tenaga

TENAGA DALAM BIOSFERA (ALIRAN TENAGA)

PENGENALAN

Simmons (1982) menyatakan biosfera adalah permukaan bumi dan bahagian

atmosfera yang paling bawah di mana organisma hidup. Manakala Bradshaw &

Weaver (1992) menyatakan biosfera ialah persekitaran organisma hidup, dibina oleh

interaksi atmosfera-lautan, bumi dan persekitaran-permukaan bumi.

Biosfera wujud dalam komponan yang dipanggil habitat yang berfungsi

sebagai ekosistem. Ekosistem berinteraksi sebagai tempat tinggal, punca makanan,

pengguna dan penghurai. Biosfera adalah semua tempat yang berhampiran dengan

kita ataupun semua tempat lain di muka bumi ini di mana ada pelbagai bentuk

kehidupan. Biosfera menyediakan oksigen, sumber makanan, perubatan, simpanan

air, sunber kayu balak dan pelancongan. Biosfera terbahagi kepada biotik dan

abiotik.

Komponen biotik ialah hidupan. Hidupan ini terdiri daripada pengeluar,

pengguna dan pengurai. Pengeluar ialah tumbuhan, pengguna terbahagi kepada

tiga iaitu:

Pengguna primer herbivor

Pengguna sekunder karnivor

Pengguna tertier omnivor

Komponen abiotik pula terdiri daripada bukan hidupan. Benda bukan hidupan

yang membentuk sesebuah ekosistem terdiri daripada air, udara, mineral, tanah

termasuklah pelbagai jenis gas seperti karbon dioksida,nitrogen, oksigen dan lain-

lain.

tenaga

PROSES UMUM DALAM BIOSFERA

Antara proses-proses umum yang terdapat dalam biosfera ialah :

Perpeluhan Penguraian Adaptasi Persaingan Transpirasi Pengangkutan

ISU DALAM BIOSFERA

Kepupusan spesies

Kepupusan habitat

Pola kepelbagaian spesies

Taburan tumbuhan mengikut iklim

Taksonomi tumbuhan

Kepelbagaian spesies di satu-satu ruang

Manusia sebagai pengganggu ekosistem

Adaptasi tumbuhan dan haiwan

PENGENALAN BIOTIK

Komponen biotik merupakan komponen dalam alam semulajadi yang hidup,

misalnya manusia, haiwan dan tumbuhan. Ia meliputi semua makhluk hidup di bumi,

sama ada tumbuhan ataupun haiwan. Dalam ekosistem, tumbuhan berperanan

sebagai pengeluar, haiwan berperanan sebagai pengguna, dan mikroorganisma

berperanan sebagai pengurai.

Tumbuhan

Haiwan

Manusia

Melibatkan perubahan tenaga

Biotik (segala benda hidup )

tenaga

EKOSISTEM DAN BIOTIK

Alam sekitar terdiri daripada komuniti-komuniti berbagai jenis tumbuhan dan

haiwan, hidup dalam satu kawasan yang sama, berinteraksi dan mempunyai

pengaruh antara satu sama lain. Contohnya di kawasan paya bakau, sungai, kolam

di mana terdapat organisma hidup yang besar dan mikroskopik yang hidup

bersama yang dinamakan sebagai ekosistem biotik. Ekosistem biosis atau biotik

adalah komponen yang hidup, iaitu komuniti dalam suatu ekosistem.

KEBERGANTUNGAN ANTARA KOMPONEN BIOTIK

Kebergantungan antara komponen biotik dapat terjadi melalui :

Rantai makanan

Rantai makanan ialah hubungan makanan antara spesies dalam satu ekosistem

atau tempat tinggal. Siratan makanan pula ialah gabungan beberapa rantai

makanan. Ini kerana jarang sekali sesuatu sumber makanan dimakan oleh hanya

satu jenis hidupan sahaja. Semua rantai makanan bermula dengan autotrof,

sama ada tumbuhan ataupun mikroorganisma.

Contohnya adalah :

Manusia memerlukan udara untuk bernafas.

Tumbuhan hijau memerlukan cahaya untuk melakukan fotosintesis.

Serigala memakan kancil untuk hidup.

