta untuk dapat men-daur-
ulang produk-produk tersebut , akan semakin cepat sejumlah besar low-quality heat dan
waster matter yang ditumpukkan kedalam lingkungan. Jadi , semakin kita meningkatkan

                                                                                        hal. 132
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

keinginan untuk “menguasai” dunia , akan semakin besar pula “tekanan atau beban” yang ,
sadar atau tidak sadar , kita berikan pada lingkungan. Hukum-hukum ilmiah zat dan energi
menyiratkan bahwa : ”semua ini ada batasnya” (2, p. 56).




SUSTAINABLE-EARTH SOCIETIES.                  Tiga hukum ilmiah tentang perubahan-
perubahan zat dan energi menyiratkan bahwa pemecahan jangka panjang terbaik
permasalahan lingkungan dan sumberdaya adalah bergerser dari throwaway society yang
berlandaskan pada memaksimalkan aliran zat dan energi (dan , dalam prosesnya , banyak
menjadikan sumberdaya-sumberdaya dunia menjadi terbuang sia-sia) menjadi sustainable-
Earth society (Fig. 3-22) (2, p. 56).


Ciri sustainable-Earth society adalah melakukan hal-hal sebagai berikut (2, pp. 57-60) :
•   Mempergunakan energi lebih efisien , tidak mempergunakan high-quality energy untuk
    suatu kerja yang cukup memanfaatkan moderate-quality energy (Fig. 3-9).
•   Beralih dari memakai exhaustible and potentially polluting fossil and nuclear fuels ke
    memakai less harmful perpetual and renewable energy yang diperoleh dari matahari dan
    siklus dan aliran alami dunia.
•   Recycle and reuse most (at least 80 %) of the matter we now discard as trash.
•   Mengurangi pemakaian dan pembuangan sumberdaya zat dengan membuat segala sesuatu
    lebih bertahan lama dan lebih mudah untuk di-daur-ulang , dipergunakan ulang , dan
    diperbaiki. Motto gaya hidup haruslah : throwaway no , recycle yes , reuse is better , and
    reduced use is best.
•   Mengupayakan agar populasi manusia tidak semakin padat untuk mengurangi tekanan
    terhadap Earth’s life-support systems.




                                                                                     hal. 133
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

•   Lebih menekankan dapat terlaksananya pollution prevention dan waste reduction
    ketimbang pollution cleanup dan waste management.
Tiga hukum ilmiah dasar zat dan energi menyiratkan bahwa : manusia tergantung satu pada
yang lainnya dan tergantung pada bagian-bagian alam hidup dan non-hidup lainnya untuk
dapat bertahan hidup. Segala sesuatu saling terkait terhadap segala sesuatu yang lainnya ,
dan semua manusia bersama berada didalamnya (2, p. 60).

7.9 Energy in Ecosystem.
Without energy there would be nothing. Without energy , nothing could walk , fly , prowl ,
dive , swim , chew , slither , hiss , bark , or grow (3, p. 19).
Energi sulit untuk didefinisikan , dibawah ini akan dimulai dengan pendefinisian yang
sederhana kemudian dikembangkan lebih lanjut. Energi adalah kebisaan (ability) untuk
melaksanakan kerja. Energi adalah sesuatu , bila diperlengkapi dengan alat yang benar ,
dapat dikonversi menjadi suatu dorongan. Energi dapat dipakai untuk menggerakan obyek
melawan gaya-gaya yang menahannya sampai sejauh jarak tertentu , dan yang disebut kerja
secara kuantitatif dinyatakan sebagai perkalian antara gaya yang menggerakan obyek dengan
sejauh mana obyek tersebut digerakkan. Energi adalah kerja yang tersimpan (3, p. 19).
Untuk meninjau hubungan antara energi dengan kerja , energi haruslah didefinisikan menurut
dimensi ruang , jarak dan arahnya. Kerja selalu melibatkan pergerakan atau pergeseran suatu
tubuh relatif terhadap yang lainnya. Bila sebuah batu diangkat menjauh dari permukaan
bumi, jumlah kerja yang dilakukan berlawanan dengan gravitasi dan besarnya = gaya yang
dikeluarkan dikali jarak. Bila batu sudah terangkat, maka batu telah memperoleh sejumlah
tertentu energi potensial. Bila kemudian batu dilepaskan serta dimungkinkan jatuh tertarik
gravitasi , maka energi potensial yang ada tersebut akan dikonversi menjadi energi kinetis
(energi gerak) (3, p. 19).
Ada banyak jenis energi , dan hampir seluruhnya diilustrasikan dalam Fig. 2.1. di halaman
berikut :




