Bioteknologi
Bioteknologi – Bioteknologi adalah pemanfaatan prinsip-prinsip ilmiah yang menggunakan makhluk hidup untuk menghasilkan produk dan jasa guna kepentingan manusia. Bioteknologi sebenarnya bukanlah merupakan suatu disiplin ilmu, melainkan merupakan penerapan ilmu, yaitu suatu teknik dalam biologi. Ilmu-ilmu pendukung dalam bioteknologi meliputi mikrobiologi, biokimia, genetika, biologi sel, teknik kimia, dan enzimologi. Dalam bioteknologi biasanya digunakan mikroorganisme atau bagian-bagiannya untuk meningkatkan nilai tambah suatu bahan.Bioteknologi
Bioteknologi dapat digolongkan menjadi bioteknologi konvensional/tradisional dan modern. Bioteknologi, semenjak awal diterapkannya sampai awal tahun 1857 disebut era bioteknologi mikrobial. Karena pada masa itu belum diketahui bahwa makanan fermentasi merupakan hasil kerja makhluk hidup. Produk-produk era tersebut antara lain bir, roti, keju, yoghurt, susu asam dan, sake.Bioteknologi konvensional
Bioteknologi konvensional merupakan bioteknologi yang memanfaatkan mikroorganisme untuk memproduksi alkohol, asam asetat, gula, atau bahan makanan, seperti tempe, tape, oncom, dan kecap. Mikroorganisme dapat mengubah bahan pangan. Proses yang dibantu mikroorganisme, misalnya dengan fermentasi, hasilnya antara lain tempe, tape, kecap, dan sebagainya termasuk keju dan yoghurt. Proses tersebut dianggap sebagai bioteknologi masa lalu.
Ciri khas yang tampak pada bioteknologi konvensional, yaitu adanya penggunaan makhluk hidup secara langsung dan belum tahu adanya penggunaan enzim. Beberapa contoh penerapan bioteknologi konvensional dalam pengolahan bahan makanan diantaranya pengolahan produk susu yang dapat diolah menjadi bentuk-bentuk baru, seperti yoghurt, keju, dan mentega. Pengolahan produk nonsusu seperti kecap dan tempe.
Contoh lain penerapan bioteknologi konvensional dalam bidang pertanian diantaranya penanaman secara hidroponik dan penanaman secara aeroponik.
Bioteknologi Modern
Bioteknologi modern meliputi bioteknologi bidang kedokteran, bioteknologi bidang pertanian, bioteknologi bidang peternakan, dan bioteknologi bahan bakar masa depan.Adapun contoh penerapan bioteknologi modern diantaranya rekayasa genetika yang meliputi transplantasi inti, fusi sel, teknologi plasmid, dan rekombinasi DNA. Bioteknologi bidang kedokteran meliputi pembuatan antibodi monoclonal, vaksin, antibiotika, dan hormon. Bioteknologi bidang pertanian meliputi pembuatan tumbuhan yang mampu mengikat nitrogen, dan tumbuhan tahan hama. Bioteknologi bidang peternakan, bioteknologi bahan bakar masa depan, serta bioteknologi pengolahan limbah.
evolusi
Perubahan evolusi memiliki dua model. Gradualisme adalah model perubahan yang terjadi lambat dengan laju yang tetap. Keseimbangan dipertepat (punctuated equilibrium) merupakan perubahan cepat dalam tempo singkat yang menginterupsi perubahan kecil yangterjadi dalam waktu yang lama. Evolusi kehidupan di planet ini terjadi baik secara gradual maupun dipertepat.
Seleksi alam mengadaptasi mahluk hidup pada lingkungan mereka lewat menyingkirkan sejumlah sifat sementara mendukung sifat lainnya. Seleksi alam berdasarkan pada empat prinsip utama:
- Semua spesies menghasilkan lebih banyak keturunan daripada yang dapat didukung oleh lingkungan, membatasi sumberdaya.
- Semua populasi beraneka ragam secara internal; tidak ada dua individual yang mutlak sama.