Seterus juga dalam rantai makanan berlakunya perubahan tenaga yang

meliputi dari tenaga yang dipindahkan terus dari matahari kepada pengeluar/

tumbuhan untuk proses fotosintesis. Daun pokok akan melakukan proses

fotosintesis untuk membuat makanan dan hasilnya ialah tenaga kimia yang

disimpan oleh tumbuhan dalam bentuk karbohidrat, protein, lemak dan asid

tumbuhan.

tenaga

Tenaga kimia dan haba dipindahkan dari pengeluar/ tumbuhan ke pengguna

primer. Tenaga kimia dan haba dari pengguna sekunder akan berpindah kepada

pengguna tertier (omnivor) iaitu apabila haiwan karnivor memakan karnivor yang lain

atau memakan herbivor serta pengeluar.

Organisma pengurai seperti bakteria dan kulat pula memperolehi tenaga

kimia daripada molekul yang kaya dengan tenaga daripada tisu organisma yang

mereput dan menguraikan jisim organik yang mati ialah seperti kulat, bakteria, ulat,

dan cacing tanah.

STRUKTUR/ KOMPONEN BIOTIK

Komponen biotik ialah benda-benda hidup dalam ekosistem dan ianya terdiri

daripada tiga komponen yang utama iaitu pengeluar, pengguna dan pengurai.

PENGELUAR

Komponen Pengeluar ditakrifkan sebagai organisma autotrof. Ia terdiri

daripada tumbuhan hijau yang mensintesiskan bahan makanan organik melalui

proses fotosintesis. Tumbuhan hijau menggunakan tenaga matahari dari cahaya

matahari dan menukarkan karbon dioksida serta larutan galian atau mineral dari

tanah yang membentuk gula atau glukos dan mengeluarkan oksigen ke udara

sebagai bahan sampingan.

Bahan gula atau glukos kemudian ditukarkan menjadi bahan organik yang

lebih kompleks untuk menjadi bahan asas bagi tumbuhan membesar. Proses ini

berlaku dengan menggunakan bahan mineral seperti nitrogen, kalium, fosforus,

sulfur yang diserapkan daripada tanah. Dengan proses fotosintesis, autotrof

menghasilkan makanan untuk terus membesar dan tumbuh dengan subur.

tenaga

PENGGUNA

Organisma heterotrof yang makan organisma lain. Ia terdiri daripada jenis

haiwan yang berlainan sebagai pengguna primer, pengguna sekunder dan

pengguna tertier. Organisma ini juga dikenali sebagai herbivor, karnivor dan

omnivor.

Herbivor :

Haiwan yang memakan tumbuh-tumbuhan.

Makanan yang dihasilkan oleh tumbuh-tumbuhan disimpan dalam daun,

batang, akar dan sebagainya dimakan oleh herbivor untuk memperolehi

tenaga untuk kehidupan dan pembesarannya.

Contoh : Belalang dan Arnab.

Karnivor

Haiwan yang memakan daging sebagai makanan utamanya.

Contohnya harimau, singa dan lembu adalah karnivor yang besar manakala

burung, katak adalah karnivor yang kecil.

Omnivor

kumpulan biotik / hidupan yang memakan tumbuhan dan haiwan sahaja.

Contohnya :beruang dan tupai.

PENGURAI

organisma yang terdapat dalam tanah yang dapat menguraikan bahan organik iaitu

daripada sisa tumbuhan dan haiwan yang telah mati serta bahan kumuh daripada

organisma tertentu. Pengurai akan menukarkan bahan organik kepada bahan bukan

organik seperti humus, kalium, nitrogen dan lain-lain yang dapat digunakan semula

oleh tumbuh-tumbuhan atau pengeluar.

tenaga

Aras trofik

Aras trofik merujuk kepada kedudukan organisma-organisma yang dihubungkaitkan

oleh tenaga dalam rantai makanan di mana pengeluar pada aras pertama, herbivor

(pengguna primer) aras kedua, Karnivor (pengguna sekunder) pada aras ketiga dan

omvivor (pengguna tertier) pada aras ke empat.

Piramid ekologi (Piramid aliran) dan kehilangan tenaga

Piramid aliran bermaksud peringkat-peringkat atau tahap-tahap di dalam rantaian

makanan dengan bilangan organisma atau haiwan yang terlibat di dalam setiap

peringkat.

Aliran tenaga dalam siratan makanan boleh dilihat dalam bentuk piramid kerana

bilangan di setiap peringkat adalah tidak sama. Bilangan pengeluar adalah bilangan

yang paling banyak dan berada di peringkat paling bawah di dalam piramid kerana

bilangan pengeluar ini tidak menggnakan tenaga yang terlalu banyak untuk terus

hidup.

Selepas pengeluar pengguna primer pula berada di lapisan yang kedua. Ini kerana

bilangan pengguna primer sedikit berbanding dengan pengeluar tetapi

lebih berbanding dengan pengguna sekunder. Pengguna primer berada di atas

pengeluar dalam piramid menunjukkan pengguna primer memerlukan tenaga yang

lebih berbanding dengan pengeluar. Bilangan pengguna primer sedikit berbanding

dengan pengeluar juga penting untuk memastikan pengguna primer mendapat

makanan yang secukupnya.

Pada peringkat ketiga piramid dihuni oleh pengguna sekunder. Bentuk piramid yang

semakin mengecil ke atas mengambarkan bilangan pengguna sekunder lebih sedikit

berbanding dengan pengguna primer. Dan ia berada di atas pengguna primer

tenaga

menggambarkan pengguna sekunder memerlukan tenaga yang banyak berbanding

dengan pengguna primer. Bilangan pengguna sekunder sedikit berbanding dengan

pengguna primer penting untuk memastikan supaya pengguna sekunder mendapat

makanan yang secukupnya.

Pada peringkat keempat atau puncak piramid dihuni oleh pengguna tertier. Ia

berada di puncak menunjukkan tenaga yang diperlukan oleh pengguna tertier ini

sangat banyak berbanding dengan pengguna-pengguna yang lain. Ruang yang

runcing dan kecil menunjukkan bilangan pengguna ini adalah sangat sedikit. Ini

penting untuk memastikan pengguna tertier ini mendapat makanan yang

secukupnya.

Piramid aliran dan kehilangan tenaga

Sebenarnya susunan di dalam piramid ini penting kerana ia adalah bertujuan untuk

memastikan berlakunya keseimbangan dan penerusan rantaian makanan di dalam

satu-satu ekosistem.

Sekiranya bilangan pengguna sekunder dan pengguna tertier lebih besar daripada

pengguna primer dan pengeluar akan berlaku ketidakseimbangan di dalam

sesebuah ekosistem

ABIOTIK

Abiotik merupakan benda bukan hidupan yang membentuk sesebuah

ekosistem biosfera. Ia terdiri daripada matahari, air, udara, mineral, tanah

termasuklah pelbagai jenis gas seperti Karbon dioksida, Nitrogen, Oksigen dan lain-

lain.

1. MATAHARI

Matahari merupakan sumber tenaga kepada semua hidupan. Dalam sistem

biosfera, tenaga matahari berperanan penting dalam proses fotosintesis bagi

tenaga

tumbuhan untuk membuat makanan sendiri. Ia membekalkan tenaga kepada semua

tumbuhan hijau bagi menjalankan proses fotosintesis. Bagi sistem hidrologi, sinaran

matahari yang dipancarkan amat penting bagi berlakunya proses sejatan. Tanpa

proses sejatan, kitaran hidrologi adalah tidak lengkap.

2. SUHU

Pada umumnya kehidupan di dunia dapat bertahan hidup hanya pada suhu

0oC–40oC. Hanya kehidupan tertentu sahaja yang dapat hidup di bawah suhu 0oC

atau diatas dari suhu 40oC. Haiwan berdarah panas mampu hidup pada suhu di

bawah titik beku karana memiliki bulu dan suhu tubuh yang tetap.

Semasa musim hujan, suhu udara lebih rendah dan kadar kelembaban adalah

tinggi berbanding dengan musim panas. Jumlah dan pola taburan hujan adalah

faktor penting untuk penghasilan hasil tanaman yang baik.

