Ruang Lingkup Boilogi

Loading...
RUANG LINGKUP BIOLOGI


A. Struktur organisasi kehidupan


Molekul – sel – jaringan – organ – sistem organ – organisme – populasi – komunitas – ekosistem – bioma.

A. Organisasi Kehidupan Tingkat Molekul dan Sel

Para ahli biologi telah mempelajari tingkat-tingkat organisasi ini selama berabad-abad. Dalam abad ini dimana alat dan teknik sudah canggih, para biologiwan dapat menyingkap lebih jauh ke dalam kerumitan benda-benda hidup. Mikroskop elektron salah satunya, yang dapat menyingkapkan derajat struktur sub selular (organel) serta organisasinya. Perhatikanlah gambar 2 berikut ini, mikroskop cahaya dapat memperbesar benda/objek hingga 2000 kali, sedangkan mikroskop elektron dapat memperbesar benda/objek hingga 500.000 kali.

Gambar 2. Jenis mikroskop: (a) mikroskop cahaya, dan (b) mikroskop elektron.
Dengan alat dan teknik kimia pun, struktur sub selular (organel) ini dapat dipisahkan lagi menjadi makro molekul, molekul yang lebih sederhana, bahkan hingga atom-atom (proton, neutron, dan elektron) yang membangunnya. Telah diketahui bahwa salah satu ciri yang paling khas pada organisme hidup adalah bahwa organisme dibangun oleh molekul yang mengandung atom karbon (C = carbon), hidrogen (H), dan oksigen (O). Kimia senyawa-senyawa karbon itu selanjutnya disebut Kimia Organik. Batuan (benda mati) dapat juga terjadi dari atomatom karbon tetapi hanyalah jika proses kehidupan telah menjadi batuan fosil. Namun organisasi atom dan molekul dalam organisme hidup jauh lebih dinamik dari pada
yang terdapat dalam benda mati seperti batuan.
Tubuh organisme hidup tersusun atas molekul organik, yaitu molekul yang mengandung atom karbon (C), hidrogen (H), dan aksigen (O). Molekul organik ini ada 4 macam atau golongan yaitu:

1. Molekul lipid.
Molekul ini mengandung sejumlah besar atom karbon, hidrogen,  serta oksigen, dan kadang kala ditambah Nitrogen dan Posfor. Di dalam sel terdapat bermacam jenis lipid, diantaranya adalah lemak, fosfolipid dan steroid. Lemak, baik lemak jenuh (yang berasal dari hewan) maupun lemak tak jenuh (yang berasal dari minyak tumbuhan) merupakan sumber cadangan energi bagi organisme hidup. Fosfolipid merupakan bagian penting penyusun membran sel. Perhatikan gambar 3 mengenai struktur membran sel. Steroid misalnya kolesterol merupakan bahan baku pembuatan garam-garam empedu, vitamin D dan beberapa hormon (estrogen, progesteron, dan testosteron). Garam-garam empedu penting untuk mengemulsi lemak agar lemak yang kita makan dapat tercerna dan terserap usus kita. Bila kadar kolesterol dalam darah berlebihan akan menjadi penyebab utama peyakit jantung koroner (penyumbatan pembuluh nadi tajuk atau arteri koronaria).

Gambar 3. Membran plasma. (a) transmisi elektron yang menunjukkan permukaan membran sel, (b) struktur membran plasma, dibangun oleh lipid, protein dan karbohidrat.

2. Molekul karbohidrat.
Molekul ini mengandung atom karbon, hidrogen dan oksigen. Contoh karbohidrat adalah glukosa. Glukosa ini merupakan sumber energi atau bahan bakar terpenting bagi organisme hidup. Glukosa ini juga merupakan monomer atau unit/satuan penyusun polimer karbohidrat seperti pati dan selulosa. Pati yang merupakan polimer dari glukosa, ada 2 macam yaitu amilosa dan amilopektin. Pati tidak dapat larut dalam air jadi dapat dimanfaatkan sebagai depot penyimpanan glukosa. Tumbuhan yang kelebihan glukosa akan merubahnya menjadi pati sebagai makanan cadangan. Pati banyak terdapat dalam kentang, padi, jagung dan gandum. Seperti halnya dengan pati, selulosa adalah suatu polisakarida dengan glukosa sebagai monomernya. Tetapi bentuk ikatan antarglukosanya berbeda dengan ikatan antar glukosa pada pati. Ikatan antarglukosa pada selulosa sedemikian rupa menghasilkan suatu molekul yang panjang, lurus, kaku dan rapat, sehingga selulosa berbentuk rangkaian serat yang panjang dan kaku, suatu bahan baku yang sempurna sebagai penyusun dinding sel tumbuhan. Perhatikan perbedaan pati dengan selulosa pada sel tumbuhan pada gambar 4 berikut ini.
Gambar 4. a. Butir-butir pati dalam sel-sel cadangan makanan, perhatikan dinding-dinding selnya.
Gambar 4. b. Serat (fibril) selulosa dalam dinding sel Alga hijau; pembesaran17000 kali.

3. Molekul protein.
Molekul ini adalah makro molekul yang polimer (dibangun oleh asam amino sebagai monomernya) dan tidak bercabang. Tersusun dari unsure-unsur karbon (C), hidrogen (H) oksigen (O) dan nitrogen (N), dan kadang-kadang disertai unsur sulfur (S), dan posfor (P). Kira-kira 50% dari berat kering organisme hidup adalah protein. Protein dalam organisme hidup ini ada yang berperan sebagai
enzim, sebagai sumber energi misalnya untuk pergerakan otot, ada yang bertanggung jawab atas pengangkutan materi melalui peredaran darah misalnya hemoglobin dan zat anti bodi, ada pula yang berperan sebagai persediaan makanan misalnya ovalbumin pada putih telur dan kasein pada susu. Protein juga merupakan bahan untuk perbaikan, pertumbuhan dan pemeliharaan struktur sel dari organ tubuh. Terdapat 20 macam asam amino yang membentuk berbagai macam protein dalam tubuh organisme hidup.

4. Molekul asam nukleat.
Molekul ini merupakan satu-satunya molekul yang membawa informasi genetik organisme hidup. Terdapat 2 golongan besar asam nukleat yaitu asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA). Kedua asam ini adalah polimer linier yang tidak bercabang, dengan nukleotida sebagai
monomernya. Satu nukleotida tersusun atas 3 bagian yaitu:
(a). Sebuah gula berkarbon 5 (pentosa) yaitu ribosa atau deoksiribosa.
(b) Suatubasa yang berstruktur cincin dan mengandung nitrogen. Basa ini adalah adenin, guanin, sitosin, dan timin atau urasil
(c). Satu, dua, atau tiga gugus fosfat yang terikat pada atom karbon gula pentosa.

Materi-materi genetik ini akan Anda pelajari lebih mendalam di kelas III; sebagai
pengetahuan dasar perhatikanlah gambar 5 dan 6 berikut ini.
Gambar 5. Macam-macam Komponen Penyusun DNA: (a) Gula 5 Karbon (2-deoksiribosa); (b) Basa Nitrogen; dan (c) Gugus Fosfat.
 
Gambar 6. Macam-macam nukleotida, (a) deoksiguanosin, (b) deoksiadenosin, (c) deoksisitidin, dan (d) deoksitimidin.

Kini Anda telah memahami bahwa pada organisme hidup, atom-atom berikatan membentuk molekul. Molekul-molekul ini tersusun ke dalam sistem interaksi yang kompleks yang kemudian membentuk sebuah sel. Dengan kata lain, molekulmolekul organik tersebut bergabung membentuk organel-organel sel, kemudian berbagai organel tersebut saling berinteraksi membentuk satu kesatuan terkecil dari makhluk hidup/organisme yang disebut Sel.

Kita kenal ada sel hewan dan sel tumbuhan. Perhatikanlah kedua macam sel itu pada gambar berikut ini. Bandingkan perbedaan antara sel hewan dan sel tumbuhan tersebut.


Gambar . Sel: (a) sel hewan, dan (b) sel tumbuhan.

Dari uraian di atas, dapat disimpulkan bahwa sebuah sel dibangun oleh komponen-komponen berikut: air, ion-ion anorganik, makromolekul (protein, lipid, asam nukleat, dan karbohidrat/polisakarida), dan mikromolekul (asam amino, asam lemak, nukleotida, dan glukosa).
Telah Anda ketahui bahwa seluruh aktivitas sel dikendalikan oleh nukleus. Di dalam nukleus terdapat dua macam molekul atau materi hereditas yakni asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA). DNA ini sering dihubungkan dengan gen. Gen adalah bagian tertentu dalam untaian DNA yang dapat mengkodekan protein fungsional di dalam sel. Melalui protein-protein yang dikodekan oleh DNA inilah semua proses di dalam sel dapat berlangsung secara teratur.
Sel sebagai unit fungsional dan unit struktural terkecil pada organisme multiseluler akan selalu memperlihatkan ciri-ciri hidup, diantaranya adalah:
1.   Mampu bereproduksi atau menghasilkan keturunan melalui pembelahan dirisecara mitosis atau meiosis.
2.   Mampu memperoleh atau menghasilkan energi untuk kehidupannya melaluiserangkaian proses respirasi sel di dalam mitokondria, energi ini berbentukadenosin triphosphat (ATP).
3.   Mampu memberikan respons/tanggapan terhadap stimulus/rangsang.
4.   Mampu melakukan pencernaan intra seluler (digestive) dan pengeluaran(ekskresi) melalui serangkaian proses seperti pada gambar 8 ini:
ergolgi.jpg
Gambar 8. Mekanisme sel dalam memasukan dan mengeluarkan zat yang dibutuhkan dan zat sisa pencernaan.
5.   Mampu bertumbuh dan berkembang bahkan berdiferensiasi.
Sel-sel anak hasil pembelahan sel (mitosis) akan tumbuh hingga mencapai ukuran tertentu,
kemudian mulai berkembang, berdiferensiasi atau berspesialisasi (berubah bentuk menurut fungsi-fungsi tertentu). Sebagai contoh; di dalam tubuh manusia terdapat bermacam-macam sel yang berdiferensiasi menyusun suatu jaringan. Berbagai macam sel tubuh kita berasal  dari sebuah sel yang dinamakan zigot. Pada saat zigot berumur 24 jam, ia mulai membelah diri secaramitosis dan berulang-ulang, hingga membentuk struktur yang disebut Morula, lalu Blastula kemudian Gastrula. Pada saat fase gastrula inilah mulai terjadi diferensiasi sel-sel menjadi jaringan-jaringan dan organ-organ.
Adapun kemajuan IPTEK di bidang Biologi Sel dan Molekuler saat ini telah dapat memecahkan banyak persoalan di masyarakat. Misalnya, melalui serangkaian penelitian ahli-ahli Biologi telah dapat mengidentifikasi jenis virus HIV, virus SARS, ataupun virus flu burung yang akhir-akhir ini mewabah dan membuat kecemasan di kalangan masyarakat. Setelah diidentifikasi, para ahli pun kemudian melakukan serangkaian penelitian lagi dalam upaya pencarian vaksin atau obatnya. Para ahli biologi juga telah dapat mengetahui susunan DNA dalam sel dengan alat PCR (Polymerase Chain Reaction), dan berhasil mengidentifikasi gen-gen yang bertanggung jawab untuk pertumbuhan organ tubuh tertentu pada mamalia.
Akhir-akhir ini pun banyak beredar tanaman-tanaman transgenik (yaitu tanaman
yang sel-selnya mengandung gen sisipan dari organisme lain dengan tujuan tertentu). Dengan teknik transgenik, tanaman dapat direkayasa memiliki kemampuan mengikat Nitrogen bebas dari udara tanpa harus diberikan pupuk. Ataupun mempu menghasilkan insektisida dalam tubuhnya sendiri sehingga tidak perlu lagi diberikan semprotan insektisdida.
Demikian pula halnya dengan hewan/ternak transgenik, telah dihasilkan ayam petelur, ayam pedaging, sapi pedaging, maupun domba yang mampu memproduksi air susu yang komposisinya mirip dengan ASI manusia. Dan masih banyak lagi penemuan-penemuan di bidang Biologi Sel dan Molekuler lainnya yang bermanfaat bagi manusia.


B. Organisasi Kehidupan Tingkat Jaringan dan Organ

Organisasi kehidupan tingkat ini tidak dimiliki oleh organisme uniseluler, tetapi hanya dimiliki oleh organisme multiseluler. Mengapa? Ya, karena seluruh aktivitas hidup pada organisme uniseluler dilaksanakan oleh sel itu sendiri. Sedangkan pada organisme multiseluler aktivitas hidup dilaksanakan oleh banyak sel yang terorganisasi atau teratur dan saling berhubungan dengan baik hingga menjadi
satu kesatuan fungsi membentuk satu tubuh individu. Organisasi kehidupan setelah tingkat molekul dan sel adalah tingkat jaringan dan organ. Jaringan adalah kumpulan sel-sel yang bentuknya sama untuk melaksanakan suatu fungsi tertentu. Sedangkan Organ adalah kumpulan beberapa jaringan yang mampu melaksanakan satu fungsi tertentu. Pada dunia hewan tingkat tinggi dan manusia terdapat 5 macam jaringan dasar penyusun tubuhnya. Kelima jaringan tersebut adalah jaringan: epitelium, otot, ikat/penghubung, tulang dan saraf. Sedangkan pada dunia tumbuhan terdapat 7 macam jaringan dasar penyusun tubuh. Ketujuh jaringan dasar tersebut adalah jaringan: epidermis, parenkima, kolenkima, sklerenkima, endodermis, xilem dan floem.
Contoh jaringan pada hewan dan manusia adalah jaringan saraf. Jaringan saraf ini tersusun oleh sel-sel saraf (neuron), yang bertugas menghantarkan impuls. Dan contoh jaringan pada tumbuhan tingkat tinggi adalah jaringan xilem yang tersusun oleh sel-sel xilem, yang bertugas membawa air dan garam mineral dari tanah sampai ke daun. Contoh organ pada hewan dan manusia adalah usus, jantung, paru-paru, hati, lambung, mata, dan sebagainya. Marilah kita bahas salah satu contoh organ pada tubuh hewan dan manusia tersebut, yaitu usus halus. Usus halus tersusun oleh beberapa macam jaringan yang masing-masing mempunyai fungsi tertentu, yaitu jaringan: epitelium, ikat, otot polos, dan saraf.Jaringan epitelium berfungsi membungkus villi, mensekresikan mukus dan mengabsorpsi air serta zat-zat gizi makanan. Jaringan ikat yang dalam hal ini berupa pembuluh darah bersama dengan epitelium berfungsi mengangkut sari makanan. Jaringan otot berfungsi untuk melakukan gerak peristaltis dibawah stimulus saraf otonom. Dan jaringan saraf berfungsi mengorganisir kerja ketiga jaringan tadi. Struktur kompleks usus halus ini mempunyai satu fungsi yakni untuk mencerna dan menyerap sari-sari makanan. Perhatikanlah gambar
berikut ini.
 lambung2.gif
Gambar . Penampang membujur dan melintang usus halus dan lambung.

Organ pada tumbuhan tingkat tinggi tidak sebanyak organ pada hewan tingkat tinggi dan manusia. Organ pada tumbuhan hanyalah akar, batang, daun, bunga dan buah. Organ pada tumbuhan ini juga tersusun oleh beberapa macam jaringan. 

A. Daun
Sekarang, dengan memperhatikan gambar, temukan jaringan-jaringan berikut: epidermis atas, palisade, bunga karang, dan epidermis bawah. Tunjukkan pula dimana letak kloroplas dan stomata.
daun.jpg
Gambar . Struktur anatomi daun.

Otak manusia tersusun atas jaringan saraf, jaringan penghubung, dan jaringan ikat. Selain untuk berpikir otak berfungsi mengatur atau mengendalikan seluruh aktivitas tubuh. Untuk itu otak memerlukan energi yang banyak dan terus-menerus; maka suplai nutrisi beserta zat-zat yang dibutuhkan otak harus selalu tersedia. Disinilahfungsi darah dan pembuluh darah sebagai jaringan penghubung untuk mensuplai
makanan dari usus ke otak. Apabila kerusakan atau gangguan fungsi terjadi pada tingkat molekuler sel biasanya aktivitas sel ikut terganggu bahkan tidak berlangsung sama sekali. Semakin besar kerusakan pada tingkat molekuler maka semakin besar pula gangguan terhadap kerja sel, bahkan dapat mengakibatkan sel mati. Jaringan yang sel-selnya mengalami gangguan mengakibatkan tidak berfungsinya jaringan tersebut. Hal ini tentu mempengaruhi kerja organ secara keseluruhan. Jadi, organ akan sehat apabila jaringan-jaringan penyusunnya sehat pula, dan jaringan sehat apabila tidak ada kerusakan, kelainan atau gangguan pada sel-sel penyusunnya.
042 Brain or encephelon (lateral view).jpg
Contoh nyata mengenai gangguan pada otak yang baru saja terjadi adalah munculnya penyakit ‘Sapi Gila’ di Washington Amerika Serikat. Penyakit ini disebabkan oleh adanya Prion Protein (PrP) pada otak hewan ternak (sapi) yang terkena penyakit radang otak (Boviny Spongiform Encephalopathy /BSE). Apabila ternak ini dikonsumsi oleh manusia, maka akan mengakibatkan terjadinya perlubangan pada
jaringan otak manusia (penyakit Spongiosus). Akan tetapi munculnya PrP pada otakhewan sapi tersebut hingga kini belum diketahui penyebabnya. Maka untuk memutuskan mata rantai penyebaran penyakit sapi gila ini, maka hewan ternak yang terjangkit BSE segera dimusnahkan.
Begitu banyak permasalahan Biologi yang dapat dikaji mulai dari tingkat sel hingga organ. Masih banyak fakta dan fenomena di masyarakat yang berkaitan dengan Biologi yang belum terungkap. Apakah Anda merasa tertarik dan merasa tertantang untuk menjadi salah seorang yang berhasil  mengungkapkannya? Baiklah, sekarang lanjutkan dahulu mempelajari uraian selanjutnya, yaitu ke organisasi tingkat kehidupan yang lebih tinggi dari tingkat organ.


C. Organisasi Kehidupan Tingkat Individu dan Populasi

Telah dijelaskan bahwa setiap organ yang tersusun atas beberapa jaringan, mempunyai fungsi-fungsi spesifik. Misalnya jantung untuk memompa darah, paru-paru untuk respirasi, lambung untuk mencernakan makanan, usus halus untuk menyerap sari-sari makanan, otak untuk berpikir serta mengatur seluruh aktivitas organ, dan sebagainya. Walaupun masing-masing organ menjalankan fungsinya sendiri-sendiri, namun antara organ yang satu dengan organ yang lain saling berhubungan dan saling mempengaruhi. Misalnya, agar jantung dapat memompa darah, maka jantung membutuhkan energi dan oksigen sebagai bahan bakarnya. Energi diperoleh dari nutrisi yang dicerna oleh lambung dan diserap oleh usus kemudian diantarkan oleh darah. Sedangkan oksigen diperoleh dari paru-paru yang juga diantarkan oleh darah. Proses-proses serupa ini juga terjadi pada organ-organ lainnya. Begitu pula pada tumbuhan, fungsi dan kerja daun, batang serta akar sangat saling terkait atau berhubungan dan mempengaruhi. Agar dapat berfotosintesis, menghasilkan karbohidrat dan oksigen, daun membutuhkan air dan garam mineral dari tanah serta karbondioksida dari udara. Bagaimanakah air dan garam mineral
dari tanah dapat sampai ke daun? Untuk itu daun membutuhkan kerja serta fungsi akar yang menyerap air dan mineral dari dalam tanah dan kemudian diangkut melalui batang ke daun oleh xylem. Sedangkan CO2 diperoleh ari udara melalui stomata dari daun.
Dapatlah kita simpulkan kini bahwa untuk menjalankan fungsinya, suatu organ akan melibatkan organ-organ lainnya. Hal ini menimbulkan pengelompokan kerja organ-organ yang memiliki suatu fungsi khusus, dan yang kemudian kita kenal sebagai Sistem Organ. Sistem organ adalah kumpulan beberapa organ dengan sistem tertentu untuk melaksanakan fungsi hidup tertentu. Adapun posisi berbagai organ di dalam tubuh hewan dan manusia disesuaikan dengan fungsinya sebagai pembentuk sistem organ tertentu. Misalnya paru-paru; organ ini terletak di rongga dada berhubungan dengan trakea dan berfungsi dalam
sistem respirasi; hati terletak di rongga perut dekat dengan lambung, pankreas, dan usus, dan berfungsi dalam sistem pencernaan. Perhatikan posisi paru-paru dan hati pada gambar berikut.
 liver-abdomen.jpg
Gambar. Sistem pencernaan, dan respirasi pada manusia.
Di dalam tubuh hewan tingkat tinggi seperti vertebrata, terdapat bermacam sistem organ. Sekarang coba Anda sebutkan sistem organ pada tubuh manusia sekaligus dengan fungsinya. Kemudian cocokkan jawaban Anda tadi dengan Tabel  mengenai Sistem Organ berikut ini.


No. Sistem Organ Organ Penyusunnya Fungsinya

1. Pencernaan makan- Mulut, lambung, hati, Memecah makanan
an (digesti). pankreas, usus, dll agar dapat diserap
oleh tubuh.

2. Peredaran darah dan Jantung, nadi, vena, Mengedarkan zat/
limfe. (sirkulasi/ kelenjar limfe mengangkut zat
transportasi) Melindungi dari bibitbibit
penyakit.

3. Pernapasan Hidung, laring, tenggorok, Menyuplai oksigen
(respirasi) paru-paru. Mengeluarkan zat
sampah (CO2 dan
uap air).

4. Pengeluaran Ginjal, kandung kemih, Mengeluarkan zat
(ekskresi) ureter, uretra, kulit. sampah.Menjaga
keseimbangan cairan
sekitar sel.

5. Perkembangbiakan Testes, ovarium, uterus, Perkembangbiakan
(reproduksi) vesica, seminalis, dll Melindungi dari
kepunahan jenisnya

6. Rangka (skeleton) Tengkorak, tulang Pelindung dan
belakang, tulang rusuk, penunjangTempat
anggota gerak. melekat otot
Membentuk sel darah.

7. Otot Otot dan tendon Alat gerak

8. Saraf Otak, sumsum tulang Menyadari akan kondisi
belakang, serabut saraf, lingkungan.Mengontrol
simpul saraf, alat indera. tingkah laku. Mengatur
fungsi organ tubuh.

9. Hormon (endokrin) Tiroid, hipofisis, adrenal, Sebagai kontrol kimia
pankreas, dan lain-lain. Mengatur fungsi organ
tubuh.

Tabel . Sistem Organ pada mamalia dan manusia.

Seluruh sistem organ tersebut saling berinteraksi, saling menunjang atau saling berpengaruh dan membentuk satu tubuh yang dikenal dengan istilah individu. Apabila terjadi gangguan pada salah satu sistem organ pada individu maka sistem organ yang lain juga mengalami gangguan. Oleh karena itu, menjaga keseimbangan fungsi suatu sistem organ berarti menjaga keselarasan kerja antara sistem organ, dan dapat menjadikan tubuh tetap sehat. Jadi individu merupakan satu organisme yang tubuhnya tersusun oleh berbagai sistem organ yang saling berhubungan. Di lingkungan yang lebih luas, individu diartikan sebagai satuan makhluk hidup tunggal, misalnya seekor ikan, seekor ayam, sebatang pohon beringin, sebatang tanaman padi, seorang anak, seorang ibu, dan sebagainya. Kata individu berasal dari bahasa Latin yakni Individuum yang artinya ‘tidak dapat dibagi’. Individu tinggal pada suatu tempat (habitat). Di lingkungan habitatnya individu tentu tidak sendiri. Ia akan hidup bersama dengan individu lain, baik yang jenisnya sama maupun yang jenisnya berbeda. Individu-individu dikatakan sejenis atau satu species jika mampu melakukan perkawinan dan menghasilkan keturunan yang fertil; contohnya kambing betina dan kambing jantan merupakan satu jenis/species. Perhatikanlah contoh berikut; dalam sepetak sawah, tumbuhan yang hidup di sana tentu bukan hanya sebatang tanaman padi, melainkan tentu ada ratusan tanaman padi. Bahkan mungkin ada lebih dari satu rumpun rumput, beberapa tanaman pisang, dan mungkin tanaman petai cina yang ikut hidup pada sepetak sawah tersebut. Di sana tentu juga hidup beberapa jenis hewan, misalnya cacing tanah, bekicot, ular sawah, tikus, kodok, capung, dan semut yang jumlahnya lebih dari satu.


D. Organisasi Kehidupan Tingkat Ekosistem dan Bioma

Penyusun ekosistem teridri dari komponen biotik dan komponeneabiotik. Lingkungan biotik adalah bagian lingkungan yang berupa makhluk-makhluk hidup (fungi, tumbuhan, hewan, dan monera). Dan lingkungan abiotik adalah bagian lingkungan yang berupa benda tak hidup (contohnya air, tanah, udara, cahaya, pH, suhu dan iklim). Menurut Anda apakah lingkungan biotik saling berpengaruh
dengan lingkungan abiotik? Ya betul, memang kedua komponen tersebut saling mempengaruhi. Coba berikan sebuah contoh mengenai pengaruh lingkungan abiotik terhadap lingkungan biotik, dan sebuah contoh pengaruh lingkungan biotic terhadap lingkungan abiotik. Jika Anda dapat memberikan contoh-contoh seperti yang diminta tadi dengan benar, berarti pemikiran Anda sudah masuk ke dalam
pengertian ekosistem. Memang ekosistem dapat diartikan sebagai hubungan timbal balik atau interaksi
antara organisme dengan lingkungan abiotiknya. Definisi yang lebih tepat mengenai Ekosistem adalah tingkatan organisasi kehidupan yang mencakup organisme dan lingkungan tak hidup, dimana kedua komponen tersebut saling mempengaruhi dan berinteraksi.
Pada ekosistem, setiap organisme mempunyai suatu peranan, ada yang berperan sebagai produsen, konsumen ataupun dekomposer. Produsen terdiri dari organisme-organisme berklorofil (autotrof) yang mampu memproduksi zat-zat organik dari zat-zat anorganik (melalui fotosintesis). Zat-zat organik ini kemudian dimanfaatkan oleh organisme-organisme heterotrof (manusia dan hewan) yang
berperan sebagai konsumen.Sebagai konsumen, hewan ada yang memakan produsen secara langsung, tetapi ada pula yang mendapat makanan secara tidak langsung dari produsen dengan memakan konsumen lainnya. Karenanya konsumen dibedakan menjadi beberapa macam yaitu konsumen I, konsumen II, dan seterusnya hingga konsumen puncak. Konsumen II, III, dan seterusnya tidak memakan produsen secara
langsung tetapi tetap tergantung pada produsen, karena sumber makanan konsumen I adalah produsen. Peranan makan dan dimakan di dalam ekosistem akan membentuk rantai makanan bahkan jaring-jaring makanan. Perhatikan contoh sebuah rantai makanan ini: daun berwarna hijau (Produsen)à ulat (Konsumen I) à ayam (Konsumen II) à musang (Konsumen III) à macan (Konsumen IV/Puncak). Dalam ekosistem rantai makanan jarang berlangsung dalam urutan linier seperti di atas, tetapi membentuk jaring-jaring makanan (food web). Perhatikan contoh jaring-jaring makanan pada gambar berikut ini.
 gb12.jpg
Gambar . Suatu jaring-jaring makanan.
Peran dekomposer ditempati oleh organisme yang bersifat saprofit, yaitu bakteri pengurai dan jamur saproba. Keberadaan dekomposer sangat penting dalam ekosistem. Oleh dekomposer, hewan atau tumbuhan yang mati akan diuraikan dan dikembalikan ke tanah menjadi unsur hara (zat anorganik) yang penting bagi pertumbuhan tumbuhan. Aktivitas pengurai juga menghasilkan gas karbondioksida yang penting bagi fotosintesis. Coba Anda pikirkan apakah yang terjadi jika di dunia ini tidak ada bakteri pengurai dan jamur saproba? Pada hakikatnya dalam organisasi kehidupan tingkat ekosistem terjadi proses-proses sirkulasi materi, transformasi, akumulasi energi, dan akumulasi materi melalui organisme. Ekosistem juga merupakan suatu sistem yang terbuka dan dinamis. Keluar masuknya energi dan materi bertujuan mempertahankan organisasinya serta mempertahankan fungsinya. Zat-zat anorganik dalam suatu ekosistem tetap konstan atau seimbang, mengapa? Ya, karena unsur-unsur kimia esensial pembentuk protoplasma beredar dalam biosfer melalui siklus biogeokimiawi.
Gambar Siklus Nitrogen :
SiklusNitrogen_big.jpgsiklusN.GIF
Contoh siklus biogeokimiawi adalah siklus carbon, siklus oksigen, siklus nitrogen, siklus fosfor, dan siklus sulfur. (Materi ini akan Anda pelajari khusus pada materi Daur Biogeokimia.) Maka dari itulah keseimbangan dalam ekosistem sangat penting untuk selalu terjaga. Namun keseimbangan ekosistem dapat terganggu jika komponen-komponen penyusunnya rusak atau bahkan hilang. Apakah yang menjadi penyebab rusaknya keseimbangan ekosistem? Ya benar, selain karena bencana alam, ekosistem dapat
rusak akibat perbuatan manusia. Coba Anda berikan contoh kerusakan ekosistem akibat bencana alam? Ya betul, contoh kerusakan ekosistem akibat bencana alam adalah letusan gunung berapi, dimana lahar panasnya dapat mematikan organisme (hewan dan tumbuhan) dan mikroorganisme yang dilaluinya. Dapatkah Anda berikan contoh lainnya? Coba Anda berikan pula contoh kerusakan ekosistem akibat
perbuatan manusia! Ya benar, penggundulan hutan, serta pencemaran air, tanah dan udara.
Apabila terjadi kerusakan ekosistem, pada dasarnya ekosistem masih dapat memperbaiki dirinya (self purification) hingga tercapai keseimbangan kembali dalam jangka waktu tertentu; Sebentar atau lama, tergantung dari tingkat kerusakannya. Perkembangan ekosistem menuju kedewasaan dan keseimbangan ini dikenal dengan istilah suksesi ekologis. Hal ini akan Anda pelajari lebih mendalam pada modul Ekosistem yang akan datang. Anda telah ketahui bahwa antara faktor abiotik dengan faktor biotik dalam ekosistem dapat saling mempengaruhi. Namun ada faktor abiotik yang tidak dapat dipengaruhi oleh faktor biotik. Faktor abiotik ini berada pada lingkup yang lebih luas, bahkan sangat menentukan jenis biotik baik tumbuhan ataupun hewan yang mampu hidup di dalamnya. Faktor abiotik tersebut adalah iklim regional atau iklim suatu tempat di permukaan bumi, yang dapat menentukan jenis Bioma. Istilah Bioma berhubungan dengan kumpulan species (terutama tumbuhan) yang dapat hidup di tempat tertentu di muka bumi, tergantung pada iklim regionalnya. Jadi Bioma adalah kumpulan species (terutama tumbuhan) yang mendiami tempat tertentu di bumi yang dicirikan oleh vegetasi tertentu yang dominan dan langsung terlihat jelas di tempat tersebut. Oleh karena itu biasanya Bioma diberi nama berdasarkan tumbuhan yang dominan di daerah tersebut. Di permukaan bumi ini terdapat 7 macam bioma, yaitu: tundra, taiga (targe), gurun (padang pasir), padang rumput, savana, hutan hujan tropis, dan hutan decidous.
Marilah kita pelajari bagaimana ciri atau karakteristik dari tiap-tiap jenis bioma tersebut.

(1) Tundra, terdapat di daerah kutub, tumbuhan dominannya adalah lumut kerak (Lichenes), lumut Sphagnum, rumput dan tumbuhan pendek lainnya yang biasanya hanya berumur 4 bulan. Hewan yang hidup di bioma ini adalah rusa,serigala dan beruang kutub.
Gambar. Bioma tundra: (a). tundra artik (b). tundra alpen

(2) Taiga, terletak di selatan tundra, yaitu di antara daerah beriklim sedang dengan kutub. Bioma ini disebut pula bioma dengan hutan berawa atau hutan boreal. Tumbuhan dominannya adalah konifer atau tumbuhan berdaun jarum (pinus). Hewan yang hidup di sini adalah ajax, beruang hitam, dan serigala.
Gambar . Taiga : (a). tumbuhan spuce (yang diberi tanda panah) yang
mendominasi hutan boreal. (b). hutan konifer Montana di Sierra Nevada California

(3) Padang pasir atau Gurun, banyak terdapat di daerah kering dengan curah hujan sedikit. Tumbuh-tumbuhan yang tumbuh adalah tumbuhan yang teradaptasi dengan keadaan kering, misalnya tubuhnya ditutupi oleh kutikula yang tebal dan akar yang panjang. Juga tumbuhan sukulen atau kaktus, yang menyimpan banyak air pada batangnya dan daunnya menyempit menjadi duri. Hewan yang hidup pada bioma ini adalah unta, tikus,ular, kadal, kalajengking, dan semut.
Gambar . Gurun panas di Tuscon Arizona

(4) Padang rumput; Pada bioma ini terdapat cukup curah hujan, tetapi tidak cukup untuk menumbuhkan hutan. Tumbuhan dominannya adalah rumput, sedangkan pohon dan semak terdapat di sepanjang sungai di daerah tersebut. Macam padang rumput adalah prairi rumput pendek, prairi rumput tinggi dan padang
rumput tropis. Prairi adalah padang rumput yang luas tanpa pohon.                        
Gambar . Padang rumput di Nebraska.

(5) Savana, adalah padang rumput yang diselingi dengan sebaran pohon yang tumbuh jarang. Hewan yang hidup pada bioma padang rumput dan savana adalah bison, gajah, jerapah, zebra, domba, biri-biri, harimau, cheetah, serigala dan ular.
 
Gambar . Savana

 (6) Hutan hujan tropis (hutan basah), terdapat di daerah tropis yang banyak turun hujan. Vegetasinya tumbuh sangat rapat. Jenis tumbuhan pada bioma ini sangat beraneka ragam/heterogen, mulai dari tumbuhan pendek yang hidup di dasar hutan hingga tumbuhan yang berukuran tinggi. Juga ada tumbuhan epifit (tumbuhan yang tumbuh pada pohon yang mempunyai naungan/kanopi, seperti anggrek) dan liana (tumbuhan yang memanjat pada tumbuhan lain, seperti rotan). Hewan-hewan yang hidup pada hutan ini antara lain monyet, macan kumbang, harimau, tapir, gajah, dan bermacam-macam burung.
Gambar18. Hutan hujan tropis dengan tumbuhan epifit (tanda panah) yang tumbuh
pada suatu pohon.

(7) Hutan decidous (Hutan Gugur), terdapat di daerah yang memilki 4 musim (musim semi, panas, gugur dan dingin). Tumbuhan yang dominan adalah tumbuhan berdaun lebar, seperti pohon oak, elm, maple dan beech. Pohon-pohon di hutan ini menghijau pada musim panas, dan menggugurkan daunnya pada
musim gugur, dan pada musim dingin daunnya ‘habis’. Memasuki musim semi pohon-pohon tersebut mulai menumbuhkan daunnya.

a)Kondisi hutan musim semi
b). Kondisi hutan musim panas
c). KOndisi hutan musim gugur
d). Kondisi hutan musim dingin

Selanjutnya interaksi antar bioma di permukaan bumi membentuk lapisan makhluk hidup di bumi yang disebut Biosfer. Seluruh bioma di permukaan bumi ini pada hakikatnya terdiri atas produsen, konsumen dan dekomposer, dimana di dalamnya terjadi aliran materi dan energi yang selalu dimulai dari tumbuhan hijau. Manusia sebagai makhluk ciptaan Tuhan yang tertinggi derajatnya, dapat mengubah-ubah ekosistem sesuai dengan kehendak dan tujuannya, misalnya dengan menciptakan ekosistem buatan yang sesuai dengan kebutuhannya. Namun akibat aktivitas manusia ini tak sedikit yang dapat mencemari lingkungan atau merusak ekosistem alami. Contoh nyata yang sering terjadi adalah ‘membuka’ hutan sebagai ekosistem alami menjadi lahan pertanian, menjadi perumahan, menjadi perkotaan, bahkan menjadi kawasan industri (pabrik-pabrik).

B. Cabang-cabang Biologi

Biologi mencakup berbagaia bidang yang merupakan cabang-cabang biologi, antara lain :
1.      Anatomi                            : Ilmu yang mempelajari tentang struktur bagian dalam mahluk hidup
2.      Anestesi                            : Ilmu yang mempelajari tentang yang berhubungan dengan operasi
3.      Andrologi                          : Ilmu yang mempelajari tentang sistem alat reproduksi pria
4.      Anthropologi                     : Ilmu yang mempelajari tentang kebudayaan manusia
5.      Bakteriologi                      : Ilmu yang mempelajari tentang bakteri
6.      Botani                               : Ilmu yang mempelajari tentang tumbu-tumbuhan
7.      Ekologi                              : Ilmu yang mempelajari tentang hubungan timbal balik antra mahluk hidup dengan lingkungannya.
8.      Embriologi                        : Ilmu yang mempelajari tentang perkembangan embrio/ janin
9.      Endokrinologi                   : Ilmu yang mempelajari tentang hormon
10.  Entomologi                       : Ilmu yang mempelajari tentang serangga
11.  Evolusi                              : Ilmu yang mempelajari tentang perubahan mahluk hidup yang berlangsung perlahan dalam waktu yang lama
12.  Ethologi                            : Ilmu yang mempelajari tentang perilaku mahluk hidup dari lingkungannya
13.  Farmakologi                      : Ilmu yang mempelajari tentang proses pembuatan obat-obatan
14.  Fisiologi                            : Ilmu yang mempelajari tentang proses kegiatan tubuh mahluk hidup
15.  Filogeni                             : Ilmu yang mempelajari tentang perkembangan mahluk hidup dari bentuk tidak sempurna menjadi bentuk sempurna
16.  Fikologi                             : Ilmu yang mempelajari tentang alga/ ganggang
17.  Genetika                            : Ilmu yang mempelajari tentang pewarisan sifat
18.  Genrontologi                     : Ilmu yang mempelajari tentang mahluk-mahluk yang sudah tua
19.  Ginekologi                        : Ilmu yang mempelajari tentang organ reproduksi wanita
20.  Higiene                              : Ilmu yang mempelajari tentang pengelolaan esehatan individu
21.  Histologi                           : Ilmu yang mempelajari tentang jaringan
22.  Herbalogi                          : Ilmu yang mempelajari tentang rumput dan gulma
23.  Herpetologi                       : Ilmu yang mempelajari tentang reptil
24.  Helmintologi                     : Ilmu yang mempelajari tentang cacing
25.  Homologi                          : Ilmu yang mempelajari tentang persamaan bentuk-bentuk dan fungsi organ
26.  Ichtioloi                             : Ilmu yang mempelajari tentang ikan
27.  Immunologi                       : Ilmu yang mempelajari tentang kekebalan tubuh mahluk hidup terhadap serangan penyakit
28.  Kinekologi                        : Ilmu yang mempelajari tentang anjing
29.  Klimatologi                       : Ilmu yang mempelajari tentang iklim
30.  Korakologi                        : Ilmu yang mempelajari tentang karang
31.  Lymnologi                         : Ilmu yang mempelajari tentang biologi perairan
32.  Malakologi                        : Ilmu yang mempelajari tentang mollusca
33.  Mammologi                       : Ilmu yang mempelajari tentang mamalia
34.  Mikologi                            : Ilmu yang mempelajari tentang jamur
35.  Morfologi                          : Ilmu yang mempelajari tentang struktur luar mahluk hidup
36.  Mikrobiologi                     : Ilmu yang mempelajari tentang mikroorganisme
37.  Onkologi                           : Ilmu yang mempelajari tentang perkembangan tumor/ kanker
38.  Onthogeni                         : Ilmu yang mempelajari tentang perkembangan individu ari zygot sampai dewasa
39.  Ornithologi                        : Ilmu yang mempelajari tentang burung
40.  Organologi                        : Ilmu yang mempelajari tentang organ/ alat tubuh
41.  Oseanologi                        : Ilmu yang mempelajari tentang kehidupan laur
42.  Paleontologi                      : Ilmu yang mempelajari tentang kehidupan hewan/tumbuhan masa lampau yang telah menjadi fosil
43.  Patologi                             : Ilmu yang mempelajari tentang penyakit dan pengaruhnya terhadap penderita
44.  Primatologi                        : Ilmu yang mempelajari tentang hewan primata
45.  Protisologi                         : Ilmu yang mempelajari tentang proista
46.  Protozoologi                      : Ilmu yang mempelajari tentang protozoa
47.  Sanitasi                              : Ilmu yang mempelajari tentang pengelolaan kesehatan lingkungan
48.  Sitologi                              : Ilmu yang mempelajari tentang sel
49.  Taksonomi                         : Ilmu yang mempelajari tentang penggolongan/ pengelompokan mahluk hidup
50.  Terratologi                         : Ilmu yang mempelajari tentang cacat pada janin
51.  Virologi                             : Ilmu yang mempelajari tentang virus
52.  Zoologi                              : Ilmu yang mempelajari tentang hewan

C. Pemanfaatan Ilmu Biologi

Manfaaat Biologi dalam kehidupan sehari-hari :

1. Pemanfaatan Biologi dalam Bidang Kedokteran

Dahulu banyak masalah penyakit yang tidak dipahami penyebab maupun cara pengobatannya, sehingga cara yang ditempuh untuk mencegah maupun dalam menyembuhkannya tidak tepat. Tetapi berkat perkembangan Biologi, khususnya dalam cabang ilmu: anatomi dan fisiologi manusia, mikrobiologi, virologi dan patologi, telah banyak membantu para dokter dalam memahami penyebab gangguan tersebut. Dengan demikian para dokter berhasil mencegah dan menyembuhkan berbagai penyakit yang sampai saat ini sering menjadi masalah yang menakutkan manusia. Berikut ini adalah contoh-contoh sumbangan pengetahuan yang telah diberikan oleh Biologi beserta cabang-cabang ilmunya dalam dunia kesehatan dan atau kedokteran.

a.    Para penderita penyakit yang mengalami kerusakan pada salah satu organ tubuhnya, kini telah mendapatkan jalan keluarnya yaitu melalui teknik transplantasi (pencangkokan) organ. Transplantasi organ yang sudah berhasil  ilakukan oleh para dokter adalah pencangkokan ginjal, jantung, sumsum tulang belakang maupun hati.
b.   Teknik fertilasi invitro telah dapat diaplikasikan tidak hanya pada hewan ternak, tetapi telah dapat dilakukan pada manusia. Teknik ini dapat membantu pasangan suami istri yang sulit mendapatkan keturunan karena suatu kelainan. Fertilasi ini tentunya berasal dari gamet pasangan yang bersangkutan. Teknik karakterisasi dan pemisahan gamet sperma yang membawa kromosom X dan Y (penentu jenis kelamin keturunan) juga telah berhasil dilakukan. Teknik ini memungkinkan para pasangan suami isteri mendapatkan keturunannya dengan jenis kelamin tertentu.
c.    Mikrobiologi kedokteran telah berhasil mengidentifikasi beberapa jenis mikroba yang menyebabkan penyakit pada manusia maupun hewan. Dengan demikian, antibiotik untuk mikroba-mikroba tersebut dapat dibuat.
d.   Virologi pun telah memberikan sumbangannya pada dunia kedokteran, dengan mendasari pengetahuan dalam usaha menciptakan vaksin-vaksin. Misalnya pada kasus yang baru saja terjadi yaitu mengenai Virus Flu Burung. Sebuah surat kabar memberitakan bahwa Virus Flu Burung atau disebut juga Virus Avian Influenza, yang hanya dapat diteruskan kepada manusia melalui kontak yang sangat dekat, telah dapat ditemukan vaksinnya oleh para pakar Imunologi dan Bioteknologi di Badan Kesehatan Dunia (WHO). Caranya adalah dengan menggabungkan gen Avian dengan gen flu pada manusia agar menjadi ‘aman’. Mereka mengambil satu gen virus flu burung kemudian menggantikan gennya tadi dengan gen flu manusia. Hasil dari kombinasi virus buatan ini kemudian dipersiapkan sebagai basis untuk pembuatan vaksinnya. (Sumber: Pikiran Rakyat 5 Februari 2004).
e.    Para penderita obesitas (penyakit kegemukan) kini pun telah mendapatkan jalan keluar dalam mengatasi kelebihan berat badannya. Hal ini dijelaskan dalam suatu kutipan dari sebuah surat kabar bahwa; Para ahli fisiologi dan ilmu gizi dari Universitas Texas Southwestern Medical Centre, Dallas Amerika Serikat, telah berhasil mengubah sel-sel lemak biasa menjadi lemak yang bisa terbakar. Penelitian dilakukan melalui penyuntikan gen Leptin (suatu protein yang terkait dengan proses metabolisme) pada tikus percobaan. Hasil penyisipan gen membuktikan bahwa sel-sel yang biasanya menimbun lemak berubah menjadi sel-sel pembakar lemak. Akibatnya, tikus menjadi langsing dengan hilangnya 26% bobot tubuhnya selama dua pekan. (Sumber: Pikiran Rakyat 26 Februari 2004).

Demikianlah pemanfaatan Biologi dalam bidang kedokteran, yang pada dewasa ini sudah banyak kemajuan yang dicapai. Di samping itu, berkat penelitian yang terus menerus, bermunculan berbagai cabang ilmu kedokteran (spesialisasi) berikut teknik-tekniknya, yang pada dasarnya dilakukan untuk meningkatkan kesehatan manusia. Masyarakat pun kini semakin mengetahui bagaimana cara hidup sehat, mengatur gizi, menghindari serta mencegah penyakit, yaitu dengan selalu menjaga kebersihan diri dan lingkungan, berolah raga secara teratur dan mengkonsumsi makanan bergizi dengan menu 4 sehat 5 sempurna dan pola gizi seimbang.

2. Pemanfaatan Biologi dalam Bidang Pertanian

Dahulu para petani hanya mengetahui cara-cara bertani yang sederhana/ tradisional, yakni hanya dengan mencangkul tanah kemudian menanaminya dengan tanaman yang diinginkan lalu disirami secukupnya. Dan hasil yang didapat ternyata tidak terlalu menggembirakan baik mutu maupun jumlahnya. Jika hal ini tidak segera diperbaiki maka kebutuhan masyarakat akan pangan tidak dapat tercukupi, dan akan terjadi kekurangan bahan pangan (rawan pangan). Apalagi pada masa sekarang ini, dimana telah terjadi ledakan jumlah penduduk, tentunya masalah rawan pangan merupakan masalah yang harus segera ditangani. Usaha yang harus dilakukan tidak hanya pada bagaimana membatasi pertambahan jumlah penduduk, tetapi juga harus dipikirkan bagaimana caranya meningkatkan produksi pangan. Berkat kemajuan cabang-cabang Biologi dan teknologinya, sudah banyak orang mengetahui bagaimana cara meningkatkan hasil pertaniannya. Masyarakat khususnya para petani, kini telah banyak mengetahui bagaimana cara memilih bibit tanaman unggul, bagaimana cara memilih pupuk yang diperlukan berikut cara memupuknya, serta bagaimana cara memberantas hama dengan pestisida atau insektisida, dengan maksud meningkatkan kualitas dan kuantitas hasil panennya. Mereka pun telah banyak mengetahui teknik-teknik berkebun seperti mencangkok, menempel, mengenten dan sebagainya.
Untuk mendapatkan bibit unggul dari berbagai jenis tanaman sekarang tidaklah sulit. Hampir di seluruh pelosok tanah air, bibit unggul berbagai jenis tanaman bukan merupakan barang langka lagi. Hal ini berkat makin berkembangnya prinsip-prinsip Genetika yang sudah banyak diketahui oleh para petani, seperti dengan melakukan penyilangan (bastar), yang dapat dilakukan sendiri oleh mereka. Selain itu, dengan menerapkan prinsip-prinsip Fisiologi Tumbuhan, para petani melalui para ahli pertanian yang telah banyak mengetahui jenis pupuk yang baik untuk berbagai jenis tanaman. Adapun dalam penggunaan pupuk, pestisida atau insektisida pada persawahan, perkebunan atau perladangan ini, para petani harus memperhatikan faktor keseimbangan ekosistem di sekitarnya. Misalnya dengan mengikuti/mematuhi dosis (takaran) serta intensitas yang ditetapkan oleh setiap jenis pupuk atau pestisidanya. Jika pemakaian zat-zat kimia tersebut melebihi aturan yang ditetapkan biasanya akan menimbulkan pencemaran air sungai di sekitar areal pertanian tersebut. Contoh kasus yang sering terjadi akibat pemakaian zat kimia yang tidak memperhatikan faktor keseimbangan ekosistem adalah pada pemakaian pupuk N yang intensif. Pemakaian pupuk N secara terus menerus dapat menyebabkan kadar nitrat dalam air sungai di areal penanaman menjadi tinggi. Akibat yang terjadi kemudian adalah timbulnya penyakit methemoglobinemia jika air sungai tersebut dikonsumsi oleh manusia. Selain timbulnya penyakit itu, dapat terjadi pula eutrofikasi. Apakah methemoglobinemia itu, dan apa yang dimaksud dengan eutrofikasi? Methemoglobinemia merupakan ketidakmampuan hemoglobin di dalam sel-sel darah merah untuk mengikat oksigen, karena hemoglobin diikat oleh nitrit. Nitrit ini dihasilkan dari pengubahan nitrat yang mengkontaminasi air minum oleh mikroorganisme pada saluran pencernaan manusia. Dan tahukah Anda apa akibatnya jika tubuh kita kekurangan oksigen? Sedangkan eutrofikasi adalah pengeruhan air yang disebabkan oleh berkembang dengan pesatnya alga dan eceng gondok pada perairan yang tercemar nitrat. Eutrofikasi ini menyebabkan organisme seperti ikan-ikan di perairan tersebut menjadi mati. (perhatikan gambar dibawah). Maka dari itulah, pengetahuan mengenai Ekologi serta teknik bertani sangat diperlukan agar tidak terjadi hal-hal yang pada akhirnya akan merugikan masyarakat sekitar atau para petani sendiri. Menurut Anda bagaimanakah mencegah pencemaran perairan oleh pupuk nitrat? Ya betul, diantaranya dengan mengadakan pergiliran penanaman jenis tanamanatau rotasi tanaman, sehingga pupuk yang digunakan juga berganti-ganti.
 
Gambar . Eutrofikasi oleh eceng gondok.
Masalah penyakit-penyakit yang menyerang tanaman, kini juga sudah banyak diketahui penyebabnya. Sudah banyak jenis virus, bakteri dan parasit lain yang menyerang tanaman budi daya yang berhasil diidentifikasi dan ditemukan cara pemberantasannya. Hal ini tentu berkaitan dengan kemajuan
di bidang cabang-cabang Biologi seperti virologi, mikrobiologi dan parasitologi. Jadi, cabang-cabang Biologi yang berhubungan dengan bidang pertanian adalah botani, anatomi tumbuhan, fisiologi tumbuhan, virologitumbuhan, parasitologi, mikrobiologi, genetika dan ekologi. Perkembangan bioteknologi seperti teknik Rekayasa Genetika, Kultur Jaringan, dan teknik Mutasi Buatan pun kini sudah berhasil membantu mengatasi masalah rawan pangan.

a.    Bioteknologi dan Biologi Molekuler telah berhasil menemukan teknikteknik  untuk Rekayasa Genetika, seperti teknik transfer nukleus, teknik pemotongan, penyambungan dan penyisipan gen, dimana teknik-teknik ini bertujuan untuk mencari atau menciptakan jenis tanaman dengan sifat unggul tertentu (tanaman transgenik). Teknik-teknik rekayasa genetika seperti ini biasanya dilanjutkan dengan suatu teknik yang disebut Kloning. Istilah Klon merupakan garis turunan individu-individu yang secara genetic identik. Klon juga diartikan sebagai usaha membuat satu atau lebih replica (duplikat) suatu individu, sel, ataupun gen. Pengaplikasian yang sudah berhasil dilakukan adalah pada terciptanya tanaman budi daya yang mampu menghasilkan insektisida sendiri, sehingga tanaman tersebut tidak perlu disemprot insektisida lagi saat di lahan pertanian nantinya. Contoh jenis tanaman pangan yang telah berhasil di rekayasa dengan tiujuan tersebut adalah tanaman buah apel, pir, kol/kubis, brokoli, dan kentang. Teknik rekayasa genetika ini juga sudah berhasil menciptakan tanaman budi daya yang mampu mengikat nitrogen bebas sendiri dari udara,sehingga tanaman tersebut tidak perlu diberi pupuk nitrogen sintetik lagi saat di lahan pertanian nantinya. Contoh jenis tanaman yang sudah berhasil direkayasa untuk tujuan tersebut adalah pada padi dan gandum.
b.   Melalui kemajuan di bidang Biologi Molekuler, telah dapat diketahui pula urutan gen pada genom sel-sel tumbuhan, sehingga para biologiwan dapat mengidentifikasi urutan-urutan gen tertentu yang bertanggungjawab untuk perkembangan organ. Dengan demikian para biologiwan dapat memodifikasi arah perkembangan tanaman yang diinginkan. Pengaplikasian teknik ini yang sudah berhasil dilakukan adalah telah terciptanya batang pohon jati yang dapat tumbuh dengan diameter besar dan lurus.
c.    Dengan menggunakan teknik Kultur Jaringan, tanaman yang sudah diketahui berkhasiat sebagai obat, atau pun tanaman budi daya yang sudah diketahui keunggulan mutunya, dapat diproduksi dengan waktu singkat, dalam jumlah yang banyak, tanpa memerlukan lahan yang luas, dan dengan kondisi steril. Teknik kultur jaringan ini termasuk salah satu usaha kloning, dimana individu-individu baru yang dihasilkan akan sama persis atau identik dengan suatu tanaman yang sudah diketahui manfaat maupun keunggulannya. Adapun contoh-contoh tanaman budi daya yang sudah berhasil diperbanyak dengan teknik kultur jaringan tersebut antara lain tanaman kelapa sawit, tanaman anggrek, tanaman pisang barangan, dan wortel.
d.   Teknik Mutasi Buatan merupakan usaha merubah susunan atau jumlah materi genetik/DNA dengan menggunakan radiasi sinar radioaktif (sinar X, alpha, beta dan gamma) atau dengan senyawa kimia (kolkisin). Teknik mutasi dengan sinar gamma biasanya ditujukan untuk menghasilkan biji-biji tanaman padi dan palawija, agar berumur pendek (cepat dipanen), hasilnya banyak dan tahan terhadap serangan hama wereng. Selain itu, terdapat teknik mutasi buatan lainnya, yakni teknik perendaman biji-biji tanaman perkebunan dan pertanian dalam senyawa kolkisin, senyawa ini menyebabkan tanaman mempunyai buah yang besar dan tidak berbiji; misalnya buah semangka, pepaya, jeruk, dan anggur tanpa biji, seperti pada gambar 22 berikut. Namun sayangnya tanaman ini tidak dapat menghasilkan tanaman baru sebagai keturunannya, karena buah-buahan yang dihasilkan tidak memiliki organ reproduksi yaitu biji. Lalu bagaimanakah caranya bila kita menghendaki buah-buahan tanpa biji lagi? Ya benar, kita harus memulai lagi dari perendaman biji-biji (benih) dari buah yang memiliki biji, dengan senyawa kolkisin. Baru kemudian ditanam dan ditunggu hasil buahnya yang pasti tidak memiliki biji.
Gambar . Buah-buahan tanpa biji hasil mutasi buatan; (a) pepaya,(b) jeruk.


3. Pemanfaatan Biologi dalam Bidang Peternakan

Seperti halnya pada bidang pertanian, pemanfaatan Biologi pada bidang peternakan pun sudah sedemikian besar. Dengan menerapkan pengetahuan cabang-cabang Biologi seperti zoologi, anatomi hewan, fisiologi hewan, genetika, biologi reproduksi, embriologi, dan biologi molekuler/rekayasa genetika, para peternak dan masyarakat yang lebih luas telah dapat menikmati hasilnya. Melalui penerapan ilmu-ilmu tersebut telah banyak dihasilkan ternak varietas unggul, diantaranya adalah ayam penghasil banyak telur, ayam pedaging, sapi pedaging, sapi penghasil banyak susu, dan domba pedaging. Dalam usaha perbanyakan ternak unggul tersebut kini pun telah banyak menggunakan teknik kawin silang (hibridisasi) dan teknik kawin suntik (inseminasi buatan). Dengan teknik inseminasi buatan, dapat dihasilkan keturunan sapi atau domba yang diharapkan tanpa mengenal musim kawin, serta tidak melibatkan sapi atau domba jantan. Teknik inseminasi buatan ini diikuti dengan teknik superovulasi, yakni teknik perbanyakan ternak unggul dengan cara menyuntikkan hormon reproduksi berupa PMSG (pregnant mare serum gonadotrophin) dan HCG (human chorionic gonadotrophin). Hormon-hormon ini berfungsi merangsang terbentuknya sel telur dalam jumlah banyak sebelum sapi atau domba diinseminasi. Adapun spermatozoa yang berasal dari ternak jantan dapat diperoleh tidak harus dari ternak jantan secara langsung, tetapi diambil dari tempat penyimpanan spermatozoa. Teknik penyimpanan spermatozoa
menggunakan nitrogen cair bersuhu –196 derajat celcius. Selain teknik inseminasi dan superovulasi, dewasa ini telah dikembangkan juga teknik fertilisasi in vitro. Pada teknik ini, embrio dapat dihasilkan di
luar uterus (kandungan) induk betina dalam jumlah tertentu. Dan sebelum embrio ini diimplantasikan (ditanam dalam uterus induk betina) dapat disimpan dalam jangka waktu tertentu pada nitrogen cair bersuhu –196 derajat celcius. Embrio dari jenis unggul ini kemudian dapat diimplantasikan ke induk sapi
betina yang tidak unggul bunting semu dari species yang sama. Dengan demikian akan cepat diperoleh banyak sapi unggul. Demikianlah pemanfaatan Biologi pada bidang peternakan. Dan sampai di sini diharapkan Anda sudah memahaminya. Lalu bagaimanakah pemanfaatan Biologi pada bidang perikanan? Pelajarilah uraian singkatnya berikut ini.


4. Pemanfaatan Biologi dalam Bidang Perikanan

Ikan, baik ikan yang hidup di air tawar maupun yang hidup di laut, merupakan organisme air yang dapat dimanfaatkan manusia sebagai salah satu bahan pangan, karena diketahui kandungan proteinnya sangat tinggi. Selain itu, ikanikan yang bentuk ataupun permukaan tubuhnya tampak menarik dapat dijadikan hiasan dalam sebuah akuarium. Adapun pemanfaatan Biologi dalam bidang perikanan tampak antara lain dalam upaya pembudidayaan ikan, juga dalam usaha pelestarian ekosistem perairannya. Pembudidayaan ikan yang telah banyak dilakukan yakni dalam
(1) pembuatan tambak-tambak, karamba jala apung (kajapung), maupun rumpon
(2) pelestarian terumbu karang, mangrove, hutan bakau, dan lamun.
Pada tambak-tambak, usaha pembudidayaan ikan-ikan yang diketahui bernilaigizi tinggi atau yang bernilai ekonomis adalah dengan dilakukannya pemijahan. Dengan teknik pemijahan dalam tambak-tambak, spermatozoadan sel telur dari ikan jantan dan ikan betina, dapat dengan mudah bertemu
menjadi zigot, tanpa harus terganggu oleh arus air laut. Selain itu telur-telur yang dihasilkan juga akan terhindar dari para pemangsa/predatornya, sehingga besar kemungkinannya telur-telur itu akan menetas dan menjadi ikan. Contoh pemanfaatan Biologi lainnya dalam bidang ini adalah dengan diketemukannya manfaat daun singkong yang ternyata dapat dijadikan pakan tambahan bagi ikan nila merah sehingga dapat mempercepat pertumbuhan ikan tersebut. Melalui penelitian-penelitian dalam bidang Biologi juga diketahui bahwa manfaat hutan bakau, mangrove, serta lamun adalah penting dalam ekosistem pantai. Selain berperan sebagai produsen, ketiga macam ekosistem tersebut diketahui juga memiliki fungsi fisik. Fungsi fisik tersebut adalah; dengan adanya hutan bakau, mangrove dan lamun, energi hempasan gelombang laut yang masuk ke pantai dapat tertahan atau berkurang, dengan demikian dapat mencegah abrasi (erosi daratan akibat pasang surut air laut). Selain itu, ketiga jenis ekosistem pantai tersebut diketahui berperan sebagai penyaring sedimen/ lumpur dari daratan, hal ini sangatlah penting bagi  ekosistem terumbu karang, karena terumbu karang memerlukan perairan yang jernih. Demikianlah pemanfaatan Biologi dalam bidang perikanan. Diharapkan Anda sudah memahaminya. Kini, sebelum kita melangkah pada pemanfaatan biologi pada bidang industri, perhatikanlah kesimpulan singkat berikut ini.

a.    Perkembangan bioteknologi dan biologi molekuler saat ini adalah ditemukannya beberapa teknik rekayasa genetika seperti; teknik transfer nukelus, pemotongan dan penyambungan gen, serta teknik penyisipan gen. Teknik-teknik ini sudah diaplikasikan untuk keperluan bidangpeternakan, pertanian, dan kedokteran, melalui kloning.
b.   Pada bidang pertanian, teknik rekayasa genetika yang bertujuan menciptakan tanaman dengan sifat unggul tersebut, dilanjutkan dengan teknik kultur jaringan, sehingga tanaman-tanaman berjenis unggul tersebutdapat segera diperoleh dengan waktu singkat, dalam jumlah yang banyak, tanpa memerlukan lahan yang luas, dan dengan kondisi steril.
c.    Pada bidang peternakan, teknik rekayasa genetika tersebut dilanjutkan dengan teknik fertilisasi in vitro atau teknik superovulasi, dan kemudian teknik inseminasi buatan, dengan tujuan segera diperoleh ternak jenis unggul dalam jumlah banyak.
d.   Pada bidang kedokteran teknik rekayasa genetika dilakukan untuk membantu pasangan suami isteri yang sulit mendapat keturunan/anak, atau bagi mereka yang menghendaki keturunan dengan jenis tertentu (lakilaki atau perempuan). Untuk maksud yang kedua ini, sebelum dilakukan fertilisasi in vitro, terlebih dahulu dilakukan pemisahan gen dari genom sang ayah (X dan Y nya), lalu dipertemukan dengan genom sang ibu. Fertilisasi in vitro dilakukan di luar tubuh sang ibu, dan setelah terbentuk embrio/zigot barulah di implantasikan ke dalam kandungan sang ibu.
e.    e. Pada bidang perikanan, pemanfaatan Biologi adalah sebagai landasan pengetahuan (basic science) dalam usaha pembudidayaan ikan-ikan atau hewan laut lainnya yang telah diketahui memiliki nilai gizi tinggi (yaitu sebagai sumber protein hewani) dan bernilai ekonomis. Selain itu, Biologi juga dapat dijadikan landasan pengetahuan dalam penelitian-penelitian lain yang lebih luas lingkupnya, yakni pada lingkup ekosistem perairan laut dan pantai.



5. Pemanfaatan Biologi dalam Bidang Industri’

Dahulu manusia hanya mengambil sesuatu dari lingkungannya yang langsung dapat dimanfaatkan untuk kehidupannya, misalnya buah-buahan langsung dipetik untuk dimakan, sementara bagian lain dari tumbuhan itu dibiarkan atau dibuang begitu saja. Begitu pula pemanfaatan manusia terhadap hewan, hanya diambil daging atau telurnya saja. Namun setelah berkembangnya Biologi, khususnya pada cabang zoologi, botani, taksonomi, biokimia, mikrobiologi, dan bioteknologi, manusia telah berhasil menemukan berbagai bagian tubuh tumbuhan atau hewan yang dapat diolah menjadi bahan baku industri. Berikut ini adalah contoh-contoh pemanfaatan Biologi pada bidang industri:

a.       Ditemukannya kandungan gula yang cukup tinggi pada batang tebu,menyebabkan berkembangnya pabrik pengolahan tebu menjadi gula.
b.      Diketahuinya bahwa serabut biji kapas dan bulu domba dapat diolah menjadi benang, dan  kepompong ulat sutera dapat diolah menjadi benang sutera, maka berkembanglah industri tekstil/kain, kain wol dan kain sutera.
c.       Dengan berkembangnya mikrobiologi, telah diketahui berbagai struktur dan sifat-sifat dari berbagai jenis mikroba/jasad renik, baik yang menguntungkan maupun yang bersifat patogen menyebabkan penyakit), maka berkembanglah industri obat-obatan, makanan/minuman yangberkhasiat obat. Contoh dalam industri makanan adalah sebagai berikut; Setelah diketemukannya jenis bakteri Lactobacillus yang sifat-sifatnya dapat bermanfaat bagi manusia dan dapat dibuat menjadi yoghurt, maka berkembanglah industri pembuatan yoghurt. Yoghurt ini dibuat dari susu yang difermentasikan dengan menggunakan bakteri Lactobacillus, pada suhu 40 derajat celcius selama 2,5 jam sampai 3,5 jam (lihat Gambar 23). Contoh lainnya pemanfaatan mikrobiologi dalam bidang industri makanan adalah pada industri kecap, tempe, oncom, keju, roti, dan nata de coco, serta minuman anggur.
Gambar 23. (a) Berbagai jenis yoghurt yang dibuat dengan menggunakanLactobacillus;(b). bakteri Lactobacillus.

Dalam industri obat-obatan, telah diketahui sifat-sifat bakteri Escherichia coli yang ternyata dapat dibuat/disintesis menjadi insulin; insulin ini sangat berguna bagi penderita penyakit Diabetes Melitus pada manusia (lihat Gambar).
Gambar. Insulin untuk penderita diabetes melitus yang di produksi oleh bakteri E.coli.
Contoh perkembangan mikrobiologi dalam industri obat-obatan lainnya adalah pada industri pembuatan antibiotik dan vaksin. Macam-macam antibiotik yang sudah berhasil dibuat antara lain adalah: Penisilin (dibuat dari jamur Penicillium), Sefalosporin (dihasilkan oleh jamur Cephalosporium), dan
Tetrasiklin (dihasilkan oleh jamur Streptomycin). Lihat gambar.
Gambar . Berbagai jenis antibiotik.

D. Kerja Ilmiah

Ilmuwan-ilmuwan biologi mendaptkan ilmu pengetahuan tidak hanya melalui cara membaca, tetapi juga melalui penelitian/ pengamatan.
Dalam proses penelitian dibutuhkan cara yang sistematis , dikenal dengan metode ilmiah
a. Metode Ilmiah
Metode ilmiah adalah suatu prosedur penyelidikan yang teratur dan logis. Langkah-langka metode ilmiah dengan contoh penemuah penyakit malaria adalah sebagai berikut :
1.   Menentukan masalah. Charles laveran menemukan penyakit malaria.
2.   Observasi. Tujuan : Mengumpulkan data. Charles laveran melakukan pemeriksaan darah penderita malaria. Data : ada benda aneh dalam eritrosit penderita.
3.   Mengajukan Hipotesis. Merupakan dugaan sementara. Charles Laveran menduga penyebab penyakit malaria adalah benda aneh berbentuk cincin dalam eritrosit penderita.
4.   Melakukan Eksperimen. Tujuan : menguji kebenaran hipotesis. Charles Laveran menyuntikkan darah yang megandung bibit penyakit ke tubh orang yang sehat. Hasil : orang yang tadinya sehat terangkit malaria.
5.   Kesimpulan. Data hasil eksperimen umumnya diolah secara statistic, hasil analisisnya untuk menarik kesimpulan. Kesimpulan : penyebab malaria adalah benda aneh berbentuk cincin dalam eritrosit penderita yang dikenal sebagai Plasmodium.

b. Sikap Ilmiah
ü  Dapat membedakan antara fakat dan opini. Fakta adalah informasi yang diperoleh dari bukti-bukti pada data. Opini adalah pendapat mengenai suatu subjek khusus atau peristiwa tertentu. Opini dapat berdasarkan fakta ataupun tidak.
ü  Mengajukan pertanyaan dan argumentasi.
ü  Keingintahuan
ü  Kepedulian terhadap lingkungan
ü  Berpendapat secara ilmiah dan kritis
ü  Berani mengusulkan perbaikan dan bertanggung jawab terhadap usulan tersebut
ü  Bekerja sama
ü  Jujur terhadap fakta
ü  Disiplin dan tekun

Referensi :
Syamsuri, Istamar dkk. 2007. Biologi untuk SMU kelas X. Malang. Penerbit Erlangga.

Loading...

0 Response to "Ruang Lingkup Boilogi"

Posting Komentar