- Lebih banyak individu yang ada daripada yang dapat bertahan hidup. Mereka berjuang memperebutkan sumberdaya – mereka yang memiliki manfaat yang diwariskan berhasil bertahan hidup.
- ndividu menurunkan manfaat ini ke keturunannya.
Mutasi adalah kemunculan alel baru secara spontan dan acak (kebetulan) yang merubah DNA mahluk individual. Sebagai satu-satunya sumber variasi baru, mutasi adalah gaya evolusi yang kuat. Tanpa mutasi, hanya mungkin menjadikan satu sifat lebih umum atau lebih sedikit. Mutasi hitam memungkinkan ngengat hitam atau belalang hitam bertahan hidup dalam lingkungan berbeda setelah mereka kehilangan lumut atau rumput kamuflasenya.
Aliran gen, atau migrasi, terjadi saat dua populasi berbagi alel. Campuran antara orang Belanda dan orang Jawa setelah orang Belanda bermigrasi ke Jawa adalah sebuah contoh aliran gen. Populasi campuran yang dihasilkan memiliki kombinasi alel yang baru.
Kadang evolusi terjadi karena peristiwa kebetulan dan tipe perubahan ini disebut apungan genetik. Bila sebuah letusan gunung berapi kebetulan menghabisi semua orang dengan darah golongan A, maka alel tipe A akan lenyap dalam populasi tersebut hingga mutasi atau aliran gen mengembalikannya.
Apungan genetik memiliki dua kasus khusus: efek pendiri dan penyempitan leher botol. Efek pendiri terjadi ketika sebuah populasi kecil membangun koloni baru dan kawin dengan sesamanya; alel yang ada dalam jumlah kecil dalam populasi induk meningkat pada populasi baru. Sindrom Ellis van Creveld yang langka memiliki frekuensi yang jauh lebih tinggi (1 dalam 14) di penduduk Amish di Lancaster County daripada dalam populasi induknya (1 dalam 400) karena efek ini.
Penyempitan leher botol terjadi saat sejumlah besar individu mati dan populasi harus membangun kembali dirinya dari basis genetik yang jauh lebih kecil dari sebelumnya; populasi yang baru akan menunjukkan sedikit sekali variasi genetik. Harimau Siberia, yang jumlahnya menurun karena perburuan, menghadapi kepunahan karena alasan ini.
Pengertian Ekosistem
Pengertian ekosistem
adalah suatu sistem ekologi yang terbentuk dikarenakan hubungan timbal balik
yang tidak dapat terpisahkan antara makhluk hidup dengan lingkungannya.
Ekosistem dapat juga dikatakan sebagai suatu tatanan kesatuan secara utuh serta
menyeluruh antara unsur lingkungan hidup yang saling memengaruhi.
Ekosistem merupakan penggabungan dari unit biosistem yang melibatkan hubungan interaksi timbal balik antara organisme serta lingkungan fisik sehingga aliran energi menuju struktur biotik tertentu sehingga terjadi siklus materi antara organisme dan anorganisme. Matahari adalah sumber dari semua energi yang ada dalam ekosistem.
Dalam suatu ekosistem, organisme dalam komunitas berkembang secara bersama-sama dengan lingkungan fisik. Organisme tersebut akan beradaptasi dengan lingkungan fisik dan sebaliknya organisme juga dapat memengaruhi lingkungan fisik yang digunakan untuk keperluan hidup. Kehadiran suatu spesies dalam suatu ekosistem ditentukan oleh tingkat ketersediaan sumber daya dan kondisi faktor kimiawi serta fisis yang harus berada pada kisaran yang masih dapat ditoleransi oleh spesies itu sendiri, itulah yang disebut hukum toleransi. Berikut komponen pembentuk ekosistem dan tipe-tipe ekosistem.
Ekosistem merupakan penggabungan dari unit biosistem yang melibatkan hubungan interaksi timbal balik antara organisme serta lingkungan fisik sehingga aliran energi menuju struktur biotik tertentu sehingga terjadi siklus materi antara organisme dan anorganisme. Matahari adalah sumber dari semua energi yang ada dalam ekosistem.
Dalam suatu ekosistem, organisme dalam komunitas berkembang secara bersama-sama dengan lingkungan fisik. Organisme tersebut akan beradaptasi dengan lingkungan fisik dan sebaliknya organisme juga dapat memengaruhi lingkungan fisik yang digunakan untuk keperluan hidup. Kehadiran suatu spesies dalam suatu ekosistem ditentukan oleh tingkat ketersediaan sumber daya dan kondisi faktor kimiawi serta fisis yang harus berada pada kisaran yang masih dapat ditoleransi oleh spesies itu sendiri, itulah yang disebut hukum toleransi. Berikut komponen pembentuk ekosistem dan tipe-tipe ekosistem.
Komponen Pembentuk Ekosistem
Komponen pembentuk
ekosistem antara lain :
Abiotik atau komponen tak hidup merupakan komponen
fisik dan kimia yang medium atau substrat sebagai tempat berlangsungnya
kehidupan atau lingkungan tempat hidup. Sebagian besar dari komponen abiotik
memiliki beragam variasi dalam ruang dan waktu. Komponen abiotik berupa bahan
organik, senyawa anorganik, serta faktor yang memengaruhi distribusi organisme,
antara lain:
- Suhu
Proses biologi dipengaruhi juga oleh suhu. Mamalia
dan unggas akan membutuhkan energi untuk dapat meregulasi temperatur dalam
tubuh.
- Air
Ketersediaan air juga dapat memengaruhi distribusi
organisme. Organisme yang terdapat pada gurun beradaptasi terhadap ketersediaan
air yang ada di gurun tersebut.
- Garam
Konsentrasi garam juga memengaruhi kesetimbangan air
dalam organisme dengan melalui osmosis. Beberapa organisme terestrial mampu
untuk dapat beradaptasi di dalam lingkungan dengan kandungan garam yang tinggi.
- Cahaya matahari
Intensitas serta kualitas cahaya matahari dapat
memengaruhi proses fotosintesis. Air dapat menyerap cahaya sehingga yang
terjadi pada lingkungan air, fotosintesis terjadi pada sekitar permukaan yang
dapat dijangkau oleh cahaya matahari. Di gurun, intensitas cahaya matahari yang
sangat besar dapat membuat peningkatan suhu, hal ini dapat mengakibatkan hewan
dan tumbuhan tertekan.
- Tanah dan batu
Karakteristik tanah yang meliputi antara lain
struktur fisik,, komposisi mineral, dan pH membatasi penyebaran organisme yang
berdasarkan kandungan sumber makanan di tanah.
- Iklim
Iklim adalah kondisi cuaca dalam suatu daerah atau
area serta dalam jangka waktu lama. Iklim makro meliputi iklim global, lokal,
dan regional. Iklim mikro meliputi iklim dalam suatu daerah yang dihuni oleh
beberapa komunitas tertentu.
Biotik adalah istilah yang digunakan untuk menyebut
suatu organisme. Komponen biotik merupakan suatu komponen yang menyusun
ekosistem selain komponen abiotik. Berdasarkan peran dan fungsinya, makhluk
hidup sendiri dibedakan menjadi 2, yaitu heterotrof atau konsumen dan
dekomposer atau pengurai :
- Heterotrof / konsumen
Komponen heterotrof terdiri dari organisme yang
memanfaatkan dari bahan-bahan organik yang telah disediakan oleh organisme lain
sebagai sumber makanannya. Komponen heterotrof disebut konsumen makro atau
fagotrof karena makanan yang dimakan berukuran kecil. Yang tergolong golongan
heterotrof adalah manusia, hewan, mikroba, dan jamur.
