Aliran Energi (Ekosistem): Definisi, Proses & Contoh

Sebuah ekosistem didefinisikan sebagai komunitas dari berbagai organisme yang berinteraksi satu sama lain dan lingkungannya di daerah tertentu. Ini menjelaskan semua interaksi dan hubungan antara keduanya biotik (hidup) dan abiotik faktor (tak hidup).

Energi adalah apa yang mendorong ekosistem untuk berkembang. Dan sementara semua materi dilestarikan dalam suatu ekosistem, energi mengalir melalui suatu ekosistem, artinya tidak dilestarikan. Energi memasuki semua ekosistem sebagai sinar matahari dan secara bertahap hilang sebagai panas kembali ke lingkungan.

Namun, sebelum energi mengalir keluar dari ekosistem sebagai panas, ia mengalir di antara organisme dalam proses yang disebut aliran energi. Aliran energi inilah yang berasal dari matahari dan kemudian berpindah dari organisme ke organisme yang merupakan dasar dari semua interaksi dan hubungan dalam suatu ekosistem.

Definisi aliran energi adalah transfer energi dari matahari dan naik setiap tingkat berikutnya dari rantai makanan di suatu lingkungan.

Setiap tingkat aliran energi pada rantai makanan dalam suatu ekosistem ditentukan oleh tingkat trofik, yang mengacu pada posisi organisme atau kelompok organisme tertentu dalam rantai makanan. Awal dari rantai, yang akan berada di bagian bawah piramida energi, adalah pertama tingkat trofik. Tingkat trofik pertama termasuk produsen dan autotrof yang mengubah energi matahari menjadi energi kimia yang dapat digunakan melalui fotosintesis.

Tingkat berikutnya dalam rantai makanan/piramida energi akan dianggap sebagai tingkat trofik kedua, yang biasanya ditempati oleh jenis konsumen primer seperti herbivora yang memakan tumbuhan atau alga. Setiap langkah selanjutnya dalam rantai makanan setara dengan tingkat trofik baru.

Selain tingkat trofik, ada beberapa istilah lagi yang perlu Anda ketahui untuk memahami aliran energi.

Biomassa:Biomassa adalah bahan organik atau bahan organik. Biomassa adalah bahan organik fisik tempat energi disimpan, seperti massa yang menyusun tumbuhan dan hewan.

Produktifitas: Produktivitas adalah tingkat di mana energi dimasukkan ke dalam tubuh organisme sebagai biomassa. Anda dapat menentukan produktivitas untuk setiap dan semua tingkat trofik. Sebagai contoh, utama produktifitas adalah produktivitas produsen primer dalam suatu ekosistem.

Produktivitas primer bruto (GPP): GPP adalah tingkat di mana energi dari matahari ditangkap dalam molekul glukosa. Ini pada dasarnya mengukur berapa banyak energi kimia total yang dihasilkan oleh produsen utama dalam suatu ekosistem.

Produktivitas primer bersih (NPP): PLTN juga mengukur berapa banyak energi kimia yang dihasilkan oleh produsen primer, tetapi juga memperhitungkan energi yang hilang karena kebutuhan metabolisme oleh produsen itu sendiri. Jadi, PLTN adalah tingkat di mana energi dari matahari ditangkap dan disimpan sebagai materi biomassa, dan itu sama dengan jumlah energi yang tersedia untuk organisme lain dalam ekosistem. PLTN adalah selalu jumlah yang lebih rendah dari GPP.

PLTN bervariasi tergantung pada ekosistem. Itu tergantung pada variabel seperti:

• sinar matahari yang tersedia.
• Nutrisi dalam ekosistem.
• Kualitas tanah.
• Suhu.
• Kelembaban.
• BERSAMA₂ tingkat.
  

Energi memasuki ekosistem sebagai sinar matahari dan diubah menjadi energi kimia yang dapat digunakan oleh produsen seperti tanaman darat, alga, dan bakteri fotosintetik. Setelah energi ini memasuki ekosistem melalui fotosintesis dan diubah menjadi biomassa oleh produsen tersebut, energi mengalir melalui rantai makanan ketika organisme memakan organisme lain.

Rumput menggunakan fotosintesis, kumbang memakan rumput, burung memakan kumbang, dan seterusnya.

Saat Anda naik ke tingkat trofik dan melanjutkan rantai makanan, aliran energi tidak 100 persen efisien. Hanya sekitar 10 persen dari energi yang tersedia membuatnya dari satu tingkat trofik ke tingkat trofik berikutnya, atau dari satu organisme ke organisme berikutnya. Sisa energi yang tersedia (sekitar 90 persen dari energi itu) hilang sebagai panas.

