Outline “Keterkaitan Ekologi, Evolusi dan Keanekaragaman Tumbuhan”.

 

HUBUNGAN EKOLOGI DENGAN KEANEKARAGAMAN HAYATI 

1.     Pengertian keanekaragaman hayati 
2.     Sebaran keanekaragaman hayati dunia 
3.     Keanekaragaman hayati di Indonesia 
4.     Indigenous knowledge dan pemanfaatan keanekaragaman hayati 
5.     Kepunahan dan ekonomi sebagai pemicu utamanya 
6.     Status dan upaya konservasi terhadap ekosistem yanghampir punah/rusak 
7.     Profil ekologi spesies langka dan endemik 
8.     Tata Krama Berlingkungan 
9.     Deep ecology of philosophy 
10.   Diskusi hubungan ekosistem (ekologi)dengan keanekaragaman hayati 

Keanekaragaman merupakan suatu paradoks dari konsep mempertahankan/melestarikan spesies, yaitu disatu  sisi spesies harus melestarikan komposisi dan struktur gennya, sedangkan dipihak lain evolusi mengharuskan suatu organisme untuk selalu beranekaragam. Beberapa faktor yang terlibat dalam menentukan keanekaragaman spesies:

1.     Mutasi sebagai penyebab terjadinya keanekaragaman hayati 
2.     Pengaruh Hukum Hardy-Weinbergterhadap terjadinya keanekaragamanhayati 
3.     Seleksi alam dan variasi populasi sebagaipenyebabterjadinya keanekaragaman hayati
4.     Diskusi Hubungan Evolusi dengan Keanekaragaman

Pengaruh Hukum Hardy-Weinberg terhadap terjadinya keanekaragaman hayati

Hukum Hardy-Weinberg merupakan pernyataan teoretis secara matematika tentang dasar-dasar yang ada hubungannya dengan frekuensi gen di dalam populasi. Prinsip ekuilibrium Hardy-Weinberg menegaskan bahwa di dalam populasi yang ekuilibrium, maka baik frekuensi gen maupun frekuensi genotip akan tetap dari satu generasi ke generasi seterusnya. Hukum ini akan selalu berlaku pada suatu populasi dari waktu ke waktu dengan beberapa persyaratan yang wajib dipenuhi. Namun kenyataan di alam menunjukkan bahwa persyaratan-persyaratan tersebut tidak dapat dipenuhi. Dengan demikian dapat dikatakan  Hukum Hardy-Weinberg memberikan gambaran bahwa evolusi terus berjalan, ditunjukkan oleh adanya frekuensi alel dalam suatu populasi selalu berubah-ubah sesuai dengan tekanan seleksi yang bekerja. Tekanan seleksi yang dimaksud dapat melalui berbagai mekanisme, diantaranya a) efek pembentuk populasi (founder effect) contoh terbentuknya spesies endemic, b) arus genetik, c) efek leher botol contoh keanekaragaman genetik pada penyu hijau (Chelonia mydas), d) seleksi terarah, e) homogami, f) heterogami, g) kosanguinitas, h) natalitas dan mortalitas, i) migrasi, dan j) parthenogenesis

Seleksi alam dan variasi populasi sebagai penyebab terjadinya keanekaragaman hayati

Seleksi alam merupakan suatu mekanisme yang sangat penting dalam evolusi. Teori seleksi alam menyatakan sebagai berikut:

a). Individu organisme dalam suatu populasi berbeda satu sama lain dalam morfologi, fisiologi, perilaku, dan sebagian besar variasi ini diwariskan.

b). Populasi memiliki potensi tumbuh secara eksponensial, namun karena banyak individu yang mati menyebabkan populasi tersebut tidak dapat tumbuh tanpa batas.

c). Beberapa karakteristik yang diwariskan turun temurun akan meningkatkan kelangsungan hidup dan perkembang-biakan individu-individu yang memiliki karakteristik tersebut. Akibatnya keturunan mereka mampu meningkatkan proporsi populasi dari generasi ke generasi.

Perbedaan-perbedaan sistemik dari proses ketiga teori tersebut dalam kelangsungan hidup dan perkembangbiakan dikenal sebagai seleksi alam (natural selection). Seleksi alam merupakan suatu kekuatan luar yang halus kerjanya namun luar biasa kekuatannya dalam mengatur ke mana suatu organisme akan dibawa. Terdapat empat macam kemungkinan terjadinya seleksi di alam, yakni

a). Seleksi mengarah - Seleksi mengarah mengakibatkan frekuensi alel akan mengarah kepada salah satu ekstrim dari kisaran salah satu ciri. Akibatnya terjadi perubahan frekuensi alel ke salah satu keadaan homosigot.

b). Seleksi stabilitas - Pada tipe seleksi alam ini, fenotip yang ekstrim selalu terkena seleksi.

c). Seleksi memisahkan (disruptif) - Pada keadaan ini seleksi tertuju pada individu yang heterosigot.

d). Seleksi siklis - Pada kasus seleksi ini, seleksi alam bekerja secara bergantian.

Selain variasi dalam struktur internal, suatu populasi dapat pula mempunyai variasi. Beberapa variasi yang umum kita kenal selain subspecies adalah a) ekotip, b) ekofenotip, c) interaksi. Ekotip merupakan variasi yang dipengaruhi oleh faktor intrinsik terutama faktor genetik, sedangkan ekofenotip merupakan variasi yang banyak ditentukan oleh habitat. Sebagai contoh suatu tumbuhan air dapat memiliki daun yang berbeda apabila tumbuh di daratan. Adapun interaksi merupakan hubungan antara dua organisme yang dapat bersifat positif atau negatif. Interaksi meliputi mutualisme, kompetisi, dan predasi. Dalam keadaan persaingan antara dua takson yang berbeda dapat mengalami pergeseran dari suatu ciri, dimana suatu ciri  memiliki kisaran. Sehingga bila pada daerah yang mendapat tekanan persaingan maka salah satu jenis atau kedua-duanya dapat mengalami pergeseran ciri.

