2.1 Pengertian Produktivitas
Produktivitas merupakan laju pemasukan dan penyimpanan
energi di dalam ekosistem. Produktivitas dapat dibedakan menjadi 2, yaitu:
- Produktivitas primer adalah
pengubahan energi cahaya oleh produsen atau autotrof. Produktivitas primer
merupakan laju penambatan energi yang dilakukan oleh produsen.
Produktivitas primer dibedakan atas produktivitas primer kasar (bruto)
yang merupakan hasil asimilasi total, dan produktivitas primer bersih
(neto) yang merupakan penyimpanan energi di dalam jaringan tubuh tumbuhan.
Produktivitas primer bersih ini juga adalah produktivitas kasar dikurangi
dengan energi yang digunakan untuk respirasi.
- Produktivitas sekunder adalah
penggunaan energi pada hewan dan mikroba (heterotrof). Produktivitas
sekunder merupakan laju penambatan energi yang dilakukan oleh konsumen.
Pada produktivitas sekunder ini tidak dibedakan atas produktivitas kasar
dan bersih. Produktivitas sekunder pada dasamya adalah asimilasi pada aras
atau tingkatan konsumen.
Produktivitas primer merupakan laju penambatan energi yang dilakukan
oleh produsen. Menurut Campbell (2002), Produktivitas primer menunjukkan
Jumlah energi cahaya yang diubah menjadi energi kimia oleh autotrof suatu
ekosistem selama suatu periode waktu tertentu. Total produktivitas primer
dikenal sebagai produktivitas primer kotor (gross primary productivity,
GPP). Tidak semua hasil produktivitas ini disimpan sebagai bahan organik pada
tubuh organisme produsen atau pada tumbuhan yang sedang tumbuh, karena
organisme tersebut menggunakan sebagian molekul tersebut sebagai bahan bakar
organik dalam respirasinya. Dengan demikian, Produktivitas primer bersih (net
primary productivity, NPP) sama dengan produktivitas primer kotor
dikurangi energi yang digunakan oleh produsen untuk respirasi (Rs):
NPP = GPP – Rs
Dalam sebuah ekosistem, produktivitas primer menunjukkan simpanan
energi kimia yang tersedia bagi konsumen. Pada sebagian besar produsen primer,
produktivitas primer bersih dapat mencapai 50% – 90% dari produktivitas primer
kotor. Menurut Campbell et al (2002), Rasio NPP terhadap GPP umumnya
lebih kecil bagi produsen besar dengan struktur nonfotosintetik yang rumit,
seperti pohon yang mendukung sistem batang dan akar yang besar dan secara
metabolik aktif. Produktivitas primer dapat dinyatakan dalam energi persatuan
luas persatuan waktu (J/m2/tahun), atau sebagai biomassa (berat
kering organik) vegetasi yang ditambahkan ke ekosistem persatuan luasan per
satuan waktu (g/m2/tahun). Namun demikian, produktivitas primer
suatu ekosistem hendaknya tidak dikelirukan dengan total biomassa dari autotrof
fotosintetik yang terdapat pada suatu waktu tertentu, yang disebut biomassa
tanaman tegakan (standing crop biomass). Produktivitas primer
menunjukkan laju di mana organisme-organisme mensintesis biomassa baru.
Meskipun sebuah hutan memiliki biomassa tanaman tegakan yang sangat besar,
produktivitas primernya mungkin sesungguhnya kurang dari produktivitas primer
beberapa padang
Karena produktivitas merupakan laju penambahan materi organik baru,
maka satuan yang digunakan adalah:
a.
satuan energi (kkal) atau
satuan biomasa(gram)
b.
satuan luas (persegi)
c.
satuan waktu (hari, minggu,
bulan, tahun)
contoh satuan
produktivitas : gram/m²/hari. Dalam kajian ekologi tumbuhan yang dibahas hanya
produktivitas primer.
2.2 Proses-Proses Dasar Produktivitas
Produktivitas primer bersih ditentukan oleh perbedaan
relatif dari hasil fotosintesis dengan materi yang dimanfaatkan dalam proses
respirasi. Faktor-faktor yang mempengaruhi produksi primer:
a.
