EKOLOGIPOPULASI

EKOLOGI

TEMA 7

Program Studi Tadris BiologiFakultas Tarbiyah dan Ilmu KeguruanInstitut Agama Islam Negeri Jember

EKOLOGI POPULASI

Apa perlunya memahami ekologi

populasi?

Setiap hari, kita mendengar permasalahanlokal dan global yang mengancamkesejahteraan kita atau memicu pertikaianantar individu dan antar negara:pemanasan global, limbah beracun,perselisihan minyak, penurunan kondisilautan, perselisihan penduduk yangdiperburuk oleh depresi ekonomi.

Permasalahan menjadi besar karena?

Peningkatan terus menerus populasimanusia dengan keadaan sumberdayayang terbatas

100 tahun

10 tahun

1 tahun

1 bulan

1 minggu

1 hari

1 jam

Panjang tubuh

Waktu

genera

si

Gambar 2. Waktu generasi dan ukuran tubuh

Ekologi populasi berhubungan dengan perubahandalam ukuran dan komposisi populasi, dan denganidentifikasi penyebab ekologis dan evolusioner darifluktuasi-fluktuasi tersebut.

KARAKTERISTIK POPULASIDua karakterisitik penting pada populasi manapun adalah kepadatan dan jarak antar individu.Kepadatan adalah jumlah individu per satuan luas daerah atau volume, dan penyebaran adalah jarak individu. Metode penandaan dan penangkapan kembali adalah suatu teknik umum untuk menaksir ukuran populasi. Pola penyebaran bervariasi dalam suatu kisaran atau tempat tinggal suatu populasi akibat munculnya patch- patch pada lingkungan. Penyebaran bisa berkisar mulai dari terumpun (paling umum), seragam, sampai acak, seperti yang ditentukan oleh berbagai faktor lingkungan dan sosial.

Demografi

adalah kajian mengenai faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan dan penurunan populasi. Struktur umur dan rasio jenis kelamin merupakan ciri demografik yang penting.

Tabel kehidupan mencantumkan laju mortalitas, ketahanan hidup dari suatu umur ke umur berikutnya, dan rata-rata hasil reproduksi bagi suatu kohort populasi.

Kurva ketahanan hidup, yang menggambarkan jumlah dalam suatu kohort yang masih hidup pada masing-masing umur, dapat dikelompokkan ke dalam tiga jenis umur, yang bergantung pada laju mortalitas selama keseluruhan rentang waktu kehidupan.

Persentase rentang hidup maksimum

Ju

mla

h y

an

g b

erta

han

hid

up

(skala

lo

g)

Gambar 1. Kurva ketahanan hidup

SIFAT SEJARAH KEHIDUPAN

Sifat-sifar yang mempengaruhi jadwalreproduksi dan kematian suatu organismeakan menentukan sejarah kehidupannya.Sejarah kehidupan sangat beraneka ragam,tetapi menunjukkan pola dalam keaneka-ragamannya.Seleksi alam telah menghantarkan padaevolusi “strategi” sejarah kehidupan yangberagam. yang memaksimalkan keberhasilanreproduksi sepanjang hidup.Sifat sejarah kehidupan menunjukkandiperlukannya barter di antara permintaan-permintaan terhadap waktu, energi, dannutrien yang terbatas, yang saling berkonflik.

Sumberdaya yang langka akan menentukan barterantara investasi dalam reproduksi dan dalamketahanan hidup.Jumlah peristiwa reproduksi per masa hidup menunjukkan barter antara fekunditas dan peluang bertahan hidup dari organisme dewasa yang produktif. Organisme semelparus bereproduksi sekali saja dan kemudian mati, sementara organisme iteroparus bereproduksi secara berulang-ulang selama beberapa musim kawin. Ketika ketahanan hidup antarmusim kawin rendahatau jika terdapat barter besar antara fekunditasdan ketahanan hidup, semelparitas akandiuntungkan atas iteroparitas. Jumlah telur atauanak yang diproduksi dalam suatu waktu dan umurpada reproduksi pertama melibatkan barter antarafekunditas saat ini dan fekunditas di masa depan,fekunditas dan ketahanan hidup hewan dewasa,atau fekunditas dan ketahanan hidup keturunan.

(a) Kumbang biji (b) Burung penangkap serangga

Panja

ng h

idup (

hari)

Fekunditas (telur/betina)

Jum

lah t

elu

r pada s

ara

ng

tahun b

eri

kutn

ya

Manipulasi penetasan (Jumlah anak burung)

Gambar 3. Pengaruh upaya reproduktif saat ini padakeberhasilan reproduksi di masa depan

Gambar 4. Variasi musiman dalam sejarah kehidupan yang disebabkan oleh pemangsaan

(a) (b)

(a)Bentuk tubuh pada musimsemi

(b) Bentuk tubuh pada musimpanas

MODEL PERTUMBUHAN POPULASI

Kedua kekuatan utama yang mempengaruhipertumbuhan populasi, yaitu angka kelahirandan angka kematian, dapat diukur dandigunakan untuk memprediksi bagaimanaukuran populasi akan berubah menurutwaktu.

Model eksponensial pertumbuhan populasimenjelaskan suatu populasi ideal dalamlingkungan yang tidak terbatas.

Dengan mengabaikan imigrasi dan emigrasi,laju pertumbuhan suatu populasi, r, adalahangka kelahiran dikurangi angka kematian.

Persamaan pertumbuhan eksponensial dN/dt=rmaksimum N menunjukkan suatu pertumbuhanpotensial suatu populasi dalam lingkunganyang tak terbatas, sementara rmaksimum adalahlaju perrumbuhan maksimum yang mungkindan N adalah jumlah individu dalam populasi.Model ini memprediksi bahwa semakin besarsuatu populasi akan semakin cepat populasitersebut tumbuh.

Model logistik pertumbuhan populasi menyertakan konsep daya tampung.

Pertumbuhan eksponensial tidak dapat dipertahankan tanpa batas dalam populasi apapun.

Suatu model yang lebih nyata (realistis) membatasi pertumbuhan dengan menyertakan daya tampung (K), ukuran populasi maksimum yang dapat didukung oleh sumberdaya yang tersedia. Persamaan logistik dN/dt = rmaksimum N(K—N)/K menjelaskan suaru kurva berbentuk S. di mana pertumbuhan populasi mendatar ketika ukuran populasi mendekati daya tampung. Model ini memprediksi laju pertumbuhan yang berbeda pada kepadatan populasi yang berbeda.

Berdasarkan hubungan yang diusulkan antarakepadatan populasi dengan sejarah kehidupan,seleksi alam seharusnya lebih menyukai sifat-sifatyang memungkinkan ketahanan hidup danreproduksi dengan sumberdaya sedikit dalampopulasi yang hidup pada kepadatan yang mendekatidaya tampung (K), sementara adaptasi yangmeningkatkan reproduksi yang tinggi (r yang tinggi)seharusnya lebih disukai pada kepadatan rendah.Organisme yang cenderung hidup pada atau di dekatdaya tampungnya disebut terseleksi oleh-K (K-selected); organisme yang ditemukan dalamlingkungan yang bervariasi dimana jumlahnyaberfluktuasi, atau di dalam habitat terbuka, disebutterseleksi oleh r (r-selected). Tetapi, sejarahkehidupan berevolusi dalam konteks yang kompleksdan cenderung menunjukkan suatu campuran darisifat-sifat yang terseleksi oleh K dan yang terseleksioleh r.

Gambar 5. Pertumbuhan populasi yang diprediksi oleh model eksponensial

Jumlah generasi

Ukura

n p

opula

si (N

)

maks

positif

negatif

(Ukuran populasi)

r la

ju p

ert

um

buhan p

opula

si

Gambar 6. Pengurangan r (laju pertumbuhan populasi) denganpeningkatan N (ukuran populasi)

FAKTOR-FAKTOR PEMBATAS POPULASI

Pertumbuhan populasi dibatasi olehfaktor-faktor yang bergantung dan yangtidak bergantung pada kepadatan, yangkeutamaan relatifnya bervariasi sesuaidengan spesies dan keadaan.

Faktor-fäktor yang bergantung padakepadatan mengatur pertumbuhanpopulasi dengan cara yang bervariasisesuai dengan kepadatan.

Rata

-rata

ju

mla

h b

iji p

er in

div

idu

yan

g b

erep

ro

du

ksi

Biji yang ditanam per m2

Rerata

ju

mla

h t

elu

rsep

ersaran

gan

Jumlah pasangan kawin

Gambar 7. Penurunan fekunditas pada kepadatan yang tinggi

(a) plantain (b) Burung great tit

Yang b

ert

ahan h

idup (

%)

Kepadatan (kumbang /0,5 g tepung)

Gambar 8. Penurunan kekuatan dan ketahanan hidup pada kepadatanPopulasi yang tinggi

Faktor yang bergantung pada kepadatanakan semakin intensif ketika kepadatanpopulasi meningkat dan akhirnya dapatmenstabilkan suatu populasi di dekat dayatampungnya. Beberapa faktor yangbergantung pada kepadatan—kompetisiintraspesies untuk sumberdaya yangterbatas, peningkatan pemangsaan,cekaman akibat kepadatan, ataupenumpukan toksin—dapat menyebabkanlaju pertumbuhan populasi menurun padakepadatan populasi yang tinggi.

Kejadian dan kehebatan faktor-faktor yang

tidak bergantung pada kepadatan, tidak

berhubungan dengan kepadatan populasi

Faktor yang tidak bergantung pada kepadatan, sepertikejadian-kejadian karena iklim dan kebakaran,menurunkan ukuran populasi pada fraksi tertentu,terlepas dari tingkat kepadatannya.

Ukuran populasi banyak spesies, khususnyaorganisme kecil seperti serangga, dibatasi oleh faktor-faktor yang tidak bergantung pada kepadatan danyang rerjadi secara musiman.

Rera

ta jum

lah s

era

ngga d

ew

asa

per

maw

ar

Juni September Desember Maret

Gambar 9. Pengaturan populasi yang tidak bergantung pada kepadatan

Gabungan fàktor-faktor yang bergantung padakepadatan dan yang tidak bergantung padakepadatan, kemungkinan membatasipertumbuhan sebagian besar populasi.

Populasi yang secara umum bersifat stabilkemungkinan mendekati suatu daya tampungyang ditentukan oleh batas-batas yangbergantung pada kepadatan, akan tetapifluktuasi jangka pendeknya tidak bergantungpada kepadatan.

Banyak populasi ditandai denganketidakstabilan, seperti variasi musiman.Sebagai contoh, populasi insekta akanberkurang karena kelaparan pada musimdingin yang sangat dingin. Suhu dingintersebut tidak bergantung pada kepadatan,akan tetapi pengaruhnya pada sebagian hewanadalah bergantung pada kepadatan karenakompetisi untuk mendapatkan makanan.

Populasi beberapa spesies berfluktuasi sangattidak menentu. Gabungan jenis faktor-faktorpembatas yang berbeda sangat kompleksdalam dinamika banyak populasi.

Pen

angkap

an k

om

ersi

al k

epit

ing j

anta

n (

Kg)

Gambar 10. Fluktuasi populasi yang sangat jelas

Beberapa populasi memiliki siklus ledakan dan

siklus penurunan yang beraturan

Sejumlah populasi memiliki fluktuasi kepadatanyang bersiklus. Kepadatan yang tinggi bisamengatur populasi seperti itu, atau sikluspopulasi mungkin disebabkan karena adanyakesenjangan (jeda) waktu dalam meresponsfaktor-fakror yang bergantung pada kepadatan,yang menghasilkan fluktuasi besar di atas dan di

bawah daya tampungnya.

Variasi populasi pada beberapa hewan herbivorabisa menyebabkan fluktuasi secara bersamaanpada populasi pemangsanya. Penyebab siklusherbivora adalah kompleks; meliputi pengaruhpemangsaan dan fluktuasi sumber makanan.

PERTUMBUHAN POPULASI

MANUSIA

Ledakan pertumbuhan populasi manusia dan penggunaan sumberdaya secara besar-besaran oleh negara-negara maju merupakan penyebab utama kerusakan lingkungan.

Populasi manusia tumbuh mendekati pertumbuhan eksponensial selama beberapa abad, tetapi tidak bisa demikian terus untuk jangka waktu yang tidak terbatas

Sejak Revolusi lndustri, pertumbuhanpopulasi manusia telah didukung olehfaktor-faktor seperti perbaikan nutrisi,pemeliharaan kesehatan, dan sanitasi,yang telah menurunkan angka kematian.Kita tidak mengetahui daya tampung Bumibagi manusia atau faktor apa yangakhirnya membatasi pertumbuhanmanusia.Struktur umur populasi merupakan suatufaktor dalam laju pertumbuhan yangberbeda pada negara-negara yangberbeda. Spesies manusia bersifat unikkarena memiliki kemampuan untuk secarasadar mengontrol pertumbuhanpopulasinya sendiri

Gambar 11. Pertumbuhan populasi manusia

Popula

si (M

ilyar)

Kela

hiran a

tau k

em

atian/1

000 o

rang

Tahun

Gambar 12. Perubahan angka kelahiran dan kematian di Sri Langka

UmurSwedia Meksiko AS

Laki-laki Perempuan Laki-laki Perempuan Laki-laki Perempuan

Usia

reproduktif

utama

Di bawah

Persentase populasi Persentase populasi Persentase populasi