3. KITARAN NUTRIEN

Kitar Nutrien merupakan kitaran bahan kimia atau unsur kimia yang ada dalam

sesebuah ekosistem. Kitaran ini berlaku secara berterusan dan berkesinambungan

dalam edaran yang lengkap dan sempurna. Contohnya ialah kitar Oksigen, kitar

Karbon, kitar Nitrogen, kitar Hidrologi dan lain-lain lagi.

a. KITARAN NITROGEN

Kitaran Nitrogen ialah bagaimana Nitrogen iaitu unsur udara berinteraksi

dengan persekitaran fizikal yang merupakan unsur lain yang membentuk sistem

bumi. Gas Nitrogen di atmosfera, tumbuhan dan haiwan (dalam protein tumbuhan

dan haiwan) serta bahan buangan diserap dalam tanah dan disimpan sebagai nitrat,

tenaga

ammonia dan nitrit. Gas ini dibebaskan sebagai gas Nitrogen ke udara melalui

proses penitritan oleh bakteria.

Tumbuhan mendapat Nitrogen melalui akar dalam bentuk Ammonia atau Nitrat

dan ditukar kepada molekul organik (asid ammonia, protein dan lain-lain). Nitrat ke

dalam tanah juga melalui bakteria pengikat Nitrogen pada tumbuhan kekacang.

Nitrat ini di serap oleh akar tumbuhan seterusnya tumbuhan dimakan oleh haiwan.

Bahan kumuhan haiwan atau manusia juga mengandungi ammonia.

Di dalam tanah, organisma mati mengalami proses pereputan menghasilkan

ammonia atau nitrat ke dalam tanah. Nitrat ke dalam tanah juga daripada bakteria

pengikat Nitrogen menghasilkan baja nitrat dan baja ini akan diserap oleh tumbuhan

terutama dalam aktiviti pertanian.

b. KITAR OKSIGEN

Proses respirasi dan fotosintesis merupakan proses utama dalam kitaran

Oksigen. Kitar Oksigen berlaku melalui empat proses iaitu melalui:

Fotosintesis

Respirasi

Pembakaran

Pereputan

Kitar Oksigen berlaku melalui pengambilan, penggunaan dan pengembalian

Oksigen di ruang atmosfera Tumbuhan memerlukan Karbon dioksida dari atmosfera

dalam menghasilkan makanan iaitu proses fotosintesis lalu membebaskan gas

Oksigen. Gas Oksigen membentuk gas ozon yang menghalang cahaya ultra ungu

ke bumi. Oksigen juga digunakan oleh haiwan untuk proses pernafasan lalu

membebaskan Karbon dioksida ke udara melalui proses respirasi. Oksigen juga

diserap oleh air lalu boleh mengoksida objek besi.

Semasa proses pernafasan, sel-sel badan diberi tenaga untuk bergerak dan

membina. Oksigen diperlukan untuk menguraikan sebatian organik (glukosa) bagi

tenaga

menghasilkan Karbon dioksida, air dan tenaga. Oksigen diserap dalam paru-paru ke

dalam aliran darah dan kemudian dibawa ke seluruh badan. Kemudian Karbon

dioksida dipulangkan ke paru-paru dan dikeluarkan daripada tubuh apabila

menghembuskan nafas. Proses pereputan oleh bakteria dan kulat melibatkan

pengambilan Oksigen dari ruang atmosfera untuk mengeluarkan Karbon dioksida

dan menghasilkan nutrien tanah.

c. KITAR KARBON

Kitaran karbon merupakan proses di mana karbon digunakan dan kemudian

dilepaskan semula ke udara. Karbon merupakan unsur utama dalam sebatian

organik seperti karbohidrat, lemak dan protein. Karbon dioksida terdiri daripada satu

atom karbon dan dua atom Oksigen, CO2.

Gas Karbon dioksida digunakan oleh tumbuhan untuk proses fotosintesis bagi

menghasilkan makanannya sendiri untuk proses pembesaran. Tumbuhan ini

dimakan oleh organisma hidup iaitu haiwan. Haiwan yang makan tumbuhan

memperolehi unsur-unsur karbon daripadanya. Apabila tumbuh-tumbuhan dan

haiwan mati, tumbuh- tumbuhan dan tubuh haiwan akan mereput. Pereputan yang

dilakukan oleh bakteria dan kulat dalam tanah membebaskan Karbon dioksida.

