Pengertian Aliran Energi dalam Ekosistem adalah proses berpindahnya energi dari suatu tingkat trofik ke tingkat trofik berikutnya yang dapat digambarkan dengan rantai makanan atau dengan piramida biomasa.
Aliran energi merupakan rangkaian urutan pemindahan bentuk energi satu ke bentuk energi yang lain dimulai dari sinar matahari lalu ke produsen, ke konsumen primer (herbivora), ke konsumen tingkat tinggi (karnivora), sampai ke saproba, aliran energi juga dapat diartikan perpindahan energi dari satu tingkatan trofik ke tingkatan berikutnya. Pada proses perpindahan selalu terjadi pengurangan jumlah energi setiap melalui tingkat trofik makan-memakan. Energi dapat berubah menjadi bentuk lain, seperti energi kimia, energi mekanik, energi listrik, dan energi panas. Perubahan bentuk energi menjadi bentuk lain ini dinamakan transformasi energi.
Ekosistem mempertahankan diri dengan siklus energi dan nutrisi yang diperoleh dari sumber eksternal. Pada tingkat trofik pertama, produsen primer (tumbuhan, alga, dan beberapa bakteri) menggunakan energi matahari untuk menghasilkan bahan tanaman organik melalui fotosintesis. Hewan Herbivora yang makan hanya pada tanaman membuat tingkat trofik kedua. Predator yang memakan herbivora terdiri dari tingkat trofik ketiga, jika predator yang lebih besar hadir, mereka mewakili tingkat trofik lebih tinggi lagi.
Organisme yang makanan pada beberapa tingkat trofik (misalnya, beruang grizzly yang memakan buah dan salmon) diklasifikasikan pada tingkat trofik tertinggi di mana mereka makan. Dekomposer, yang meliputi bakteri, jamur, jamur, cacing, dan serangga, memecah limbah dan organisme mati dan mengembalikan nutrisi ke dalam tanah.
Rata-rata sekitar 10 persen dari produksi energi bersih pada satu tingkat trofik diteruskan ke tingkat berikutnya. Proses yang pengurangan energi yang ditransfer antara tingkat trofik termasuk respirasi, pertumbuhan dan reproduksi, buang air besar, dan kematian nonpredatory (organisme yang mati tetapi tidak dimakan oleh konsumen). Kualitas gizi bahan yang dikonsumsi juga mempengaruhi seberapa efisien energi ditransfer, karena konsumen dapat mengkonversi sumber makanan berkualitas tinggi ke jaringan hidup baru yang lebih efisien daripada sumber makanan berkualitas rendah.
Rendahnya transfer energi antara tingkat trofik membuat pengurai umumnya lebih penting daripada produsen dalam hal aliran energi. Dekomposer memproses sejumlah besar bahan organik dan mengembalikan nutrisi ke ekosistem dalam bentuk anorganik, yang kemudian diambil lagi oleh produsen primer. Energi tidak didaur ulang selama proses dekomposisi, melainkan dilepaskan, sebagian besar sebagai panas (ini adalah apa yang membuat tumpukan kompos terasa hangat). Gambar 6 menunjukkan aliran energi (panah gelap) dan nutrisi (panah terang) melalui ekosistem.
Produktivitas primer bruto Sebuah ekosistem (GPP) adalah jumlah total bahan organik yang dihasilkannya melalui fotosintesis. Produktivitas primer bersih (NPP) menggambarkan jumlah energi yang masih tersedia untuk pertumbuhan tanaman setelah dikurangi fraksi yang tanaman digunakan untuk respirasi. Produktivitas dalam ekosistem tanah umumnya naik pada suhu sampai sekitar 30 ° C, setelah itu menurun, dan berkorelasi positif dengan kelembaban. Di darat produktivitas primer demikian tertinggi pada daerah yang hangat, zona basah di daerah tropis di mana bioma hutan tropis berada. Sebaliknya, ekosistem padang pasir semak belukar memiliki produktivitas terendah karena iklim mereka sangat panas dan kering.
Di lautan, cahaya dan nutrisi merupakan faktor penting untuk mengendalikan produktivitas. Cahaya menembus hanya ke tingkat paling atas lautan, sehingga fotosintesis terjadi di perairan permukaan dan dekat permukaan. Produktivitas primer laut yang tinggi di dekat pantai dan daerah lain di mana upwelling membawa nutrisi ke permukaan, mendukung plankton untuk mekar. Limpasan dari tanah juga merupakan sumber nutrisi di muara dan sepanjang ambalan kontinental. Di antara ekosistem perairan, tempat kediaman alga, dan terumbu karang memiliki produksi primer bersih tertinggi, sedangkan harga terendah terjadi di tempat terbuka karena kurangnya nutrisi di lapisan permukaan yang diterangi.
Berapa banyak tingkat trofik dapat dukungan ekosistem? Jawabannya tergantung pada beberapa faktor, termasuk jumlah energi yang memasuki ekosistem, kehilangan energi antara tingkat trofik, dan bentuk, struktur, dan fisiologi organisme di tiap tingkat. Pada tingkatan yang lebih tinggi, predator umumnya secara fisik lebih besar dan mampu memanfaatkan sebagian kecil dari energi yang dihasilkan pada tingkat di bawah mereka, sehingga mereka harus mencari makan di daerah yang semakin besar untuk memenuhi kebutuhan kalori mereka.
Karena kekalahan energi tersebut, umumnya ekosistem terestrial tidak lebih dari lima tingkat trofik, dan ekosistem laut umumnya memiliki tidak lebih dari tujuh. Perbedaan antara ekosistem darat dan laut kemungkinan karena perbedaan karakteristik mendasar dari tanah dan organisme primer laut. Dalam ekosistem laut, fitoplankton yang berukuran mikroskopik melaksanakan sebagian besar fotosintesis yang terjadi, sedangkan tanaman melakukan sebagian besar pekerjaan ini di darat.
Fitoplankton adalah organisme kecil dengan struktur yang sangat sederhana, sehingga sebagian besar produksi utama mereka dikonsumsi dan digunakan untuk energi oleh organisme merumput yang memakannya. Sebaliknya, sebagian besar dari biomassa yang diproduksi tanaman darat, seperti akar, batang, dan cabang, tidak dapat digunakan oleh herbivora untuk makanan, jadi kurang proporsional dari energi yang diperbaiki melalui produksi primer yang berjalan dalam rantai makanan.
Tingkat pertumbuhan juga bisa menjadi faktor penyebab. Fitoplankton sangat kecil tapi tumbuh sangat cepat, sehingga mereka mendukung populasi besar herbivora meskipun mungkin ada ganggang lebih sedikit daripada herbivora pada saat tertentu. