MAKALAH EKOLOGI TUMBUHAN PRODUKTIVITAS II (PRODUKSI SERASAH, DEKOMPOSISI, DAN DAUR KARBON)

MAKALAH EKOLOGI TUMBUHAN

PRODUKTIVITAS II

(PRODUKSI SERASAH, DEKOMPOSISI, DAN DAUR KARBON)

OLEH:

Ririn Tania Taufik

1301470

DOSEN PEMBIMBING:

IRMA LEILANI EKA PUTRI, S.Si., M.Si.

JURUSAN BIOLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI PADANG

2014

PRODUKSI SERASAH, DEKOMPOSISI, DAN DAUR KARBON

1.      PRODUKSI SERASAH

            Serasah yaitu tumpukan dedaunan kering, rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya diatas lantai hutan atau kebun. Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah.

            Tumbuhan Serasah dapat mempengaruhi pola regenerasi semai di hutan hujan tropis melalui suatu jumlah proses yang mempengaruhi kedua lingkungan fisik dan kimia (Facelli& Pickett, 1991 dalam Brearley et al., 2003). Di tingkat perkecambahan benih, serasah dapat menahan cahaya, yang akan menghambat perkecambahan dengan mengubah perbandingan red/far-red (Vazquez-Yanes et al., 1990 dalam Brearley et al., 2003); hal itu dapat bertindak sebagai suatu penghalang fisik untuk kemunculan semai (Molofsky& Augspurger, 1992 dalam Brearley et al., 2003), terutama untuk jenis yang small-seeded yang tidak mempunyai suatu persediaan sumber daya besar (Metcalfe& Turner, 1998 dalam Brearley et al., 2003), dan dapat mencegah calon akar baru berkecambah mencapai tanah. Serasah dapat juga mencegah pendeteksian benih oleh pemangsa benih, dengan demikian meningkatkan kesempatan sukses perkecambahan (Cintra, 1997 dalam Brearley et al., 2003).

Produksi serasah merupakan bagian yang penting dalam transfer bahan organik dari vegetasi ke dalam tanah. Unsur hara yang dihasilkan dari proses dekomposisi serasah di dalam tanah sangat penting dalam pertumbuhan berbagai ekosistem mangrove dan sebagai sumber detritus bagi (Zamroni dan Immy, 2008). tanaman pada tingkat semai, serasah dapat menciptakan lingkungan mikro setempat berbeda dengan pelepasan nutrisi atau campuran phytotoxic selama pembusukannya, mengurangi erosi lahan dan evapotranspiration (tetapi mungkin juga menahan curah hujan) dan mengurangi temperatur tanah maksimum. Serasah juga dapat bertindak sebagai suatu faktor mekanik, merusakkan atau membunuh semai ketika gugur ke tanah. Disana dapat juga terjadi efek tidak langsung pada serasah daun, sebagai contoh, kelembaban yang lebih tinggi di dalam lapisan serasah dapat menunjang pertumbuhan jamur patogen yang dapat kemudian menyerang semai.

Hutan hujan tropis tingkat serasah gugur sangat tinggi, dan merupakan jalan siklus hara yang paling penting dalam ekosistem (Vitousek & Sanford, 1986; Proctor,1987 dalam Brearley et al., 2003). Disana dapat dipertimbangkan ruang dan heterogenitas temporer pada gugur serasah (Burghouts et al, 1994 dalam Brearley et al., 2003) mungkin lebih lanjut ditekankan oleh faktor seperti angin badai, pembukaan hutan dan pembagian hutan. Heterogenitas Serasah dapat juga meningkat dengan tingkat pembusukan berbeda daun-daun dari jenis yang berbeda. Heterogenitas serasah pada lantai hutan dapat menciptakan relung regenerasi berbeda (sensu Grubb, 1977 dalam Brearley et al., 2003) dan karenanya membantu menyumbangkan untuk keanekaragaman jenis yang begitu tinggi dalam hutan hujan tropis.