Karbon dalam atmosfera dalam bentuk gas Karbon dioksida yang terhasil

daripada aktiviti pembakaran terutama yang menggunakan bahan api fosil.

Pembakaran bahan-bahan api yang mengandungi karbon seperti arang batu dan

petroleum juga membebaskan Karbon dioksida. Semasa pernafasan, haiwan

membebaskan Karbon dioksida. Proses-proses seperti pereputan, pembakaran dan

pernafasan diseimbangkan oleh fotosintesis.

AKTIVITI MANUSIA YANG BOLEH MEMPENGARUHI KITAR KARBON

tenaga

Antara aktiviti-aktiviti manusia yang boleh mempengaruhi kitar karbon ialah:

Pembakaran bahan api fosil iaitu melalui kenderaan dan kilang, pembakaran

sampah, pembakaran terbuka membebaskan CO2 ke atmosfera.   

Perlombongan arang batu dan petroleum bebaskan karbon di atmosfera

simpanan karbon di bumi berkurangan dan tidak dpt diimbangi dengan CO2 di

udara.

Penebangan hutan secara besar-besaran atau penyahutanan meningkatkan

kandungan CO2 di atmosphere.

CO2 digunakan oleh tumbuh-tumbuhan dalam proses fotosintesis.

Penyahutanan mengganggu proses pengimbangan Karbon dioksida dengan

Oksigen.

4. Air

Istilah kitaran hidrologi diguna untuk menerangkan pertukaran air yang

berterusan. Kitar hidrologi tidak ada titik permulaan dan penamat. Di lautan, air

tersejat ke dalam atmosfera dan membentuk wap-wap air yang berkumpul menjadi

awan. Wap air apabila mencapai ke peringkat tepu akan turun sebagai kerpasan

sama ada dalam bentuk hujan, embun, salji dan sebagainya. Kerpasan di bahagian

daratan akan dialirkan dalam pelbagai cara seperti:

melalui larian air permukaan

di alir oleh sistem sungai ke laut

Sebahagian kerpasan akan menyusup ke dalam tanah dan mengalir sebagai

air bawah tanah. Selain daripada kerpasan itu mengalir ke laut, di fasa daratan juga

berlaku proses seperti pintasan, sejatan dari lembapan tanah dan juga sejat-peluhan

tumbuhan, susupan, simpanan serta rembesan air dalam tanah. Di fasa lautan, kitar

hidrologinya adalah lebih pendek dan lebih mudah.

tenaga

5. ANGIN DAN KELEMBABAN

Kelembapan ialah jumlah kandungan wap air dalam udara di sesuatu kawasan

tertentu pada satu-satu masa. Ia disukat dengan unit gram per meter padu (g/m3).

Jika wap air itu dalam udara banyak, udara dikatakan lembap dan sebaliknya jika

kandungan wap air itu adalah kurang, udara tersebut dikatakan kering. Biasanya di

kawasan sejuk, kelembapan adalah rendah manakala kawasan khatulistiwa

mempunyai kelembapan yang tinggi. Bergantung kepada suhu, kemampuan udara

menampung wap air adalah mengikut had tertentu yang dikenali sebagai takat tepu.

Kelembapan biasanya dianalisis secara mutlak dan secara bandingan.

Kelembapan mutlak diukur untuk menunjukkan kuantiti lembapan hakiki pada satu-

satu masa, iaitu berapa banyak wap air yang terkandung di dalam udara yang

diketahui isipadunya dengan unit gram per meter padu. Kelembapan bandingan pula

diukur untuk mencari perbezaan kadar wap air semasa dalam udara berbanding

kuantiti maksimum yang mampu ditampungnya pada masa itu yang dinyatakan

dalam bentuk peratus. Kelembapan diukur dengan higrometer yang terdiri daripada

termometer bebuli lembap dan termometer bebuli kering.

6. UDARA

Kandungan utama udara di atmosfera ialah Nitrogen (78%), Oksigen (21%),

dan lain-lain gas (1%). Oksigen adalah satu keperluan asas bagi hampir semua

benda hidup. Selain itu, air juga merupakan satu komponen atmosfera yang penting

dan ia hadir dalam bentuk wap air yang tersejat dari permukaan bumi. Daripada wap

air ini terbentuklah awan yang akhirnya mengembalikan air ke muka bumi sebagai

hujan atau salji. Komponen lain dalam udara ialah partikel pepejal yang halus.