Proses Fotosintesis
Proses ini hanya memanfaatkan sebagian kecil energi
cahaya yaitu sekitar 1-5% yang diubah menjadi energi kimia dan sebagian besar
dipantulkan kembali atau berubah menjadi panas. Gula yang dihasilkan dalam
fotosintesis dapat dimanfaatkan dalam proses respirasi untuk menghasilkan ATP
dan dapat dikonpersi menjadi senyawa organik lain seperti lignin, selulosa,
lemak, dan protein. Estimasi potensi produktivitas primer maksimum dapat
diperoleh dari efisiensi potensial fotosintetis. Energi cahaya yang dipancarkan
matahari ke bumi ± 7.000 kkal/m2/hari pada musim panas atau daerah
tropis dalam keadaan tidak mendung. Dari jumlah tersebut, sebanyak ± 2.735 kkal
dapat dimanfaatkan secara potensial untuk fotosintetis bagi tumbuhan. Sekitar
70% energi yang tersedia berperan dalam perantara pembentukan pemindahan energi
secara fotokhemis ke fotosintesis. Dari total energy tersebut, hanya sekitar
28% diabsorbsi ke dalam bentuk yang menjadi bagian dari pemasukan energy ke
dalam ekosistem. Prinsipnya dibutuhkan minimum 8 Einstein (mol quanta) cahaya
untuk menggerakkan 1 mol karbohidrat.
Secara teoritis
produktivitas primer bruto ekosistem dapat dihasilkan 635 kkal/m2/hari
dan sebanyak 165 g/m2/hari berubah ke massa bahan organik. Untuk
keperluan respirasi harian, tumbuhan menggunakan ± 25% dari produk organik.
Dengan demikian produksi netto yang diperoleh ekosistem ± 124 g/m2/hari.
Estimasi hasil itu dapat diperoleh jika cahaya maksimal, efisiensi maksimal
dalam perubahan cahaya menjadi karbohidrat dan respirasi minimum. Salah satu
bukti catatan produktivitas bersih harian adalah sebesar 54 g/m2/hari
pada ekosistem padang
b.
Proses Respirasi
Pada kondisi optimum kecepatan fotosintesis dapat
mencapai 30x dari respirasi terutama pada tempat terendah cahaya matahari.
Umumnya karbohidrat yang digunakan antara 10-75% tergantung jenis dan usia
tumbuhan.
c.
Faktor Lingkungan
Faktor lingkungan ada 2 yaitu faktor eksternal dan faktor internal.
Faktor internal meliputi struktur dan komposisi komunitas, jenis dan usia
tumbuhan, serta peneduhan. Faktor eksternal cahaya, karbohidrat, air, nutrisi,
suhu, dan tanah.
1)
Cahaya
Cahaya merupakan sumber energi primer
bagi ekosistem. Cahaya memiliki peran yang sangat vital dalam produktivitas
primer. Oleh karena hanya dengan energi cahaya tumbuhan dan fitoplankton dapat
menggerakkan mesin fotosintesis dalam tubuhnya. Hal ini berarti bahwa wilayah
yang menerima lebih banyak dan lebih lama penyinaran cahaya matahari tahunan
akan memiliki kesempatan berfotosintesis yang lebih panjang sehingga mendukung
peningkatan produktivitas primer.
Panjang gelombang dan intensitas
cahaya sangat berperan terhadap proses fotosintesis. Pada tumbuhan berklorofil
gelombang cahaya merah dan biru diserap , sedangkan gelombang cahaya hijau
dipantulkan. Atau tidak dapat dimanfaatkan dalam proses fotosintesis. Beda
halnya pada tumbuhan yang menyerap energi cahaya oleh pigmen coklat dan pigmen
biru seperti pada ganggang, maka cahaya hijau dapat diserap. Intensitas cahaya
dapat menentukan jumlah energi yang dapat menyerap energi cahaya dan
mengubahnya menjadi gula dengan efisiensi 20% sedangkan pada cahaya terang
hanya 8%. Pada intensitas cahaya yang tinggi dapat merusak klorofil. Apabila
faktor yang diperlukan berada dalam keadan optimal, jumlah cahaya yang dipakai
sebanding dengan jumlah cahaya yang diserap (dengan jumlah klorofil yang ada).
