Dunia Hidup: Keanekaragaman Hayati

Keanekaragaman hayati adalah variasi kehidupan, diukur pada tiga tingkat:

• Keanekaragaman genetik – variasi gen di dalam suatu spesies. Variasi genetik yang lebih besar berarti populasi dapat lebih baik merespons stres lingkungan; leher botol populasi (penurunan jumlah secara tajam) membuang variasi itu dan menyisakan penyintas yang rentan.
• Keanekaragaman spesies – jumlah spesies (kekayaan spesies) dan seberapa merata individu tersebar di antaranya.
• Keanekaragaman habitat – variasi habitat di suatu wilayah.

Ekosistem yang kaya spesies lebih tangguh: mereka pulih dari gangguan dengan lebih mudah, karena berbagai spesies dapat mengisi peran ketika kondisi berubah. Hilangnya habitat menghilangkan spesies secara berurutan yang dapat diprediksi – spesies spesialis (kebutuhan sempit) pergi lebih dulu, kemudian spesies generalis yang lebih tangguh, dan spesies yang membutuhkan wilayah luas menurun seiring menyusutnya jangkauan mereka.

Layanan ekosistem adalah manfaat gratis yang alam berikan kepada manusia, dalam empat kategori:

• Penyediaan – produk: makanan, air tawar, kayu, serat.
• Pengaturan – proses yang menjaga kondisi tetap stabil: pengaturan iklim, filtrasi air, penyerbukan, pengendalian banjir.
• Kultural – nilai non-materi: rekreasi, keindahan, nilai spiritual dan pendidikan.
• Pendukung – layanan yang membuat yang lain memungkinkan: siklus nutrisi, pembentukan tanah, fotosintesis.

Aktivitas antropogenik (disebabkan manusia) dapat mengganggu layanan ini, dengan biaya ekonomi dan ekologis yang nyata – misalnya, kehilangan penyerbuk memaksa petani membayar untuk penyerbukan yang dulunya dilakukan lebah secara gratis.

Biogeografi pulau mempelajari berapa banyak spesies yang dimiliki sebuah pulau (atau patch habitat terisolasi apa pun). Jumlah tersebut setimbang antara dua laju:

• Imigrasi spesies baru – lebih tinggi untuk pulau-pulau yang lebih dekat ke daratan utama.
• Punah spesies penduduk – lebih rendah di pulau-pulau yang lebih besar.

Jadi, pulau yang besar dan dekat memiliki paling banyak spesies; pulau yang kecil dan terpencil memiliki paling sedikit. Isolasi juga mendorong evolusi: spesies pulau sering menjadi spesialis karena sumber daya terbatas, dan banyak yang endemik – ditemukan di tempat lain tidak ada. Itu membuat mereka rapuh. Ketika spesies invasif (biasanya generalis yang tangguh) tiba, ia dapat mengalahkan para spesialis, yang tidak punya tempat lain untuk pergi.

Setiap spesies memiliki rentang toleransi – rentang kondisi (suhu, salinitas, pH, cahaya matahari) yang dapat bertahan hidup. Di bagian tengah terdapat rentang optimal di mana individu berkembang biak; menuju tepi terdapat zona stres di mana mereka bertahan tetapi struggles untuk tumbuh atau bereproduksi; di luar batas mereka mati. Toleransi ekologis berlaku baik untuk individu tunggal maupun seluruh spesies, dan menentukan di mana organisme dapat hidup dan bagaimana mereka coping dengan perubahan.

Peristiwa alami mengganggu ekosistem di setiap skala waktu, dan satu peristiwa alami bisa bersaing atau melebihi buatan manusia. Proses bumi datang dalam tiga pola waktu:

• Periodik – siklus teratur (musim, pasang surut).
• Episodik – kejadian sesekali, tidak teratur (kebakaran, banjir, letusan gunung berapi).
• Acak – tanpa pola (hantaman meteorit).

Sepanjang waktu geologi, iklim bumi telah bergeser karena banyak alasan, dan permukaan laut telah naik dan turun sesuai jumlah es gletser – setiap perubahan membentuk kembali sebagian besar habitat. Satwa liar merespons dengan migrasi, bergerak jarak pendek atau jauh untuk mengikuti kondisi.

Adaptasi adalah sifat warisan yang meningkatkan kelangsungan hidup dan reproduksi di lingkungan. Adaptasi muncul melalui seleksi alam – perubahan genetik bertahap yang menumpuk selama generasi, bukan dalam satu masa hidup. Ketika lingkungan berubah, individu harus mengubah perilaku, berpindah, atau mati; jika perubahan terjadi lebih cepat daripada populasi dapat beradaptasi, populasinya menurun. Gangguan periodik seperti kebakaran sering merupakan bagian dari siklus sehat, dan banyak spesies beradaptasi terhadap hal itu (beberapa konus pinus hanya terbuka di panas kebakaran).

Suksesi ekologis adalah perubahan bertahap dan tertib dalam komunitas sepanjang waktu:

• Suksesi primer dimulai di atas batuan telanjang dengan tanah tidak ada – setelah gletser mundur atau lava mendingin. Spesies perintis seperti lumut kerak tiba lebih dulu dan perlahan membangun tanah. Ini lambat.

• Suksesasi sekunder mengikuti gangguan yang meninggalkan tanah tetap utuh – setelah kebakaran atau pertanian ditinggalkan – sehingga jauh lebih cepat.

Suksesasi cenderung menuju komunitas puncak yang relatif stabil. Dua peran khusus membentuk komunitas melebihi proporsi jumlah mereka: spesies kunci, yang aktivitasnya menyatukan struktur komunitas (jangan dilepas dan komunitas runtuh – rubah laut mengendalikan jerapah laut), dan spesies indikator, yang kehadiran atau kesehatannya menandakan kondisi seluruh ekosistem (lumut kerak menghilang di mana udara tercemar).

Contoh terpecahkan. Sebuah kolam memiliki 3 spesies ikan dengan 5, 3, dan 2 individu ($N=10$). Indeks Keragaman Simpson $=1-\sum\left(\tfrac{n}{N}\right)^2 = 1-\left[(0.5)^2+(0.3)^2+(0.2)^2\right] = 1-0.38 = 0.62$. Nilai mendekati 1 berarti keragaman tinggi; mendekati 0 berarti satu spesies mendominasi. Menambahkan spesies keempat dengan ukuran yang sama akan mendorong indeks menjadi lebih tinggi.

• Jelaskan keanekaragaman hayati pada tiga tingkat: genetik, spesies, dan habitat, serta hubungkan keragaman yang lebih tinggi dengan ketahanan yang lebih besar.
• Spesies spesialis (kebutuhan sempit) lebih rentan daripada generalis ketika habitat berubah.
• Bedakan suksesasi primer (batuan gundul, tanpa tanah, lambat) dari sekunder (tanah utuh, lebih cepat).
• Jelaskan spesies kunci (dampak luar biasa) dan spesies indikator (menandakan kesehatan ekosistem).
• Sebutkan empat layanan ekosistem (penyediaan, pengaturan, budaya, pendukung) beserta contohnya.