Sekilas, Ekologi Tanah

DIOLUHTAN-suluhtani. Tanah merupakan tempat tinggal bagi tanaman, binatang, dan kehidupan mikroba yang tidak terhitung banyaknya.  Ilmu yang membahas hubungan organisme tanah dan lingkungannya disebut ekologi tanah. 

Seluruh kehidupan di alam bersama-sama dengan lingkungan secara keseluruhan menyusun escophere.  Escophere berturut-turut disusun oleh berbagai macam komunitas organisme yang menopang dirinya sendiri dan lingkungan-lingkungan organik, serta sumber-sumbernya disebut ekosistem. 

Setiap ekosistem mempunyai kombinasi yang unik antara organisme-organisme hidup dan sumber-sumber abiotik yang berfungsi untuk memelihara aliran yang terus menerus dari energi, dan nutrient.  Semua ekosistem mempunyai dua tipe organisme berdasarkan pada sumber karbon.  Autotroph menggunakan karbon anorganik terutama berasal dari CO₂ dan merupakan produsen.  Heterotroph menggunakan karbon organik dan merupakan konsumen dan perombak.

Autotroph dan heterotroph dibagi lagi ke dalam kelompok berdasarkan pada sumber energi.  Fototipe memperoleh energi dari matahari, dan kemotipe memperoleh energi dari oksidasi unsur anorganik dan campurannya. Tiga kelompok yang terpenting di dalam tanah adalah foto autotroph, khemo autotroph, dan kemoheterotroph.  Tanaman tingkat tinggi dan beberapa bentuk algae merupakan fotoautotroph. Khemoautotroph termasuk bakteri nitrifikasi dan bakteri oksidasi sulfur.  Hewan, protozoa, jamur, dan beberapa bakteri termasuk khemoheterotroph.

Penghasil Utama

Penghasil utama yang terbesar adalah tanaman vascular (tanaman berpembuluh) yang menggunakan energi matahari untuk mengikat karbon yang berasal dari CO₂ dalam proses fotosintesis.  Tajuk tanaman memberi makan untuk konsumen dan perombak yang terdapat di atas tanah dan ruang atmosfer.  Akar-akar, umbi dan organ lain di dalam tanah memberi makanan konsumen dan perombak di dalam tanah.  

Foto sintesis yang sangat kecil terjadi pada atau dekat permukaan tanah oleh algae.  Sejumlah kecil karbon anorganik diikat oleh bakteri khemotropik dengan menggunakan energi yang berasal dari ikatan-ikatan kimia.  Jadi produktivitas ekosistem bumi merupakan dasar suatu ukuran fotosintesis netto tanaman vascular.

Pemakan dan Perombak

Secara bergantian, sebagian besar produsen utama dikonsumsi oleh beberapa binatang.  Sekitar 1 gram biomasa hewan dihasilkan untuk setiap 10 gram bahan tanaman yang dimakan.  Pada transformasi biomasa dari tanaman ke hewan terdapat karbon yang dikembalikan ke atmosfer seperti CO₂ dari respirasi, dan sejumlah energi dilepaskan sebagai panas.  Sebagian besar karbon asli dan sebagian besar nutrient terdapat pada kotoran.

Hasilnya adalah bahwa kotoran merupakan sumber nutrient dan energi yang baik.  Beberapa hewan memakan kotorannya sendiri sebagai naluri seperti mekanisme bertahan yang berarti mengubah nutrisinya.  Pemakanan kembli kotoran mulai dipelajari dalam upaya menghasilkan produk-produk ternak secara ekonomis. 

Satu gram tanah subur dapat mengandung 1.000.000.000 bahkan lebih bakteri.  Konsumen pertama menjadi makanan bagi konsumen kedua dan seterusnya, dan pada akhirnya semua konsumen akan mati dan ditambahkan ke tanah bersama dengan bahan kotoran dan produksi primer yang tidak digunakan.  

