EKOLOGI POPULASI

EKOLOGI POPULASI

Setiap populasi makhluk hidup mengalami proses yang sama. Antara lain dia mengemukakan tingkat fertilitas suatu organisme mungkin sangat tinggi, tetapi bahaya yang mengancam populasinya juga besar.

Tarumingkeng (1994), Populasi adalah sehimpunan individu atau kelompok individu dalam satu spesies (atau kelompok lain yang dapat melangsungkan interaksi genetik dengan jenis yang bersangkutan), dan pada waktu tertentu menghuni suatu wilayah atau tata ruang tertentu. Smith (1990) mendefinisikan populasi sebagai kelompok organisme spesies yang sama yang mengalami interbreeding . Krebs (2001) populasi adalah sekelompok organisme sejenis yang menempati ruang tertentu pada waktu tertentu.

Populasi memiliki karakterisitik kelompok – statistical measure – yang tidak dapat diterapkan pada individu. Karakteristik dasar populasi yang banyak didiskusikan adalah kepadatan (density). Empat parameter populasi yang mengubah kepadatan populasi adalah natalitas ( telur, biji, produksi spora, kelahiran), mortalitas (kematian), imigrasi dan emigrasi

Karakteristik Populasi

Kepadatan
Kepadatan populasi ialah besarnya populasi dalam hubungannya dengan suatu unit atau satuan ruangan. Perlu diingat bahwa perhitungan jumlah terlalu mementingkan arti organisme kecil, sedangkan biomassa terlalu membesarkan arti organisme besar, sedangkan komponen arus energi memberikan indeks yang lebih baik untuk membandingkan populasi mana saja dalam ekosistem.

Faktor yang mempengaruhi kepadatan:
Perubahan kepadatan populasi dipengaruhi oleh empat parameter primer dari populasi yaitu natalitas, mortalitas, imigrasi dan emigrasi. Ketika kita menanyakan mengapa populasi meningkat atau menurun pada spesies tertentu, jawabannya adalah karena salah satu dari parameter ini berubah. Apabila natalitas dan imigrasi meningkat dalam populasi sedangkan emigrasi dan mortalitas menurun, maka kepadatan populasi akan bertambah. Pertambahan jumlah organisme kedalam populasi ini disebut laju kepadatan yaitu jumlah organisme atau individu yang bertambah ke dalam populasi per satuan waktu. Jika N merupakan simbol untuk jumlah organisme dan t merupakan simbol waktu.

 
Kepadatan Absolut: Para ekologiwan menentukan kepadatan absolut dengan dua cara yaitu dengan penghitungan total dan dengan menggunakan sampel.

Natalitas
Salah satu faktor utama yang menyebabkan peningkatan kepadatan populasi adalah natalitas, yaitu produksi individu-individu baru di dalam populasi melalui kelahiran, haching, germinasi atau pembelahan. Fekunditas: kondisi fisiologis yang mengacu pada kapasitas reproduksi organism. Fertilitas : konsep ekologi yang didasarkan pada kemampuan organisme menghasilkan anak pada periode tertentu.

Fertilitas nyata (realized fertility)
Kelahiran maksimum (kelahiran fisiologis): produksi maksimum dari individu-individu baru dalam populasi pada kondisi yang ideal (tidak ada faktor lingkungan yang membatasi reproduksi, hanya dibatasi oleh faktor fisiologi individu sendiri). Disebut juga potensi biotik organism. Kelahiran ekologis : produksi individu baru dalam populasi pada kondisi lingkungan yang ada, banyak faktor yang dapat membatasi angka kelahiran atau sangat dipengaruhi kondisi lingkungan

Laju kelahiran
Laju kelahiran adalah jumlah organisme yang dihasilkan individu betina per unit waktu. Besar laju kelahiran sangat dipengaruhi oleh tipe organisme yang sedang dipelajari. Beberapa spesies melakkukan perkawinan setahun sekali, spesies lain beberapa kali dalam satu tahun, ada yang sepanjang tahun. Beberapa spesies menghasilkan banyak biji atau telur sedang yang lain hanya beberapa telur atau biji. Laju kelahiran populasi disebut angka kelahiran kotor (crude natality). Laju kelahiran individu disebut laju kelahiran spesifik (specific natality) karena setiap individu akan mempunyai angka kelahiran yang berbeda. Dalam perhitungan laju kelahiran, harus dibedakan antara Nn dengan N.

Mortalitas (Kematian)
Mortalitas adalah jumlah individu dalam populasi yang mati selama periode waktu tertentu. Dalam studi populasi biologiwan lebih tertarik pada mengapa organisme mati pada usia tertentu. Mortalitas atau kebalikannya survival, bisa dilihat dari berbagai aspek. Longitivitas difokuskan pada usia kematian dari individu dalam populasi. Dua tipe longitivitas yaitu: (a) Longitivitas potensial (potential longitivity), dan (b) Longitivitas nyata (realized longitivity). Longitivitas potensial adalah usia hidup maksimum suatu spesies yang semata-mata dibatasi oleh faktor fisiologi organisme tersebut, angka kematian akan konstan (kemampuan hidup organisme pada kondisi optimum). Longitivitas potensial adalah usia hidup nyata organisme di alam. Sebgaian besar organisme yang hidup di alam jarang pada kondisi optimum, sebagian besar hewan atau tumbuhan mati karena penyakit, predator, atau ancaman alamiah lain. Laju kematian populasi adalah jumlah individu dari suatu populasi yang mati dalam periode waktu tertentu (jumlah yang mati per satuan waktu). Laju kematian populasi nilainya negatif, karena merupakan kebalikan dari angka kelahiran. Nisbah antara angka kelahiran dan kematian disebut vital indeks yang dirumuskan dalam bentuk persentase (%)

Kurva Kehidupan
Di dalam populasi yang penting dipelajari bukan angka kematian, tetapi bagaimana populasi tersebut dapat menghindari kematian (survival). Jika angka kematian dilambangkan dengan M, maka laju kehidupan populasi (survival rate) = 1 – M. Angka kehidupan atau laju kehidupan organisme secara umum digambarkan dalam bentuk kurva kehidupan. Ada tiga tipe kurva kehidupan yaitu (a) kurva cembung, (b) kurva cekung, (c) kurva diagonal.

Tiga tipe kurva kehidupan
(a) Kurva cembung: merupakan kurva kehidupan suatu populasi dimana pada waktu muda laju kematian populasi rendah, tetapi mendekati umur tua laju kematian populasi tinggi. Individu cenderung berumur panjang.
(b) Kurva cekung: menunjukkan bahwa laju kematian populasi sangat tinggi pada waktu populasi berumur muda dan selanjutnya menjadi menurun pada saat populasi mulai berumur tua.
(c) Kurva diagonal: mempunyai umur kehidupan yang relatif konstan, laju kematian populasi konstan. Jarang di alam ditemukan populasi yang mempunyai laju kematian konstan, yang sering ditemui mendekati konstan.

Tabel kehidupan (life table)
Kurva kelangsungan hidup suatu populasi didapatkan dengan cara membuat pengamatan terhadap populasi dalam bentuk tabel kehidupan (life table). Tabel kehidupan memberikan informasi dasar untuk mempelajari perubahan kepadatan dan laju pertambahan atau pengurangan suatu populasi. Model perkembangan populasi dapat disusun berdasarkan hasil pengumpulan data kerapatan populasi atau jumlah individu (N) untuk waktu tertentu (t).

Distribusi umur
Individu di dalam populasi mencakup berbagai tingkat umur. Proporsi individu dalam setiap kelompok umur disebut distribusi umur. Keadaan distribusi umur berpengaruh terhadap tingkat kematian dan kelahiran. Rasio dari kelompok-kelompok umur dari populasi menentukan status reproduktif yang sedang berlangsung dari populasi tersebut, sehingga menentukan pertumbuhan populasi untuk waktu berikutnya. Dari distribusi umur dapat diramalkan tingkat kelahiran dan kematian sehingga dapat diperkirakan keadaan populasi masa yang akan datang, karena distribusi umur sangat besar pengaruhnya perhadap pertumbuhan populasi dan dinamika populasi. (a) Populasi yang berkembang dengan cepat, sebagian besar individu muda, (b) Populasi stasioner memiliki pembagian kelas umur lebih merata, (c) Populasi menurun, sebagian besar individunya berusia tua.

