BAB II
EKOLOGI
PASTURA
Tujuan Instruksional Umum
Setelah
mengikuti kuliah ini mahasiswa dapat menjelaskan tentang peran tanaman pakan
dalam ekosistem pastura dan ekosistem pertanian pada umumnya..
Tujuan Instruksional Khusus
Setelah
mempelajari bab ini mahasiswa dapat :
1. Menjelaskan pengertian-pengertian
istilah-istilah dalam ekologi
2. Menjelaskan kepentingan pemahaman
konsep-konsep ekosistem pastura
3. Menjelaskan proses utama dalam ekosistem
dalam aliran energi dan nutrisi
4. Menjelaskan problematik stabilitas
ekosistem pastura
5. Menjelaskan konsep adaptasi tanaman pakan melalui konsep suksesi klimaks
6. Menjelaskan prinsip penyebaran tanaman
rumput dan legum di muka bumi.
Uraian dan Contoh
- Konsep Ekosistem
Pengertian-pengertian
- Ekologi
Ilmu tentang hubungan timbal
balik antara makhluk hidup dengan lingkungannya.
- Sistem
Kesatuan kompomen-komponen
yang mempunyai keteraturan hubungan di antaranya.
- Sistem ekologi (ekosistem)
Sistem yang terdiri dari
komponen biotik dan abiotik yang saling berhubungan dan terlibat secara
bersama-sama dalam aliran energi dan siklus nutrisi
- Lingkungan
Segala faktor luar yang
mempengaruhi kehidupan makhluk hidup baik abiotik maupun biotik
Menurut Spedding (1971) ekosistem adalah
system terbuka di antara tanaman, hewan, sisa bahan organic, atmosfer, air dan
mineral tanah yang terlibat bersama-sama dalam aliran energi dan sirkulasi
nutrisi. Berdasarkan definisi tersebut
maka di dalam ekosistem terdapat 3 proses utama yaitu produksi biomasa, aliran
energi dan siklus nutrisi. Produksi biomasa
tercermin dari adanya tanaman, hewan dan sisa bahan organik Aliran energi dan siklus nutrisi tercermin
dari adanya komponen biotik ang meliputi produsen (tanaman), konsumen (hewan)
dan dekomposer (perombak sisa bahan organik) yang berinteraksi dengan komponen
fisiknya yaitu energi radiasi matahari, nutrisi unsure-unsur mineral dan
lingkungan iklim seperti curah hujan, kelembaban dan suhu seperti pada Gambar
1.
 |
|||
|
|||
|
|||
Gambar 1.1. Interaksi Biotik dan Abiotik Pada Ekosistem
Alami
Perbedaan ekosistem alami dan ekosistem
buatan termasuk ekosistem pastura dapat dilihat dari stabilitas,
keanekaragaman, produktivitas dan subsidi energinya seperti pada Tabel 1
berikut ini :
Tabel 2.1.
Perbedaan ekosistem alami dan buatan
Karakteristik Ekosistem
|
Alami
|
Buatan
|
§ Stabilitas
|
tinggi
|
Rendah
|
§ Keanekaragaman
|
tinggi
|
Rendah
|
§ Produktivitas
|
rendah
|
Tinggi
|
§ Subsidi energi
|
Tidak ada
|
Tinggi
|
§ Contoh-contoh
|
Hutan
Padang rumput alam
|
Sistem-sistem pertanian
Pastura buatan
|
Pada
ekosistem pastura (pastoral ecosystem) yang ditunjukkan pada Gambar 2 mempunyai
karakteristik sebagai berikut :
o
Komponen
dasar : tanah, tanaman, ternak.
o
Keluaran
(out put) : produksi tanaman dan
produksi ternak
o
Campur tangan manusia dapat dalam bentuk :
i.
Terhadap
sifat dan ciri tanah, melalui kultivasi, fertilisasi, irigasi dan konservasi
tanah.
ii.
Terhadap
fungsi populasi tanaman dan ternak, yaitu melalui pengaturan pertumbuhan,
reproduksi, tingkat survival, kepadatan, efisiensi.
iii.
