Nota Biologi Tingkatan 5 Bab 9: Ekosistem
RINGKASAN
Ringkasan (Nota Biologi Tingkatan 5 Bab 9: Ekosistem)
Ekologi ialah kajian saintifik mengenai interaksi antara organisma dengan organisma lain serta dengan persekitaran mereka. Unit-unit asas dalam ekologi termasuk spesies (kumpulan organisma serupa yang boleh saling membiak), populasi (organisma sama spesies di habitat sama), komuniti (semua populasi berlainan spesies dalam satu habitat), dan ekosistem (interaksi antara komuniti dengan komponen bukan hidup). Setiap organisma memainkan peranan unik yang dikenali sebagai nic dalam habitatnya.
Sesebuah ekosistem terdiri daripada dua komponen utama: komponen biosis (hidupan) dan komponen abiosis (bukan hidup). Komponen biosis merangkumi pengeluar, pengguna, dan pengurai, manakala komponen abiosis termasuk faktor fizikal dan kimia seperti:
• Nilai pH: Mempengaruhi kesuburan tanah dan aktiviti organisma.
• Suhu: Kesan langsung terhadap kadar metabolisme dan fisiologi organisma.
• Keamatan Cahaya: Penting untuk fotosintesis dan taburan tumbuhan.
• Topografi: Ciri fizikal muka bumi (altitud, kecerunan, aspek) yang menentukan keadaan setempat.
• Iklim Mikro: Keadaan iklim di kawasan kecil yang berbeza daripada persekitarannya.
• Kelembapan Udara: Mempengaruhi kadar transpirasi dalam tumbuhan dan taburan organisma.
Organisma dikelaskan berdasarkan cara pemakanan (nutrisi). Autotrof ialah organisma yang menghasilkan makanan sendiri, sama ada melalui fotosintesis (fotoautotrof) atau kemosintesis (kemoautotrof). Heterotrof pula memperoleh nutrien daripada organisma lain melalui cara seperti saprofitisme (mengurai bahan mati), holozoik (memakan bahan organik pepejal), atau parasitisme (menyerap nutrien daripada perumah).
Tenaga dalam ekosistem mengalir dari matahari kepada pengeluar (tumbuhan hijau), kemudian kepada pengguna primer (herbivor), pengguna sekunder (karnivor/omnivor), dan pengguna tertier (karnivor). Aliran ini digambarkan melalui rantai makanan dan siratan makanan. Apabila organisma mati, pengurai (bakteria dan kulat) mengitar semula nutrien. Hubungan pemakanan ini boleh digambarkan dalam piramid ekologi, termasuk piramid bilangan, piramid biojisim, dan piramid tenaga. Hanya kira-kira 10% tenaga dipindahkan dari satu aras trof ke aras berikutnya.
Interaksi antara komponen biosis adalah pelbagai:
• Simbiosis: Hubungan rapat antara spesies berlainan, termasuk mutualisme (kedua-dua untung), komensalisme (satu untung, satu tidak terjejas), dan parasitisme (satu untung, satu rugi).
• Pemangsaan: Satu organisma (pemangsa) memburu dan memakan organisma lain (mangsa).
• Persaingan: Berlaku apabila organisma memerlukan sumber yang sama dan terhad; boleh jadi intraspesies (spesies sama) atau interspesies (spesies berlainan).
Ekosistem Paya Bakau merupakan contoh ekosistem unik yang menunjukkan penyesuaian flora dan fauna terhadap persekitaran ekstrem seperti kandungan garam tinggi, tanah berlumpur, dan pasang surut. Pokok bakau mempunyai ciri penyesuaian khas seperti daun sukulen, akar jangkang, akar pneumatofor, dan biji benih vivipariti. Ekosistem ini mengalami proses pengkolonian oleh spesies perintis (Avicennia sp.) dan sesaran oleh spesies lain (Rhizophora sp., Bruguiera sp.) yang mengubah habitat secara beransur-ansur. Hutan paya bakau amat penting sebagai zon perlindungan, sumber perhutanan, perikanan, makanan, dan ubatan.
Ekologi populasi mengkaji faktor-faktor yang mempengaruhi taburan dan saiz populasi. Taburan populasi boleh bercorak berkelompok, rawak, atau sekata, bergantung kepada sumber dan interaksi sosial. Saiz populasi boleh dianggarkan menggunakan teknik seperti persampelan kuadrat untuk organisma tidak aktif dan kaedah tangkap-tanda-lepas-tangkap semula untuk organisma yang bergerak bebas.