Pembagian umur organisme
Piramida umur. Umur di dalam populasi dapat digambarkan dalam bentuk piramida yang disebut dengan piramida umur populasi. Suatu model yang menggambarkan perbandingan geometri dari perbedaan kelompok umur di dalam suatu populasi.
(a) Piramida Bentuk Segitiga. Piramida ini menunjukkan persentase individu muda di dalam populasi tinggi. Di dalam populasi di mana kelompok umur individu muda tinggi biasanya laju kelahiran tinggi dan dapat saja pertumbuhan populasi eksponensial, seperti pada populasi ragi, Paramaecium dan sebagainya.Pada keadaan seperti ini setiap perubahan (regenerasi) akan lebih banyak dari pendahulunya dan akan memberikan dasar piramida umur yang lebar.
(b) Piramida Bentuk Genta. Menunjukkan proporsi yang seimbang dari individu-individu muda sampai tua. Selanjutnya laju pertumbuhan populasi konstan dan stabil. Fase kelompok umur sebelum reproduksi dan reproduksi menjadi seimbang berbeda sedikit saja dan kelompok umur populasi memberikan strukutur bentu genta atau lonceng.
(c) Piramida Bentuk Kendi. Menunjukkan persentase yang rendah untuk individu-individu muda dan proporsi besar pada fase setelah reproduksi. Hal ini dapat terjadi jika laju kelahiran secara drastis diturunkan, maka jumlah individu sebelum reproduksi menjadi lebih kecil dan lebih rendah dari kelompok pos reproduksi.

Distribusi populasi
Kemampuan untuk menyebar merupakan salah satu siklus hidup yang sangat penting dalam organisme, merupakan proses ekologis yang menghasilkan aliran gen (gen flow) diantara populasi lokal dan membantu untuk menghindari terjadinya inbreeding. Penyebaran individu dalam populasi dapat dibatasi oleh halangan geofrafis, dan berpengaruh terhadap komposisi komunitas.

Tiga pola penyebaran populasi
(a) Emigrasi. Suatu pergerakan individu ke luar dari tempat atau daerah populasinya ke tempat lainnya dan individu tersebut tinggal secara permanen di tempat beru tersebut.
(b) Imigrasi. Suatu pergerakan individu populasi ke dalam suatu daerah populasi dan individu tersebut meninggalkan daerah populasinya selanjutnya tinggal di tempat baru.
(c) Migrasi. Pergerakan dua arah, ke luar dan masuk populasi atau populasi pergi dan datang secara periodik selama kondisi lingkungan tidak menguntungkan maka individu-individu suatu populasi akan berpindah tempat, sedangkan kalau suadah menguntungkan kembali ke tempat asal.

Dalam kaitannya dengan ruang (skala kecil), individu-individu di dalam populasi menyebar dengan tiga pola yaitu acak (random), seragam (uniform) dan mengelompok (clumped).
(a) Penyebran acak adalah jika individu-individu dalam populasi dapat hidup dimana saja di dalam area yang ditempati oleh populasi tersebut
(b) Penyebaran seragam jika individu-individu tersebar secara seragam dalam area, dan
(c) Penyebaran mengelompok jika individu di dalam populasi lebih mudah ditemukan pada area tertentu dibandingkan pada areal yang lain

Distribusi spasial
Di alam penyebaran secara acak jarang terjadi, penyebaran secara acak akan terjadi jika lingkungan homogen. Penyebaran individu di dalam populasi seragam terjadi bilamana terjadi persaingan yang keras diantara individu-individu di dalam populasi sehingga timbul kompetisi (pertentangan) yang positif, yang mendorong pembagian ruang hidup yang sama. Penyebaran individu menggerombol umum terjadi di alam, individu-individu dalam populasi menunjukkan derajad pengelompokan karena adanya kebutuhan yang bersamaan akan faktor-faktor lingkungan.

 
Tidak ada populasi yang tumbuh terus-menerus.
Cepat atau lambat akan mencapai titik keseimbangan dengan lingkungan dan sumberdayanya. Keseimbangan terjadi melalui perubahan laju kelahiran, laju kematian, atau kombinasi dari keduanya. Laju kelahiran independent terhadap kepadatan populasi, (garis horizontal). Tidak berubah dengan bertambahnya kepadatan populasi, tetapi laju kematian meningkat. Sepanjang laju kelahiran lebih tinggi dari laju kematian maka populasi akan menuju titik keseimbangan (K). Setelah mencapai titik keseimbangan, maka laju kematian meningkat sehingga kepadatan populasi menurun.

Laju kelahiran dan laju kematian dependent pada kepadatan populasi, populasi akan mencapai titik keseimbangan jika laju kelahiran lebih besar dari laju kematian. Fluktuasi laju kelahiran dan laju kematian menjaga populasi pada atau sekitar titik keseimbangan dan dipengaruhi oleh kepadatan populasi. Jika laju kelahiran meningkat, maka laju kematian juga meningkat.

Saat kepadatan populasi meningkat, kompetisi diantara anggota populasi dan kelangkaan sumberdaya menyebabkan laju kematian meningkat, laju kelahiran menurun atau keduanya Jika kepadatan populasi turun pada level terendah dan kemelimpahan sumberdaya kembali meningkat maka kepadatan populasi kembali meningkat dengan penurunan laju kematian dan peningkatan laju kelahiran atau kombinasi keduanya

Pertumbuhan Populasi
Populasi adalah unit biologis yang menunjukkan perubahan dalam ukurannya.
Setiap populasi mengalami tiga fase sepanjang siklus hidupnya yaitu:
1) Tumbuh
2) Stabil
3) Menurun

Perubahan itu dipengaruhi oleh :
1) Natalitas (kelahiran)
2) Mortalitas (kematian)
3) Migrasi (perpindahan populasi)
4) Imigrasi
5) Emigrasi

Pertumbuhan populasi berarti perubahan ukuran populasi pada periode waktu tertentu. Grafik yang menggambarkan secara aritmatik laju pertumbuhan populasi dN/dt = rN, dikenal sebagai kurva bentuk J atau kurva laju pertumbuhan eksponensial

Kurva pertumbuhan eksponensial. Secara teoritik, pada keadaan lingkungan yang ideal dimana tidak ada faktor lingkungan fisik atau biotik yang membatasi laju pertumbuhan intrinsik yang maksimum maka populasi tumbuh secara eksponensial Kemampuan populasi tumbuh membentuk kurva eksponensial disebut dengan potensi biotik. Potensi biotik menunjukkan laju pertumbuhan teoritis yang tidak sesuai dengan kenyataan di alam. Pada kenyataannya, potensi biotik selalu dekendalikan oleh faktor lingkungan yang saling berinteraksi sehingga membatasi pertumbuhan. Faktor lingkungan yang membatasi pertumbuhan populasi dengan cara menurunkan laju kelahiran atau menaikkan laju kematian atau keduanya disebut dengan resistensi lingkungan. Batas resistensi lingkungan terhadap kemampuan potensi biotik suatu populasi diberi lambang K (daya dukung lingkungan). Dengan menukarkan nilai K pada persamaan laju pertumbuhan populasi maka persamaan akan berkembang dan memberikan kurva pertumbuhan model logistik sederhana. Selanjutnya nilai K disebut dengan carriying capacity (daya dukung lingkungan). Yaitu jumlah kepadatan populasi yang dapat didukung oleh faktor lingkungan terbatas akibat adanya resistensi lingkungan.

Hubungan antara potensi biotik, pertumbuhan logistik dan resistensi lingkungan. Penambahan jumlah individa ke dalam populasi secara tiba-tiba melebihi daya dukung menyebabkan kurva bentuk J pada kurva potensi biotik menjadi terputus secara tiba-tiba (overshoot). Jika kemampuan daya dukung hanya dibatasi oleh persediaan makanan. Pada kenyataannya populasi organisme berosilasi disekitar daya dukung (K). Sedangkan pada keadaan lingkungan yang terbatas, dimana populasi dibatasi oleh daya dukung lingkungan, sehingga ukuran populasi mempengaruhi laju pertumbuhan, dan laju pertumbuhan membentuk kurva sigmoid (S).

Pertumbuhan populasi hewan di alam dibedakan atas golongan yang mempunyai sifat satu kali berkembang biak dan beberapa kali berkembang biak. Untuk itu maka pertumbuhan populasi organisme dibedakan atas dua golongan yaitu (a) Organisme dengan satu generasi (discret generation), dan (b) Organisme dengan generasi lebih dari satu (continous generation).

Kondisi lingkungan terbatas
Tingginya angka kepadatan menyebabkan angka kelahiran berkurang atau akan kematian akan meningkat dengan berbagai sebab (persaingan, penyakit etc). Model matematika sederhana turunnya laju pertumbuhan tersebut berbentuk linier, dengan asumsi bahwa adanya satu garis lurus yang menyatakan hubungan antara kepadatan dan angka perkembangbiakan. Dalam hal ini dengan bertambahnya kepadatan maka angka perkembangbiakannya akan semakin rendah. Laju reproduksi bersih (R0) sebagai fungsi linier dari kepadatan populasi (N) pada waktu (t).

Kurva pertumbuhan populasi pada lingkungan yang terbatas disebut kurva bentuk S (sigmoid).
Pada kurva ini dikenal laju pertumbuhan pada (a) fase tersendat (lag phase), (b) fase menanjak naik (accelerating growth phase), (c) fase pertumbuhan melambat (decelerating growth phase) dan (d) periode keseimbangan (equilibrium period).

Kurva Sigmoid berbeda dengan kurva geometrik (bentuk J) dalam dua hal yaitu: (1) kurva ini memiliki asimptot atas (kurva tidak melebihi titik maksimal tertentu), (2) kurva ini mendekati asimptot secara perlahan, tidak secara mendadak atau tajam. Laju pertumbuhan dapat dikurangi dengan penambaan individu baru dalam populasi, yang mengakibatkan pertambahan menjadi berkurang.

Dari contoh tersebut di atas terlihat bahwa ada hubungan antara kepadatan populasi dengan laju pertambahan populasi sampai mencapai daya dukungnya. Semakin besar ukuran populasi (makin mendekati daya dukung) maka laju pertambahan populasinya semakin kecil walaupun laju pertambahan intirinsiknya tetap. Jadi laju pertumbuhan populasi pada linkungan yang terbatas dipengaruhi oleh ukuran populasi.

Model pertumbuhan populasi dan sejarah kehidupan
Model logistik memperkirakan laju pertumbuhan yang berbeda untuk populasi dengan kondisi kepadatan tinggi dan rendah relatif terhadap daya tampung lingkungan. Pada populasi dengan kepadatan itnggi, masing-masing individu memiliki sedikit sumberdaya yang tersedia dan populasi tersebut tumbuh secara lambat, atau bahkan berhenti sama sekali. Pada populasi dengan kepadatan rendah, keadaan yang berlawanan akan berlaku dimana sumberdaya berlimpah dan populasi tumbuh secara cepat. Selama akhir tahun 1960-an, ahli ekologi populasi Martin Cody memperkenalkan konsep bahwa adaptasi sejarah kehidupan yang berbeda akan lebih disukai pada kondisi-kondisi yang berbeda tersebut. Ia berpendapat bahwa pada kepadatan populasi yang tinggi, seleksi akan lebih menyukai adaptasi yang organismenya dapat bertahan hidup dan bereproduksi dengan sedikit sumberdaya.

Dengan demikian, kemampuan bersaing dan efisiensi maksimum penggunaan sumberdaya lebih disukai pada populasi yang cenderung tetap berada pada atau di dekat daya tampungnya. Pada kepadatan populasi yang rendah, adaptasi yang meningkatkan reproduksi yang cepat, seperti peningkatan fekunditas dan kematangan lebih dini menjadi terseleksi. Laju reproduksi yang tingg, tanpa memperhitungkan efisiensi, lebih disukai pada kasus ini. Karakteristik Populasi Ideal Terseleksi oleh-r (oportunistik) dan Terseleksi oleh-K (Kesetimbangan).

Strategi sejarah kehidupan yang berbeda tersebut kadang masing-masing disebut sebagai sifat-sifat yang terseleksi oleh K dan terseleksi oleh r. Populasi terseleksi ole K (K-selected population) yang disebut juga populasi kesetimbangan (equilibrial population), adalah populasi yang cenderung akan hidup pada kepadatan populasi yang mendekati batas sumberdayanya (K atau daya tampung). Populasi terseleksi oleh-r (r-selected population), yang juga disebut populasi oportunistik (opportunistic population), kemungkinan besar akan ditemukan dalam lingkungan yang bervariasi, di mana kepadatan populasi berubah-ubah, atau dalam habitat terbuka di mana individu kemungkinan besar menghadapi sedikit persaingan.