Bahan-bahan ini sebagai makanan bagi konsumen dan perombak.  Akhirnya semua kotoran diikat dalam fotosintesis dan dikembalikan ke atmosfer sebagai CO₂ dan energi hilang sebagai panas.  Tanpa konsumen dan perombak yang bertugas membebaskan karbon terikat, atmosfer akan kehabisan karbon dan kehidupan akan terhenti.

MIKRO ORGANISME SEBAGAI PEROMBAK

Kehidupan di dalam tanah adalah analog dengan kehidupan di atas tanah.  Akar, umbi dan organ-organ lain di bawah tanah adalah bagian-bagian dari produsen primer.  Mereka adalah pemakan dan perombak yang dihubungkan satu dengan lainnya dengan rantai makanan.  Perbedaan utama antara ekologi di atas dan di bawah tanah adalah bahwa di atas tanah hewan memainkan peran dominan sebagai pemakan, dan di bawah tanah mikro organisme memainkan peran utama sebagai perombak.

Gambaran utama tertentu mikro organisme adalah susunan biologinya yang relatif sederhana.  Banyak organisme bersel tunggal maupun bersel banyak memiliki sifat yang kurang dapat dibedakan dalam tipe sel dan sifat jaringan, apakah organisme tersebut hewan atau tumbuhan.  Mereka merupakan kelompok protista. Protista dikelompokkan sebagai protista rendah dan protista tinggi berdasarkan tingkat kompleksitasnya. Protista rendah termasuk algae biru, hijau dan bakteri.

Sebagian besar bakteri tanah menghendaki oksigen dari udara tanah dan diklasifikasikan sebagai aerob. Beberapa bakteri aerop dapat beradaptasi dengan lingkungan yang ada atau tidak ada oksigen.  Bakteri ini disebut aerob fakultatif.  Bakteri lainnya yang tidak dapat hidup pada tempat yang ada oksigennya disebut anaerob. 

Pada keadaan normal, bakteri memperbanyak koloni dengan membelah diri menjadi 2 bagian.  Pembelahan tersebut rata-rata terjadi setiap 20 menit dan dapat lebih cepat apabila kondisi lingkungan mendukung. 

Algae biru-hijau berserabut pada pokoknya, tetapi mempunyai struktur sederhana seperti bakteri.  Algae tersebut diklasifikasikan sebagai bakteri oleh beberapa ahli biologi.  Algae biru-hijau merupakan aquatic fotoautotroph yang tumbuh dengan subur dimana cahaya dan kelembaban memungkinkan.  Mereka memainkan peran penting di sawah yang tergenang, mengikat nitrogen dari udara dan melepaskan O₂ dari fotosintesis.  Nitrogen akan bermanfaat bagi padi dan oksigen akan berguna bagi akar padi.

Jamur sebagai perombak lignin yang efektif

Jamur heterotroph bervariasi sangat luas dalam ukuran dan struktur, dari ragi bersel satu sampai dengan mold dan jamur yang dapat dikonsumsi oleh manusia.  Jamur tumbuh dari spora dengan struktur semacam benang yang disebut hifa, dan massa benang yang ekstensif disebut misellium.  Tanah pada umumnya mengandung 10—100 meter hifa per gram.  Jamur penting pada semua jenis tanah.  Jamur toleran terhadap keasaman, yang membuatnya penting pada tanah masam.  Sisa-sisa pohon di hutan memberi makanan yang berlimpah pada jamur tertentu yang merupakan perombak lignin yang efektif.

Actinomycetes suatu jamur yang menyerupai bakteri

Actinomycetes secara morfilogi berada diantara jamur dan bakteri.  Sering dikatan sebagai ray fungi ataupun thread bacteria.  Actinomycetes menyerupai bakteri dalam hal kesamaan struktur selnya dan ukuran irisan melintangnya.  Mereka menyerupai jamur berserabut yang menghasilkan jaringan serabut bercabang. Organisme ini sebagian bereproduksi dengan spora yang sangat menyerupai bakteri.  Jumlah actinomycetes berkisar antara 1.000.000 sampai 36.000.000 per gram tanah.

Algae-clorophylous protista

Algae menunjukkan perubahan besar dalam bentuk dan ukuran, berkisar dari organisme bersell tunggal dengan diameter sampai 10 kali lebih besar dari bakteri sampai lumut laut sepanjang lebih dari 30 meter.  Algae tidak begitu penting dalam tanah. Pada umumnya sebagian besar algae tanah bersel tunggal atau berserabut kecil .  algae umumnya tersebar di permukaan tanah dimana cahaya dan kelembaban memungkinkan. 

Protozoa

Protozoa merupakan protista bersel satu.  Protozoa hidup dalam lapisan partikel tanah yang mengelilingi air, yang berarti sebagai organisme aquatic.  Bila tanah mongering, suplai makanan terbatas, atau keadaan menjadi merugikan, protozoa akan diam, dan menjadi aktif lagi apabla keadaan memungkinkan.  Protozoa tanah merupakan predator yang memakan bakteri tanah meskipun beberapa diantaranya juga memakan jamur, algae, atau bahan organik mati.  Walaupun protozoa terdapat banyak di dalam tanah, ternyata hanya sedikit yang berpengaruh terhadap perombakan bahan organik dan aktivitas bakteri.

BINATANG TANAH SEBAGAI PEMAKAN DAN PEROMBAK

Binatang tanah sangat banyak jumlanya, dan berperan penting dalam perombakan bahan organik.  Nematoda dan white grubs merupakan pemakan utama sebagian besar makanan pada akar tanaman.  Pemakan kedua dan ketiga meliputi binatang-binatang predator seperti rayap, lipan, laba-laba, semut, dan tikus.

Nematoda pemakan parasit

Nematoda adalah cacing yang berukuran mikroskopik dan merupakan binatang yang sangat banyak terdapat di dalam tanah.  Berdasarkan kebutuhan makannnya dikenal 3 kelompok yaitu 1) yang memakan sisa bahan organik 2) yang memakan cacing tanah dan nematoda lainnya, parasit tanaman, bakteri, protozoa dan sejenisnya.  3) sebagai parasit akar tanaman tingkat tinggi dan melewatkan sebagian siklus hidup di dalam akar.  Nematoda hidup terutama dalam lapisan air yang mengelilingi partikel tanah atau daam akar tanaman. Bila tanah kering atau keadaan lain tidak memungkinkan, nematoda akan membentuk ciste.  Nematoda akan aktif kembali bila kondisi lingkungan memungkinkan.

Tanaman inang yang terserang nematoda parasit akan melawan dengan membentuk bisul akar, gumpalan akar, atau penyimpangan bentuk akar.  Nematoda parasit dapat dikendalikan dengan fumigasi berkala.

Cacing tanah- pemakan dan pencampur tanah

Organisme ini suka lingkungan lembab dengan bahan organik yang berlimpah, dan berlimpahnya kalsium tersedia.  Cacing tanah terdapat dalam tanah bertekstur halus dengan kandungan bahan organik tinggi dan merupakan asam keras.  Cacing tanah pada umumnya membuat rongga yang dangkal dan makan bahan tanaman setiap malam.  Beberapa bahan tanaman diseret ke dalam lubang.  Jenis cacing tanah yang lainnya ada yang menyerap bahan orgaik yang ada di dalam tanah.  Kotoran dan buangan ditimbun dalam tanah bercampur menyatu dengan bahan tanah, membentuk alur, dan memakan daun-daunan yang rontok sehingga tanah menjadi lebih terbuka dan porous.  Saluran yang terbuka di permukaan tanah akan meningkatan infiltrasi.  Caing tanah secara normal meghindari tanah jenuh.  Jika mereka muncul sepanjang hari saat terjadi hujan, mereka akan mati oleh radiasi ultraviolet.  Cacing tanah juga memakan ilalang dan membantu mencegah ilalang menjadi gulma.