2.      DEKOMPOSISI SERASAH

Lantai hutan merupakan tempat terjadinya pembusukkan. Dekomposisi atau pembusukkan adalah proses ketika makhluk-makhluk pembusuk seperti jamur dan mikroorganisme pengurai tumbuhan dan hewan yang mati dan mendaur ulang material-material serta nutrisi-nutrisi yang berguna. Kawasan hutan dengan serasah yang menutupi tanah diareal itu berfungsi sebagai spons yang akan menahan air hujan dan melepaskannya secara perlahan. Air hujan yang tertahan diserasah ini lalu meresap kedalam tanah (Wikipedia, 2008).
            Dekomposisi merupakan proses penting dalam fungsi ekologi. Organisme-organisme yang telah mati mengalami penghancuran menjadi pecahan-pecahan yang lebih kecil, dan akhirnya menjadi partikel-partikel yang lebih kecil lagi (Arisandi, 2002). Dekomposisi serasah adalah salah satu dari tingkatan proses terpenting daur biogeokimia dalam ekosistem hutan (Hardiwinoto dkk., 1994). Menurut Wikipedia serasah yaitu tumpukan dedaunan kering, rerantingan dan berbagai sisa vegetasi lainnya diatas lantai hutan atau kebun. Serasah yang telah membusuk (mengalami dekomposisi) berubah menjadi humus (bunga tanah) dan akhirnya menjadi tanah.

            Tumbuhan Serasah dapat mempengaruhi pola regenerasi semai di hutan hujan tropis melalui suatu jumlah proses yang mempengaruhi kedua lingkungan fisik dan kimia (Facelli& Pickett, 1991 dalam Brearley et al., 2003). Di tingkat perkecambahan benih, serasah dapat menahan cahaya, yang akan menghambat perkecambahan dengan mengubah perbandingan red/far-red (Vazquez-Yanes et al., 1990 dalam Brearley et al., 2003); hal itu dapat bertindak sebagai suatu penghalang fisik untuk kemunculan semai (Molofsky& Augspurger, 1992 dalam Brearley et al., 2003), terutama untuk jenis yang small-seeded yang tidak mempunyai suatu persediaan sumber daya besar (Metcalfe& Turner, 1998 dalam Brearley et al., 2003), dan dapat mencegah calon akar baru berkecambah mencapai tanah. Serasah dapat juga mencegah pendeteksian benih oleh pemangsa benih, dengan demikian meningkatkan kesempatan sukses perkecambahan (Cintra, 1997 dalam Brearley et al., 2003).

Dekomposisi merupakan suatu proses yang terjadi pada setiap bahan organik (bahan-bahan hayati yang telah mati). Tanaman yang gugur akan mengalami dekomposisi dengan ciri-ciri daunnya hancur seperti tanah dengan warna coklat kehitaman. Proses dekomposisi secara umum terjadi pada tiga tahapan:  tahap dekomposisi aerobik yang mendominasi seluruh proses, prosesnya sangat pendek hal ini disebabkan karena jumlah oksigen yang terbatas, BOD tinggi hasil sampah darat. Tahap kedua dari proses anerobik terjadi ketika jumlah populasi bakteri methanoigenesis tinggi proses. Stevenson (1982) dalam Rahmawaty (2000), menyatakan bahwa proses dekomposisi mempunyai tiga tahapan, yaitu:

1. Fase perombakan bahan organik segar, proses ini merubah ukuran bahan menjadi lebih kecil.
2. Fase perombakan lanjutan, pada proses ini melibatkan kegiatan enzim mikroorganisme tanah. Fase perombakan terdiri menjadi beberapa tahapan yaitu:

a.       Tahapan awal, mempunyai ciri-cicri kehilangan secara cepat bahan-bahan yang mudah terdekomposisi sebagai akibat pemanfaatan bahan organik sebagai sumber karbon dan energi oleh mikroorganisme tanah, terutama bakteri. Proses ini menghasilkan sejumlah senyawa sampingan seperti NH₃, H₂S, CO₂, asam organik dan lain-lain.

b.      Tahapan tengah: terbentuk senyawa organik tengahan atau antara (intermediate products dan biomassa baru sel organisme).

c.       Tahapan akhir: dicirikan oleh terjadinya dekomposisi secara berangsur bagian jaringan tanaman atau hewan yang lebih resisten (misal:lignin). Peran fungi dan Actomycetes pada tahapan ini sangat dominan.