Terhadap
faktor-faktor pembatas, yaitu melalui manipulasi genetik, penyesuaian terhadap
iklim, mengatasi kekurangan nutrisi, mengatasi serangan penyakit, kompetisi
defoliasi oleh hewan lain, mengatasi bahaya kebakaran, pemangsaan oleh hewan
lain dan faktor psychis hewan
.
Gambar 2.2.
Ekosistem Pastoral
Aliran
energi
Pengertian
energi adalah sesuatu yang memberi kemampuan untul menjalankan kerja. Di dalam ekosistem terlihat adanya dinamika
tentu ada yang menjalankan kerja. Hasil
kerja dapat dilihat dari pertumbuhan dan perkembangan tanaman sebagai organisme
produsen, hewan sebagai organisme konsumen dan aktivitas dekoposer yang
merombak sisa-sisa kehidupan. Sumber
energi utama dari ekosistem adalah radiasi matahari yang secara langsung atau tidak
langsung, energi ini dapat dirasakan
dalam berbagai bentuk..
Energi radiasi matahari secara
langsung dapat dirasakan sebagai cahaya yang energinya ditangkap dalam
aktivitas fotosintesis tanaman untuk menghasilkan karbohidrat. Energi radiasi juga secara langsung dirasakan
sebagai panas yang menghasilkan suhu atmosfer dan di dalam ekosistem berpengaruh terhadap aktivitas metabolisme
organisme. Energi matahari secara tidak
langsung dapat dirasakan sebagai berbagai proses iklim di atmosfer seperti angin,
kelembaban, curah hujan dan lainnya yang juga berpengaruh terhadap dinamika
populasi ekosistem.
Dengan demikian di dalam
ekosistem energi matahari dikonversi menjadi energi komponen-komponen di dalam
ekosistem. Namun konversi ini tidak
pernah sempurna. Secara umum dapat diketahui bahwa kandungan energi matahari
adalah 1 – 3 x 1023 kalori/tahun.
Sedangkan energi yang diakumulasi dalam tumbuhan adalah 1 x 1021
kalori/tahun dan dalam herbivora adalah 5 x 1020 kalori/tahun. Perilaku energi mengikuti Hukum Termodinamika
I dan II sebagai berikut :
o
Hukum
pertama ( I ), menyatakan bahwa energi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk
lain, tetapi tidak dapat hilang, dihancurkan atau diciptakan. Hukum ini disebut
juga hukum konversi energi karena ada energi yang tersimpan dan ada energi yang
terurai.
o
Hukum
kedua ( II ), menyatakan bahwa tidak ada sistem pengubahan yang betul-betul
efisien.
Menganut hukum ini, maka penangkapan energi
matahari oleh tanaman dalam bentuk
energi gelombang elektro magnetik digunakan dalam proses fotosintesis, namun
kapasitas fotosintesis tumbuhan terbatas, ditambah kehilangan melalui energi
panas untuk kegiatan respirasi, transporasi dan translokasi..
Mekanisme
penangkapan energi radiasi matahari melalui fotosintesis dilakukan oleh organ
sel tanaman penangkap energi yaitu khlorofil diikuti dengan penangkapan
C02. Secara sederhana prinsip rekasi
fotosintesis adalah :
6 C02 + 6
H20 C6 H12
O6 +
6 O2
Namun sebenarnya proses ini melalui dua tahapan
yang rumit, yaitu :
Tahap
I : Disebut fase terang, yaitu proses
menghasilkan pereduksi NADPH dan ikatan P berenergi tinggi (ATP) dan pelepasan
O2 dari fotolisa air.
Tahap II : disebut fase gelap, yaitu
proses reduksi yang tercermin dari penangkapan Co2 dengan menggunakan pereduksi
NADPH dan ikatan energi ATP sehingga dihasilkan karbohidrat.
Aliran
energi pada produksi ekosistem pastoral dapat dilihat pada Gambar 3.