- Pengurai / dekomposer
Pengurai atau
dekomposer merupakan organisme yang menguraikan bahan-bahan organik yang
berasal dari organisme yang telah mati. Pengurai disebut konsumen makro atau
sapotrof. Hal ini karena makanan yang telah dikonsumsi memiliki ukuran yang
lebih besar. Organisme pengurai menyerap sebagian hasil dari penguraian
tersebut dan melepaskan bahan-bahan sederhana yang dapat digunakan kembali oleh
produsen. Yang tergolong golongan pengurai atau dekomposer adalah bakteri dan
jamur. Tipe dekomposisi ada tiga, yaitu:
- Aerobik : oksigen sebagai penerima elektron atau oksidan
- Anaerobik : oksigen tidak terlibat dan bahan organik sebagai penerima elektron atau oksidan
- Fermentasi : anaerobik namun bahan organik yang sudah teroksidasi juga sebagai penerima elektron. Komponen tersebut berada di suatu tempat serta berinteraksi membentuk kesatuan ekosistem yang teratur.
C. Tipe-tipe Ekosistem
Berikut di bawah ini adalah
tipe-tipe ekosistem yang ada, antara lain sebagai berikut:
- Ekosistem Perairan (Akuatik)
Ekosistem perairan terdiri dari ekosistem air tawar dan ekosistem laut. Ekosistem air tawar contohnya meliputi kolam, sungai, danau, rawa, rawa gambut. Sedangkan, ekosistem laut misalnya hutan bakau, rawa payau, estuari, pantai berpasir, pantai berbatu, laut dangkal dan laut dalam. - Ekosistem air tawar
Ekosistem air tawar umumnya memiliki ciri-ciri sebagai berikut. - Salinitas (kadar garam) rendah, umumnya lebih rendah daripada kadar garam plasma sel organisme yang hidup di dalamnya.
- Kondisi lingkungannya dipengaruhi oleh iklim dan cuaca.
- Variasi suhu antara permukaan dan dasar sangat rendah, relatif sama.
- Penetrasi cahaya di perairan kurang.
- Ekositem laut
Ekosistem air laut memiliki ciri-ciri umum sebagai berikut. - Memiliki salinitas tinggi, semakin mendekati khatulistiwa semakin tinggi.
- NaCl mendominasi mineral ekosistem laut hingga mencapai 75%.
- Iklim dan cuaca tidak terlalu berpengaruh pada ekosistem laut.
- Memiliki variasi perbedaan suhu di permukaan dengan di kedalaman.
- Ekosistem darat (Terrestrial)
Ekosistem darat yang memiliki tipe struktur vegetasi dominan dalam skala luas disebut bioma. Penyebaran bioma dipengaruhi oleh iklim, letak geografis, garis lintang dan ketinggian letak dari permukaan laut. Berdasarkan posisi geografis, iklim, garis lintang dan ketinggian letak dari permukaan laut bioma dibedakan antara lain sebagai berikut. - Bioma gurun
Bioma yang terletak dibelahan bumi sekitar 20°-30° lintang utara dan lintang selatan atau di daerah tropika yang berbatasan dengan bioma padang rumput. Ciri-ciri bioma gurun antara lain sebagai berikut. - Curah hujan rendah, yaitu 25 cm per tahun.
- Pancaran matahari sangat terik, penguapan tinggi, dan suhu siang hari dapat mencapai 40°C pada musim panas.
- Perbedaan suhu siang dan malam hari sangat besar.
- Bioma padang rumput
Bioma padang rumput terbentang dari daerah tropika sampai ke sub tropika. Ciri-ciri bioma padang rumput antara lain sebagai berikut. - Curah hujan 25 - 50 cm per tahun dan hujan turun tidak teratur.
- Vegetasi yang mendominasi adalah rerumputan. Rumput yang hidup di bioma padang rumput yang relatif basah. Ukurannya bisa mencapai tiga meter, misalnya rumput Bluestem dan Indian Grasses. Rumput yang tumbuh di bioma padang rumput kering, ukurannya pendek-pendek, misalnya rumput Grana dan Buffalo Grasses.
- Hewannya adalah bison, Zebra, kanguru, singa, harimau, anjing liar, ular, rodentia, belalang dan burung.
- Bioma hutan gugur
Pada umumnya terdapat di sekitar wilayah subtropik yang mengalami pergantian musim panas dan dingin. Hutan gugur juga terdapat diberbagai pegunungan di daerah tropis. Ciri-ciri bioma hutan gugur adalah sebagai berikut: - Curah hujan sedang, yaitu 75 -150 cm per tahun.