Arthropoda-pemakan dan perombak

Arthropoda adalah hewan yang memiliki kerangka luar yang dihubungkan dengan kaki arthropoda meliputi springstail, kutu, laba-laba, serangga, termasuk larva, kelabang, dan lipan.  Springstail memakan tanaman yang mati, jaringan hewan, faces, humus dan misellia jamur.  Kutu memakan serat organik dari semua jenis seperti hypha jamur dan benih.  Beberapa kutu adalah pemakan predator dan cacing, serangga, telur, dan hewan kecil lainnya.  Lipan mempunyai beberapa pasang kaki dan sebagai pemakan hijauan atau sebagai perombak. Makanan mereka terutama bahan organik yang mati (saproghagous).  Kelabang akan menyerang dan memakan semua binatang yang berukuran sebesar kepala mereka. Tempayak (larva serangga) memakan akar tanaman.

Ketergantungan mikroorganisme dan hewan dalam perombakan bahan organik

Ketika daun jatuh ke permukaan tanah mikro organisme dan hewan menyerang daun tersebut.  Lubang yang dibuat pada daun oleh hewan akan memudahkan masuknya mikroorganisme ke dalam daun.  Ketika hewan tanah makan, mikro organisme akan terikut dan meneruskan fungsinya di dalam saluran pencernaan hewan. Ekskresi dari hewan diserbu oleh mikroba dan fauna.  Hasil akhir adalah humifikasi dari bahan organik dengan mikro organisme dan fauna yang memegang peran penting.  Dalam proses ini peran terbesar dari hewan adalah fragmentasi dan pencampuran, yang meningkatkan luas permukaan dan menyediakan bahan organik untuk mikro organisme.  Mikro organisme memiliki andil yang besar dalam mineralisasi dan peredaran kembali elemen-elemen mineral.

SIKLUS HARA

Siklus hara adalah pertukaran elemen-elemen unsur hara antara bagian hidup dan tidak hidup dari ekosistem. Imobilisasi adalah pengambilan ion unsur hara dalam bahan organik menjadi ion anorganik, terutama oleh bakteri perombak.

Proses siklus unsur hara

Bahan organik yang ditambahkan ke tanah terdiri dari bermacam-macam komponen seperti lemak, karbohidrat, dan lignin.  Semua kelompok dapat efektif merombak dan menggunakan karbohidrat dan protein, tetapi jamur lebih efektif dalam perombakan lignin .  sambil mencerna sisa-sisa tanaman, mikroba menggunakan karbon, energi, dan unsur hara lain untuk pertumbuhannya.  Unsur-unsur hara imobil dimineraslisasikan lagi ketika organisme mati.  Pengaruh netto adalah pembebsan energi atau panas, pembentukkan karbon dioksida dan air, serta bentuk-bentuk nitrogen sebagai ammonium (NH₄⁺), sulfur sebagai sulfat (SO₄^-), fosfor sebagai fosfat (PO₄^2-) dan beberapa unsur logam sederhana (Ca⁺⁺, Mg⁺⁺, K⁺).  Sebagian besar bentuk-bentuk ini dapat digunakan organisme hidup untuk suatu siklus pertumbuhan lagi.

Pegaruh pemusnahan hutan terhadap siklus unsur hara

Penebangan habis hutan tidak saja menghilangkan pohon sehingga unsur hara tidak mobil lagi, tetapi ini dapat juga membuka tanah sehingga erosi meningkat.  Kehilangan unsur hara meningkat pada tanah yang dipadatkan.  Penanaman vegetasi kembali akan mengurangi pencucian unsur hara dan kehilangan karena erosi dan menyebabkan kembali siklus normal dalam beberapa tahun.

