Jaring makanan adalah interkoneksi alami rantai makanan dan representasi grafis dari apa-makan-apa dalam sebuah komunitas ekologi. Para ahli ekologi dapat mendefinisikan semua bentuk kehidupan secara luas sebagai autotrof atau heterotrof, berdasarkan tingkat trofik mereka, posisi yang mereka tempati dalam jaring makanan. Untuk mempertahankan tubuh mereka, tumbuh, berkembang, dan bereproduksi, makhluk autotrof menghasilkan bahan organik dari zat-zat anorganik, termasuk mineral dan gas seperti karbon dioksida. Reaksi kimia ini membutuhkan energi, yang sebagian besar berasal dari Matahari dan sebagian besar melalui fotosintesis, meskipun sebagian kecil berasal dari bioelektrogenesis di lahan basah, dan donor elektron mineral di ventilasi hidrotermal dan sumber air panas. Tingkat trofik ini tidak biner, tetapi membentuk gradien yang mencakup autotrof lengkap, yang memperoleh satu-satunya sumber karbon dari atmosfer, mixotrof (seperti tanaman karnivora), yang merupakan organisme autotrof yang sebagian memperoleh bahan organik dari sumber selain atmosfer, dan heterotrof lengkap yang harus memberi makan untuk mendapatkan bahan organik.
Keterkaitan dalam jaring makanan menggambarkan jalur makan, seperti di mana heterotrof memperoleh bahan organik dengan memakan autotrof dan heterotrof lainnya. Jaring makanan adalah ilustrasi yang disederhanakan dari berbagai metode pemberian makan yang menghubungkan ekosistem ke dalam sistem pertukaran terpadu. Ada berbagai jenis interaksi konsumen-sumber daya yang secara kasar dapat dibagi menjadi herbivora, karnivora, pemakan bangkai, dan parasitisme. Beberapa bahan organik yang dimakan oleh heterotrof, seperti gula, menyediakan energi. Autotrof dan heterotrof memiliki berbagai ukuran, mulai dari yang mikroskopis hingga berton-ton - mulai dari sianobakteri hingga kayu merah raksasa, dan dari virus dan bdellovibrio hingga paus biru.
Charles Elton memelopori konsep siklus makanan, rantai makanan, dan ukuran makanan dalam buku klasiknya tahun 1927, “Animal Ecology”; 'siklus makanan' Elton digantikan dengan 'jaring makanan' dalam teks ekologi berikutnya. Elton mengorganisasikan spesies ke dalam kelompok-kelompok fungsional, yang menjadi dasar dari karya klasik dan penting Raymond Lindeman pada tahun 1942 tentang dinamika trofik. Lindeman menekankan peran penting organisme pengurai dalam sistem klasifikasi trofik. Gagasan tentang jaring makanan memiliki pijakan historis dalam tulisan-tulisan Charles Darwin dan terminologinya, termasuk “bank yang terjerat”, “jaring kehidupan”, “jaring hubungan yang rumit”, dan mengacu pada tindakan dekomposisi cacing tanah, ia berbicara tentang “pergerakan partikel-partikel bumi yang berkelanjutan”. Bahkan sebelumnya, pada tahun 1768, John Bruckner menggambarkan alam sebagai “satu jaringan kehidupan yang berkelanjutan”.
Jaring-jaring makanan adalah representasi terbatas dari ekosistem nyata karena mereka harus mengumpulkan banyak spesies ke dalam spesies trofik, yang merupakan kelompok fungsional spesies yang memiliki predator dan mangsa yang sama dalam jaring-jaring makanan. Para ahli ekologi menggunakan penyederhanaan ini dalam model kuantitatif (atau representasi matematis) dari dinamika sistem trofik atau sistem konsumen-sumber daya. Dengan menggunakan model-model ini, mereka dapat mengukur dan menguji pola umum dalam struktur jaringan jaring-jaring makanan yang nyata. Para ahli ekologi telah mengidentifikasi sifat-sifat non-acak dalam struktur topologi jaring-jaring makanan. Contoh-contoh yang dipublikasikan yang digunakan dalam analisis meta memiliki kualitas variabel dengan penghilangan. Namun, jumlah studi empiris tentang jaring-jaring komunitas terus meningkat dan perlakuan matematis terhadap jaring-jaring makanan dengan menggunakan teori jaringan telah mengidentifikasi pola-pola yang umum terjadi pada semua. Hukum skala, misalnya, memprediksi hubungan antara topologi hubungan mangsa-pemangsa dalam jaring-jaring makanan dan tingkat kekayaan spesies.
Taksonomi jaring-jaring makanan
Tautan dalam jaring-jaring makanan memetakan hubungan makan (siapa yang makan siapa) dalam suatu komunitas ekologi. Siklus makanan adalah istilah usang yang identik dengan jaring-jaring makanan. Para ahli ekologi dapat mengelompokkan semua bentuk kehidupan ke dalam salah satu dari dua lapisan trofik, yaitu autotrof dan heterotrof. Autotrof menghasilkan lebih banyak energi biomassa, baik secara kimiawi tanpa energi matahari atau dengan menangkap energi matahari dalam fotosintesis, daripada yang mereka gunakan selama respirasi metabolisme. Heterotrof mengkonsumsi daripada memproduksi energi biomassa saat mereka bermetabolisme, tumbuh, dan menambah tingkat produksi sekunder. Jaring makanan menggambarkan kumpulan konsumen heterotrofik polifag yang membentuk jaringan dan siklus aliran energi dan nutrisi dari basis produktif autotrof yang makan sendiri.
Spesies dasar atau basal dalam jaring-jaring makanan adalah spesies yang tidak memiliki mangsa dan dapat mencakup autotrof atau detritivora saprofit (yaitu komunitas pengurai di tanah, biofilm, dan perifiton). Sambungan makanan dalam jaring disebut tautan trofik. Jumlah tautan trofik per konsumen adalah ukuran hubungan rantai makanan. Rantai makanan bersarang di dalam hubungan trofik jaring-jaring makanan. Rantai makanan adalah jalur makan linear (non siklik) yang melacak konsumen monofag dari spesies dasar hingga konsumen teratas, yang biasanya merupakan karnivora pemangsa yang lebih besar.
Rantai terhubung ke simpul-simpul dalam jaring makanan, yang merupakan kumpulan taksa biologis yang disebut spesies trofik. Spesies trofik adalah kelompok fungsional yang memiliki pemangsa dan mangsa yang sama dalam jaring makanan. Contoh umum dari simpul agregat dalam jaring makanan dapat mencakup parasit, mikroba, pengurai, saprotrof, konsumen, atau predator, yang masing-masing mengandung banyak spesies dalam jaring yang dapat dihubungkan dengan spesies trofik lainnya.
- Tingkat trofik
Jaring-jaring makanan memiliki tingkatan dan posisi trofik. Spesies basal, seperti tanaman, membentuk tingkat pertama dan merupakan spesies dengan sumber daya terbatas yang tidak memakan makhluk hidup lain di dalam jaring. Spesies basal dapat berupa autotrof atau detritivora, termasuk “pengurai bahan organik dan mikroorganisme terkait yang kami definisikan sebagai detritus, bahan mikro-anorganik dan mikroorganisme terkait (MIP), serta bahan tanaman vaskular.”: 94 Sebagian besar autotrof menangkap energi matahari dalam klorofil, tetapi beberapa autotrof (kemolitotrof) memperoleh energi melalui oksidasi kimiawi senyawa anorganik dan dapat tumbuh di lingkungan yang gelap, seperti bakteri belerang Thiobacillus yang hidup di mata air belerang yang panas. Tingkat teratas memiliki predator teratas (atau puncak) yang tidak dibunuh oleh spesies lain secara langsung untuk kebutuhan sumber daya makanannya. Tingkat menengah diisi oleh omnivora yang memakan lebih dari satu tingkat trofik dan menyebabkan energi mengalir melalui sejumlah jalur makanan yang dimulai dari spesies dasar.
Dalam skema yang paling sederhana, tingkat trofik pertama (level 1) adalah tumbuhan, kemudian herbivora (level 2), dan kemudian karnivora (level 3). Tingkat trofik sama dengan satu lebih banyak dari panjang rantai, yaitu jumlah mata rantai yang terhubung ke pangkal. Dasar rantai makanan (produsen primer atau detritivora) ditetapkan nol. Para ahli ekologi mengidentifikasi hubungan makan dan mengatur spesies ke dalam spesies trofik melalui analisis isi usus yang ekstensif dari spesies yang berbeda. Teknik ini telah ditingkatkan melalui penggunaan isotop stabil untuk melacak aliran energi melalui jaring dengan lebih baik. Dulu diperkirakan bahwa omnivora jarang terjadi, tetapi bukti terbaru menunjukkan sebaliknya. Kesadaran ini membuat klasifikasi trofik menjadi lebih kompleks.