- Mengalami 4 musim, yaitu musim panas, musim gugur, musim dingin dan musim semi.
- Tumbuhannya mempunyai menggugurkan daunnya pada musim gugur.
- Vegetasinya adalah pohon Maple, Oak, Beech, dan Elm.
- Hewan yang menghuni pada umumnya adalah Rusa, Beruang, Raccon, Rubah, Bajing, dan Burung Pelatuk.
- Hutan hujan tropis
Bioma ini terdapat di wilayah khatulistiwa dengan temperatur yang tinggi sekitar 25°C. Ciri-ciri hutan hujan tropis antara lain sebagai berikut. - Curah hujan bioma hutan hujan tropis cukup tinggi, yatu sekitar 200-225 cm per tahun.
- Tumbuhannya tinggi dan rimbun membentuk tudung yang menyebabkan dasar hutan menjadi gelap dan basah.
- Tumbuhan khas, ialah liana dan epifit. Contoh liana adalah rotan sedangkan epifit adalah anggrek.
- Vegetasinya didominasi oleh tumbuhan yang aktif melakukan fotosintesis, misalnya jati, meranti, konifer, dan keruing.
- Hewannya didominasi oleh aneka kera, babi hutan, burung, kucing hutan, bajing dan harimau.
- Bioma taiga
Bioma ini terdapat di wilayah utara hutan gugur subtropis dan pegunungan tropis. Ciri-ciri bioma taiga adalah sebagai berikut. - Curah hujan sekitar 35 cm per tahun.
- Bioma yang biasanya hanya terdiri dari satu spesies pohon, yaitu konifer (pinus).
- Masa pertumbuhan flora pada musim panas antara 3 sampai 6 bulan.
- Suhu di musim dingin sangat rendah, dan mengalami musim dingin yang panjang.
- Vegetasinya Sprice (Picca), Alder (Alaus), Birch (Berula) dan Junipce (Juniperus).
- Hewannya antara lain moose, beruang hitam, serigala dan morten.
- Bioma tundra
Bioma ini terdapat di belahan bumi utara di dalam lingkaran kutub utara yang disebut Tundra artik dan di puncak gunung disebut Tundra alpin. Ciri-ciri bioma tundra adalah sebagai berikut. - Curah hujan sekitar 10 cm per tahun.
- Iklimnya iklim kutub dengan musim dingin yang panjang dan gelap serta musim panas yang panjang dan terang terus menerus.
- Tidak ada pohon yang tinggi, kalaupun ada terlihat tebal seperti semak.
- Tumbuhan semusim biasanya berbunga dengan warna yang mencolok dalam masa pertumbuhan yang pendek.
- Vegetasinya Spaghnum, lumut kerak, dan perdu.
- Hewannya Muskox, rusa kutub, kelinci, serigala, rusa dan domba.
- Ekosistem buatan
Ekosistem buatan merupakan ekosistem yang diciptakan manusia untuk memenuhi kebutuhannya. - Bendungan
Suatu ekosistem buatan yang berupa bangunan penahan atau penimbun air untuk berbagai keperluan, misalnya irigasi, pembangkit listrik.
- Hutan tanaman industri
Hutan yang sengaja ditanami dengan jenis tanaman industri. Jenis tanaman yang umum ditanam adalah jati, pinus, mahoni, rasamala, dan damar.
- Agroekosistem
Suatu ekosistem buatan berupa ekosistem pertanian, misalnya sawah irigasi, sawah tadah hujan, sawah surjan, sawah rawa, sawah pasang surut, perkebunan (teh, kopi kelapa sawit, dan karet), kolam tambak, ladang, dan pekarangan.
- Buatan
Ekosistem buatan adalah
ekosistem yang diciptakan sendiri oleh manusia untuk memenuhi kebutuhan. Contoh
ekosistem buatan adalah:
- Bendungan
- Hutan tanaman produksi seperti jati serta pinus
- Agroekosistem yang berupa sawah tadah hujan
- Sawah irigasi
- Perkebunan sawit