                                                                                   hal. 134
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




                              hal. 135
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan



                                           Entropy. Bila suatu tubuh air , atau sesuatu
                                           yang lain , dipanaskan / terpanaskan sampai pada
                                           temperatur yang tinggi , energi yang terikat oleh
                                           tubuh tersebut , berdasarkan panasnya , tidak
                                           akan tersedia untuk dapat melaksanakan kerja
                                           kecuali bila didekatnya ada tubuh lain yang tidak
                                           terpanaskan yang berfungsi sebagai suatu tempat
                                           dengan mana panas dapat digerakkan.          Uap
                                           hanya dapat menggerakkan mesin bila ada
                                           sesuatu di satu tempat sedemikian rupa sehingga
                                           uap menjadi dapat mendorong piston. Untuk
                                           dapat memperoleh manfaat , energi harus
                                           mengalir ; harus ada suatu tempat yang dapat
                                           dituju dari tempat asalnya. Kemanfaatan energi
                                           dalam melaksanakan kerja , secara langsung
                                           terkait dengan bagaimana energi tersebut
                                           didistribusikan dalam sistem. Semakin merata
                                           panas terdistribusi dalam sistem tertutup ,
                                           semakin tidak dapat dimanfaatkan panas tersebut
                                           untuk kerja. Yang dimaksud dengan entropy
                                           adalah jumlah energi dalam suatu sistem yang
                                           tidak tersedia untuk kerja didalam sistem
                                           tersebut (3, pp. 19-20).

                                               Ilustrasi  entropy     adalah seperti yang
diilustrasikan dalam gambar disamping. Ruang A yang dipanaskan secara merata (a)
memiliki energi panas namun tidak ada yang dimanfaatkan untuk kerja. Bila kemudian ruang
ini dihubungkan dengan ruang B yang dingin dan antara kedua ruang tersebut dibuat lubang-
lubang penghubung di bagian atas dan bawah dinding pemisah (b) , udara yang lebih padat
dari ruang B akan mengalir melalui lubang bawah kedalam ruang A. Udara panas di A akan
cenderung naik masuk ke ruang B. Bila dipasang kipas di lubang-lubang tersebut , aliran
udara dapat dimanfaatkan / termanfaatkan untuk memutar kipas. Setelah kedua ruangan
mempunyai panas yang merata (c) , panas menjadi tidak dapat dimanfaatkan di kedua sistem
ruangan tersebut. Kunci untuk dapat memahami entropy atau kemanfaatan energi adalah :
dapat melihat : (1) order , (2) dispersion , dan (3) randomness. (3, p. 21).
Panas adalah random form of energy (bentuk acak dari energi) karena panas cenderung untuk
menjadi tersebar secara cepat (rapidly dispersed) (3, p. 21).
Untuk memahami sifat / kelakuan energi dalam sistem kehidupan perlu terlebih dahulu
difahami 2 hukum energi, yaitu : hukum termodinamika 1 dan hukum termodinamika 2.
Dua hukum ini berlaku untuk seluruh transaksi-transaksi energi di dunia ini , termasuk yang
berlangsung dalam tubuh binatang , tumbuhan dan manusia.            Hukum termodinamika
merupakan dasar prinsip-prinsip bahwa : energi mengalir melalui ecosystems dan ecosystems
harus secara berkesinambungan memperoleh pasokan (input) energi (3, p. 22).
Hukum termodinamika 1 menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan
oleh proses atau kejadian apapun , namun energi dapat dirubah dari satu bentuk ke bentuk
lainnya . Dalam kata-kata lain , jumlah total energi di alam raya ini atau dalam sistem