Tumbuhan yang hidup pada habitat dengan intensitas cahaya tinggi akan
teradaptasi dengan mempunyai jaringan aktif untuk fotosintesis dengan proporsi
tinggi. Sebaliknya pada tumbuhan yang teradaptasi dengan cahaya lemah, jumlah
jaringan aktif untuk fotosintesis rendah atau jumlah klorofil rendah. Pengaruh
intensitas cahaya pada tumbuhan jenis C3 dan C4 berbeda, yang mana tanaman C3
merupakan tanaman yang jenuh cahay pada intensitas yang jauh di bawah
penyinaran matahari penuh sedangkan tanaman C4 intensitas cahaya mendekati
penyinaran penuh. Tanman C3 merupakan tanaman yang produk awal yang stabil
berasal dari pengikatan atau fiksasi karbon yaitu 3-karbon asam organik yang
berasal dari proses karboksilasi dan pemecahan dari molekul aseptor 5-karbon.
Contoh tanaman C3 adalah tanaman pada umumnya. Tanaman C4 merupakan tanaman
yang produk awal yang stabil dari fotosintesis adalah 4-karbon asam organik
yang berasal dari proses karbosilaksi molekul aseptor 3-karbon. Contoh tanaman
C4 adalah tanaman berpembuluh seperti rumput-rumputan. Laju produktivitas
neto/bersih pada tanaman C4 biasanya tinggi diatas tanaman C3.
Pada ekosistem terestrial seperti
hutan hujan tropis memilik produktivitas primer yang paling tinggi karena
wilayah hutan hujan tropis menerima lebih banyak sinar matahari tahunan yang
tersedia bagi fotosintesis dibanding dengan iklim sedang (Wiharto, 2007).
Sedangkan pada eksosistem perairan, laju pertumbuhan fitoplankton sangat
tergantung pada ketersediaan cahaya dalam perairan. Laju pertumbuhan maksimum
fitoplankton akan mengalami penurunan jika perairan berada pada kondisi
ketersediaan cahaya yang rendah.
2)
Karbondioksida
Karbondioksida diambil secara pasif dan dipengaruhi
terutama oleh kadar karbondioksida yang ada diluar dan dalam tumbuhan.
3)
Air
Jumlah air yang tidak memadai menghambat semua proses
metabolisme termasuk fotosintesis karena stomata tertutup dan tumbuhan menjadi
layu. Air merupakan bahan dasar dalam
proses fotosintesis, sehingga ketersediaan air merupakan faktor pembatas
terhadap aktivitas fotosintetik. Secara kimiwi air berperan sebagai
pelarut universal, keberadaan air memungkinkan membawa serta nutrien yang
dibutuhkan oleh tumbuhan. Air memiliki siklus dalam ekosistem. Keberadaan air
dalam ekosistem dalam bentuk air tanah, air sungai/perairan, dan air di
atmosfer dalam bentuk uap. Uap di atmosfer dapat mengalami kondensasi lalu
jatuh sebagai air hujan. Interaksi antara suhu dan air hujan yang banyak yang
berlangsung sepanjang tahun menghasilkan kondisi kelembaban yang sangat ideal
tumbuhan terutama pada hutan hujan tropis untuk meningkatkan produktivitas.
Menurut Jordan
4)
Nutrisi
Nutrien entuk sejumlah klorofil dan enzim yang berperan
aktif dalam proses fotosintesis. Misalnya magnesium yang merupakan bagian utama
dari molekul klorofil. Tumbuhan membutuhkan berbagai ragam nutrien anorganik,
beberapa dalam jumlah yang relatif besar dan yang lainnya dalam jumlah sedikit,
akan tetapi semuanya penting. Pada beberapa ekosistem terestrial, nutrien
organik merupakan faktor pembatas yang penting bagi produktivitas.
Produktivitas dapat menurun bahkan berhenti jika suatu nutrien spesifik atau
nutrien tunggal tidak lagi terdapat dalam jumlah yang mencukupi. Nutrien
spesifik yang demikian disebut nutrien pembatas (limiting nutrient). Pada
banyak ekosistem nitrogen dan fosfor merupakan nutrien
pembatas utama, beberapa bukti juga menyatakan bahwa CO2
kadang-kadang membatasi produktivitas.
5)
Suhu
Laju proses kimia sangat ditentukan oleh keadaan suhu
yang mana laju akan maksimal pada temperature optimum. Suhu secara langsung
ataupun tidak langsung berpengaruh pada produktivitas. Secara langsung suhu
berperan dalam mengontrol reaksi enzimatik dalam proses fotosintetis, sehingga
tingginya suhu dapat meningkatkan laju maksimum fotosintesis. Sedangkan secara
tidak langsung, misalnya suhu berperan dalam membentuk stratifikasi kolom
perairan yang akibatnya dapat mempengaruhi distribusi vertikal fitoplankton.
6)
Tanah
Tanah merupakan tempat sebagian besar tumbuhan untuk
hidup terutama tumbuhan darat. Di dalam tanah mengandung berbagai macam zatatau
senyawa yang dibutuhkan oleh tumbuhan. Salah satunya kandungan hidrogen.
Potensi ketersedian hidrogen yang tinggi pada tanah-tanah tropis disebabkan
oleh diproduksinya asam organik secara kontinu melalui respirasi yang
dilangsungkan oleh mikroorganisme tanah dan akar (respirasi tanah). Jika tanah
dalam keadaan basah, maka karbon dioksida (CO2) dari respirasi tanah
beserta air (H2O) akan membentuk asam karbonat (H2CO3
) yang kemudian akan mengalami disosiasi menjadi bikarbonat (HCO3-)
dan sebuah ion hidrogen bermuatan positif (H+). Ion hidrogen
selanjutnya dapat menggantikan kation hara yang ada pada koloid tanah, kemudian
bikarbonat bereaksi dengan kation yang dilepaskan oleh koloid, dan hasil reaksi
ini dapat tercuci ke bawah melalui profil tanah (Wiharto, 2007). Hidrogen yang
dibebaskan ke tanah sebagai hasil aktivitas biologi, akan bereaksi dengan liat
silikat dan membebaskan aluminium. Karena aluminium merupakan unsur yang
terdapat dimana-mana di daerah hutan hujan tropis, maka alminiumlah yang lebih
dominan berasosiasi dengan tanah asam di daerah ini. Sulfat juga dapat menjadi
sumber pembentuk asam di tanah. Sulfat ini dapat masuk ke ekosistem melalui
hujan maupun jatuhan kering, juga melalui aktivitas organisme mikro yang
melepaskan senyawa gas sulfur. Asam organik juga dapat dilepaskan dari
aktivitas penguraian serasah
7)
Struktur dan Komposisi
Komunitas
Struktur dan komposisi komunitas sangat menentukan
produktivitas. Bentuk pohon, perdu dan herba yang hidup pada habitat yang sama,
akan menghasilkan produktivitas yang berbeda.
8)
Jenis dan Umur Tumbuhan
Perbedaan laju pertumbuhan diantara jenis-jenis yang
berkompetisi dalam suatu ekosistem merupakan kejadian yang alami, dengan
demikian akan terjadi pula perbedaan produktivitas pada fase pertumbuhan yang
berbeda atau pada umur yang berbeda dari suatu jenis yang sama. Tumbuhan akan
mencapai produktivitas maksimal pada fase muda. Ketika tubuh tumbuhan meningkat
energi yang difiksasi lebih banyak digunakan untuk mengelola tubuhnya.
Produktivitas yang berlebih digunakan untuk membentuk produktivitas bersih yang
secara teratur menurun dalam masa pemasakan.
9)
Peneduhan
Bentuk-bentuk geometri tumbuhan dan kerapatannya sangat
berperan dalam menentukan efisiensi ekosistemnya. Tumbuhan yang memiliki daun
yang relatif lebar dan vertikal dapat menghasilkan area aktif fotosintesis
maksimum dan total peneduhannya rendah. Informasi tentang faktor-faktor yang
mempengaruhi produktivitas primer pada setiap tanaman terjadi pada tingkatan
yang spesifik, keadaan yang sama juga terjadi pada daun-daun yang terisolasi.
Dalam hal ini hanya memperhatikan salah satu faktor yang kompleks yang
mempengaruhi produktivitas primer yaitu struktur 3 dimensi dari suatu kanopi
vegetasi. Faktor struktural ini mempengaruhi efisiensi kanopi sebagai suatu
penangkap cahaya. Pada kanopi berdaun lebar sebagian cahaya tidak di serapdekat
permukaan dan tingkat kanopi yang lebih rendah terlindungi lebih banyak.
Akibatnya fotosintesis bersih cenderung terkonsentrasi di lapisan atas pada
tipe kanopi berdaun lebar dan terkonsentrasi dilapisan tengah pada tipe kanopi
berdaun sempit. Posisi sudut daun mempengaruhi juga kedalaman penetrasi cahaya
ke dalam kanopi. Penetrasi cahaya akan lebih dalam bila daunnya tegak. Tanaman
padi yang memiliki geometri sudut daun atau kanopi vertikal dan tipe berdaun
sempit akan lebih efektif pada intensitas cahaya yang kuat dan ketika posisi
matahari rendah. Kanopi horizontal dari tipe berdaun lebar akan lebih efektif
pada intensitas cahaya rendah dan ketika matahari berada di atas kepala.
2.3 Metode untuk Penentuan
Produktivitas Primer
Cara–cara untuk menentukan produktivitas primer adalah
sangat penting mengingat proses ini memiliki arti ekologi yang sangat nyata.
Sebagian besar pengukurannya di lakukan secara tidak langsung , berdasarkan
pada : jumlah substansi yang di hasilkan, atau jumlah matrial yang di pakai,
atau jumlah hasil sampingannya. Satu hal yang perlu di ingat bahwa proses fotosintesis berada dalam keseimbangan
dengan respirasi. Produktivitas harus diukur selama waktu yang tepat , karena
terdapat perbedaan metabolisme selama siang dan malam hari. Perbedaan
metabolisme juga terjadi antar musim, oleh sebab itu disarankan pengukuran energi
ini dalam skala tahunan. Beberapa cara
penentuan produktivitas primer adalah sebagai berikut :
a.
Metode penuaian
Cara ini di tentukan berdasarkan berat pertumbuhan dari
tumbuhan. Dapat dinyatakan secara langsung berat keringnya atau kalori yang
terkandung, tetapi keduanya dinyatakan dalam luas dan priode waktu tertentu.
Metode ini mengukur produktivitas primer bersih. Metode penuaian ini sangat
cocok dan baik pada ekosistem daratan, dan biasanya untuk vegetasi yang
sederhana. Tetapi dapat pula di gunakan untuk ekosistem lainya dengan syarat
tumbuhan tahunan predominan dan tidak terdapat rerumputan. Untuk ini paling
baik mencuplik produktivitas pada satu seri percontohan(cuplikan)selama satu
musim tumbuh. Metode ini merupakan metode paling awal dalam mengukur
produktivitas primer. Caranya adalah dengan memotong bagian tanaman yang berada
diatas permukaan tanah, baik pada tumbuhan yang tumbuh di tanah maupun yang
didalam air. Bagian yang di potong selanjutnya dipanaskan sampai seluruh airnya
hilang atau beratnya konstan. Materi tersebut ditimbang, dan prodiktivitas
primer di nyatakan dalam biomassa per unit area per unit waktu, misalnya
sebagai gram berat kering/ m2 /tahun.metode ini menunjukkan
perubahan berat kering selama priode waktu tertentu. Metode penuian memeng
tidak cocok untuk mengukur produktivitas primer fitoplankton, karena ada
beberapa kesalahan misalnya perubahan biomasa yang terjadi tidak hanya
diakibatkan oleh produktivitas tetapi juga berkurangnya fitoplankton oleh hewan
– hewan pada tropik diatasnya, atau
mungkin jumlah fitoplankton berubah karena gerakan air dan pengadukan.
Metode penuaian ini sangat sederhana, meskipun memiliki
potensi – potensi kesalahan- kesalahan : sistim akar harus termasuk dalam
perhitungan, dan adanya hewan herbivora.
b.
Metode penentuan oksigen
Oksigen merupakan hasil sampingan dari fotosintesis,
sehingga ada hubungan erat antara produktifvitas dengan oksigan yang di
hasilkan oleh tumbuhan. Tetapi harus di ingat sebagian oksigen di manfaatkan
oleh tumbuhan tersebut dalam proses respirasi, dan harus di perhitungkan dalam
penentuan produktivitas.
Metode ini sangat cocok dalam menentukan produktivitas
primer ekosistem perairan, dengan fitoplankton sebagai produsennya. Dua contoh
air yang mengandung ganggang di ambil pada kedalaman yang relatif sama. Satu
contoh di simpan di dalam botol bening dan satunya lagi pada botol yang di cat
hitam. Kandungan oksigen dari kedua botol tadi sebelumnya ditentukan, kemudian
di simpan dalam air yang sesuai dengan kedalaman dan tempat pengambilan air
tadi. Kedua botol tadi di biarkan selama satu sampai 12 jam. Selama itu akan
terjadi perubahan kandungan oksigen di kedua botol tadi. Pada botol yang hitam
terjadi proses respirasi yang menggunakan oksigen, sedangkan pada botol yang bening
akan terjadi baik fotosintesis maupun respirasi. Diasumsikan respirasi pada
kedua botol relatif sama. Dengan demikian produktivitas pada ganggang dapat di
tentukan.
Metode – metode ini memiliki kelemahan – kelemahan,
yaitu hanya dapat di lakukan pada produsen mikro dan asumsi respirasi pada
kedua botol tadi sama adalah kurang tepat.
c.
Metode pengukuran karbondioksida
Karbondioksida yang di pakai dalam fotosintesis oleh
tumbuhan dapat di pergunakansebagai indikasi untuk produktivitas primer. Dalam
hal ini seperti juga pada metode penentuan oksigen proses respirasi harus di
perhitungkan. Metode ini cocok untuk tumbuhan darat dan dapat di pakai pada
suatu organ daun, seluruh bagian tumbuhan dan bahkan satu komunitas tumbuhan. Ada
Ø Metode
ruang tertutup, biasanya di gunakan untuk sebagian atau seluruh tumbuhan
kecil(herba,perdu pendek). Dua contoh di pilih dan di usahakan satu sama
lainnya relatif sama. Satu contoh di simpan dalam kontainer bening dan satunya
lagi di simpan dalam kontainer gelap(tertutup lapisan hitam). Udara dibiarkan
keluar- masuk pada keedua kontainer melalui pipa yang sudah di atur sedenikian
rupa dan mempergunakan pengisapan udara dengan kecepatan aliran udara tertentu.
Konsentrasi karbondioksida yang masuk dan keluar kontainer di pantau. Dengan
cara ini karbondioksida yang di pakai dalam fotosintesis dapat dihitung, yaitu
sama dengan jumlah yang di hasilkan dalam kontainerr gelap di tambah dengan
jumlah yang di pakai dalam kontainer bening /terang. Dalam kontainer gelap
terdapat produksi karbondioksida sebagai hasil respirasi,dan pada kontainer
bening karbondioksida di pakai dalam proses fotosintesis daan juga adanya
produksi akibat adanya respirasi. Metode ini juga memiliki kelemahan seperti
pada metode dengan penentuan oksigen dan meningkatnya suhu dalam kontainer
(seperti rumah kaca)sehingga mempengaruhi proses fotosintesis dan respirasi.
Ø Metode
aerodinamika, metode ini maksudnya menutupi kelemahan – kelemahan pada metode
ruang tertutup. Karbondiaksida yang diukur diambil dari sensor yang di pasang
pada tabung tegak dalam komunitas, dan satunya lagi di pasang lebih tinggi dari
tumbuhan. Perubahan konsentrasi karbondioksida di atas dan didalam komunitas
dapat di pakai sebagai indikasi dari produktivitas. Pada malam hari konsentrasi
karbondioksida akan meningkat akibat terjadi respirasi, sedangkan pada siang
hari konsentrasi akan menurun akibat proses fotosintesis. Perbandingan
konsentrasi ini merupakan indikasi berapa banyak karbon dioksida yang di manfaatkan
dalam fotosintesis.
d.
Metode radioaktif
Materi aktif yang dapat di identifikasi radiasinya di
masukkan dalam sistem. Misalnya karbon aktif (C14) dapat di
introduksi melalui suplai karbondioksida yang nantinya di asimilasikan oleh
tumbuhan dan di pantau untuk mendapatkan perkiraa produktivitas. Tehnik ini
sangat mahal dan memerlukan peralatan yang canggih, tetapi memiliki kelebihan
dari metode lainya, yaitu dapat di pakai dalam berbagai tipe ekosistem tanpa
melakukan penghancuran terhadap ekosistem.
e.
Metode penentuan klorofil
Produktivitas berhubungan erat dengan jumlah klorofil
yang ada. Rasio asimilasi untuk tumbuhan atau ekosistem adalah laju dari
produktivitas pergram klorofil. Konsentrasi klorofil dapat ditentukan
berdasarkan cara yang sederhana, yaitu dengan cara mengekstraksi pigmen
tumbuhan. Mula–mula dilakukan pencuplikan daun dengan ukuran tertentu. Untuk
sampling fitoplankton dilakukan dengan pengambilan sampel air dalam volume
tertentu. Organisme selain fitoplankton harus di pisahkan dari sampel. Samel
selanjutnya di saring dengan menggunakan filter khusus fitoplankton pada pompa
vakum dengan tekanan rendah. Filter yang mengandung klorofil dilarutkan pada
aseton 85% , kemudian dibiarkan semalam, dan selanjutnya di sentrifuse.
Supernatannya dibuang dan pelet yang mengandung klorofil di keringkan dan di
timbang beratnya. Berat klorofil di ukur dalam mg klorofil/unit area.
Pengukuran klorofil juga bisa di lakukan dengan spektrofotometer dengan panjang
gelombang 665 nm. Bila rasio asimilasi, kadar klorofil, dan jumlah energi
cahaya di ketahui, maka produktivitas primer kotor dapat diketahui. Metode ini
dapat di terapkan pada berbagai tipe ekosistem.
2.4 Produktivitas Primer dalam
Ekosistem Alami dan Gambaran Umum Produktivitas
Ekosistem
1. Produktivitas
Primer dalam Ekosistem Alami
Produktivitas primer dapat dinyatakan dalam energi
per satuan luas per satuan waktu (J/mr/tahun), atau sebagai biomassa
(berat) vegetasi yang ditambahkan ke ekosistem per satuan luasan per satuan
waktu (g/m2/tahun). Biomassa umumnya dinyatakan sebagai berat kering
bahan organik, karena molekul air tidak mengandung energi yang dapat digunakan,
dan karena kandungan air tumbuhan bervariasi dalam jangka waktu yg singkat.
Produktivitas primer suatu ekosistem hendaknya tidak dikelirukan dengan total
biomassa dari autotrof fotosintetik yg terdapat pada suatu waktu tertentu, yang
disebut biomassa tanaman tegakan (standing crop biomass).
Secara garis besar
produktivitas primer ekosistem alami dapat dikelompokkan dalam tiga kategori yaitu:
1. Relatif tidak produktif,
termasuk di dalamnya: lautan terbuka dan padang pasir. Produktivitasnya lebih
rendah dari 0,1 gram/m²/hari.
2. Produktivitas medium,
meliputi: padang rumput semi kering, pantai laut, danau dangkal, dan hutan di
tanah kering. Harga produktivitasnya berkisar antara 1-10 gram/m²/hari.
3. Sangat produktiv, meliputi: estuaria,
sistem koral, hutan lembab, paparan aluvial, dan daerah pertanian yang
intensif. Produktivitasnya antara 10-20 gram/m²/hari.
Pengukuran
produktivitas dapat dilakukan dengan beberapa metode seperti metode biomassa,
metode penandaan dan metode metabolisme. Penelitian produktivitas di
Indonesia umumnya menggunakan metode penandaan. Produktivitas yang diperoleh
dari hasil pengukuran ini bisa lebih kecil dari produktivitas yang sebenarnya
karena tidak memperhitungkan kehilangan seresah, pengaruh grazing hewan-hewan
herbivore yang memakan tumbuhan. Beberapa peneliti membagi biomassa atau
produktivitas menurut letaknya terhadap substrat yaitu biomassa di atas
substrat (meliputi batang, helaian dan pelepah daun) dan biomassa di bawah
substrat meliputi akar, dan rhizome (Dedi, 2009).
Tunas-tunas
fotosintetik pada tumbuhan merupakan organ penting untuk berproduksi. Namun
banyak hasil fotosintesis ditranslokasikan ke bawah tanah, di mana hasil
fotosintesis tersebut mendukung pertumbuhan akan dan disimpan. Menurut
Mcnaughton dan Wolf (1998), siklus tahunan biomassa tumbuhan di atas dan di
bawah tanah mengarah kepada hubungan terbalik. Selama musim pertumbuhan, ketika
biomassa di atas tanah meningkat cepat, biomas di bawah tanah umumnya cenderung
menurun. Sedangkan pada akhir musim, biomassa di bawah tanah umumnya meningkat
kembali karena kelebihan produksi yang dihasilkan tunas-tunas kemudian
dipindahkan ke bawah.