Partikel-partikel ini dikenali sebagai ‘aerosol’ dan ia bertindak sebagai pengewap,

membolehkan wap air terpeluap di sekelilingnya dan membolehkan pembentukan

awan.

tenaga

7. pH

Tanah ialah lapisan atas permukaan bumi. Tanah mempunyai lapisan yang

berbeza dari segi ketebalan dan warna yang dipengaruhi oleh iklim, topografi, bahan

induk, tumbuhan asal dan masa. pH tanah ialah keasidan atau kealkalian sesuatu

tanah. Tanah tropika biasanya bersifat asid. Keasidan ini wujud kerana kehadiran

ion hidrogen (H+). Nilai pH tanah ditentukan oleh kepekatan ion hidrogen (H+).

Nutrien dalam tanah mudah larut dalam larutan tanah pada pH tertentu.

pH rendah – pembebasan ion ferum dan magnesium.

pH tinggi – pembebasan ion Kalsium dan Magnesium.

Keempat ion itu bertindakbalas dengan fosfat membentuk fosfat tidak larut.

Fosfat kurang tersedia jika pH terlalu tinggi atau rendah.

Aktiviti mikroorganisma dalam tanah juga bergantung kepada tahap pH tanah.

Mikroorganisma yang bermanfaat hidup pada pH 5.5 – pH 7.8. Mikroorganisma

yang jalankan proses penitratan terjejas bila pH kurang 5.5. pH yang rendah

merencatkan aktiviti cacing tanah. pH tanah yang rendah juga menyebabkan kulat

mudah membiak, tumbuhan sukar memperoleh nutrien dan pertumbuhan akar

terjejas apabila pH tanah terlalu tinggi atau rendah.

8. MINERAL

Mineral yang diperlukan tumbuhan misalnya sulfat (S), fosfat (P), kalium (K),

kalsium (Ca), magnesium (Mg), ferum (fe), natrium (Na), dan klorin (Cl). Mineral-

mineral itu diperoleh tumbuhan dalam bentuk ion-ion yang larut di dalam tanah.

Haiwan dan manusia pun memerlukan mineral untuk mengawal keseimbangan

bendalir dan mengawal atur keseimbangan asid bes. Mineral berfungsi sebagai

juzuk untuk enzim, hormon serta beberapa sebatian utama lain yang disintesis

dalam badan.

tenaga

9. TANAH

Tanah ialah lapisan atas permukaan bumi. Tanah mempunyai lapisan yang

berbeza dari segi ketebalan dan warna yang dipengaruhi oleh iklim, topografi, bahan

induk, tumbuhan asal dan masa. Komponen tanah terdiri daripada bahan mineral

sebanyak 45%, air sebanyak 25%, gas sebanyak 25% dan bahan organik sebanyak

5%.

Lapisan tanah lazim

1. Tanah atas

terdapat sisa tumbuhan dan haiwan ketebalan 15 cm dan lapisan paling subur pengudaraan baik dan kandungan bahan organik tinggi

- akar tumbuh dengan baik. Tempat tinggal hidupan tanah.

2. Tanah bawah berada di bawah tanah atas lebih padat mengandungi bahan terkumpul melalui larut resap. Lapisan keras – halang akar tumbuh dan pengaliran air. Sedikit organisma hidup

3. Batuan Bahan induk tanah. Alami proses luluhawa.

Tanah memberi sokongan mekanik kepada akar dengan cengkaman akar

menyebabkan tumbuhan tumbuh tegak supaya dapat terima cahaya untuk

menjalankan proses fotosintesis. Tanah juga dapat membekal nutrien kepada

tumbuhan. Tanah menyimpan nutrien. Sebahagiannya berbentuk bahan organik

yang dibebas apabila reput. Tanah juga dapat membekal oksigen dan air kepada

tenaga

tumbuhan. Udara tanah mengandungi gas CO2, O2 dan lain-lain lagi. Gas CO2 lebih

banyak kerana terhasil dari respirasi akar, respirasi organisma tanah dan pereputan

bahan organik.

tenaga