GLOSARI
| Istilah | Definisi |
| Abiosis | Komponen bukan hidup yang merangkumi ciri fizikal dan kimia yang mempengaruhi organisma dalam ekosistem. |
| Altitud | Ketinggian sesuatu kawasan dari aras laut; sebahagian daripada faktor topografi. |
| Aspek | Arah tiupan angin dan sinaran cahaya matahari yang diterima oleh sesuatu kawasan; sebahagian daripada faktor topografi. |
| Autotrof | Organisma yang mensintesis sebatian organik daripada bahan tak organik, sama ada melalui fotosintesis (fotoautotrof) atau kemosintesis (kemoautotrof). |
| Biosis | Komponen yang merujuk kepada organisma hidup di dalam suatu ekosistem yang berinteraksi dengan organisma lain. |
| Biojisim | Jumlah jisim kering per unit kawasan semua organisma dalam setiap aras trof. |
| Ekologi | Kajian tentang interaksi antara organisma dan interaksi antara organisma dengan persekitaran. |
| Ekosistem | Beberapa komuniti yang tinggal bersama dalam satu habitat, saling berinteraksi antara satu sama lain termasuk dengan komponen bukan hidup. |
| Fotoautotrof | Organisma yang mensintesis sebatian organik daripada karbon dioksida dan tenaga cahaya melalui fotosintesis. |
| Habitat | Persekitaran atau tempat tinggal semula jadi sesuatu organisma. |
| Heterotrof | Organisma yang memperoleh nutrien dan tenaga dengan memakan organisma lain. |
| Holozoik | Organisma yang memakan bahan organik pepejal yang kemudian dicernakan dan diserap ke dalam badan. |
| Iklim Mikro | Keadaan iklim bagi satu kawasan kecil yang berbeza daripada kawasan di sekitarnya. |
| Kemoautotrof | Organisma (biasanya bakteria) yang mensintesis sebatian organik tanpa menggunakan cahaya, tetapi melalui pengoksidaan bahan tak organik. |
| Komensalisme | Interaksi yang memberikan manfaat kepada salah satu organisma tetapi tidak memudaratkan organisma yang satu lagi. |
| Komuniti | Semua populasi organisma daripada spesies yang berlainan yang hidup dalam satu habitat serta saling berinteraksi antara satu sama lain. |
| Mutualisme | Interaksi yang memberikan keuntungan kepada kedua-dua organisma. |
| Nic | Peranan sesuatu organisma dalam ekosistem yang merangkumi tingkah laku serta interaksinya dengan komponen biosis dan abiosis. |
| Parasitisme | Interaksi yang menguntungkan satu organisma (parasit) sahaja dan memudaratkan organisma yang satu lagi (perumah). |
| Pemangsaan | Interaksi yang melibatkan satu organisma (pemangsa) yang makan organisma lain (mangsa). |
| Pengkolonian | Proses di mana tumbuhan mula menakluki tempat yang belum diduduki, membiak dan membentuk koloni di kawasan tersebut. |
| Pengurai | Mikroorganisma yang mengurai bahan buangan serta organisma yang mati atau reput kepada bahan organik yang lebih ringkas. |
| Piramid Ekologi | Gambaran grafik yang menunjukkan bilangan individu, biojisim, atau jumlah tenaga pada setiap aras trof. |
| Populasi | Sekumpulan organisma yang sama spesies dan hidup di habitat yang sama. |
| Rantai Makanan | Satu urutan pemindahan tenaga dari satu aras trof ke aras trof yang berikutnya, bermula daripada pengeluar. |
| Saprofitisme | Interaksi organisma (saprotrof) yang mendapat makanan daripada bahan organik mati dan mereput. |
| Sesaran | Proses di mana sesetengah spesies tumbuhan yang dominan di suatu habitat perlahan-lahan digantikan oleh spesies lain (penyesar). |
| Simbiosis | Interaksi yang berlaku apabila spesies berlainan hidup bersama dan berinteraksi antara satu sama lain. |
| Siratan Makanan | Gabungan beberapa rantai makanan yang saling berhubungan untuk menggambarkan hubungan pemakanan dalam sesebuah komuniti. |
| Spesies | Sekumpulan organisma yang serupa, boleh saling membiak dan menghasilkan anak. |
| Spesies Perintis | Spesies yang mula-mula menduduki suatu kawasan yang belum pernah ditumbuhi oleh spesies lain. |
| Topografi | Ciri fizikal muka bumi yang merangkumi altitud, kecerunan dan aspek. |
Koleksi Latihan
| LATIHAN | SKEMA |
CONTOH SOALAN KBAT
Soalan KBAT dan Jawapan
1. Soalan: Berdasarkan siratan makanan dalam Rajah 9.7, ramalkan dua kesan utama terhadap ekosistem tersebut jika populasi tikus pupus secara mendadak akibat penyakit.
Jawapan:
• Kesan Pertama: Populasi pemangsa yang bergantung kepada tikus sebagai sumber makanan utama, seperti burung hantu dan ular, akan menurun secara drastik. Ini kerana mereka kehilangan sumber makanan penting, yang akan meningkatkan persaingan intraspesies untuk mendapatkan makanan alternatif (seperti arnab untuk ular) atau menyebabkan kelaparan.
