Biologi notesnota, bab 9
Ekosistem
Notes made with reference toNota dibuat dengan rujukan kepada TextbookBuku teks Biologi Tingkatan 5 (KSSM), pageshalaman 168-199
What this chapter coversMatlamat bab ini
- Saya boleh mendefinisikan habitat, spesies, populasi, komuniti, ekosistem dan nic (9.1.1)
- Saya boleh menghuraikan komponen biosis dan abiosis dalam ekosistem serta kesan faktor abiosis terhadap organisma (9.1.2)
- Saya boleh mengelaskan organisma berdasarkan tabiat nutrisi, iaitu autotrof dan heterotrof (9.1.3)
- Saya boleh menjelaskan komponen biosis mengikut aras trof, iaitu pengeluar, pengguna dan pengurai (9.1.4)
- Saya boleh menjelaskan pengaliran tenaga dalam rantai makanan dan siratan makanan (9.1.5)
- Saya boleh menjelaskan piramid bilangan, piramid biojisim dan piramid tenaga (9.1.6)
- Saya boleh menghuraikan jenis interaksi antara komponen biosis dan membandingkan persaingan intraspesies dengan persaingan interspesies (9.1.7)
- Saya boleh menghuraikan ekosistem paya bakau, iaitu komponen biosis dan abiosis, penyesuaian pokok bakau, pengkolonian dan sesaran serta kepentingannya (9.1.8)
- Saya boleh menerangkan faktor yang mempengaruhi taburan populasi dan tiga corak taburan populasi (9.2.1)
- Saya boleh menganggar saiz populasi dengan teknik persampelan kuadrat dan kaedah tangkap-tanda-lepas-tangkap semula (9.2.2)
9.1Komuniti dan ekosistem
Ekologi ialah kajian tentang interaksi antara organisma dan interaksi antara organisma dengan persekitaran.
Istilah penting (9.1.1)
| Istilah | Maksud | Contoh |
|---|---|---|
| Habitat | Persekitaran atau tempat tinggal semula jadi sesuatu organisma | Kolam bagi katak |
| Spesies | Sekumpulan organisma yang serupa, boleh saling membiak dan menghasilkan anak | Ikan badut (Amphiprion sp.) |
| Populasi | Sekumpulan organisma yang sama spesies dan hidup di habitat yang sama | Sekumpulan ikan badut |
| Komuniti | Semua populasi organisma daripada spesies berlainan yang hidup dalam satu habitat dan saling berinteraksi | Komuniti ikan di laut |
| Ekosistem | Beberapa komuniti yang tinggal bersama dalam satu habitat, saling berinteraksi, termasuk dengan komponen bukan hidup (abiosis) seperti air, udara dan tanah | Ekosistem marin |
| Nic | Peranan sesuatu organisma dalam ekosistem yang merangkumi tingkah laku serta interaksinya dengan komponen biosis dan abiosis di persekitaran habitatnya | Nic ekologi dan nic spesies |
- Nic ekologi: peranan sesuatu spesies dalam persekitarannya.
- Nic spesies: cara sesuatu spesies berinteraksi dengan komponen biosis dan abiosis di persekitarannya.
Susunan dari kecil ke besar: spesies, populasi, komuniti, ekosistem. Populasi hanya ada satu spesies, tetapi komuniti ada banyak spesies.
Habitat ialah tempat tinggal, manakala nic ialah peranan. Jangan keliru. Nic boleh berubah mengikut peringkat hidup: rama-rama dan ulatnya mempunyai nic yang berbeza.
Komponen biosis dan abiosis (9.1.2)
Ekosistem terdiri daripada komponen biosis (organisma: pengeluar, pengguna dan pengurai) dan komponen abiosis (elemen bukan hidup yang merangkumi ciri fizikal dan kimia).
| Faktor abiosis | Kesan terhadap organisma |
|---|---|
| Nilai pH | Kebanyakan organisma hidup dalam pH neutral atau hampir neutral. Perubahan kecil pH tanah menjejaskan aktiviti organisma tanah (cacing, bakteria, kulat, protozoa) dan mengurangkan kesuburan tanah. |
| Suhu | Mempengaruhi aktiviti fisiologi. Suhu yang berubah menjejaskan kadar metabolisme kerana semua enzim sensitif terhadap suhu. Kebanyakan organisma hidup antara 20 °C hingga 40 °C; beruang kutub hidup pada –14 °C di tundra, manakala rubah gurun hidup pada 45 °C. |
| Keamatan cahaya | Mempengaruhi taburan tumbuh-tumbuhan. Di hutan hujan tropika, pokok tinggi membentuk kanopi, maka hanya tumbuhan kecil seperti paku pakis hidup di bawahnya. Hutan konifer yang mendapat cahaya rendah mempunyai kepadatan tumbuhan yang kurang. |
| Topografi | Ciri fizikal muka bumi: altitud, kecerunan dan aspek. Menentukan kelembapan, suhu dan keamatan cahaya. |
| Iklim mikro | Keadaan iklim bagi satu kawasan kecil yang berbeza daripada kawasan sekitarnya, contohnya di bawah batu atau di bawah rimbunan pokok besar. |
| Kelembapan udara | Lebih banyak organisma mendiami kawasan berkelembapan tinggi. Kelembapan rendah meningkatkan kehilangan air melalui stoma (transpirasi), yang juga memberi kesan penyejukan. |
| Faktor topografi | Kesan |
|---|---|
| Altitud | Semakin tinggi, semakin rendah kelembapan relatif, tekanan atmosfera dan kandungan oksigen. Pokok pain di altitud tinggi lebih kecil daripada pokok meranti di hutan hujan tropika. |
| Kecerunan | Lereng curam lebih mudah terhakis oleh air deras; lapisan tanah nipis dan kering, maka hanya tumbuhan renek berdaun kecil dan runcing tumbuh. |
| Aspek | Arah tiupan angin dan sinaran cahaya matahari. Lereng yang menghadap laut lebih padat tumbuhannya; lereng yang menerima lebih cahaya matahari mempunyai tumbuhan lebih padat. |
Nutrisi autotrof dan nutrisi heterotrof (9.1.3)
Nutrisi ialah cara organisma memperoleh nutrien dan tenaga daripada makanan untuk proses hidup. Autos = sendiri, heteros = yang lain, trophos = makan.
| Jenis | Huraian | Contoh |
|---|---|---|
| Fotoautotrof | Mensintesis sebatian organik daripada karbon dioksida dan tenaga cahaya (fotosintesis) | Tumbuhan hijau |
| Kemoautotrof | Mensintesis sebatian organik tanpa cahaya; tenaga diperoleh melalui pengoksidaan bahan tak organik seperti hidrogen sulfida dan ammonia (kemosintesis) | Nitrobacter sp. |
| Saprotrof | Memperoleh nutrien daripada bahan organik yang mati dan mereput; pencernaan berlaku di luar badan, kemudian nutrien diserap | Kulat |
| Holozoik | Memakan bahan organik pepejal yang dicernakan dan diserap di dalam badan | Tupai, manusia |
| Parasit | Menyerap nutrien daripada perumah yang masih hidup | Kutu, cacing pita |
Autotrof ialah pengeluar; semua heterotrof bergantung pada organisma lain untuk makanan.
Komponen biosis mengikut aras trof (9.1.4)
Sumber tenaga yang paling utama untuk semua organisma ialah matahari. Aras trof ialah susunan kedudukan organisma yang dihubungkaitkan oleh aliran tenaga dalam rantai makanan.
- Pengeluar: autotrof yang mensintesis bahan organik daripada bahan tak organik (tumbuhan hijau menggunakan air, karbon dioksida dan tenaga cahaya matahari).
- Pengguna primer: herbivor yang makan pengeluar.
- Pengguna sekunder: karnivor yang makan pengguna primer, atau omnivor yang makan pengguna primer dan pengeluar.
- Pengguna tertier: karnivor yang makan pengguna sekunder.
- Pengurai: mikroorganisma yang menguraikan bahan buangan serta organisma mati atau reput kepada bahan organik yang lebih ringkas seperti gas karbon dioksida dan ammonia.
Rantai makanan dan siratan makanan (9.1.5)
Rantai makanan ialah satu urutan pemindahan tenaga dari satu aras trof ke aras trof yang berikutnya, bermula daripada pengeluar. Siratan makanan ialah beberapa rantai makanan yang saling berhubung.
- Rantai makanan dimulai dengan pengeluar dan diakhiri dengan pengguna sekunder atau tertier. Anak panah menunjuk ke arah organisma yang memakan.
- Tenaga dipindahkan kepada organisma apabila makanan dicernakan dan diasimilasikan untuk membentuk tisu baharu.
- Contoh: padi, belalang, ayam, helang (aras trof pertama hingga keempat).
Dalam keadaan semula jadi, kebanyakan haiwan makan lebih daripada satu jenis organisma, jadi beberapa rantai makanan saling berhubung. Burung yang makan padi ialah pengguna primer (aras trof kedua), tetapi burung yang sama ialah pengguna sekunder (aras trof ketiga) apabila makan belalang.
Dalam satu siratan makanan, tumbuhan dimakan oleh tikus dan arnab. Tikus dimakan oleh ular dan burung hantu. Arnab dimakan oleh burung hantu. Berapakah bilangan rantai makanan? Apakah aras trof ular?
Tunjukkan jawapanSembunyikan jawapan
Rantai makanan bermula daripada pengeluar dan berakhir dengan pengguna sekunder atau tertier: tumbuhan, tikus, ular; tumbuhan, tikus, burung hantu; tumbuhan, arnab, burung hantu. Jadi ada 3 rantai. Ular berada pada aras trof ketiga (pengguna sekunder).
Piramid ekologi (9.1.6)
Apabila aras trof meningkat, bilangan individu, biojisim dan jumlah tenaga berubah. Faktor ini digambarkan dalam piramid ekologi.
| Piramid | Menunjukkan | Aras trof meningkat |
|---|---|---|
| Piramid bilangan | Bilangan organisma pada setiap aras trof dalam satu rantai makanan | Bilangan organisma berkurang dan saiz organisma bertambah |
| Piramid biojisim | Jumlah biojisim (jisim kering) per unit kawasan semua organisma pada setiap aras trof | Jumlah biojisim per unit kawasan berkurang |
| Piramid tenaga | Jumlah tenaga yang ada pada setiap aras trof | Hanya 10% tenaga dipindahkan ke aras berikutnya |
Dilukis semula berdasarkan Rajah 9.10, buku teks m.s. 181.
- Sumber tenaga ialah tenaga cahaya matahari yang diserap oleh tumbuhan hijau untuk fotosintesis dan ditukarkan kepada tenaga kimia.
- Apabila molekul makanan diuraikan dalam respirasi, sebahagian tenaga dibebaskan sebagai haba. Hanya sebahagian kecil tenaga ditukarkan menjadi biojisim organisma.
- Hanya 10% tenaga dipindahkan ke aras trof berikutnya; 90% hilang melalui haba, proses hidup, perkumuhan dan penyahtinjaan.
Aras trof yang lebih rendah mempunyai tenaga tersedia yang lebih banyak.
Contoh pengiraan
Pengeluar mengandungi 20 000 kJ. Pengguna primer: 10% × 20 000 = 2 000 kJ. Pengguna sekunder: 10% × 2 000 = 200 kJ. Pengguna tertier: 10% × 200 = 20 kJ.
Pengeluar mengandungi 6 000 kJ tenaga. Berapakah tenaga yang sampai kepada pengguna tertier?
Tunjukkan jawapanSembunyikan jawapan
Pengguna primer: 600 kJ. Sekunder: 60 kJ. Tertier: 6 kJ (6 000 × 0.1 × 0.1 × 0.1).
Jenis interaksi antara komponen biosis (9.1.7)
Interaksi utama ialah saprofitisme, simbiosis, pemangsaan dan persaingan. Simbiosis berlaku apabila spesies berlainan hidup bersama dan berinteraksi: mutualisme, komensalisme dan parasitisme.
| Interaksi | Huraian | Contoh |
|---|---|---|
| Saprofitisme | Organisma mendapat makanan daripada bahan organik mati | Cendawan di atas batang pokok mati |
| Mutualisme | Memberikan keuntungan kepada kedua-dua organisma | Burung tiung makan kutu pada kerbau; kerbau bebas daripada kutu |
| Komensalisme | Memberi manfaat kepada satu organisma tetapi tidak memudaratkan yang satu lagi | Ikan remora makan serpihan makanan ikan jerung; ikan jerung tidak mendapat apa-apa |
| Parasitisme | Menguntungkan satu organisma dan memudaratkan yang satu lagi (perumah) | Cacing pita dalam usus manusia |
| Pemangsaan | Pemangsa makan organisma lain (mangsa) | Burung hantu menangkap tikus |
| Persaingan | Organisma dalam satu habitat bersaing untuk keperluan asas seperti makanan, air, cahaya dan pasangan | Lihat di bawah |
- Persaingan intraspesies: antara organisma yang sama spesies, contohnya antara rusa jantan untuk mendapatkan pasangan mengawan.
- Persaingan interspesies: antara organisma yang berlainan spesies, contohnya antara tumbuhan berlainan spesies untuk cahaya matahari.
Kunci untuk mengingat simbiosis: kedua-duanya untung (mutualisme), satu untung dan satu tidak terjejas (komensalisme), satu untung dan satu rugi (parasitisme).
Eksperimen 9.1: persaingan intraspesies dan interspesies
Pemboleh ubah dimanipulasikan: jenis biji benih (jagung sahaja, padi sahaja, jagung dan padi bercampur). Pemboleh ubah bergerak balas: ketinggian anak benih. Pemboleh ubah dimalarkan: kuantiti dan jenis tanah, jumlah siraman air, baja dan keamatan cahaya. Hipotesis: jika berlaku persaingan yang tinggi antara organisma, pertumbuhan organisma menjadi perlahan.
Ekosistem paya bakau (9.1.8)
Pokok bakau tumbuh di kawasan muara sungai, iaitu tempat pertemuan antara lautan dan sungai, dengan komponen abiosis yang ekstrem:
- terdedah kepada ombak dan pasang surut air
- tanah yang lembut, berselut, berlumpur dan kurang pengudaraan
- terdedah kepada tiupan angin yang kencang dan keamatan cahaya matahari yang tinggi
- kandungan garam di dalam tanah yang tinggi dan kepekatan oksigen terlarut yang sangat rendah di dalam air
Komponen biosis: pokok bakau sebagai pengeluar yang mendominasi ekosistem, serta burung bangau, lotong kelabu, monyet belanda, ular, ikan belacak, belangkas, ketam dan lain-lain. Pengurai seperti bakteria dan kulat menguraikan organisma mati menjadi nutrien kepada tumbuhan.
Ciri penyesuaian pokok bakau
| Bahagian | Ciri penyesuaian | Fungsi |
|---|---|---|
| Daun | Kutikel tebal, stoma terbenam, daun sukulen, hidatod; daun tua menyimpan garam dan gugur | Mengurangkan transpirasi, menyimpan air, menyingkirkan garam berlebihan |
| Akar pneumatofor (Avicennia sp.) | Unjuran akar pendek dari permukaan tanah dengan lentisel | Pertukaran gas dengan atmosfera di kawasan yang sering tenggelam |
| Akar jangkang (Rhizophora sp.) | Tumbuh bercabang daripada bahagian bawah batang | Mencengkam tanah dengan kuat dan memberi sokongan melawan angin dan ombak |
| Akar banir (Bruguiera sp.) | Struktur kepingan yang menebal untuk menambah luas permukaan dasar | Menyokong pokok di atas tanah lembut |
| Biji benih vivipariti | Bercambah dan tumbuh semasa masih melekat pada pokok induk | Biji benih yang jatuh tercacak di tanah berlumpur dan tidak dihanyutkan oleh ombak |
Pengkolonian dan sesaran
Pengkolonian: tumbuhan mula menjajah tempat yang belum diduduki, membiak dan membentuk koloni. Sesaran: sesetengah spesies tumbuhan yang dominan di suatu habitat perlahan-lahan digantikan oleh spesies lain yang dipanggil penyesar. Spesies perintis ialah spesies yang mula-mula menduduki kawasan yang belum pernah ditumbuhi.
Dilukis semula berdasarkan Rajah 9.14, buku teks m.s. 188.
| Zon | Tumbuhan dominan | Apa yang berlaku |
|---|---|---|
| Zon garis pantai | Avicennia sp. (api-api) dan Sonneratia sp. (perepat), spesies perintis | Sistem akar memerangkap lumpur dan bahan organik; tanah menjadi lebih tinggi dan padat; Rhizophora sp. menyesarkan dan menggantikan spesies perintis |
| Zon tengah | Rhizophora sp. (bakau minyak) | Akar jangkang memerangkap ranting kayu dan lumpur; tebing menjadi lebih tinggi dan kering; tanah kurang sesuai untuk Rhizophora sp.; Bruguiera sp. menggantikannya |
| Zon belakang | Bruguiera sp. (tumu merah) | Tanah tinggi, keras dan hanya dilimpahi air laut semasa air pasang; pemendapan menyebabkan paya bakau menjorok ke laut; akhirnya digantikan oleh pokok darat seperti Nypa fruticans dan Pandanus sp. |
Kepentingan ekosistem paya bakau
- Zon perlindungan: penampan semula jadi mengurangkan kelajuan ombak dan angin; tempat perlindungan bagi ikan kecil, udang dan ketam; tempat makan burung yang bermigrasi.
- Sumber perikanan: hasil laut (ikan, udang, ketam, siput) menjadi sumber pendapatan nelayan; menyokong industri sangkar terapung.
- Sumber perhutanan: kayu untuk sampan, perangkap ikan, kerangka bangunan, kraf tangan dan kayu arang.
- Sumber makanan dan ubat-ubatan: buah Avicennia sp. sebagai sayur, buah Nypa sp. dimakan, air daripada buahnya untuk cuka dan nira, kulit Bruguiera sp. merawat cirit-birit.
Mengapakah biji benih vivipariti sesuai untuk pokok bakau?
Tunjukkan jawapanSembunyikan jawapan
Biji benih bercambah semasa masih melekat pada pokok induk, maka apabila jatuh ia tercacak di tanah berlumpur dan tidak dihanyutkan oleh ombak.
Berdasarkan Biologi Tingkatan 5 (KSSM), Bab 9, m.s. 168-189.
9.2Ekologi populasi
Ekologi populasi ialah cabang ekologi yang mengkaji interaksi suatu populasi dengan persekitarannya. Saiz populasi: bilangan organisma yang terdapat di dalam sebuah populasi. Kepadatan populasi: bilangan individu sesuatu spesies per unit keluasan habitat.
Faktor yang mempengaruhi taburan populasi (9.2.1)
| Faktor | Kesan |
|---|---|
| Suhu (tumbuhan) | Suhu optimum ialah 25 °C hingga 30 °C. Suhu tinggi menyebabkan enzim ternyahasli, merencat pertumbuhan, meningkatkan transpirasi dan menurunkan fotosintesis. Suhu rendah mengurangkan aktiviti enzim. |
| Air | Diperlukan untuk aktiviti enzim, fotosintesis dan pengangkutan. Kawasan kering seperti gurun dan tundra mempunyai kepadatan tumbuhan yang rendah. |
| Cahaya | Penting untuk fotosintesis; kawasan yang kurang cahaya mempunyai tumbuhan yang sedikit. |
| pH tanah | pH yang terlalu berasid atau beralkali menjejaskan penyerapan nutrien oleh akar. |
| Kandungan garam mineral | Garam yang tinggi menyebabkan tumbuhan kehilangan air melalui osmosis; mineral diperlukan untuk protein, enzim dan lain-lain. |
| Haiwan: suhu, air, tempat membiak, bekalan makanan | Haiwan tertumpu ke kawasan yang mempunyai sumber air, tempat membiak yang selamat dan makanan yang mencukupi. |
Dilukis semula berdasarkan Rajah 9.16, buku teks m.s. 191.
| Corak | Huraian | Sebab |
|---|---|---|
| Berkelompok | Organisma membentuk kumpulan yang terpisah | Taburan sumber yang tidak sekata |
| Rawak | Organisma berada dalam corak yang bebas | Interaksi antara individu kurang |
| Sekata | Organisma tersebar di seluruh kawasan yang diduduki | Setiap individu bersaing merebut sumber yang terhad |
Anggaran saiz populasi organisma (9.2.2)
Jika kawasan kajian besar dan data sukar diperoleh bagi seluruh kawasan, saiz populasi dianggar melalui persampelan rawak. Sampel mewakili kawasan itu.
Teknik persampelan kuadrat
Sesuai untuk tumbuhan daratan atau haiwan yang tidak aktif atau bergerak amat perlahan. Kuadrat ialah struktur rangka berbentuk segi empat sama daripada kayu, besi atau plastik; kuadrat 1 m persegi sesuai untuk padang sekolah. Letakkan kuadrat secara rawak, bukan di kawasan yang mempunyai banyak tumbuhan.
Formula (m.s. 193)
Frekuensi = (bilangan kuadrat yang mengandungi spesies ÷ jumlah bilangan kuadrat yang digunakan) × 100%
Kepadatan = jumlah bilangan individu dalam semua kuadrat ÷ (jumlah bilangan kuadrat × luas satu kuadrat)
Peratus litupan = luas kawasan yang diliputi spesies dalam semua kuadrat ÷ (jumlah bilangan kuadrat × luas satu kuadrat) × 100%
Kepadatan = jumlah bilangan individu dalam semua kuadrat ÷ (jumlah bilangan kuadrat × luas satu kuadrat)
Peratus litupan = luas kawasan yang diliputi spesies dalam semua kuadrat ÷ (jumlah bilangan kuadrat × luas satu kuadrat) × 100%
Contoh pengiraan
Sepuluh kuadrat 1 m × 1 m mengandungi spesies X: 3, 0, 5, 2, 0, 4, 1, 0, 3, 2 individu. Spesies X wujud dalam 7 kuadrat; jumlah 20 individu; luas litupan 1.2 m².
Frekuensi = 7 ÷ 10 × 100 = 70%.
Kepadatan = 20 ÷ (10 × 1) = 2 individu per m².
Peratus litupan = 1.2 ÷ (10 × 1) × 100 = 12%.
Frekuensi = 7 ÷ 10 × 100 = 70%.
Kepadatan = 20 ÷ (10 × 1) = 2 individu per m².
Peratus litupan = 1.2 ÷ (10 × 1) × 100 = 12%.
Kaedah tangkap-tanda-lepas-tangkap semula
Sesuai untuk haiwan yang bebas bergerak seperti musang, ikan, siput, ulat gonggok, serangga dan rama-rama. Langkah: (1) tangkap haiwan secara rawak dan catatkan bilangannya (P); (2) tanda setiap haiwan, contohnya dengan pewarna kuku, cat atau dakwat India; (3) lepaskan semula ke kawasan yang sama; (4) selepas satu jangka masa, tangkap sampel kedua secara rawak (Q) dan kira yang bertanda (R).
Formula dan contoh
Saiz populasi = (P × Q) ÷ R
40 siput ditanda dan dilepaskan. Dalam tangkapan kedua dengan 30 siput, 6 bertanda. Saiz populasi = 40 × 30 ÷ 6 = 200 siput.
40 siput ditanda dan dilepaskan. Dalam tangkapan kedua dengan 30 siput, 6 bertanda. Saiz populasi = 40 × 30 ÷ 6 = 200 siput.
Tanda mestilah tidak mencederakan haiwan dan tidak menjadikannya mudah dilihat oleh pemangsa; haiwan bertanda perlu bercampur sepenuhnya dengan populasi sebelum ditangkap semula.
Sepuluh kuadrat digunakan. Suatu tumbuhan dijumpai dalam 6 kuadrat dan jumlah 18 individu. Setiap kuadrat 1 m². Kira frekuensi dan kepadatan.
Tunjukkan jawapanSembunyikan jawapan
Frekuensi = 6 ÷ 10 × 100 = 60%. Kepadatan = 18 ÷ (10 × 1) = 1.8 individu per m².
Berdasarkan Biologi Tingkatan 5 (KSSM), Bab 9, m.s. 190-196.