Mutasi sebagai penyebab terjadinya keanekaragaman hayati

Keanekaragaman merupakan faktor utama dalam evolusi, meskipun proses asal-usulnya belum diketahui dengan pasti, karena tanpa adanya keanekaragaman maka evolusi tidak mungkin terjadi. Di alam semesta terdapat dua faktor yang bekerja secara misterius dan harmonis, meskipun bertentangan yakni a) faktor yang menyebabkan keanekaragaman, dan b) faktor yang mempertahankan keutuhan suatu spesies. Pesatnya perkembangan dan kemajuan ilmu pengetahuan, memungkinkan kita dapat mempelajari beranekaragam bentuk dari hasil proses kehidupan yang merupakan ekspresi gen. Sebagai contoh: a) umur organisme suatu spesies tidak pernah sama, b) pada manusia terdapat bermacam-macam golongan darah, c) adanya variasi warna pada bunga sepatu, d) adanya ketidaksamaan pada wajah manusia, dan masih banyak lagi contoh yang lain. Asal-usul keanekaragaman bermula dari terjadinya kesalahan dalam pengkodean genetik, yang kita kenal dengan mutasi. Padahal,akurasi (kecermatan) dari kode genetik tidak pernah diragukan dan senantiasa benar karena Adenin hanya dapat berpasangan dengan Timin (mempunyai dua tangan bebas), sedangkan Guanin hanya berpasangan dengan Sitosin (mempunyai tiga tangan bebas). Mutasi merupakan suatu peristiwa yang relatif umum terjadi pada setiap organisme. Kecepatan mutasi pada setiap mikroorganisme berbeda-beda dan dalam kehidupan sehari-hari kecepatan mutasi yang terjadi jauh lebih lambat. Beberapa keadaan yang menyebabkan terjadinya mutasi gen, yaitu:

1)   Tautomer
Merupakan suatu bentuk stereoisomer dari molekul asam nukleat. Adanya stereoisomer  dalamtubuh adalah hal yang wajar dan normal karena mekanisme sel tidak pernah menganggap hal ini sebagai bentuk kesalahan. Beruntung, jumlah stereoisomer relative sedikit dan sifatnya kurang stabil. 

2)   Struktur analog
Dalam tubuh organisme terdapat sejumlah molekul yang memiliki struktur serupa dengan asam nukleat. Dalam keadaan tertentu, molekul-molekul tersebut dapat secara tidak sengaja menempati salah satu kedudukan asam nukleat. Karena molekul-molekul tersebut bukan molekul asing, maka sel tidak akan melakukan denaturasi. Hanya saja molekul-molekul tersebut tidak dapat berfungsi sebagai asam nukleat, akibatnya dalam proses berikutnya akan terjadi kesalahan. Berikut adalah molekul-molekul yang dimaksud, yakni inosin, hipoxantin, bromo-urasil, bromo-deoksiuridin, dan 2 aminopurin. 

3)   Inhibitor
Terdapat sejumlah molekul tertentu yang dapat menempati ruang pada DNA yang seharusnya diisi oleh asam nukleat. Apabila molekul-molekul tersebut menempati posisi asam nukleat, maka biasanya akan terjadi frameshift mutasi, sehingga terjadi pergeseran kode genetik dan bagian protein yang akan dikode menjadi salah semua. Molekul tertentu yang dimaksud adalah akridin, pseudouridin, metal-inosin, ribotimin, dan metilguanosin. 

4)   Zat mutagen
Sejumlah zat seperti asam nitrat, nitrogen mustard, peroksida dapat mengganggu dengan cara bereaksi dengan salah satu asam nukleat, sehingga terjadi perubahan pada asam nukleat tersebut. Akibat adanya perubahan maka asam nukleat memberikan informasi yang salah. 

5)   Radiasi Radioaktif
Beberapa kemungkinan yang dapat terjadi dari pengaruh sinar radioaktif berenergi sangat tinggi, yakni

· Mampu mengubah air dalam tubuh yang tersedia jumlah cukup banyak menjadiperoksida,akibatnya peroksida akan mengalami oksidasi sehingga bersifat mutagenik.

·  Terjadi dimerisasi dari Timin, yakni 2 Timin yang bersebelahan akan saling berikatan sehinggabersifat irreversible. Akibatnya kedua Timin tidak dapat berfungsi memberikan informasi genetik.

·     Mampu memutuskan rantai DNA. 

6)   Radiasi Ultraviolet

Sudah dapat dipastikan bahwa radiasi ultraviolet memegang peranan penting dalam menimbulkan keanekaragaman pada ‘masa prekambrian’. Hal ini dapat terjadi karena atmosfer bumi belum memiliki lapisan ozon. Denan daya tembus beberapa milimeter mampu menembus sel dan memutuskan rantai DNA atau merusak salah satu asam nukleat. Karena mekanisme pembawa informasi genetik belum sempurna maka banyak sekali terjadi kesalahan replikasi, akibatnya pada hewan Prokariot terdapat beragam kode genetik namun sebaliknya pada hewan eukariot hanya terdapat satu macam kode genetik saja.