Aliran Energi dalam Ekosistem

Aliran Energi dalam Ekosistem

1.1  Pengertian Energi

Energi dinyatakan sebagai kemampuan untuk melakukan kerja. Sebagai contoh adalah energi cahaya matahari yang merupakan suatu bentuk energi yang dapat berubah bentuk menjadi bentuk energi lain, seperti energi tenaga kerja, energi panas, atau energi potensi dari makanan. Untuk mendukung pernyataan tersebut  akan diberikan beberapa contoh. Anda tentunya pernah melihat bahwa mobil dapat bergerak, pesawat dapat terbang sehingga dapat berpindah tempat dari satu tempat ke tempat lain karena adanya energi dari bahan bakar minyak.  Contoh lain adalah manusia dapat bergerak ke tempat lain dengan berjalan kaki, hewan dapat pindah tempat dengan terbang, lari, berenang dan sebagainya. Semua pergerakan pada hewan dan manusia serta pada makhluk hidup  lainnya dapat terjadi karena adanya energi yang berasal dari makanan.

Jadi energi dapat menimbulkan kemampuan untuk melakukan kerja dan proses kerja  yang selanjutnya akan menghasilkan gerakan-gerakan atau perpindahan. Semua energi tadi kalau dirunut sumbernya semua berasal dari sumber energi sinar matahari.  Energi di alam selalu tunduk pada hukum alam atau “Sunatullah” yang secara akademis disebut sebagai Hukum Termodinamika seperti yang kita kenal pada ilmu fisika. Oleh sebab itu, perilaku energi dalam alam sesuai dengan yang tercakup dalam  hukum thermodinamika.

1.2 Hukum Termodinamika

Ada dua hukum termodinamika, yaitu: (1) hukum termodinamika I dan (2) hukum termodinamika II.

1.      Hukum Termodinamika I

Hukum ini menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan oleh makhluk hidup. Sering juga disebut hukum kekekalan tenaga. Energi utama yang berasal dari cahaya matahari hanya dapat diubah bentuknya, namun energi tetap ada. Contoh adalah cahaya matahari, cahaya merupakan suatu energi dan energi cahaya ini dapat diubah bentuknya menjadi energi panas, energi kinematik, energi potensial, atau energi makanan/kimia. Cahaya matahari dimanfaatkan oleh tumbuhan, akhirnya tumbuhan dapat berkembang dan berbuah, yang selanjutnya akan menjadi energi makanan. Jadi energi disini tidak hilang akan tetapi hanya berubah bentuk dari cahaya matahari menjadi buah dan sayuran.

2.      Hukum Termodinamika II

Hukum ini menyatakan bahwa setiap proses berlangsungnya perubahan (transformasi) bentuk energi selalu tidak efisien dan menghasilkan entropi (limbah atau pencemar).  Oleh karena itu dalam setiap perubahan bentuk energi, maka selalu terjadi entropi dalam bentuk kerugian panas atau kehilangan energi (energylost).

Contoh :

a). Manusia makan sayur tentu sayur yang muda, yang segar dan lain sebagainya. Sisanya tentu akan dibuang padahal itu masih merupakan energi. Jadi disini akan terjadi sisa sayur yang tidak dapat dimanfaatkan oleh manusia dan dibuang, tetapi sisa-sisa tersebut akan dimanfaatkan oleh organisme lain termasuk organisme pengurai.

b). Kalau kita akan mengendari kendaraan bermotor tentunya kita menggunakan bahan bakar minyak berupa bensin atau solar. Kalau kita menggunakan bensin sebesar 1000 mega kalori untuk memutar mesin, maka hasil kerja mesin itu akan kurang dari 1000 mega kalori. Bagian energi yang tidak dapat digunakan untuk melakukan kerja mesin disebut entropi. Pada kasus ini tidak semua energi bahan bakar digunakan untuk menggerakkan mesin tetapi akan terbuang sebagai panas. Hal ini dapat kita buktikan apabila kita mengendarai kendaraan bermotor maka knalpot atau mesin akan menjadi panas. Pada proses penggunaan energi yang tidak terbalikkan, maka entropi alamnya bertambah.

Entropi sangat dipengaruhi oleh keteraturan. Antara tingkat entropi dan tingkat keteraturan terdapat hubungan yang erat. Makhluk  hidup, ekosistem, dan seluruh biosfer memiliki sifat-sifat termodinamika yang khas. Apabila  mampu menjaga keterat­uran yang tinggi maka akan  menghasilkan entropi yang rendah. Sebaliknya apabila terjadi ketidakteraturan yang tinggi maka akan menghasilkan entropi  yang tinggi.

Entropi merupakan ukuran ketidakteraturan suatu sistem, dan  merupakan besaran energi yang tidak dapat dimanfaatkan dalam suatu sistem. Apabila terjadi entropi yang tinggi dalam suatu ekosistem menggambarkan semakin banyak limbah dan pencemar yang ditimbulkan sehingga dapat mengakibatkan terjadinya ketidakteraturan dalam ekosistem tersebut. Pada masa sekarang ini berbagai bencana lingkungan sudah mulai muncul dimana-mana dan harus diwaspadai. Hal tersebut sebagai akibat dari  adanya ketidak teraturan yang  ada di muka bumi ini semakin besar. Oleh sebab itu entropi perlu diminimumkan sehingga entropi yang ada di alam ini menjadi rendah.

Entropi yang rendah dapat dicapai oleh suatu sistem dengan cara memanfaatkan energi secara berkelanjutan dengan dayaguna (efisiensi) yang tinggi. Sebagai contoh adalah :

a). Penggunaan energi makanan. Energi makanan (nasi adalah materi yang mengandung energi) dimanfaatkan dan diolah oleh metabolisme tubuh (ekosistem tubuh) menjadi energi yang dapat digunakan untuk melakukan kerja (bekerja dengan baik) dengan menghasilkan entropi berupa tinja, keringat tubuh dan uap pernafasan. Apabila kita memakan nasi yang basi, maka metabolisme perut tidak mampu mengolahnya menjadi energi yang baik sehingga menimbulkan sakit perut (berakibat tidak dapat bekerja dengan baik) dan menghasilkan entropi (tinja/berak) yang banyak. Tinja merupakan hasil sisa makanan yang tidak diterima oleh tubuh.

b). Penggunaan bahan bakar minyak pada kendaraan bermotor yang tidak dalam keadaan sempurna mesinnya maka akan menyebabkan pembakaran yang tidak sempurna sehingga menjadi boros bahan bakar minyaknya. Keadaan ini akan menyebabkan terjadi entropi yang tinggi dan akan lebih banyak energi yang terbuang ke udara. Oleh sebab itu, dalam penggunaan bahan bakar minyak sedapat mungkin mesin harus dalam keadaan sempurna.

c). Penggunaan energi terlanjutkan, yaitu dengan memanfaatkan energi alternatif, seperti : energi biomasa, energi air, angin, ombak, dan energi matahari untuk berbagai keperlu hidup sehari-hari.

Dalam proses fotosintesis, energi yang berasal dari matahari masuk kedalam dunia hidup melalui proses fotosintesis oleh tumbuhan dan keluar lagi ke dunia tak hidup sebagai panas. 

Berdasarkan pada  uraian di atas maka ekosistem dapat terus menerus terjamin dalam kondisi teratur atau entropi rendah yaitu dengan cara pemanfaatan energi oleh komunitas (manusia, hewan, tumbuhan) secara efektif, efisien dan berkelanjutan.

sumber..! materi kuliah ekologi pertanian UNIB dosen Priono Prawito