2. Gambaran Umum Produktivitas Ekosistem
a.sebagian besar prosentase permukaan bumi berada dalam kategori
produktivitas yang rendah, akibat tidak adanya air seperti padang pasir atau
kekurangan hara seperti lautan dalam.
b. produktivitas lautan pada kenyataannya lebih rendah daripada
produktivitas daratan. Hal ini diakibatkan oleh beberapa penyebab, yang paling
tinggi adalah tingginya prosentase energi yang dipakai dalam respirasi oleh
pitoplangton, dan akibat kekurangan har terutama pada lapisan permukaan air.
c.ekosistem yang paling produktif adalah ekosistem terbuka, memiliki
komunikasi yang intensif terhadap ekosisitem lainnya (adanya masukan). Misalnya
estuaria, rawa dan koral dan kesemuanya, mendapatkan masukan nutrisi dari
daerah sekitarnya. Sistem setengah tertutup dengan siklus nutrisi yang mandiri
umumnya kurang produktif.
2.5 Produktivitas dalam pertanian
dan Implikasi Bagi Nutrisi Manusia
1. Produktivitas dalam Pertanian
- Pemanfaatan rata-rata energi
matahari oleh ekosistem alami adalah dua sampai tujuh kali rata-rata yang
dipakai oleh tananam pertanian. Hal ini memiliki implikasi yang sangat
luas. Berarti semua atau setengah dari pola produksi makanan kurang
efisien. Bila ekosistem alami ini dikonversi menjadi ekosistem pertanian
efisiensinya menurun. Rata-rata produktivitas biji-bijian dunia sekitar 2
grm/m2/hari, ini merupakan angka rendah jika dibandingkan dengan ekosistem
alami
- Dalam beberapa daerah iklim,sistem
petanian yang memanfaatkan energi surya sepenuhnya adalah tanaman yang
selama setahun penuh mempunyai penutupan atau kanopi yang rapat. Dalam hal
ini pertanian tumpang sari adalah gambaran system pertanian yang efisien.
Jumlah klorofil per unit are adalah tinggi,sehingga energi lebih banyak
yang dimanfaatkan.
- Pada kenyataannya semua
produktivitas yang diperkirakan untuk pertanian memerlukan subsidi energi.
Pertanian memerlukan subsidi energi bahan bakar untuk traktor atau untuk
mengolah tanah, memberikan pupuk, pestisida dan yang lainnya. Apabila
kesemuanya diperhitungkan maka efisiensi ekosistem sangat rendah.
2. Implikasi bagi Nutrisi
Manusia
Selama system alami
maupun pertanian produktivitasnya rendah maka haruslah dilakukan usaha untuk
meningkatkannya untuk memenuhi kebutuhan hidup manusia. Caranya adalah dengan
mengurangi faktor pembatas untuk kehidupan tanaman tumbuhan, seperti pembuatan
irigasi,penambahan pupuk, meningkatkan teknologi pertanian, pembuatan bibit
unggul dan lain-lainnya.
Pada umumnya hasil
kombinasi usaha ini meragukan,apakah dapat meningkatkan produksi makanan
sepuluh kali lipat, sehingga dapat mengimbangi laju pertumbuhan penduduk
manusia dibumi ini. Ketika efisienan produktivitas primer pertanian ini
berkaitan dengan kenyataan bahwa sebagian besar populasi manusia menduduki
tingkat tropic di atas herbivora. Dengan demikian sangat besar energi yang
hilang sebelum dimanfaatkn oleh manusia. Dengan demikian usaha yang dilakukan
adalah menanam tanaman yang langsung dapat dimakan oleh manusia.
DAFTAR PUSTAKA
Arnyana,
I.B.P.1999.Buku Ajar Ekologi Tumbuhan.Singaraja:Program
Study Pendidikan Biologi Jurusan Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam STKIP Singaraja
Mahmuddin.1999.The
7 Habits of Highly Effective People
Produktivitas
Ekosistem Hutan Hujan Tropis.di akses tanggal 6 November 2009
Campbell, N. A., J. B. Reece, L. G. Mitchell. 2002. Biologi
(terjemahan), Edisi kelima Jilid 3. Penerbit Erlangga. 
KEREN JUGA
BalasHapus