ALIRAN ENERGI
|
SUMBER KEHILANGAN
|
FAKTOR PASTURA
|
|||
 
Energi fotosintesis
|
o
Dipantulkan
o
Panas
(90 – 100 %)
|
o
Materi
tanaman
o
Species
tanaman
o
Nutrisi
tanaman
|
|||
Energi tersimpan
|
o
Respirasi
o
Hilang
melalui akar
(50 – 100 %)
|
o
Fase
tumbuh
o
Iklim
dan stress
o
Materi
tanaman
o
Nutrisi
tanaman
|
|||
 Energi termakan |
o
Tidak
termakan
(0 – 99 %)
|
o
Species
tanaman
o
Fase
tumbuh
o
Defoliasi
oleh insekta
|
|||
 Energi metabolisme |
o
Tidak
tercerna dibuang melalui urine/faeces
(20 – 70 %)
|
o
Fase
tumbuh
o
Kandungan
N tanah
o
Species
tanaman
|
|||
Energi neto
|
o
Heat
increment
(15 – 40 %)
|
o
Fase
tumbuh
|
|||
 
Energi tersimpan ternak
|
o
Energi
dipakai
(15 – 100 %)
|
o
Bagian
edible
o
Kandungan
nutrisi
o
Fase
tumbuh
o
Species
tanaman
|
|||
Energi dipasarkan
|
o
Kematian
(0 – 100 %)
|
Gambar 2.3. Aliran energi pada sistem pastoral
Siklus
nutrisi
Pengertian nutrisi adalah unur-unsur hara mineral
yang menjadi ikut membentuk tubuh organisme dalam ekosistem. Unsur unsur hara mineral ini di alam
bersirkualsi antara komponen biotik dan lingkungan fisiknya baik di atmosfer
maupun di dalam lingkungan edapiknya.
Dengan demikian siklus, yaitu pemindahan yang berulang-uang antara
terbentuk dan terurai terus-menerus antara komponen biotik dan abiotik. Ciri
siklus pada ekosistem alami adalah :
a. Ada cadangan utama di alam, yaitu di atmosfer
atau di tanah
b. Gerakan unsur terus-menerus
c. Ada tempat-tempat pembuangan
d. Mempunyai mekanisme umpan balik
Berdasarkan
Gambar 4. nutrisi ini dapat dikelompokan dalam dua golongan, yaitu katagori
siklus global yang meliputi C, H, O, N dan unsur-unsur gas lainnya. Kedua adalah siklus lokal yang meliputi
seperti P, K, Ca, Mg, Fe dan unsur-unsur mineral tanah lainnya. Dari sudut ekosistem unsur yang dalam
katagori lokal lebih bersifat kritis dibanding unsur dalam siklus global. Kehilangan unsur yang bersifat global dapat
dengan mudah bersirkulasi ke komponen biotik melalui mekanisme alami yang
ada. Namun unsur dalam sirkulasi lokal
apabila keluar dari sistem melalui erosi, pencucian atau pemanenan akan sulit
kembali tanpa adanya mekanisme khusus.
Berdasarkan mekanisme ini maka siklus nutrisi pada ekosistem pertanian
pada umumnya dan ekosistem pastura pada khususnya perlu diperhatikan hal-hal
sebagai berikut :
a. Materi
atau nutrisi yang keluar dari ekosistem selalu ada melalui panen, pencucian dan
erosi, sehingga menyebabkan degradasi lingkungan.
b. Makin intensif sistem pengelolaan makin
tinggi penguranan nutrisi melalui budidaya tanaman pertanian pertanian,
pngembalaan pastura atau pemanenan rumput potong.
c. Untuk mempertahankan stabilitas ekosistem
pertanian dan atau ekosistem pastura ini dibutuhkan subsidi nutrisi dari
tindakan penegelolaan melalui pemupukan.
|
(A)
 |
|
(B) |
Gambar 2.4. Siklus nutrisi pada sistem pastoral.
(A) Siklus lokal dari P, K, Ca, Mg, Cu, Zn, B,
Cl, Mo, Mn, Fe
(B) Siklus global dari C, N, O dan H
- Adaptasi Tanaman
Pendekatan ekologis adapatasi
tanaman adalah bagaimana reaksi populasi dan komunitas tumbuh-tumbuhan terhadap
pengaruh lingkungan, baik lingkungan fisik uklim, tanah dan lingkungan
biotiknya. Sedangkan konsep dasar
pendekatan ekologis adaptasi tanaman ini adalah terbentuknya komunitas klimaks
atau terbentuknya formasi klimaks.
Seperti
diketahui bahwa tingkat organisasi tumbuhan secara hirarkis dimulai dari
tingkat sel, jaringan, individu species,
populasi dan komunitas. Individu species
secara evolusi adalah kumpulan sel,
jaringan dan organ. Sedangkan
individu species ini berkembang biak membentuk populasi. Populasi species ini
di alam tidak mungkin hidup sendirian,
tetapi berinteraksi dengan populasi species organisme lainnya membentuk
yang disebut sebagai komunitas.
Pembentukan komunitas ini
adalah hasil interaksi populasi-populasi species dengan lingkungan fisiknya
yang disebut dengan suksesi ekologi.
Dengan demikian suksesi ekologi adalah perkembangan komunitas yang
teratur meliputu perubahan-perubahan dalam struktur jenis tanaman. Suksesi ekologi juga berarti penyusunan
kembali formasi atau asosiasi komponen tumbuhan yang berakhir dengan
terbentuknya suatu tipe vegetasi yang paling sesuai dengan lingkungannya. Berikut ini adalah beberapa istilah yang
sering digunakan dalam ekologi tumbuhan.
o
Sere : urutan komunitas
o
Tahap
seral : tahap perkembangan
(tahap pioner)
o
Klimaks : suatu sistem akhir yang sudah
mantap
o
Suksesi
primer : suksesi yang dimulai dari awal
o
Formasi
: komunitas utama
o
Asosiasi : komunitas minor (kelompok tumbuhan di bawah
formasi yang timbul karena adanya lingkungan yang khusus)
Konsep terbentuknya formasi
klimaks adalah karakteristik komunitas yang memenuhi dua syarat sebagai berikut
:
a.
Vegetasi yang mendominasi suatu daerah adalah sebagai reaksi terhadap pengaruh
iklim dan tanah setempat.
b.
Tumbuh-tumbuhan yang dominan adalah bentuk-bentuk yang mampu meman- faatkan
secara maksimal sember-sumber lingkungan
Bentuk-bentuk formasi tumbuhan
yang kita kenal dengan keberadaan vegetasi rumput-rumputan adalah sebagai
berikut :
- Grassland : dapat diterjemahkan sebagai padang rumput yaitu lahan yang mempunyai penutupan vegetasi rumput-rumputan yang sangat dominan.
- Savana : seperti juga padang rumput karena dominasi vegetasi rumput-rumputan masih dominan, tetapi diikuti dengan penyebaran tumbuhan kayu dan semak-semak.
- Steppa : karena lahan di sini kondisinya lebih kering, maka keberadaan vegetasi rumput-rumputan lebih jarang dengan penyebaran tumbuhan kayu yang juga jarang.
- Woodland : lahan di sini karena lebih basah, maka lebih didominasi oleh tumbuhan kayu-kayuan yang agak seragam, maka keberadaan rumput-rumputan hanyalah tipis.
- Forest : karena lahan di sini kondisinya sangat basah, maka dominasi tumbuhan kayu-kayuan juga makin rapat dengan keanekaragaman yang tinggi, sehingga keberadaan rumput-rumputan sangat rendah, bahkan tidak ada.
Berdasarkan interaksi vegetasi
dengan faktor lingkungan yang mempengaruhi terbentuknya komunitas, maka pada
prinsipnya terdapat tiga jenis pembentuk formasi klimaks, yaitu :
2.1. Formasi Klimaks Iklim
Pada formasi tumbuhan ini,
faktor yang dominan adalah keberadaan air melalui curah hujan. Curah hujan yang tinggi atau makin banyak air
maka keanekaragaman vegetasi makin tinggi.