- Dinamika trofik dan interaksi multitrofik
Konsep tingkat trofik diperkenalkan dalam sebuah makalah bersejarah tentang dinamika trofik pada tahun 1942 oleh Raymond L. Lindeman. Dasar dari dinamika trofik adalah transfer energi dari satu bagian ekosistem ke bagian lainnya. Konsep dinamika trofik telah berfungsi sebagai heuristik kuantitatif yang berguna, tetapi memiliki beberapa keterbatasan utama termasuk ketepatan di mana suatu organisme dapat dialokasikan ke tingkat trofik tertentu. Omnivora, misalnya, tidak terbatas pada satu tingkat saja. Meskipun demikian, penelitian terbaru telah menemukan bahwa tingkat trofik yang berbeda memang ada, tetapi “di atas tingkat trofik herbivora, jaring-jaring makanan lebih baik dicirikan sebagai jaring-jaring omnivora yang kusut.”
Pertanyaan utama dalam literatur dinamika trofik adalah sifat kontrol dan regulasi atas sumber daya dan produksi. Para ahli ekologi menggunakan model rantai makanan satu posisi trofik yang disederhanakan (produsen, karnivora, pengurai). Dengan menggunakan model-model ini, para ahli ekologi telah menguji berbagai jenis mekanisme kontrol ekologis. Sebagai contoh, herbivora umumnya memiliki sumber daya vegetatif yang berlimpah, yang berarti bahwa populasi mereka sebagian besar dikendalikan atau diatur oleh predator. Hal ini dikenal sebagai hipotesis top-down atau hipotesis 'dunia hijau'. Sebagai alternatif dari hipotesis top-down, tidak semua bahan tanaman dapat dimakan dan kualitas nutrisi atau pertahanan antiherbivora tanaman (struktural dan kimiawi) menunjukkan bentuk regulasi atau kontrol dari bawah ke atas. Studi terbaru menyimpulkan bahwa kekuatan “top-down” dan “bottom-up” dapat memengaruhi struktur komunitas dan kekuatan pengaruhnya bergantung pada konteks lingkungan. Interaksi multitrofik yang kompleks ini melibatkan lebih dari dua tingkat trofik dalam jaring makanan.[25] Sebagai contoh, interaksi semacam itu telah ditemukan dalam konteks jamur mikoriza arbuskular dan herbivora kutu daun yang memanfaatkan spesies tanaman yang sama.
Contoh lain dari interaksi multitrofik adalah kaskade trofik, di mana predator membantu meningkatkan pertumbuhan tanaman dan mencegah penggembalaan berlebihan dengan menekan herbivora. Tautan dalam jaring-jaring makanan menggambarkan hubungan trofik langsung di antara spesies, tetapi ada juga efek tidak langsung yang dapat mengubah kelimpahan, distribusi, atau biomassa di tingkat trofik. Sebagai contoh, predator yang memakan herbivora secara tidak langsung mempengaruhi kontrol dan pengaturan produksi primer pada tanaman. Meskipun predator tidak memakan tanaman secara langsung, mereka mengatur populasi herbivora yang secara langsung terkait dengan trofik tanaman. Efek bersih dari hubungan langsung dan tidak langsung disebut kaskade trofik. Riam trofik dipisahkan menjadi riam tingkat spesies, di mana hanya sebagian dari dinamika jaring-jaring makanan yang dipengaruhi oleh perubahan jumlah populasi, dan riam tingkat komunitas, di mana perubahan jumlah populasi memiliki efek dramatis pada seluruh jaring-jaring makanan, seperti distribusi biomassa tanaman.
Bidang ekologi kimia telah menjelaskan interaksi multitrofik yang memerlukan transfer senyawa pertahanan di berbagai tingkat trofik.[28] Sebagai contoh, spesies tanaman tertentu dalam marga Castilleja dan Plantago telah ditemukan menghasilkan senyawa pertahanan yang disebut glikosida iridoid yang diasingkan dalam jaringan larva kupu-kupu kotak-kotak Taylor yang telah mengembangkan toleransi terhadap senyawa-senyawa ini dan mampu mengonsumsi dedaunan tanaman ini. Glikosida iridoid yang diasingkan ini kemudian memberikan perlindungan kimiawi terhadap pemangsa burung kepada larva kupu-kupu. Contoh lain dari interaksi multitrofik semacam ini pada tanaman adalah transfer alkaloid pertahanan yang diproduksi oleh endofit yang hidup di dalam inang rumput ke tanaman hemiparasit yang juga menggunakan rumput sebagai inang.
- Aliran energi dan biomassa
Jaring-jaring makanan menggambarkan aliran energi melalui hubungan trofik. Aliran energi bersifat terarah, yang berbeda dengan aliran materi yang bersifat siklik melalui sistem jaring-jaring makanan. Aliran energi “biasanya mencakup produksi, konsumsi, asimilasi, kehilangan non-asimilasi (kotoran), dan respirasi (biaya pemeliharaan).”: 5 Dalam pengertian yang sangat umum, aliran energi (E) dapat didefinisikan sebagai jumlah produksi metabolisme (P) dan respirasi (R), sehingga E = P + R.
Biomassa mewakili energi yang tersimpan. Namun, konsentrasi dan kualitas nutrisi dan energi bervariasi. Banyak serat tanaman, misalnya, tidak dapat dicerna oleh banyak herbivora sehingga membuat jaring-jaring makanan komunitas penggembala memiliki nutrisi yang lebih terbatas dibandingkan jaring-jaring makanan detrital di mana bakteri dapat mengakses dan melepaskan simpanan nutrisi dan energi. "Organisme biasanya mengekstrak energi dalam bentuk karbohidrat, lipid, dan protein. Polimer-polimer ini memiliki peran ganda sebagai pasokan energi dan juga sebagai bahan penyusun; bagian yang berfungsi sebagai pasokan energi menghasilkan nutrisi (dan karbon dioksida, air, dan panas). Oleh karena itu, ekskresi nutrisi merupakan dasar dari metabolisme.": 1230-1231 Unit dalam jaring aliran energi biasanya berupa ukuran massa atau energi per m2 per satuan waktu. Konsumen yang berbeda akan memiliki efisiensi asimilasi metabolik yang berbeda dalam makanan mereka. Setiap tingkat trofik mengubah energi menjadi biomassa. Diagram aliran energi menggambarkan tingkat dan efisiensi transfer dari satu tingkat trofik ke tingkat trofik lainnya dan ke atas melalui hirarki.
Biomassa dari setiap tingkat trofik menurun dari dasar rantai ke atas. Hal ini disebabkan karena energi hilang ke lingkungan dengan setiap perpindahan seiring dengan meningkatnya entropi. Sekitar delapan puluh hingga sembilan puluh persen energi dikeluarkan untuk proses kehidupan organisme atau hilang sebagai panas atau limbah. Hanya sekitar sepuluh hingga dua puluh persen energi organisme yang umumnya diteruskan ke organisme berikutnya. Jumlahnya bisa kurang dari satu persen pada hewan yang mengonsumsi tanaman yang kurang dapat dicerna, dan bisa mencapai empat puluh persen pada zooplankton yang mengonsumsi fitoplankton. Representasi grafis dari biomassa atau produktivitas di setiap tingkat tropik disebut piramida ekologi atau piramida trofik. Perpindahan energi dari produsen primer ke konsumen teratas juga dapat dicirikan dengan diagram aliran energi.
- Rantai makanan
Metrik umum yang digunakan untuk mengukur struktur trofik jaring makanan adalah panjang rantai makanan. Panjang rantai makanan adalah cara lain untuk menggambarkan jaring-jaring makanan sebagai ukuran jumlah spesies yang ditemui saat energi atau nutrisi berpindah dari tanaman ke pemangsa teratas. 269 Ada berbagai cara untuk menghitung panjang rantai makanan, tergantung pada parameter dinamika jaring-jaring makanan yang dipertimbangkan: hubungan, energi, atau interaksi. Dalam bentuk yang paling sederhana, panjang rantai adalah jumlah hubungan antara konsumen trofik dan dasar jaring. Panjang rantai rata-rata dari seluruh jaring adalah rata-rata aritmatika dari panjang semua rantai dalam jaring makanan.
Dalam contoh pemangsa-mangsa yang sederhana, seekor rusa berjarak satu langkah dari tanaman yang dimakannya (panjang rantai = 1) dan serigala yang memakan rusa berjarak dua langkah dari tanaman (panjang rantai = 2). Jumlah relatif atau kekuatan pengaruh parameter-parameter ini terhadap jaring-jaring makanan menimbulkan pertanyaan:
identitas atau keberadaan beberapa spesies dominan (disebut sebagai interaktor kuat atau spesies kunci)
jumlah total spesies dan panjang rantai makanan (termasuk banyak interaktor lemah) dan
bagaimana struktur, fungsi dan stabilitas komunitas ditentukan.
