MAKALAH EKOLOGI MIKROBAdisusun untuk memenuhi tugas Mikrobiologi Lingkungan dengan dosen pembimbing Ibu Dr. Ida Indrawati M.Si

DISUSUN OLEH:FRISKA YULINDA140410130008

DEPARTEMEN BIOLOGIFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS PADJADJARAN2015

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangMikroba termasuk ke dalam kelompok jasad hidup yang sangat peka terhadap adanya perubahan dilingkungannya, sehingga dengan adanya perubahan yang kecil di dalam temperature atau cahaya misalnya, akan cepat mempengaruhi kehidupan dan aktivitasnya.Tetapi mikroba juga termasuk kelompok jasad hidup yang dengan cepat dapat menyesuaikan diri dengan adanya didukung oleh adanya enzim-adaptif yang lebih aktif didalamnya. Sehingga tidak mengherankan kalau didalam waktu yang relatif singkat, mikroba dapat menyesuaikan diri dengan lingkungan yang baru, walau pada mulanya lingkungan tersebut bersifat meracun terhadapnya.Sebaliknya, kehadiran mikroba di dalam suatu tempat, dapat langsung mempengaruhi lingkungannya. Baik lingkungan fisik, lingkungan kimia ataupun lingkungan biologisnya.Menanggapi hal diatas maka bekerja di bidang mikroba harus benar benar memahami interaksi kehidupan diantaranya faktor faktor yang bersifat hisup ( biotik ) dengan yang bersifat mati (abiotik). Tanpa mengenal dan memahami kedua masalah ini, maka tidak mungkin kita dapat bekerja dan meneliti kehidupan, penyebaran, sifat dan kegunaan mikroba.

1.2 TujuanTujuan makalah ini untuk mengetahui interaksi mikroba dengan lingkungannya, dengan tumbuhan, hewan, serta manusia sehingga menimbulkan hubungan timbal balik. Selain itu juga untuk mengetahui keuntungan dan kerugian suatu hubungan interaksi tersebut dalam konsep ekologi.

1.3 Identifikasi Masalah Bagaimana interksi mikroba dengan lingkungannya, interaksi mikroba dengan tanaman, hewan dan dengan manusia dalam konsep ekologi Apa faktor yang mempengaruhi interaksi tersebut

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

2.1 Interaksi Mikroba dengan LingkungannyaAktivitas mikroorganisme dipengaruhi oleh lingkungan. Perubahan yang terjadi di dalam lingkungan dapat mengakibatkan perubahan sifat morfologi dan sifat fisiologi mikroorganisme. Beberapa golongan sangat tahan terhadap perubahan lingkungan, sehingga cepat dapat menyesuaikan diri dengan kondisi baru. Ada pula golongan mikrooorganisme yang sama sekali peka terhadap perubahan lingkungan hingga tidak dapat menyesuaikan diri. Energi yang masuk ke dalam ekosistem yaitu cahaya matahari, senyawa organik (C, H, N, S, Fe), dan senyawa anorganik. Mikroba yang terdapat dialam banyak dijumpai pada ekosistem: a) Akuatik (air tawar): Lotik : air berarus (mengalir). Contoh: sungai, parit. Lentik: air tidak berarus (tidak mengalir). Contoh: kolam, danau, rawa air tawar, rawa gambut. b) Laut: zona litoral, laut dangkal dan zona pelagik. Contoh: muara, pantai pasir/batu, laut dangkal/dalam.c) Darat: hutan hujan tropis, savana, padang rumput, gurun,tundra.d) Buatan: dibuat manusia seperti bendungan, perkebunan.

1. Interaksi Mikroba dengan TanahKombinasi proses fisika, kimia, biologi yang terjadi membentuk tanah mineral dan tanah organik. Contoh: bakteri kemoorganotrof, fungi pada tanah lembab.Respirasi: asam karbonat (CO2 + H2O H2CO3). Fungsinya untuk penghancuran batuan.Lapisan tanah tersusun atas: Horizon O: permukaan, penyusun material tumbuhan Horizon A: warna gelap, s.organik dan mikroba tinggi Horizon B: sub soil (mineral, humus), organik dan mikroba rendah Horizon C: dasar tanah (batuan), aktivitas mikroba sangat lambat.Jumlah mikroba berdasarkan bentuk, sifat, dan tekstur tanah dibagi menjadi: Tanah pasir: 32 x 104 5 x 105 sel/gr Tanah lempung: 36 x 104 6 x 105 sel/gr Tanah subur: 2 x 106 2 x 108 sel/gr Jenis-jenis populasi mikroba di tanah meliputi:a. Autoktonous: dalam tanah, tanpa pengaruh lingkungan luar (iklim, suhu, kelembaban).b. Zimogenik: di tanah karena pengaruh luar yang baru (peningkatan senyawa organik).c. Transien: keberadaan mikroba diikuti penambahan mikroba secara buatan (inokulum Rhizobium ke tanah). 2. Mikroba PerairanMikroba yang tersebar di lingkungan perairan:a. Virus: Rota, diare, Hepatitis A (menyerang hati dengan inkubasi 1-2 bulan).b. Bakteri: Vibrio cholera (kolera), Salmonella typhi (tipus abdominale), Eschericia coli (diare). c. Protozoa: Entamoeba histolytica (disentri).Gambar 1. Penyebaran Habitat Mikroba

Susunan bakteri yang berada di tanah:a. Komunitas 1 disebut Photic zone (oxugenik phototrof) 6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2 b. Komunitas 2 disebut oxic zone (aerob, fakultatif aerob) C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2Oc. Komunitas 3 disebut anoxic zone (fermentatif, anaerob) bakteri methanogen (CO2 CH4) bakteri homoacetogenik (CO2 acetat) bakteri pereduksi sulfat (SO4 H2S) bakteri pereduksi sulfur (So H2S) bakteri denitrifikasi (NO3 N2) bakteri pereduksi besi sulfat (Feo Fe2+) bakteri fermetasi (asam lemak, asam amino) Keuntungan mikroba di perairan yang tersebar bagi lingkungan adalah sebagai berikut:a. Kesuburan perairan, makanan biota laut.b. Dekomposer (bakteri, fungi): pengolahan limbah.c. Tanpa pengurai: timbul toksin, bahaya pada ikan.d. Fotosintesa: mikroalgae, menghasilkan oksigen Sedangkan kerugian mikroba di perairan adalah sebagai berikut:a. Pathogen: penyakit seperti Clostridium, Psudomonas, Salmonellab. Warna air berubah: bakteri besi (Crenothrix), mikroalgae c. Air berbau busuk: bakteri sulfur (Thiobacillus)

3. Mikroba UdaraJenis mikroba diudara yang paling dominan adalah Bakteri Bacillus, Streptococcus, Pseudomonas, kemudian jamur Aspergillus, Rhizopus, Penicilium, Mucor, ragi Saccharomyces, Candida. Diudara banyak mengandung gas N2, O2, H2O, CO2. Pentingnya menjaga kebersihan udara yang paling utamanya adalah untuk mencegah penyakit pernafasan. Pencegahan yang dilakukan agar manusia terhindar dari penyakit berbahaya tersebut adalah dengan sinar UV, filter, larutan alkohol (75%). 2.2 Interaksi Mikroba dengan Tumbuhan Aktivitas metabolisme mikroba bergantung pada kondisi lingkungan (faktor abiotik, biotik). Mikroba dalam tanah melakukan proses pelarutan mineral dalam bentuk senyawa kompleks menjadi bentuk ion dan garam sehingga dapat diserap oleh akar tanaman. Contohnya unsur fosfor (senyawa kompleks batu-batuan) yang akan terlarut oleh mikroba pelarut fosfat, diserap akar untuk pertumbuhan tanaman.Didalam tanah, terjadi interaksi mikroba yang menghasilkan simbiosis antara bakteri Rhizobium pada akar kacang-kacangan dengan tanaman Leguminaceae, prosesnya adalah Pembentukan nodul. Bulu akar kacang yang mengandung triftopan akan diubah oleh bakteri menjadi indol asetat yang kemudian menyebabkan bulu akar menjadi berkerut. Bakteri ini mengubah enzim untuk melarutkan senyawa pektat (selulosa), sehingga bakteri melekat pada bulu akar. Invansi bakteri. Senyawa pektat menyebabkan dinding bulu akar tipis sehingga bakteri masuk dan terjadi infeksi. Pembentukan bakteroid (sel bakteri perusak). Koloni bakteri tumbuh pada setiap sel akar, terbentuk nodul akar matur. Fiksasi nitrogen udara oleh Rhizobium. Kacang-kacangan sebagai pupuk hijau (daun, batang). Rhizobium dapat mengurai residu pestisida pada tanah pertanian. Buah kacang-kacangan sebagai sumber protein.Selain bakteri, pada tanaman juga terjadi simbiosis antara fungi dan tumbuhan (mikoriza), yang dibagi menjadi:a. Ektomikoriza. Fungi (basidiomycetes, Ascomycetes dan Zygomycetes) berasosiasi dengan tanaman khusus/semak (cemara, oak, gandum, jagung). Fungi pada ujung akar masuk ke korteks, pertumbuhan tanaman menjadi cepat. Contoh: Thelophora terrestris, Pisolitus tinctorius.b. Endomikoriza. Hifa Zygomycetes masuk ke korteks, membentuk gumpalan (pembengkakan), ketersediaan fosfat, air untuk fotosintesis.Parasit mikroba pada tumbuhan diantaranya: Bakteri: Pseudomonas, Xanthomonas, Erwinia: penyakit pada akar tanaman terutama pada buah. Virus: kerusakan daun tembakau (mosaik, klorosis).(a)(b)

Gambar 2. (a) Jenis-jenis virus yang menyerang tanaman ; (b) Kerusakan pada tanaman tembakau Jamur: Ustiligo dan Monilia (bintik hitam pada jagung dan gandum).Penyakit-penyakit tersebut bisa di kendalikan dengan pengendalian hayati, yaitu penyakit/hama tumbuhan dengan memanfaatkan mikroba: - Antibiotik seperti: Pseudomonas, Trichoderma, Fusarium, Bacillus, Ampelomyces.- Modifikasi bakteri ke tanaman: DNA rekombinan. Contoh: bakteri Pseudomonas syringae: protein (gen ice nucleation) untuk melindungi pembekuan tanaman. Agrobacterium tumefaciens: plasmid DNA dimasukan ke sel tanaman, tahan terhadap predator (serangga, virus, pestisida).

2.3 Interaksi Mikroba dengan Hewan Mikroba berinteraksi dengan asosiasi erat-renggang antara sesama mikroba, hewan atau tumbuhan. Pola interaksinya membentuk Simbiosis (sym: bersama, bios: hidup). Simbiosis merupakan asosiasi antara 2 atau lebih mikroba, dimana satu jenis mendapat keuntungan dan yang lain mendapat kerugian/keuntungan. Contoh: kompetisi dalam mendapatkan nutrien dari lingkungan untuk pertumbuhan. Macam-macam simbiosis, yaitu: Komensalisme (metabiosis): asosiasi yang renggang, satu mendapat keuntungan dan yang lain tidak mendapat keuntungan/kerugian. Contoh: mikroba anaerob dalam saluran pencernaan manusia, sel khamir menyediakan substrat alkohol untuk pertumbuhan bakteri asam asetat dalam proses fermentasi asam asetat. Ganggang hijau biru dan Basidiomycota membentuk lumut kerak. Gambar 3. Asosiasi Ganggang hijau biru dan jamur membentuk lumut kerak (likhen)

Mutualisme: asosiasi antara dua populasi mikroba yang keduanya saling tergantung dan sama-sama mendapat keuntungan. Contohnya adalah BakteriRhizobiumsp. yang hidup pada bintil akar tanaman kacang-kacangan. Contoh lain adalah Lichenes (Lichens), yang merupakan simbiosis antara algae sianobakteria dengan fungi. Algae (phycobiont) sebagai produser yang dapat menggunakan energi cahaya untuk menghasilkan senyawa organik. Senyawa organik dapat digunakan oleh fungi (mycobiont), dan fungi memberikan bentuk perlindungan (selubung) dan transport nutrien / mineral serta membentuk faktor tumbuh untuk algae. Sinergisme: Suatu bentuk asosiasi yang menyebabkan terjadinya suatu kemampuan untuk dapat melakukan perubahan kimia tertentu di dalam substrat. Apabila asosiasi melibatkan 2 populasi atau lebih dalam keperluan nutrisi bersama, maka disebut sintropisme. Sintropisme sangat penting dalam peruraian bahan organik tanah, atau proses pembersihan air secara alami. Contoh: EM4. Antibiosis (antagonisme): satu pihak akan terhambat pertumbuhan atau mati karena toksin atau antibiotik yang dihasilkan mikroba lain. Contoh: Streptococcus lactis: asam laktat, menghambat pertumbuhan Bacillus subtilis. BakteriAcetobacteryang mengubah etanol menjadi asam asetat. Thiobacillus thiooxidans menghasilkan asam sulfat. Asam-asam tersebut dapat menghambat pertumbuhan bakteri lain. Bakteri amonifikasi menghasilkan ammonium yang dapat menghambat populasi Nitrobacter. Sintropisme: kegiatan bersama terhadap sumber nutrisi seperti penguraian bahan organik tanah, proses pengolahan air limbah. Contoh: jasad A, B, C, D mengambil zat x. Zat x sedikit diuraikan A, hasil pemecahan dapat merangsang pertumbuhan B dan menghasilkan zat untuk C, D dan A. Parasitisme: terjadi antara dua populasi, populasi satu diuntungkan (parasit) dan populasi lain dirugikan (host / inang). Umumnya parasitisme terjadi karena keperluan nutrisi dan bersifat spesifik. Ukuran parasit biasanya lebih kecil dari inangnya. Terjadinya parasitisme memerlukan kontak secara fisik maupun metabolik serta waktu kontak yang relatif lama. Contohnya adalah bakteri B. dellovibrioyang memparasit bakteriE. coli.JamurTrichodermasp. memparasit jamurAgaricussp. Netralisme: hubungan antara dua populasi yang tidak saling mempengaruhi. Hal ini dapat terjadi pada kepadatan populasi yang sangat rendah atau secara fisik dipisahkan dalam mikrohabitat, serta populasi yang keluar dari habitat alamiahnya. Sebagai contoh interaksi antara mikroba allocthonous (nonindigenous) dengan mikroba autochthonous (indigenous), dan antar mikroba nonindigenous di atmosfer yang kepadatan populasinya sangat rendah. Netralisme juga terjadi pada keadaan mikroba tidak aktif, misal dalam keadaan kering beku, atau fase istirahat (spora, kista). Kompetisi: hubungan negatif antara 2 populasi mikroba yang keduanya mengalami kerugian. Peristiwa ini ditandai dengan menurunnya sel hidup dan pertumbuhannya. Kompetisi terjadi pada 2 populasi mikroba yang menggunakan nutrien atau makanan yang sama, atau dalam keadaan nutrien terbatas. Contohnya adalah antara protozoaParamaecium caudatumdenganParamaecium aurelia. Predasi: terjadi apabila satu organisme predator memangsa atau memakan dan mencerna organisme lain (prey). Umumnya predator berukuran lebih besar dibandingkan prey, dan peristiwanya berlangsung cepat. Contohnya adalah Protozoa (predator) dengan bakteri (prey). ProtozoaDidinium nasutum(predator) denganParamaecium caudatum.

2.4 Interaksi Mikroba dengan Manusia.Mikroba yang melakukan simbiosis disebut simbion. Interaksi akan menimbulkan pengaruh positif, negatif atau tidak ada pengaruh antar populasi mikroba yang satu dengan yang lain. Mikroba dijumpai secara normal pada manusia diantaranya: Kulit: Staphylococcus, Corynebacterium, Pityrosporum, Acinetobacter, Mirococcus. Mulut: Streptococcus, Lactobacillus, Fusobacterium, Achtinomycetes. Pernafasan: Streptococcus, Staphylococcus, Corynebacterium. Pencernaan: Lactobacillus, Clostridium, E.coli. Urogenital: E. coli, Proteus, Klebsiella. Interaksi mikroba terhadap manusia menimbulkan dampak yang positif, contohnya di usus manusia terdapat 8 kg bakteri yaitu bakteri pathogen (Staphylococcus, Clostridium perfringen, Salmonella, E.Coli=15%) dan bakteri yang menguntungkan (bifidobakteria= 85%). Jika kedua jenis bakteri ini tumbuh normal, maka tubuh menjadi sehat.

Gambar 4. Bakteri pada usus manusiaNamun ada beberapa bakteri yang menimbulkan kerugian bagi manusia. Hubungan inang-parasit: pathogenitas parasit. Contoh: kemampuan parasit untuk merusak inang dan perlawanan inang terhadap parasit. Pathogenitas tergantung individu pathogen. Ukuran kuantitatif pathogenitas: virulen yaitu jumlah sel yang akan menimbulkan respon pathogen pada inang pada suatu periode waktu. Infeksi merupakan mikroba menetap & tumbuh pada inang yang akan merugikan inang. Penyakit merupakan kerusakan/luka pada inang yang mengakibatkan melemahkan fungsi inang. Sistem kekebalan (imun): membunuh pathogen atau meminimalkan akibat serangan pathogen.

DAFTAR PUSTAKA

Brooks, dkk., 1994,Mikrobiologi Kedokteran Edisi 2, Penerbit buku Kedokteran EGC, Jakarta.

Buckle, K. A, 1985,Ilmu Pangan, Penerbit Universitas Indonesia, Jakarta.

Dwidjoseputro, 1994,Dasar-Dasar Mikrobiologi, Djambaran, Jakarta.

Fardiaz, S., 1992,Analisa mikrobiologiPangan, Gramedia, Jakarta.

Hadioetomo, R.S., 1993,Teknik dan Prosedur Dasar Laboratorium Mikrobiologi,Gramedia, Jakarta.

Pelczar, M.J. dan Chan, E.C.S. 1986,Dasar-Dasar Mikrobiologi, UI-Press, Jakarta.

Volk &Wheeler. 1993.Mikrobiologi Dasar jilid 1. Erlangga. Jakarta.