Formasi yang terbentuk adalah hutan (forest) yaitu dominasi tumbuhan kayu yang rapat dengan
keanekaragaman yang tinggi. Hubungan
vegetasi dengan curah hujan dan suhu dapat dijelaskan pada Tabel 2.1.
Tabel 2.2. Hubungan vegetasi dengan
PE-Indeks.(Thornthwaite)
TIPE KELEMBABAN
|
VEGETASI
|
PE-INDEKS
|
A : Super Humid
|
Hutan Hujan
|
> 128
|
B : Humid
|
Hutan
|
64 – 127
|
C : Sub Humid
|
Padang Rumput
|
32 – 63
|
D : Semi Arid
|
Stepe
|
16 –31
|
E : Arid
|
Padang Pasir
|
< 16
|
PE – Indeks = 115
(r / t – 1)10/9,
Di mana, r = hujan (inci) dan
t = suhu (o F)
Padang rumput adalah komunitas
vegetasi klimaks iklim yang terdapat di daerah dengan curah hujan rendah atau
sub humid dengan PE-indeks 32 – 63.
Namun demikian seringkali ditemukan padang rumput di daerah lembah. Padang rumput di daerah lembab tidak dapat
dikatakan sebagai padang rumput sejati, tetapi merupakan suksesi antara yang
disebut sebagai subsera atau juga suksesi sekunder atau masyarakat sub klimaks.
2.2. Formasi Klimaks Edapik.
Pada suatu
kondisi di daerah tropika benar-benar tidak dapat terbentuk formasi klimaks
hutan tropika. Namun yang terbentuk
adalah suatu padamg rumput. Kondisi
seperti ini dapat terjadi karena pengaruh iklim termodifikasi oleh pengariuh
tanah (edapik). Dengan demikian formasi
padang tumput di daereah lembah dapat terjkadi apabila ada penghambat pertumbuhan
pohon-pophonan Faktor pemghambat yang
sering muncul adalah :
1) Drainage yang jelek
2) Permukaan air tanah yang
tinggi.
3) Lapisan tanah yang dangkal
Sebagai contoh rumput
Brachiaria mutica yang tahan kering maka dapat mendominasi didaerah curah hujan
rendah, tetapi karena juga toleran terhadap genangan yang periodik maka dapat
juga mendominasi di daerah-daerah yang berdrainage jelek yang terdapat didaearah bercurah hujan
tinggi.
2.3. Formasi Klimaks Biotik
Pada
kondisi lain dari faktor iklim dan tanah seperti yang dijelaskan sebelumnya,
faktor yang lebih dominan adalah faktor biotik yang utamanya adalah faktor
tindakan manusia. Pada kondisi ini
stabilitas padang rumput dipertahankan secara buatan, sehingga pertumbuhan
perpohonan dihambat. Faktor buatan ini
adalah hasil tindakan manusia, berbagai contoh faktor biotik ini adalah :
1) Penebangan hutan
2) Kegiatan bercocok tanam
3) Penggembalaan
4) Pembakaran
5) Peladangan berpindah
Sebagai contoh padang
alang-alang (Imperata cylindrica) dominan di daerah lembab atau sub lembab
akibat pembakaran berulang-ulang. Garis
besar suksesi komunitas tumbuhan di dataran rendah tropika iklim basah dapat
dilihat pada Gambar 5 berikut.
 |
|
|
Gambar 5. Garis Besar Suksesi di
Dataran Rendah Iklim Basah.
- Penyebaran Rumput dan Legum
Tanaman
rumput-rumputan adalah kelompok tumbuhan dalam familia Gramineae, yang terdiri
dari sub familia (tribus) yaitu Paniceae, Andropogoneae, Chlorideae dan
Eragrosteae. Sedangkan tanaman legum
adalah kelompok tumbuhan dalam familia Leguminoseae, yang terdisi dari sub
familia Papilionaceae, Mimosaceae dan Caesalpiniaceae. Distribusi global tribus rumput-rumputan ini
dapat dilihat pada Tabel 1.berikut ini :
Tabel 2.3.