• Kesan Kedua: Populasi tumbuhan (pengeluar) akan meningkat. Tikus ialah pengguna primer yang memakan tumbuhan. Ketiadaan tikus akan mengurangkan tekanan pemakanan terhadap tumbuhan, membolehkan populasi tumbuhan berkembang dengan lebih pesat kerana kurang dimakan.
2. Soalan: Ekosistem paya bakau mengalami proses pengkolonian dan sesaran. Terangkan mengapa Rhizophora sp. (pokok bakau minyak) dapat menyesarkan spesies perintis seperti Avicennia sp. (pokok api-api) di zon tengah.
Jawapan: Spesies perintis seperti Avicennia sp. mempunyai sistem akar pneumatofor yang meluas. Akar ini memerangkap lumpur dan bahan organik yang dibawa oleh air pasang, menyebabkan tanah secara beransur-ansur menjadi lebih tinggi, padat, dan kurang berair. Keadaan tanah baharu ini kurang sesuai untuk Avicennia sp. tetapi lebih sesuai untuk pertumbuhan Rhizophora sp. yang mempunyai sistem akar jangkang. Akar jangkang Rhizophora sp. dapat mencengkam tanah yang lebih padat dengan kuat dan memerangkap lebih banyak kelodak, seterusnya mengubah persekitaran dan membolehkannya mendominasi serta menggantikan spesies perintis.
3. Soalan: Piramid tenaga menunjukkan hanya kira-kira 10% tenaga dipindahkan ke aras trof berikutnya. Jelaskan mengapa 90% tenaga hilang dan tidak dapat dipindahkan.
Jawapan: Sebanyak 90% tenaga hilang ke persekitaran di setiap aras trof melalui beberapa cara. Sebahagian besar tenaga dibebaskan sebagai haba semasa proses respirasi selular untuk menjalankan aktiviti hidup seperti bergerak dan membesar. Tenaga juga hilang melalui bahan buangan yang tidak dapat dicerna (penyahtinjaan) dan bahan kumuhan (seperti air kencing). Selain itu, tidak semua bahagian organisma di aras trof yang lebih rendah dimakan, dan sebahagian organisma mati tanpa dimakan. Oleh itu, hanya sebahagian kecil tenaga (kira-kira 10%) yang berjaya disimpan dalam tisu badan organisma dan tersedia untuk dipindahkan kepada pemangsa di aras trof seterusnya.
4. Soalan: Dalam satu eksperimen untuk mengkaji persaingan, didapati anak pokok jagung yang ditanam bersama anak pokok padi (persaingan interspesies) tumbuh lebih rendah berbanding anak pokok jagung yang ditanam sesama sendiri (persaingan intraspesies). Wajarkan pemerhatian ini.
Jawapan: Pemerhatian ini menunjukkan bahawa persaingan interspesies (antara jagung dan padi) adalah lebih sengit bagi pokok jagung berbanding persaingan intraspesies (sesama jagung). Ini mungkin kerana nic ekologi pokok padi dan jagung sangat serupa, menyebabkan mereka bersaing dengan hebat untuk sumber yang sama seperti air, nutrien, ruang, dan cahaya. Kemungkinan juga pokok padi mempunyai adaptasi yang lebih baik untuk menyerap sumber-sumber tersebut dalam keadaan itu, menyebabkan pertumbuhan pokok jagung terbantut. Dalam persaingan intraspesies, walaupun persaingan wujud, keperluan setiap individu adalah sama, jadi tiada spesies yang mempunyai kelebihan semula jadi mengatasi yang lain.
5. Soalan: Seorang ahli biologi menggunakan kaedah tangkap-tanda-lepas-tangkap semula untuk menganggarkan populasi siput di sebuah taman. Beliau mendapati anggaran populasi jauh lebih tinggi daripada jangkaan. Cadangkan satu kemungkinan mengapa ini berlaku, berdasarkan andaian kaedah ini.
Jawapan: Anggaran saiz populasi yang sangat tinggi boleh berlaku jika bilangan siput bertanda yang ditangkap semula (nilai R dalam formula) adalah sangat rendah. Salah satu andaian penting kaedah ini ialah penandaan tidak menjejaskan kemandirian atau tingkah laku organisma. Kemungkinan besar, cat yang digunakan untuk menanda siput menjadikannya lebih mudah dikesan oleh pemangsa (seperti burung), atau bahan kimia dalam cat tersebut mungkin toksik dan menyebabkan siput yang ditanda mati. Ini akan mengurangkan bilangan siput bertanda dalam populasi, lalu menyebabkan kebarangkalian untuk menangkapnya semula menjadi sangat rendah dan menghasilkan anggaran saiz populasi yang melambung tinggi.