3. Fase perombakan dan sintesis ulang senyawa –senyawa organik (humifikasi) yang akan membentuk humus

Barges dan Raw (1976) dalam Rahmawaty (2000), menyatakan bahwa proses perombakan berawal dari perombakan yang besar oleh makrofauna dengan meremah-remah substansi habitat yang telah mati, sehingga menghasilkan  butiran-butiran feases. Butiran tersebut akan dimakan oleh mesofauna sperti cacing tanah dan sama dengan hasil akhir butiran-butiran feases. Materi terakhir akan dirombak oleh mikroorganisme khususnya bakteri dan jamur. Mekanisme dekomposisi serasah daun oleh organisme dan mikroorganisme yaitu jamur dan bakteri yang memiliki peranan penting dalam proses dekomposisi. Dekomposer seperti jamur dan bakteri akan memanfaatkan bahan organik dalam bentuk terlarut. Kelembaban rendah peran jamur dalam mendekomposisi lebih dominan daripada bakteri, sehingga serasah yang mengalami dekomposisi akan berubah menjadi humus dan akhirnya menjadi tanah.

Suhu dan kelembaban udara mempengaruhi jatuhkan serasah tumbuhan. Naiknya suhu udara akan menyebabkan menurunnya kelembaban udara sehingga transpirasi akan meningkat, dan untuk menguranginya maka daun harus segera digugurkan (Salisbury, 1992 dalam Zamroni dan  Immy, 2008). Menurut Soeroyo (2003) dalam Zamroni dan  Immy 2008, faktor lain yang mempengaruhi guguran serasah adalah curah hujan.

Proses dekomposisi serasah antara lain dipengaruhi oleh kualitas (sifat fisika dan kimia) serasah tersebut dan beberapa faktor lingkungan. Faktor lingkungan yang terdiri dari organisme dalam tanah, curah hujan, suhu dan kelembaban tempat dekomposisi berlangsung. Faktor penting yang berpengaruh terhadap proses dekomposisi suatu bahan atau serasah adalah kualitas (sifat fisika dan kimia). Tingkat kekerasan daun dan beberapa sifat kimia seperti kandungan awal (initial content) lignin, selulosa, dan karbohidrat berpengaruh terhadap tingkat dekomposisi serasah daun  (Hardiwinoto dkk., 1994).

Tingkat penutupan (tebal tipisnya) lapisan serasah pada permukaan tanah berhubungan erat dengan laju dekomposisinya (pelapukannya). Semakin lebat terdekomposisi maka keberadaannya dipermukaan tanah menjadi lebih lama (Hairiah et al., 2000). Laju dekomposisi serasah ditentukan oleh kualitas nisbah C:N, kandungan lignin dan polyphenol. Serasah dikategorikan berkualitas tinggi apabila nisbah C:N <25, kandungan lignin<15% dan polyphenol <3%, sehingga proses pelapukan berlangsung cepat. Kecepatan pelapukan suatu jenis bahan organik ditentukan oleh kualitas bahan tersebut. Penepatan kualitas dilakukan dengan menggunakan seperangkat tolak ukur, yang berbeda untuk tiap jenis unsur hara. Kecepatan melapuk bahan organik ditentukan oleh berbagai faktor antara lain kelembaban, suhu tanah, dan kualitas bahan organik. Bahan organik berkualitas tinggi akan cepat dilapuk dan akibat unsur hara (misalkan N) dilepaskan dengan cepat menjadi bentuk tersedia.

3.      DEKOMPOSISI DAN DAUR KARBON

a.      Daur Karbon

Daur  karbon adalah proses pemanfaatan CO2 diudara untuk keperluan fotosintesis tumbuhan dan pembentukan CO2 kembali sebagai hasil dari proses respirasi makhluk hidup. Daur karbon juga dapat diartikan sebagai rangkaian transformasi, karbon dioksida ditetapkan sebagai karbon atau senyawa karbon dalam organisme-organisme hidup melalui fotosintesa atau komosintesi, dibebaskan melalui respirasi dan atau kematian dan penguraian organisme pengikat, yang digunakan oleh spesies heterofik, dan akhirnya dikembalikan kepada keadaan asli untuk digunakan lagi. Daur karbon bersamaan terjadi dengan dengan daur oksigen yang berkaitan dengan proses fotosintesis.