Distribusi Global Tribus Rumput-rumputan
TRIBUS
|
DISTRIBUSI (%)
|
Agrosteae
|
8,2
|
Andropogoneae (Belahan Timur)
|
17,2
|
Andropogoneae (Belahan Barat)
|
8,2
|
Eragrosteae
|
8,1
|
Festuceae
|
16,5
|
Paniceae (Belahan Timur)
|
18,3
|
Paniceae (Belahan Barat)
|
33,3
|
Berdasarkan Tabel 1 di atas terlihat bahwa
di permukaan bumi ini didominasi oleh dua
tribus utama yaitu, Andropogoneae (25,4 %) dan Paniceae (51, 6 %),
dengan dominasi utama adalah tribus Paniceae.
Dari ke dua tribus ini terlihat adanya karakteristik penyebarannya.
3.1. Distribusi
genus-genus dari tribus Paniceae
Dari tribus
paniceae dikenal berbagai genus yang mendominasi di permukaan bumi ini yaitu,
Axonopus, Brachiaria, Cenchrus, Digitaria, Panicum, Paspalum, Pennisetum,
Setaria. Rumput-rumputan ini tersebar di
daerah tropis dan subtropika, dengan karakteristik konsentrasi di belahan bumi
sebelah barat lebih tinggi daripada di belahan bumi sebelah timur dengan
konsentrasi yang tinggi di Amerika
selatan.
Pola distribusi sangat komplek
karena sangat tergantung dari pengaruh faktor lokal, terutama iklim khususnya
curah hujan dan suhu.
Pola distribusi ini dapat
ditunjukkan bahwa pada umumnya frekuensi rendah di dataran tinggi karena suhu
yang terlalu rendah. Namun demikian
frekuensi rendah juga ditemukan didaerah yang suhunya terlalu tinggi. Indikasi yang kuat adalah frekuensi tinggi
ditemukan apabila musim tumbuh yang panjang dengan suhu yang sesuai, yaitu di
daerah hutan hujan sampai savana lembab.
3.1. Distribusi
genus-genus dari tribus Andropogoneae.
Dari tribus
Andropogoneae.dikenal berbagai genus yang mendominasi di permukaan bumi ini
yaitu, Andropogon, Brothriochloa, Cymbopogon, Dischanthium, Heteropogon,
Hyperrhenia, Imperata, Saccharum, Sorghum, Themeda.. Rumput-rumputan ini tersebar juga di daerah
tropis dan subtropika, dengan karakteristik konsentrasi di belahan bumi sebelah
timur lebih tinggi daripada di belahan bumi sebelah barat dengan konsentrasi
yang tinggi di Indo-Malaysia.
Pola distribusi
sangat komplek karena sangat tergantung dari pengaruh faktor lokal, terutama
iklim khususnya curah hujan dan suhu.
Pola distribusi ini dapat
ditunjukkan bahwa pada umumnya frekuensi rendah di lintang tinggi yang makin jauh dari garis katulistiwa
karena suhu yang terlalu rendah. Namun
demikian frekuensi nya tergantung dari tipe vegetasi dominan. Indikasi yang kuat adalah frekuensi tinggi
ditemukan .di daerah hutan hujan pada tingkat seksesi sekunder sampai savana
kering. Dengan demikian pada penyebaran
tingkat genus dam species tidak setegas pada tingkat tribus, karena dipengaruhi pembatas utama yaitu : iklim,
perkembangan evolusi, barier, geografis dan kondisi lokal terutama faktor
biotik dan edapik.
3.3.
Penyebaran
Legum
Pada tanaman
legum, distribusi dan faktor yang mempengaruhi tidak terdokumen secara baik
seperti halnya tanaman rumput-rumputan.
Namun demikian dapat dijelaskan bahwa beberapa legum asli yang berasal
dari Amerika Tropis adalah Stylosanthes. Desmodium, Phaseolus, Centrosema,
Leucaeana, Calopogonium dan lainnya.
Sedangkan legum-legum yang
asli berasal dari Afrika dan Asia adalah : Glycine, Indigofera, Alysicarpus,
Clitoria dan Dolichos.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar