Ekologi Tanaman

A.    KOMUNITAS VEGETASI

Komunitas adalah kumpulan organisme hidup yang saling berhubungan baik antara mereka maupun lingkungan. Dari batasan yang ada, komunitas mempunyai beberapa kekhususan yaitu:

1. Komunitas biotik sebagai campuran hewan dan tumbuhan dalam jumlah besar di suatu habitat, merupakan bagian terbesar dari ekosistem dan dicirikan adanya hubungan interaksi antara komponen biotik dan abiotik.

2. Karena dalam habitat utama biasanya kondisi lingkungan tidak besar variasinya maka tumbuhan yang ada menunjukkan kesenangan/perilaku yang khas sesuai dengan kondisi lingkungan itu.

3. Komunitas sebagai satu kesatuan sering terlihat batasnya, tetapi batas itu kadang-kadang tidak jelas. Habitat yang diatasnya tumbuh vegetasi/kehidupan yang khas, atau suatu komunitas yang dapat mengkarakteristkkan suatu unit lingkungan yang mempunyai kondisi habitat utama yang seragam, disebut biotope.

Contoh: a. hamparan lumpur, pantai pasir, lautan, ditentukan oleh sifat fisik.

              b. padang alang-alang, hutan tusam, ditentukan oleh unsur organismenya.

4. Setiap psesies dalam komunitas memerlukan kondisi tertentu/toleransi tertentu terhadap habitat baik kondisi fisik, kimia maupun biologi. Perubahan kondisi fisik yang spesies didalamnya masih toleran disebut amplitudo ekologi.

5. Selalu ada koeksistensi (kooperasi)

Karena kelompok-kelompok spesies dalam komunitas itu tidak berdiri sendiri-sendiri maka mereka harus dapat hidup bersama dengan saling mengatur. Di dalam hidup bersama itu interaksi di dalam spesies bisa bersifat searah atau dua arah. Di dalam hidup bersama terjadi bermacam-macam interaksi seperti:

- Mutualisme            : Hidup bersama saling menguntungkan

- Eksploitasi             : Suatu spesies hidup atas jerih payah spesies lain

- Parasit                   : Menempel pada tanaman lain dan merugikan

- Komensalisme       : Menempel pada tanaman lain, tidak merugikan

- Kompetisi              : Persaingan antara dua atau lebih makhluk hidup

6. Adanya dominasi spesies

Di dalam komunitas hanya ada dua atau tiga jenis spesies yang dijumpai dalam keadaan melimpah. Spesies yang demikian disebut spesies dominan.

7. Di dalam komunitas selalu terjadi suksesi atau perubahan meskipun secara lambat.

Dinamika Komunitas (Evolusi Komunitas)

Evolusi yang terjadi pada komunitas tumbuhan di suatu tanah yang tadinya kosong terjadi dalam waktu yang lama dengan tahap-tahap yang harus dilalui. Pada umumnya evolusi komunitas vegetasi melalui beberapa tingkatan dan proses sebagai berikut:

1. Nudasi: yaitu terjadinya awal suksesi yang waktu itu habitat karena sesuatu hal (erosi, deposit, glacial, glassier, perubahan iklim, aktivitas biotik) menjadi tidak berpenghuni (kosong).

2. Migrasi : disini meliputi kolonisasi pertama jadi migrasi itu datangnya suatu tumbuhan di suatu habitat yang mengalami nudasi itu, kedatangan tumbuhan itu dapat disebabkan oleh beberapa hal antara lain angin, air, binatang, manusia dan sebagainya. Migrasi atau immigrasi tumbuhan disebut germinales kalau masih benih (organ reproduktif) dan migrules atau propagules kalau sudah berupa tumbuhan.

3. Eksesis: merupakan proses pemantapan pendatang (immigrasi) tetapi meskipun demikian tidak semua pendatang itu berhasil di tempat yang baru.

4. Agregasi: pada mulanya vegetasi pioner itu datang dalam jumlah yang sangat kecil dan mereka tumbuh saling berjauhan, kemudian vegetasi ini akan membentuk organ-organ reproduktif yang biasanya mudah tersebar di seantero permukaan habitat itu yang kemudian membentuk kelompok-kelompok. Disini ada 2 kelompok:

a. Simple agregasi yaitu: apabila agregasi itu hanya satu spesies saja.

b. Agregasi campuran yaitu migran selain terdiri atas spesies tumbuhan utama jika ber-campur dengan beberapa spesies lain.

5. Evolusi interaksi komunitas.

Disini terjadi hubungan yang pada mulanya sederhana menjadi semakin kompleks antara lain eksploatasi, mutualisme dan koeksistensi dan sebagainya.

6. Invasi: Dalam proses kolonisasi, germinales mempunyai sifat yang agresif dan mudah mengadakan adaptasi sehingga mencapai seluruh lahan dari waktu ke waktu. Vegetasi itu tumbuh dan berkembang sehingga mencapai kemantapan.

7. Reaksi: Ini meliputi kondisi baru yang diciptakan dengan adanya vegetasi di suatu habitat. Pada dasarnya perubahan itu melalui cara:

a. Pergantian sifat dan reaksi tanah

b. Dengan memodifikasi iklim

Kompetisi dan macam interaksi yang lain dapat menyebabkan vegetasi mengalami kematian, dan ini akan merupakan humus di atas tanah. Humus ini yang dapat menyebabkan lebih baiknya kondisi fisik dan tanah. Di samping pengaruhnya terhadap tanah maka dengan bentuk-bentuk vegetasi yang ada dapat menciptakan lingkungan yang berbeda dengan keadaan luar, iklim yang diciptakan vegetasi ini disebut iklim mikro.

8. Stabilisasi: Macam-macam interaksi baik antara individu, populasi vegetasi maupun antara vegetasi dan habitatnya membawa perubahan-perubahan yang gradual baik pada habitat maupun struktur vegetasi.

9. Klimaks : Klimaks merupakan tahap akhir perkembangan setelah stabilisasi. Secara pasti klimaks yang sebenarnya sukar dinyatakan karena komunitas dan lingkungan akan dapat saling berubah sesuai dengan sifat yang dinamik.

Klasifikasi Komunitas

Komunitas vegetasi diklasifikasikan dalam beberapa cara menurut kepentingan dan tujuannya, yaitu :

a. Fisiognomi: Menunjukkan kenampakan umum komunitas tumbuhan.  contoh: Komunitas  hutan, padang rumput, stepa, tundra dan sebagainya.

b. Habitat: Karena komunitas sering dinamik dengan kekhasan habitat maka habitat ini digunakan  menjadi dasar pembagian komunitas.

Pada umumnya dikaitkan dengan kandungan air tanah pada habitat yang bersangkutan. Pembagian itu antara lain: Komunitas basah, komunitas lahan agak basah, komunitas lahan mesofit, komunitas lahan agak kering, komunitas kering.

c. Komposisi dan dominasi spesies: Disini komunitas tumbuhan yang besar dibagi kedalam bagian-bagian yang lebih kecil dengan dasar komposisi dan dominasi spesies. Klasifikasi seperti ini memerlukan pengetahuan isi spesies dalam komunitas itu frekuensinya, dominasinya dan lamanya spesies itu berada (fideling/kesetiaan). Komunitas diberi nama dengan spesies yang dominan atau yang memperlihatkan frekuensi tinggi misalnya: Betula-Rhododendron-Magnolia assosiasi, Kruing-Kamper-Meranti-Jati.

B.     SUKSESI VEGETASI

Suksesi vegetasi menurut Odum adalah: urutan proses pergantian komunitas tanaman di dalam satu kesatuan habitat, sedangkan menurut Salisbury adalah kecenderungan kompetitif setiap individu dalam setiap fase perkembangan sampai mencapai klimaks, dan menurut Clements adalah proses alami dengan terjadinya koloni yang bergantian, biasanya dari koloni sederhana ke yang lebih kompleks.

Clements (1974) membedakan 6 sub komponen dalam proses suksesi yaitu:

1. Nudasi        : terbukanya lahan, bersih dari vegetasi

2. Migrasi       : tersebarnya biji

3. Eksesis      : proses perkecambahan, pertumbuhan dan reproduksi

4. Kompetisi  : adanya pergantian spesies

5. Reaksi        : perubahan habitat karena aktivitas spesies

6. Klimaks      : komunitas stabil

                           

Penyebab Suksesi

1.      Iklim

Fluktuasi keadaan iklim kadang-kadang membawa akibat rusaknya vegetasi baik sebagian maupun seluruhnya. Dan akhirnya suatu tempat yang baru (kosong) berkembang menjadi lebih baik (daya adaptasinya besar) dan mengubah kondisi iklim. Kekeringan, hujan salju/air dan kilat seringkali membawa keadaan yang tidak menguntungkan pada vegetasi.

2.   Topografi

 Suksesi terjadi karena adanya perubahan kondisi tanah, antara lain:

* Erosi:

Erosi dapat terjadi karena angin, air dan hujan. Dalam proses erosi tanah menjadi kosong kemudian terjadi penyebaran biji oleh angin (migrasi) dan akhirnya proses suksesi dimulai.

* Pengendapan (denudasi):

Erosi yang melarutkan lapisan tanah, di suatu tempat tanah diendapkan sehingga menutupi vegetasi yang ada dan merusakkannya. Kerusakan vegetasi menyebabkan suksesi berulang kembali di tempat tersebut.

3.   Biotik

Pemakan tumbuhan seperti serangga yang merupakan pengganggu di lahan pertanian demikian pula penyakit mengakibatkan kerusakan vegetasi. Di padang penggembalaan, hutan yang ditebang, panen menyebabkan tumbuhan tumbuh kembali dari awal atau bila rusak berat berganti vegetasi.

Macam Suksesi

Berdasarkan kondisi habitat pada awal proses suksesi, suksesi dibedakan menjadi dua macam yaitu:

1.   Suksesi primer:

Suksesi yang terjadi belum ada vegetasinya atau di daerah yang tadinya sudah ada vegetasi, kemudian terganggu (misalnya terbakar), sehingga daerah tersebut menjadi kosong sama sekali. Pada habitat tersebut tidak ada lagi organisme dan komunitas asal yang tertinggal sehingga pada substrat yang baru ini akan berkembang suatu komunitas yang baru pula.

2.   Suksesi sekunder:

Suksesi yang terjadi pada habitat yang pernah ditumbuhi vegetasi kemudian mengalami gangguan, tetapi gangguan tersebut tidak merusak total organisme sehingga dalam komunitas tersebut, substrat lama dan kehidupan masih ada. Perbedaan suksesi sekunder dan primer terletak pada kondisi habitat awal. Proses kerusakan komunitas disebut denudasi. Denudasi dapat disebabkan oleh api, pengolahan, angin kencang, hujan, gelombang laut dan penebangan hutan.

C.     ADAPTASI DAN DISTRIBUSI TANAMAN

Adaptasi adalah setiap sifat atau bagian yang dimiliki oleh organisme yang berguna bagi kelanjutan hidupnya pada keadaan sekeliling habitatnya. Adaptasi dapat dinyatakan sebagai kemampuan individu untuk mengatasi keadaan lingkunggan dan menggunakan sumber-sumber alam lebih baik untuk mempertahankan hidupnya dalam relung (nisia, niche) yang diduduki.

Nilai Adaptasi Dan Koefisien Seleksi

 Nilai adaptasi dalam suatu tanaman ditentukan oleh banyak faktor termasuk:

- Vigor somatik

- Daya tunbuh

- Lamanya periode reproduksi

- Banyaknya keturunan (biji, dll.)

- Efisiensi mekanisme pollinasi

Perubahan dalam gen dapat disebabkan:

1.   Mutasi: apabila gen A berubah menjadi a dan sebaliknya, maka frekuensi yang dinyatakan oleh p dan q dalam (p + q)² akan berubah.

2. Perbedaan pembagian ke gen pool.

Pembawa (carrier) dari sebuah genotipe dapat berbeda dalam membagi ke gen pool dari generasi berikutnya, perbedaan dalam nilai adaptif dapat menyebabkan perubahan dalam frekuensi gen.

3. Migrasi: perbedaan migrasi dari pembawa gen A dan gen a kedalam atau keluar populasi akan mengakibatkan perubahan.

4. Penghanyutan genetik (genetic - drift)

Pada populasi kecil variasi yang terjadi secara kebetulan dapat menjadi penting. Perkawinan sendiri atau antara saudara dapat mengubah frekuensi gen.

Distribusi Vegetasi

            Kehadiran setiap organisme pada suatu habitat adalah hasil perpaduan dengan keadaan lingkungan setempat.

Penyebarannya vegetasi dapat melalui dua cara yaitu:

1. Secara alami yaitu perubahan geologis dan iklim dari jaman dulu sampai sekarang

2. Karena kegiatan manusia

Tipe Penyebaran Vegetasi

Penyebaran vegetasi ada 6 tipe, yaitu:

1. Artik Alpine: Tipe ini mempunyai kurang lebih 450 jenis, kebanyakan herba, rumput-rumputan, beberapa dikotiledoneae. Dikenal juga sebagai tanaman tundra, terbatas di daerah dingin yang bersalju.

2. Temperate: Jenis ini tersebar luas pada bagian-bagian yang basah dan utara zone temperate.

Kebanyakan jenis temperate ini adalah gulma yang mempunyai kapasitas genetik untuk menghasilkan individu yang beradaptasi dengan keadaan iklim yang berbeda (tertentu) dan mempunyai teknik penyebarannya yang baik.

3. Pantropik: Tipe ini umumnya di daerah tropis,  jumlah jenisnya sangat besar tetapi sukar ditentukan statusnya pada bagian lain di dunia. Jadi ada yang asli ada yang introduksi. Misal kelapa (Cocos nucifera) hampir terdapat di semua daerah tropis, tetapi tempat asalnya belum dapat dipastikan.

Kebanyakan jenis pantropik adalah gulma dari anggota familia Euphorbiaceae, Legumi-nosae, umumnya rumput-rumputan. Contoh: Cynodon dactylon suatu jenis rumputan yang berkembang dengan cepat melalui biji dan rhizomanya.

4. Endemik luas: Umumnya jenis-jenis yang berpembuluh yaitu mereka yang terbatas pada suatu daerah tumbuhan tertentu, yang floranya berbeda pada tingkat spesies (jenis) dan batas tak tegas antara daerah-daerah ini.

Luas kawasan dari yang luas sekali seperti Euro siberia sampai yang sempit/kecil seperti Hawai. Tetapi masing-masing mempunyai flora yang berbeda-beda.

Contoh: Quercus alba, Acer accharum, Liriodendron tulipifera dan lain-lain.

5. Endemik sempit: Jenis yang tedapat dengan luas yang kecil (beberapa kilometer persegi) dan mempunyai kisaran toleransi yang sempit untuk keadaan lingkungan sehingga hampir tidak ada bagian di dunia dimana mereka hidup.

Contoh: Tanaman pionner, tanaman yang tumbuh di tanah serpentine.

6. Terputus (Discontiuous/diskontinyu): Pada dasarnya, hampir semua tanaman termasuk tipe ini. Diantaranya yang banyak dikemukakan di zone temperate bagian utara adalah: Potentilla fructicosa, Arabis alpina, Acer rubrum, Polygonum virginicum dan di zone tropis adalah Eragrostis aspera, Hibiscus lobatus, Hyptis lobata dan lain-lain.

D. LINGKUNGAN

Semua organisme besar ataupun kecil, tanaman ataupun binatang termasuk manusia, tergantung pada lingkungan di atas habitatnya. Mereka tumbuh dan berkembang di dalam lingkungan yang cocok.

Lingkungan merupakan kompleks faktor-faktor dan suasana di suatu tempat merupakan hasil kerjasama antara faktor-faktor tersebut.

Secara garis besar, faktor-faktor tersebut dibagi dua yaitu faktor biotik dan abiotik   

tetapi secara terperinci faktor-faktor tersebut dibagi menjadi 7 bagian ialah : (Tanah, Air, Suhu, Cahaya, Atmosfir, Api, Biotik)

Lingkungan di suatu tempat bersifat dinamis, biasanya semakin menjauhi daerah tropika (semakin dekat ke kutub) dinamika lingkungan semakin besar. Untuk mengatasi lingkungan yang tidak menguntungkan pada tumbuhan antara lain ada beberapa cara :

- adaptasi

- modifikasi

- mutasi

- evolusi

Azas-azas faktor lingkungan

1. Azas faktor pembatas yang lebih dikenal dengan Hukum Minimum Leipig : Organisme akan  terhambat pertumbuhannya bila salah satu faktor keperluan hidupnya tersedia dalam keadaan minimum. Bila faktor ini ditambah maka pertumbuhan akan dipacu.

Selain batas minimum, ternyata juga ada batas maksimum dan ada pula optimumnya.

Atas dasar itu VE Shelrord (1913) menyatakan “hukum toleransi”.

a. Organisme dapat mempunyai kisaran toleransi yang luas untuk satu faktor dan sempit untuk faktor yang lain.

b.Organisme denga kisaran toleransi luas untuk semua faktor cenderung mempunyai sebaran yang luas.

c. Bila keadaan optimum untuk suatu jenis faktor tak tercapai, maka batas toleransi faktor yang lain dapat menyempit.

d. Keadaan komplek faktor-faktor dapat lebih penting daripada faktor fisik tertentu yang optimum.

e. Periode reproduksi merupakan periode kritis dan mempunyai toleransi yang sempit untuk semua faktor.

Odum (1971) mengambil kesimpulan :

Kehadiran dan keberhasilan suatu organisme dibatasi oleh jumlah dan variabilitas zat tertentu yang ada, kebutuhan minimum dan faktor fisik yang kritis serta batas toleransi masing-masing organisme terhadap faktor-faktor itu atau yang lain.

2. Azas lingkungan yang holocoenotik

          Faktor-faktor lingkungan tidak berdiri sendiri, melainkan berkaitan. Tak mungkin merubah satu faktor tanpa mempengaruhi faktor yang lain.

Contoh : Suhu naik 10°C maka uap air ¾¾® tekanan uap air permukaan cairan naik ¾¾® penguapan naik ¾¾® transpirasi naik ¾¾® absorpsi naik ¾¾® defisiensi air.

Holocoenotik menurut Karl Friedrich (Jerman) “Tak ada dinding pemisah di antara faktor-faktor lingkungan, dengan organisme (kelompok organisme). Ekosistem bereaksi sebagai satu kesatuan dan keseluruhan.

E.     EKOTIPE TANAMAN

            Kata “Ekotipe” pertama kali diusulkan oleh seorang ahli ekologi bangsa Swedia bersama Turesson (1922). Beliau mengadakan percobaan terhadap beberapa spesies tanaman yang ditanam pada berbagai keadaan lingkungan yang berbeda. Ternyata masing-masing spesies yang sama akan memperlihatkan sifat-sifat morfologis yang berbeda sehubungan dengan adanya perbedaan  lingkungan (Wilsie, 1962).

            Berdasarkan hal-hal tersebut, Daubenmire (1959) membedakan respon tanaman terhadap faktor lingkungan yaitu:

1.      Ekofen (Ecophenes)

yaitu perubahan yang diberikan oleh tanaman sehubungan dengan perubahan habitat. Perubahan-perubahan yang jelas terlihat adalah jumlah kekeran batang, kevigoran bagian-bagian organ reproduktif. Walaupun demikian respon yang diberikan merupakan respon genetik homogen.

2. Ekotipe (Ecotypes)

yaitu tipe-tipe spesies yang diperlihatkan terhadap suatu perubahan keadaan lingkungan secara keseluruhan. Terlihat adanya perubahan-perubahan morfologis dan fisiologis dengan respon genetik yang bervariasi sesuai dengan perubahan lingkungan tersebut.

Sifat Karakteristik Ekotipe

Keistimewaan sifat ekotipe antara lain:

1. Ekotipe spesies selalu interfertil

2. Dapat mempertahankan keistimewaan asalnya bila ditanam dalam habitat lain

3. Ekotipe didasarkan sifat-sifat genetis

4. Suatu spesies dengan ekologi yang luas dibedakan atas dasar sifat-sifat morfologis, fisio-logis dalam habitat yang berbeda

5. Dapat terjadi dalam tipe habitat yang jelas

6. Ekotipe benar-benar mempunyai ciri khas dengan perbedaan sebagian ekotipe yang lain

Pembentukan Ekotipe Baru

Ekotipe baru dapat dihasilkan melalui metode:

1. Hebridisasi

            Ini dihasilkan oleh persilangan alami dari Spartia stricta dengan S. alterriflora, hibrid yang baru S. townsendii, hasil persilangan kedua induk dari habitat alami.

2. Mutasi

            Hibrid-hibrid baru juga dapat dihasilkan dari mutasi alami dan rekombinasi, gen pool kecil mengumpul dalam jumlah populasi yang lebih baik adaptasinya. Dalam habitat atau lingkungan yang istimewa (khusus) beberapa ekotipe baru timbul karena penanaman (pengolahan) atau dijaga adanya seleksi kompetisi.

3. Pertukaran kromosome (Chromosonal changes)

            Hilangnya atau penambahan segmen kromosome menghasilkan pertukaran genotipe diikuti oleh pertukaran fenotipe hasil dari pembentukan ekotipe baru karena  poliploid-poliploid hampir tidak menunjukkan toleransi ekologi seperti induknya.

Macam-macam Ekotipe

Menurut macam-macam kondisi lingkungan, ekotipe dibagi:

1. Klimatik ekotipe yaitu ekotipe yang terjadi akibat pengaruh faktor-faktor iklim seperti cahaya, temperatur, air dan angin. Turesson (1930) telah menyelidiki klimatik ekotipe misalnya: Leontodon auntumnalis.

2. Edhaphik ekotipe ialah ekotipe yang terjadi akibat perbedaan tipe dan reaksi tanah atau faktor-faktor tanah seperti kelembaban tanah, kelebihan atau kekurangan nutrien dan sebagainya.

Misa dan Rao (1948) telah mempelajari Lindenbergia Polyantha dan Rankishman (1961) mempelajari Euphorbia thymifolia.

3. Klimatik adhapik ekotipe. Kadang-kadang ekotipe terjadi karena pengaruh faktor iklim dan tanah disebut klimatik edhapik ekotipe. Pandey dan Jayan (1970) mempelajari Cenchrus ciliaris.

4. Altitudinal dan latitudinal ekotipe adalah suatu eotipe yang terjadi akibat perubahan tinggi tempat dan akibat perbedaan lintang seperti Cassia tora, Anagalis arvensis, Pinus dan Gymnospermae lain.

5. Fisiologik ekotipe yaitu ekotipe yang terjadi akibat perubahan fisiologis seperti penyinaran (photoperiode), absorbsi air, cyclus nutrien misalnya: Boutelona curtipendula.