Dalam ekosistem air, pertukaran CO2 di air dengan diatmosfer berjalan secara tidak langsung. Karbon dioksida berikatan dengan air membentuk asam karbonat yang akan terurai menjadi ion bikarbonat. Bikarbonat adalah sumber karbon bagi alga yang memproduksi makanan untuk diri mereka sendiri dan organisme heterotrof lain. Begitu pula sebaliknya, saat organisme air berespirasi, CO2 yang mereka keluarkan menjadi bikarbonat.

Karbon diambil dari atmosfer dengan berbagai cara:

—  Fotosintesis

—  Pada permukaan laut ke arah kutub, air laut menjadi lebih dingin dan CO2 akan lebih mudah larut. Selanjutnya CO2 yang larut tersebut akan terbawa oleh sirkulasi termohalin yang membawa massa air di permukaan yang lebih berat ke kedalaman laut atau interior laut (lihat bagian solubility pump).

—  Di laut bagian atas (upper ocean), pada daerah dengan produktivitas yang tinggi, organisme membentuk jaringan yang mengandung karbon, beberapa organisme juga membentuk cangkang karbonat dan bagian-bagian tubuh lainnya yang keras. Proses ini akan menyebabkan aliran karbon ke bawah (lihat bagian biological pump).

—       Pelapukan batuan silikat. Tidak seperti dua proses sebelumnya, proses ini tidak memindahkan karbon ke dalam reservoir yang siap untuk kembali ke atmosfer. Pelapukan batuan karbonat tidak memiliki efek netto terhadap CO2 atmosferik karena ion bikarbonat yang terbentuk terbawa ke laut dimana selanjutnya dipakai untuk membuat karbonat laut dengan reaksi yang sebaliknya (reverse reaction).

Karbon dapat kembali ke atmosfer dengan berbagai cara pula, yaitu:

—  Melalui pernafasan (respirasi) oleh manusia, tumbuhan dan binatang.

—  Melalui pembusukan binatang dan tumbuhan. Fungi atau jamur dan bakteri mengurai senyawa karbon pada binatang dan tumbuhan yang mati dan mengubah karbon menjadi karbon dioksida jika tersedia oksigen, atau menjadi metana jika tidak tersedia oksigen.

—  Melalui pembakaran material organik yang mengoksidasi karbon yang terkandung menghasilkan karbon dioksida (juga yang lainnya seperti asap).

—  Produksi semen. Salah satu komponennya, yaitu kapur atau gamping atau kalsium oksida, dihasilkan dengan cara memanaskan batu kapur atau batu gamping yang akan menghasilkan juga karbon dioksida dalam jumlah yang banyak.

—  Di permukaan laut dimana air menjadi lebih hangat, karbon dioksida terlarut dilepas kembali ke atmosfer.

b.      Dekomposisi Karbon

Laju evolusi CO2 yang paling besar ada di permukaan tanah dimana terdapat konsentrasi sisa tanaman yang paling tinggi. Semakin dalam ke profil tanah, laju produksi CO2 menurun, dan pada kedalaman 50 cm atau lebih evolusi CO2 sudah sangat terbatas.
Sementara laju respirasi dalam melepaskan karbon jauh lebih rendah dari serapan karbon oleh tanaman.

4.      CADANGAN KARBON

Penyerapan karbon terjadi didasarkan atas proses kimiawi dalam aktivitas fotosintesis tumbuhan yang menyerap CO2 dari atmosfer dan air dari tanah menghasilkan oksigen dan karbohidrat yang selanjutnya akan berakumulasi mejadi selulosa dan lignin sebagai cadangan karbon. Komponen cadangan karbon daratan terdiri dari cadangan karbon di atas permukaan tanah, cadangan karbon di bawah permukaan tanah dan cadangan karbon lainnya.

Cadangan karbon di atas permukaantanah terdiri dari tanaman hidup (batang, cabang, daun, tanaman menjalar, tanamane pifit dan tumbuhan bawah) dan tanaman mati (pohon mati tumbang, pohon mati berdiri, daun, cabang, ranting, bunga, buah yang gugur, arang sisa pembakaran). Cadangan karbon di bawah permukaan tanah meliputi akar  tanaman hidup maupun mati, organisme tanah dan bahan organik tanah.

Kemampuan hutan dalam menyerap dan menyimpan karbon tidak sama baik di hutan alam, hutan tanaman, hutan payau, hutan rawa maupun di hutan rakyat tergantung pada jenis pohon, tipe tanah dan topografi.

1.      Cadangan Karbon di Hutan Alam

Cadangan karbon pada berbagai kelas penutupan lahan di hutan alam berkisar antara 7,5 – 264,70 ton C/ha. Hutan lahan kering relatif memiliki kemampuan menyimpan karbon dalam jumlah lebih besar daripada hutan rawa dan mangrove karena kemampuannya dalam membangun tegakan yang tinggi dan berdiameter besar sebagai tempat menyimpan karbon.

2.      Cadangan Karbon di Hutan Tanaman

Kemampuan hutan tanaman dalam menyimpan karbon lebih rendah dibandingkan hutan alam. Kemampuan hutan tanaman dalam menyimpan karbon tersebut akan dipengaruhi oleh jenis yang ditanam, kondisi tempat tumbuh dan teknik silvikultur atau intensitas pemeliharannya

3.      Cadangan Karbon pada Kawasan Non Hutan

Cadangan karbon pada kawasan non hutan pada berbagai jenis tanaman dan umur berkisar antara 0,7 – 932,96 ton/ha. Savana atau padang rumput dan semak belukar memiliki keterbatasan dalam menyimpan karbon, sementara untuk hutan kota dan ruang terbuka hijau yang didominasi oleh tumbuhan berupa pepohonan kemampuan menyimpan karbonnya lebih tinggi bahkan hampir sama dengan kawasan hutan lahan.

4.      Cadangan Karbon Tanah

Cadangan karbon tanah pada berbagai tipe jenis tanah dan kedalaman berkisar antara 5,70 – 6.394 ton/ha. Potensi penyimpanan karbon yang paling besar terdapat pada lahan gambut yang didominasi oleh tanah organic dimana kandungannya sangat dipengaruhi oleh tingkat dekomposisi (kematangan) lahan gambut itu sendiri. Potensi yang besar ini tentunya perlu dijaga mengingat lahan gambut sangat rentan terhadap bahaya kebakaran yang justru akan menyumbang emisi karbondioksida.

DAFTAR PUSTAKA

Arisandi, P. 2002. Dekomposisi Serasah Mangrove. Lembaga Kajian Ekologi dan Konservasi Lahan Basah-ECOTON.

Brearley, F., Q. Malcolm C. P. and Julie D. S. 2003. Nutrients Obtained From Leaf Litter Can Improve The Growth Of Dipterocarp Seedling. Phytologist 160: 101-110.

Hairiah, Kurniawan, D. S., Widianto, Berlian, Erwin, S., Aris, M., Rudy. H. W., Cahy, P dan Subekti, R. 2003. Alih Guna Lahan Huta menjadi Lahan Agroforestri Berbasis Kopi:Ketebalan Serasah, Popilasi Cacing Tanah dab Makroporositas Tanah. World Agroforestry Center: 68-80.

Hardiwinoto, S. Haryono, S. Fasis, M. Sambas, S. 1994. Pengaruh Sifat Kimia Terhadap Tingkat Dekomposisi. 2(4):25-36.

Rahmawaty. 2000. Keanekaragaman Serangga Tanah dan Perannya pada Komunitas Rhizopora spp. Dan Konitas Ceriops tagal di Taman Nasional Rawa Aopa Watumohai, Sulawesi Tenggara. Tesis Program paska Sarjana. IPB, Bogor. 

Wikipedia. 2008. Dekomposisi. http://id.wikipedia.org/wiki/Dekomposisi. diakses tanggal 30 Maret 2014.

Zamroni, Y. dan Immy, S. R. 2008.  Produksi Serasah Hutan Mangrove di Perairan Pantai Teluk Sepi, Lombok Barat. Volume 9, Nomor 4 Oktober 2008. Halaman: 284-287.