- Piramida ekologi
Dalam piramida jumlah, jumlah konsumen di setiap tingkat menurun secara signifikan, sehingga satu konsumen teratas, (misalnya beruang kutub atau manusia), akan didukung oleh jumlah produsen yang jauh lebih besar. Biasanya ada maksimal empat atau lima mata rantai dalam rantai makanan, meskipun rantai makanan di ekosistem akuatik lebih panjang daripada di darat. Pada akhirnya, semua energi dalam rantai makanan disebarkan sebagai panas.
Piramida ekologi menempatkan produsen utama di dasar. Piramida ini dapat menggambarkan berbagai sifat numerik ekosistem, termasuk jumlah individu per unit area, biomassa (g/m2), dan energi (k kal m-2 thn-1). Susunan piramida tingkat trofik yang muncul dengan jumlah transfer energi yang menurun ketika spesies semakin jauh dari sumber produksi adalah salah satu dari beberapa pola yang berulang di antara ekosistem planet. Ukuran setiap tingkat dalam piramida umumnya mewakili biomassa, yang dapat diukur sebagai berat kering suatu organisme. Autotrof mungkin memiliki proporsi biomassa global tertinggi, tetapi mereka disaingi atau dilampaui oleh mikroba.
Struktur piramida dapat bervariasi di seluruh ekosistem dan sepanjang waktu. Dalam beberapa kasus, piramida biomassa dapat terbalik. Pola ini sering diidentifikasi dalam ekosistem akuatik dan terumbu karang. Pola inversi biomassa dikaitkan dengan ukuran produsen yang berbeda. Komunitas akuatik sering didominasi oleh produsen yang lebih kecil daripada konsumen yang memiliki tingkat pertumbuhan tinggi. Produsen akuatik, seperti ganggang planktonik atau tanaman air, tidak memiliki akumulasi pertumbuhan sekunder yang besar seperti yang ada pada pohon berkayu di ekosistem darat. Namun, mereka dapat bereproduksi cukup cepat untuk mendukung biomassa yang lebih besar dari para penggembala. Hal ini membalik piramida. Konsumen primer memiliki masa hidup yang lebih lama dan tingkat pertumbuhan yang lebih lambat sehingga mengakumulasi lebih banyak biomassa daripada produsen yang mereka konsumsi. Fitoplankton hanya hidup beberapa hari, sedangkan zooplankton yang memakan fitoplankton hidup selama beberapa minggu dan ikan yang memakan zooplankton hidup selama beberapa tahun. Predator air juga cenderung memiliki tingkat kematian yang lebih rendah daripada konsumen yang lebih kecil, yang berkontribusi pada pola piramida terbalik. Struktur populasi, tingkat migrasi, dan perlindungan lingkungan untuk mangsa adalah penyebab lain yang mungkin untuk piramida dengan biomassa terbalik. Piramida energi, bagaimanapun, akan selalu memiliki bentuk piramida tegak jika semua sumber energi makanan disertakan dan ini ditentukan oleh hukum kedua termodinamika.
- Fluks dan daur ulang material
Banyak unsur dan mineral bumi (atau nutrisi mineral) terkandung di dalam jaringan dan makanan organisme. Oleh karena itu, siklus mineral dan nutrisi melacak jalur energi jaring makanan. Para ahli ekologi menggunakan stoikiometri untuk menganalisis rasio unsur-unsur utama yang ditemukan di semua organisme: karbon (C), nitrogen (N), fosfor (P). Terdapat perbedaan transisi yang besar antara banyak sistem terestrial dan akuatik karena rasio C:P dan C:N jauh lebih tinggi pada sistem terestrial, sementara rasio N:P sama antara kedua sistem tersebut. Nutrisi mineral adalah sumber daya material yang dibutuhkan organisme untuk pertumbuhan, perkembangan, dan vitalitas. Jaring-jaring makanan menggambarkan jalur siklus hara mineral yang mengalir melalui organisme. Sebagian besar produksi primer dalam suatu ekosistem tidak dikonsumsi, tetapi didaur ulang oleh detritus menjadi nutrisi yang berguna. Banyak mikroorganisme di bumi yang terlibat dalam pembentukan mineral dalam proses yang disebut biomineralisasi. Bakteri yang hidup di sedimen detritus menciptakan dan mendaur ulang nutrisi dan biomineral. Model jaring makanan dan siklus hara secara tradisional diperlakukan secara terpisah, tetapi ada hubungan fungsional yang kuat antara keduanya dalam hal stabilitas, fluks, sumber, penyerap, dan daur ulang hara mineral.
Disadur dari: https://en.wikipedia.org/