                                                                                    hal. 136
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

tertutup selalu sama , namun proporsi dari berbagai macam bentuk energi yang ada
didalamnya dapat berubah-ubah.       Atau dalam kata-kata yang lainnya lagi , energi yang
kelihatannya hilang , misalnya dalam batere lampu sorot (senter) , sebenarnya masih ada di
suatu tempat dalam bentuk lain (3, p. 22).




Perhatikan Figure 2.1. di halaman ( no. halaman perlu dikoreksi) 146 , pada gambar tersebut
diilustrasikan sejumlah bentuk energi dan beberapa tatanan dengan mana energi di inter-
converted.     Hukum pertama menyatakan bagaimanapun tatanan sistem, dan energi yang
manapun yang dikonversi menjadi energi lainnya, total energi dalam sistem tertutup akan
tetap sama (3, p. 22).


Hukum termodinamika 2 menyatakan bahwa : diantara beberapa benda, bila dihasilkan
sejumlah panas , entropy akan meningkat , pada setiap saat energi dikonversi dari satu bentuk
ke bentuk lainnya.      Tidak semua energi dapat dikonversi menjadi kerja , beberapa
diantaranya selalu “hilang” (hilang dalam tanda kutip) sebagai panas dalam proses
dipakainya. Tidak ada konversi energi yang 100 % efisien. Hukum termodinamika ke 2

                                                                                     hal. 137
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan

juga menyebutkan bahwa spontaneous processes (proses-proses spontan) adalah proses-
proses pada mana entropy cenderung meningkat. Transformasi energi (konversi dari satu
bentuk ke bentuk lainnya) pada mana entropy dapat menurun / berkurang kemungkinan besar
terjadi tidak secara spontan. Tidak bertentangan dengan hukum termodinamika ke 1 bila
suatu danau tiba-tiba menjadi dingin beberapa derajat (kehilangan energi panas) dan pada
saat yang sama naik beberapa kaki (memperoleh energi potensial). Dalam kasus ini ada
energi panas danau yang dikonversi menjadi sejumlah energi potensial yang sama (3, p. 22).
Figure 2.10. di halaman ( no. halaman perlu dikoreksi) 152 summarizes (menyimpulkan)
bagaimana aliran energi kedalam , melalui , dan keluar dari ecosystems.           Tumbuhan
memanfaatkan sebagian energi kimiawi yang dihasilkannya untuk kegiatannya sendiri. Pola
yang serupa berlaku pada herbivora dan karnivora. Herbivora dan karnivora mengambil
sebagian energi yang diperolehnya dan mempergunakannya untuk tumbuh , melakukan
kegiatan-kegiatan metabolis , serta melakukan berbagai kegiatan mekanis (3, p. 35).


Ada berbagai macam bentuk energi , namun hal yang sama merupakan cirinya adalah :
“ability to do work” (kebisaan untuk melaksanakan atau dapat berlangsungnya) kerja).
Kerja dapat dipandang sebagai seluruh yang dilakukan oleh tumbuhan atau binatang , berlari ,
tumbuh , berbuah , berbunga , ........... dst ............. Seluruh makhluk hidup haruslah memiliki
sumber-sumber energi agar dapat melakukan apa-apa yang perlu dilakukannya (3, p. 40).
Hukum termodinamika ke 2 pada prinsipnya menyatakan bahwa : begitu energi dalam sistem
tertutup dipergunakan , energi tersebut menjadi berkurang kemanfaatannya untuk dapat
melakukan kerja (3, p. 40).




                                                                                          hal. 138
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




                              hal. 139
Cheng Shan Noe -
Ilmu Pengetahuan Lingkungan




                              hal. 140

								
To top