HUBUNGAN ORGANISME TANAH DENGAN TANAMAN TINGGI

Akar tanaman yang berlubang atau mengeluarkan sejumlah besar zat organik.  Pengelupasan kulit akar juga memberi banyak bahan organik baru.  Zat-zat ini merupakan makanan untuk organisme, dan menyebabkan lingkungan aktivitas biologi dekat akar menjadi kuat dalam area yang disebut rhizosfer.  Berbagai macam mikro organisme menempati rhizosfer, sebagian besar adalah bakteri yang menguntungkan.  Koloni bakteri dapat berupa lapisan tipis yang selalu ada di sekitar akar.  Akar menyediakan makanan bagi mikro orgaisme yang berada dalam rhizosfer.

Akar jamur atau mikoriza

Jamur masuk dalam akar sebagian besar tanaman.  Keuntungannya sebagian besar jamur membentuk hubungan secara simbiotik yaitu hubungan yang saling menguntungkan.  Sesudah spora mikoriza tumbuh, hifa menyerbu akar rambut dan tumbuh di dalam dan di luar sekitar akar rambut hifa luar akar akan membantu perluasan akar-akar untuk absorbsi air dan unsur hara. Akar jamur ini disebut mikoriza. 

Terdapat dua tipe hifa mikoriza yaitu ektotropik dan endotropik.  Hifa ektropik terdapat diantara sel epidermis akar, menggunakan pectin dan karbohidrat alin untuk makanan.  Pertumbuhan lebih lanjut hipa di luar akar dapat menghasilkan pembentukkan sarung atau mantel. 

Terdapat ribuan spesies yang termasuk ke dalam kelompok jamur bentuk ektomikoriza dan menghasilkan jamur pangan atau jamur berbentuk buah bulat (basidiomycetes).

Mikoriza endotropik lebih banyak bermanfaat di lapangan dan produksi sayur-sayuran.  Hifa menyerbu akar tanaman dengan cabang-cabangnya diantara sel.  Hifa yang membelit atau struktur hifa yang bercabang, terbentuk diantara sel-sel akar disebut arbuscules.  Pembengkakan yang terbentuk pada hifa dan mengandung minyak disebut vesicles.  Bentuk struktur ini adalah dasar yang menunjukkan endomikoriza sebagai vesicular arbuskular (VA).

Tanaman inag dimanfaatkan oleh jamur sebagai makanan, sementara keuntungan tanaman inang adalah:

1. permukaan akar bertambah efektif dengan bertambah efektifnya absorbsi nutrient (partikel fosfor) dan air

2.  fungsi akar menjadi lebih luas

3.  toleransi terhadap kekeringan dan panas bertambah

4.  sumbangan nutrient tanah lebih tersedia

5.  terhambatnya infeksi oleh hama dan penyakit

Fikasasi Nitrogen

79% atmosfer bumi terdiri dari N, tetapi sayangnya N tidak tersedia bagi tanaman, sehingga N merupakan factor pembatas pertumbuhan tanaman.  Banyak spesies bakteri, ganggang dan aktinomicetes yang dapat menangkap gas nitrogen dan mengubahnya menjadi ammonia yang tersedia bagi tanaman.  Proses ini disebut fiksasi nitrogen.  Banyak penangkap nitrogen yang penting bersimbiosis dan hidup berasosiasi dengan tanaman inang.  Bakteri yang dapat memfiksasi nitrogen yang disebut rhizobia, menempel pada akar tanaman, kemudian tanaman akan membentuk nodul.  Tanaman menyediakan makanan bagi bakteri, dan sebaliknya tanaman memanfaatkan nitrogen yang difiksasi.  Banyak tanaman leguminosa amupun non leguminosa yang terlibat dalam simbiosa ini.  Ganggang biru hijau (cyanobakteria)  adalah penangkap nitrogen non simbiotik, walaupun bersifat autotroph. 

Dari Berbagai Referensi

Share :

Tweet

More

Related Post