Pengertian Produktivitas
Produktivitas adalah laju penambatan atau penyimpanan energi oleh suatu komunitas atau ekosistem. Di dalam suatu ekosistem terdapat produsen dan konsumen, sehingga dalam ekosistem juga ditemukan aspek produktivitas baik oleh produsen (produktivitas produsen) maupun produktivitas konsumen. Produktivitas pada arus produsen disebut produktivitas primer (dasar) sedangkan pada arus konsu¬men disebut produktivitas sekunder.
1. Produktivitas Primer
Produktivitas primer adalah jumlah energi cahaya yang diubah menjadi energi kimia (senyawa organik) oleh autotrof suatu ekosistem selama suatu periode waktu tertentu. (campbell, 2004). 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.
2. Produktivitas sekunder
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 tingkatan konsumen.
Primer
Total produktivitas primer dikenal sebagai produktivitas primer kotor (gross primary productivit,GPP). yaitu kecepatan proses fotosin¬tesis atau istilah lain disebut sebagai fotosintesis total atau asimila¬si total. Tidak semua produktivitas ini disimpan sebagai bahan organik pada tumbuhan yang sedang tumbuh, karena tumbuhan menggunakan sebagian molekul tersebut sebagai bahan bakar dalam respirasi selulernya. Dengan demikian, Produktivitas primer bersih (net primary productivity, NPP) sama dengan produktivitas primer kotor dikurangi energi yang digunakan oleh produsen untuk respirasi (Rs).
Jadi, Produktivitas primer dibagi menjadi 2 macam, yaitu:
a. Produktivitas Primer Bersih (net primary productivity, NPP)
Produktivitas primer bersih adalah laju penyimpanan bahan organik di dalam jaringan tumbuh-tumbuhan selama jangka waktu tertentu waktu pengukuran.
Rumus perhitungan:
NPP = GPP – Rs
Keterangan:
NPP = Produktivitas primer bersih atau laju penyimpanan energi di dalam ekosistem.
GPP = Produktivitas primer kotor atau laju pemasukan energi ke dalam ekosistem
Rs = Respirasi atau laju energi yang digunakan bagi aktivitas ekosistem
b. Produktivitas Primer Kotor (gross primary productivit,GPP)
Produktivitas primer kotor ialah laju total dari fotosintesis, termasuk bahan organik di dalam respirasi selama waktu pengukuran tertentu.
Rumus Perhitungan:
GPP = NPP + R
Keterangan:
NPP = Produktivitas primer bersih atau laju penyimpanan energi di dalam ekosistem.
GPP = Produktivitas primer kotor atau laju pemasukan energi ke dalam ekosistem
Rs = Respirasi atau laju energi yang digunakan bagi aktivitas ekosistem.
(Jamin(1989) dalam Muslimah, 2011)
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 rumput yang tidak mengakumulasi vegetasi, karena hewan mengkonsumsi tumbuhan di padang rumput itu secara cepat dan karena banyak di antara tumbuhan itu adalah tumbuhan setahun.
Faktor-faktor yang Mempengaruhi Produktivitas Tumbuhan
Jika produktivitas suatu ekosistem hanya berubah sedikit dalam jangka waktu yang lama maka hal itu menandakan kondisi lingkungan yang stabil, tetapi jika perubahan yang dramatis maka menunjukkan telah terjadi perubahan lingkungan yang nyata atau terjadi perubahan yang penting dalam interaksi di antara organisme penyusun eksosistem. terjadinya perbedaan produktivitas pada berbagai ekosistem dalam biosfer disebabkan oleh adanya faktor pembatas dalam setiap ekosistem. Faktor yang paling penting dalam pembatasan produktivitas bergantung pada jenis ekosistem dan perubahan musim dalam lingkungan.
Beberapa faktor yang mempengaruhi produktivitas adalah:
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.
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 . 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. Air, curah hujan dan kelembaban
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.
Tingginya kelembaban pada gilirannya akan meningkatkan produktivitas mikroorganisme. Selain itu, proses lain yang sangat dipengaruhi proses ini adalah pelapukan tanah yang berlangsung cepat yang menyebabkan lepasnya unsur hara yang dibutuhkan oleh tumbuhan. Terjadinya petir dan badai selama hujan menyebabkan banyaknya nitrogen yang terfiksasi di udara, dan turun ke bumi bersama air hujan. Namun demikian, air yang jatuh sebagai hujan akan menyebabkan tanah-tanah yang tidak tertutupi vegetasi rentan mengalami pencucian yang akan mengurangi kesuburan tanah. Pencucian adalah penyebab utama hilangnya zat hara dalam ekosistem.
3. Gas Karbondioksida
Karbondioksida diambil oleh tumbuhan dari udara melalui proses difusi, dan pada kebanyakan tumbuhan, difusi ini terjadi melalui mulut daun (stomata) yang biasanya terbuka pada waktu siang hari dan menutup pada waktu malam hari. Karbondioksida diambil secara pasif dan dipengaruhi terutama oleh kadar karbondioksida yang ada diluar dan dalam tumbuhan.
4. Nutrien
Tumbuhan membutuhkan berbagai ragam nutrient anorganik, beberapa dalam jumlah yang relatif besar dan yang lainnya dalam jumlah sedikit. Pada beberapa ekosistem terrestrial, nutrient organic merupakan faktor pembatas yang penting bagi produktivitas. Produktivitas dapat menurun bahkan berhenti jika suatu nutrient spesifik atau nutrient tunggal tidak lagi terdapat dalam jumlah yang mencukupi. Nutrient spesifik yang demikian disebut nutrient pembatas (limiting nutrient). Pada banyak ekosistem, nitrogen dan fosfor merupakan nutrient pembatas utama, beberapa bukti juga menyatakan bahwa CO2 kadang-kadang membatasi produktivitas.
5. Tanah
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 .
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 almuniumlah 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.
6. 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.
Suhu yang optimum bagi tumbuhan adalah antara 220C sampai 370C. Temperatur yang lebih atau kurang dari batas normal tersebut dapat mengakibatkan pertumbuhan yang lambat atau berhenti. ( Sanjaya, 2012)
7. 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.
8. 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.
Metode Pengukuran Produktivitas Primer
Beberapa cara penentuan produktivitas primer adalah sebagai berikut:
1. Metode penuaian
Cara ini ditentukan 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. 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 penuaian memang 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 : sistem akar kadang termasuk dalam perhitungan, dan adanya hewan herbivora.
2. Metode penentuan oksigen
Oksigen merupakan hasil sampingan dari fotosintesis, sehingga ada hubungan erat antara produktivitas 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.
Caranya, 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. Cara ini dinamakan juga dengan metode ”botol terang dan gelap”.
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.
3. Metode pengukuran karbondioksida
Karbondioksida yang di pakai dalam fotosintesis oleh tumbuhan dapat di pergunakan sebagai 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.
Seperti halnya metode botol gelap dan terang, metode CO2 ini juga berdasarkan reaksi fotosintesis. Metode ini menggunakan pengukuran jumlah CO2 yang digunakan untuk proses fotosinte¬sis. Metode ini sangat cocok untuk ekosistem terestrial (daratan). Metode seperti ini telah lama digunakan oleh para pakar fisiologi tumbuhan untuk mengukur laju fotosintesis. Biasanya untuk metode CO2 ini diupayakan untuk dapat menutup seluruh komunitas dengan penutup yang transparan (bening). Dengan penutup yang transparan tersebut cahaya matahari masih dapat masuk sehingga fotosintesis dapat berlangsung. Kemudian udara dialirkan kedalam ruangan tersebut, dan kandungan CO2 dalam udara yang masuk dan keluar diukur. Dengan demikian dapat diketahui banyaknya CO2 yang hilang karena digunakan untuk fotosintesis. Sekarang telah ada alat khusus untuk metode ini. Dengan alat tersebut, pekerjaan dapat lebih mudah dan lebih cepat dilaksanakan.
4. 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 perkiraan produktivitas.
Teknik 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.
5. Metode penentuan klorofil
Metode ini pada dasarnya menggunakan kandungan klorofil dalam komunitas sebagai indeks produktivitas. Mula-mula metode ini digunakan untuk ekosistem perairan, tetapi dalam perkemban¬gannya juga dapat digunakan untuk ekosistem daratan. Untuk ekosistem daratan jumlah klorofil dinyatakan dalam setiap meter persegi, se-dangkan untuk ekosistem perairan dinyatakan dalam satuan volume (liter).
Sekarang telah dikenal adanya alat-alat yang cukup canggih sehingga pengukuran kandungan klorofil dapat dilakukan dengan mudah. Di perairan (tawar maupun laut), hanya dengan memasuk¬kan alat tersebut pada kedalaman tertentu, dapat dicatat kadar klorofil perairan pada berbagai kedalaman.
Produktivitas dari Beberapa Ekosistem
Ekosistem yang berbeda-beda sangat bervariasi dalam produktivitasnya dan juga dalam sumbangannya terhadap produktivitas total di bumi. Hutan hujan tropis merupakan salah satu ekosistem terrestrial yang paling produktif, karena hutan hujan tropis menutupi sebagian besar bumi, ekosistem ini menyumbang dalam proporsi besar bagi keseluruhan produktivitas planet ini. Muara dan terumbu karang juga memiliki produktivitas yang sangat tinggi, akan tetapi sumbangan total mereka terhadap produktivitas global relative kecil karena ekosistem ini tidak begitu luas di bumi. Lautan terbuka menyumbangkan lebih banyak produktivitas primer dibandingkan dengan ekosistem lain, akan tetapi hal ini disebabkan oleh ukurannya yang sangat besar; produktivitas per satuan luasnya relative rendah. Gurun dan tundra juga memiliki produktivitas yang rendah.
Factor yang paling penting dalam pembatasan produktivitas bergantung pada jenis ekosistem dan pada perubahan musim pada lingkungan. Produktivitas dalam ekosistem terrestrial umumnya berkolerasi dengan presipitasi (curah hujan), suhu, dan intensitas cahaya. Misalnya, para petani seringkali mengairin ladangnya, untuk meningkatkan produktivitas dalam habitat di mana ketersediaan air membatasi aktivitas fotosintetik; panas dan cahaya, serta air, disediakan bagi tumbuhan yang ditanam di rumah kaca. Umumnya produktivitas semakin mendekati ekuator (katulistiwa) semakin meningkat karena air, panas, dan cahaya lebih mudah tersedia di daerah tropis.
Baca Juga : Alelopati
0 Response to "Produktivitas Tumbuhan"
Post a Comment