A. PENGERTIAN ARUS ENERGI DAN DAUR MATERI
Semua organisme memerlukan energi untuk tumbuh, berkembang biak, bergerak dan melaksanakan fungsi - fungsi tubuhnya. Sebagian besar ekosistem yang ada di dunia ini, energi yang digunakan sebagai motor penggerak ekosistem adalah energi yang berasal dari cahaya matahari, yang nantinya akan mengalami transformasi energi menjadi energi kimia (bahan-bahan organik) oleh proses fotosintesis dalam tumbuhan hijau. Tumbuhan hijau ini disebut sebagai organisme autotrof karena organisme ini dapat memenuhi kebutuhan hidupnya sendiri tanpa menggantungkan pada organisme lain. Kecuali itu justru organisme ini dapat menyediakan makanan bagi organisme lain (heterotrof) termasuk juga rnanusia (Desmukh, I. 1992).
Energi cahaya matahari yang telah diubah menjadi bahan organic yang tersimpam di dalam organ tanaman dan kemudian digunakan untuk pertumbuhan jaringan baru dari tumbuhan, akan memasuki jaringan hara dalam bentuk yang tersedia bagi organisme yang memerlukan hara organic. Semua organisme dalam suatu ekosistem akan melakukan kegiatan bernafas, dan dalam bemafas memerlukan energi, yang disediakan oleh tumbuhan dan akhirnya akan dilepaskan sebagai panas yang sudah tidak dapat dimanfaatkan lagi yang disebut entropy.
Hal ini sesuai dengan apa yang dikemukakan dalam Hukum Termodinamika II yaitu bahwa dalam perubahan bentuk energi dari satu bentuk ke bentuk yang lain kita tidak akan mendapatkan efisiensi sebesar 100%. Ada sebagian energi yang hilang sebagai panas yang sudah tidak dapat dimanfaatkan lagi yang disebut entropy.
Peningkatan kandungan energi suatu individu, suatu populasi atau suatu komunitas per satuan waktu disebut produksi dan biasanya dinyatakan berdasarkan nilai tahunan.
Energi adalah sesuatu yang digunakan untuk melakukan suatu kerja, tanpa energi kita tidak dapat melakukan kerja. Untuk pertumbuhan dan pemeliharaan tubuh yang harus dilakukan terus menerus merupakan suatu kerja dan ini membutuhkan energi yang terus menerus.
1. Piramida Ekologi
Piramida ekologi yaitu suatu diagram piramida yang dapat menggambarkan hubungan antara tingkat trofik satu dengan tingkat trofik lain, secara kuantitatif pada suatu ekosistem. Pada piramida ini organisme yang menempati tingkat trofik bawah relatif banyak jumlahnya. Makin tinggi tingkat trofiknya jumlah individunya semakin sedikit . Tingkat trofik tersebut terdiri dari produsen, konsumen primer, konsumen sekunder, konsumen tertier. Produsen selalu menempati tingkat trofik pertama atau paling bawah. Sedangkan herbivora atau konsumen primer menempati tingkat trofik kedua, konsumen sekunder menempati tingkat trofik ketiga, konsumen tertier menempati tingkat trofik ke empat atau puncak piramida.
Piramida ekologi terdiri dari piramida energi, piramida biomassa, piramida jumlah.
1.1 Piramida Energi
Piramida energi adalah piramida yang menggambarkan hilangnya energi pada saat perpindahan energi makanan di setiap tingkat trofik dalam suatu ekosistem.
Pada piramida energi tidak hanya jumlah total energi yang digunakan organisme pada setiap taraf trofik rantai makanan tetapi juga menyangkut peranan berbagai organisme di dalam transfer energi . Dalam penggunaan energi, makin tinggi tingkat trofiknya maka makin efisien penggunaannya. Namun panas yang dilepaskan pada proses tranfer energi menjadi lebih besar. Hilangnya panas pada proses respirasi juga makin meningkat dari organisme yang taraf trofiknya rendah ke organisme yang taraf trofiknya lebih tinggi.
Sedangkan untuk produktivitasnya, makin ke puncak tingkat trofik makin sedikit, sehingga energi yang tersimpan semakin sedikit juga. Energi dalam piramida energi dinyatakan dalam kalori per satuan luas per satuan waktu.
1.2 Piramida Biomassa
Piramida biomassa menggambarkan jumlah berat total organisme yang menempati setiap tingkat trofik. Untuk mengukur biomassa di tiap tingkat trofik maka berat rata-rata organisme di tiap tingkat diukur kemudian jumlah organisme di tiap tingkat diperkirakan.
Pada piramida biomassa setiap tingkat trofik menunjukkan berat kering dari seluruh organisme di tingkat trofik yang dinyatakan dalam gram/m2. Umumnya bentuk piramida biomassa akan mengecil ke arah puncak, karena perpindahan energi antara tingkat trofik tidak efisien. Tetapi piramida biomassa dapat berbentuk terbalik.
Misalnya di lautan terbuka produsennya adalah fitoplankton mikroskopik, sedangkan konsumennya adalah makhluk mikroskopik sampai makhluk besar seperti paus biru dimana biomassa paus biru melebihi produsennya. Puncak piramida biomassa memiliki biomassa terendah yang berarti jumlah individunya sedikit, dan umumnya individu karnivora pada puncak piramida bertubuh besar.
1.3 Piramida Jumlah
Piramida jumlah merupakan jumlah organisme yang berada di dalam suatu daerah (areal) tertentu yang dikelompokkan dan dihitung berdasarkan taraf trofi. Untuk menggambarkan piramida jumlah dinyatakan dalam bentuk segi empat yang luasnya menggambarkan atau sebanding dengan jumlahorganisme dalam areal tertentu.
Piramida jumlah umumnya berbentuk menyempit ke atas. Organisme piramida jumlah mulai tingkat trofik terendah sampai puncak adalah sama seperti piramida yang lain yaitu produsen, konsumen primer dan konsumen sekunder, dan konsumen tertier. Artinya jumlah tumbuhan dalam taraf trofik pertama lebih banyak dari pada hewan (konsumen primer) di taraf trofik kedua, jumlah organisme kosumen sekunder lebih sedikit dari konsumen primer, serta jumlah organisme konsumen tertier lebih sedikit dari organisme konsumen sekunder.
