EKOLOGI TANAH
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 (PO42-) 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 efekti 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.
Komentar
Posting Komentar