Produktivitas bersih setiap level berkurang dengan faktor 10 saat Anda naik setiap level trofik.

Mengapa transfer ini tidak 100 persen efisien? Ada tiga alasan utama:

1. Tidak semua organisme dari setiap tingkat trofik dikonsumsi: Pikirkan seperti ini: produktivitas primer bersih berjumlah semua energi yang tersedia untuk organisme dalam ekosistem yang disediakan oleh produsen untuk organisme di tingkat trofik yang lebih tinggi. Agar semua energi itu mengalir dari tingkat itu ke tingkat berikutnya, itu berarti bahwa semua produsen itu perlu dikonsumsi. Setiap helai rumput, setiap potongan mikroskopis ganggang, setiap daun, setiap bunga dan sebagainya. Itu tidak terjadi, yang berarti bahwa sebagian dari energi itu tidak mengalir dari tingkat itu ke tingkat trofik yang lebih tinggi.

2. Tidak semua energi dapat ditransfer dari satu tingkat ke tingkat berikutnya: Alasan kedua mengapa aliran energi tidak efisien adalah karena beberapa energi tidak dapat ditransfer dan, dengan demikian, hilang. Sebagai contoh, manusia tidak dapat mencerna selulosa. Meskipun selulosa itu mengandung energi, orang tidak dapat mencernanya dan mendapatkan energi darinya, dan itu hilang sebagai "limbah" (alias, kotoran).

Hal ini berlaku untuk semua organisme: ada sel dan bagian tertentu dari materi yang tidak dapat mereka cerna yang akan dikeluarkan sebagai limbah/hilang sebagai panas. Jadi bahkan jika energi yang tersedia yang dimiliki sepotong makanan adalah satu jumlah, tidak mungkin bagi organisme yang memakannya untuk mendapatkan setiap unit energi yang tersedia di dalam makanan itu. Sebagian dari energi itu akan selalu hilang.

3. Metabolisme menggunakan energi: Terakhir, organisme menggunakan energi untuk proses metabolisme seperti respirasi sel. Energi ini habis dan kemudian tidak dapat ditransfer ke tingkat trofik berikutnya.

Aliran energi dapat digambarkan melalui rantai makanan sebagai transfer energi dari satu organisme ke organisme berikutnya, dimulai dengan produsen dan bergerak ke atas rantai sebagai organisme yang dikonsumsi oleh satu sama lain. Cara lain untuk menampilkan jenis rantai ini atau hanya untuk menampilkan tingkat trofik adalah melalui piramida makanan/energi.

Karena aliran energi tidak efisien, tingkat terendah dari rantai makanan hampir selalu yang terbesar baik dari segi energi maupun biomassa. Itu sebabnya muncul di dasar piramida; itulah tingkat yang terbesar. Saat Anda naik setiap tingkat trofik atau setiap tingkat piramida makanan, energi dan biomassa menurun, itulah sebabnya tingkat menyempit dalam jumlah dan menyempit secara visual saat Anda naik piramida.

Pikirkan seperti ini: Anda kehilangan 90 persen dari jumlah energi yang tersedia saat Anda naik setiap level. Hanya 10 persen dari energi yang mengalir, yang tidak dapat mendukung organisme sebanyak tingkat sebelumnya. Ini menghasilkan lebih sedikit energi dan lebih sedikit biomassa di setiap tingkat.

Itu menjelaskan mengapa biasanya ada lebih banyak organisme yang lebih rendah pada rantai makanan (seperti rumput, serangga, dan ikan kecil, misalnya) dan jumlah organisme yang jauh lebih kecil di bagian atas rantai makanan (seperti beruang, paus, dan singa, misalnya).

Berikut adalah rantai umum tentang bagaimana energi mengalir dalam suatu ekosistem:

1. Energi memasuki ekosistem melalui sinar matahari sebagai energi matahari.
2. Produsen primer (alias, tingkat trofik pertama) mengubah energi matahari menjadi energi kimia melalui fotosintesis. Contoh umum adalah tumbuhan darat, bakteri fotosintetik dan alga. Produsen ini adalah autotrof fotosintesis, yang berarti mereka membuat makanan/molekul organik mereka sendiri dengan energi matahari dan karbon dioksida.
3. Sebagian dari energi kimia yang dibuat oleh produsen kemudian dimasukkan ke dalam masalah yang membentuk produsen tersebut. Sisanya hilang sebagai panas dan digunakan dalam metabolisme organisme tersebut.
4. Mereka kemudian dikonsumsi oleh konsumen primer (alias, tingkat trofik kedua). Contoh umum adalah herbivora dan omnivora yang memakan tumbuhan. Energi yang telah disimpan dalam materi organisme tersebut ditransfer ke tingkat trofik berikutnya. Beberapa energi hilang sebagai panas dan sebagai limbah.
5. Tingkat trofik berikutnya termasuk konsumen/predator lain yang akan memakan organisme pada tingkat trofik kedua (konsumen sekunder, konsumen tersier, dan seterusnya). Dengan setiap langkah Anda menaiki rantai makanan, sebagian energi hilang.
6. Ketika organisme mati, pengurai seperti cacing, bakteri dan jamur memecah organisme mati dan keduanya mendaur ulang nutrisi ke dalam ekosistem dan mengambil energi untuk diri mereka sendiri. Seperti biasa, sebagian energi masih hilang sebagai panas.

Tanpa produsen, tidak akan ada cara bagi sejumlah energi untuk memasuki ekosistem dalam bentuk yang dapat digunakan. Energi harus terus-menerus memasuki ekosistem melalui sinar matahari dan produsen utama tersebut, atau seluruh jaring/rantai makanan dalam ekosistem akan runtuh dan tidak ada lagi.

Ekosistem hutan beriklim sedang adalah contoh yang bagus untuk menampilkan cara kerja aliran energi.

Semuanya dimulai dengan energi matahari yang memasuki ekosistem. Sinar matahari ditambah karbon dioksida ini akan digunakan oleh sejumlah produsen primer di lingkungan hutan, antara lain:

• Pohon (seperti maple, oak, abu dan pinus).
• rumput.
• Tanaman merambat.
• Alga di kolam/sungai.

Berikutnya adalah konsumen primer. Di hutan beriklim sedang, ini akan mencakup herbivora seperti rusa, berbagai serangga herbivora, tupai, tupai, kelinci, dan banyak lagi. Organisme ini memakan produsen utama dan memasukkan energi mereka ke dalam tubuh mereka sendiri. Beberapa energi hilang sebagai panas dan limbah.

Konsumen sekunder dan tersier kemudian memakan organisme lain tersebut. Di hutan beriklim sedang, ini termasuk hewan seperti rakun, serangga pemangsa, rubah, anjing hutan, serigala, beruang, dan burung pemangsa.

Ketika salah satu dari organisme ini mati, pengurai memecah tubuh organisme mati, dan energi mengalir ke pengurai. Di hutan beriklim sedang, ini akan mencakup cacing, jamur, dan berbagai jenis bakteri.

Konsep "aliran energi" piramidal dapat ditunjukkan dengan contoh ini juga. Energi dan biomassa yang paling tersedia berada pada tingkat terendah dari piramida makanan/energi: produsen berupa tumbuhan berbunga, rerumputan, semak belukar, dan lainnya. Tingkat dengan energi/biomassa paling sedikit berada di puncak piramida/rantai makanan berupa konsumen tingkat tinggi seperti beruang dan serigala.

Sementara ekosistem laut seperti terumbu karang sangat berbeda dari ekosistem darat seperti hutan beriklim sedang, Anda dapat melihat bagaimana konsep aliran energi bekerja dengan cara yang sama persis.

Produsen primer di lingkungan terumbu karang sebagian besar adalah plankton mikroskopis, organisme mirip tumbuhan mikroskopis yang ditemukan di karang dan mengambang bebas di air di sekitar terumbu karang. Dari sana, berbagai ikan, moluska, dan makhluk herbivora lainnya, seperti bulu babi yang hidup di terumbu, mengonsumsi produsen tersebut (kebanyakan alga di ekosistem ini) untuk energi.

Energi kemudian mengalir ke tingkat trofik berikutnya, yang dalam ekosistem ini akan menjadi ikan predator yang lebih besar seperti hiu dan barakuda bersama dengan belut moray, ikan kakap, pari, cumi-cumi dan banyak lagi.

Pengurai juga ada di terumbu karang. Beberapa contoh termasuk:

• Teripang.
• Spesies bakteri.
• Udang.
• Bintang laut rapuh.
• Berbagai spesies kepiting (misalnya, kepiting penghias).

Anda juga bisa melihat konsep piramida dengan ekosistem ini. Energi dan biomassa yang paling tersedia ada di tingkat trofik pertama dan tingkat terendah piramida makanan: produsen berupa alga dan organisme karang. Tingkat dengan energi paling sedikit dan akumulasi biomassa berada di atas dalam bentuk konsumen tingkat tinggi seperti hiu.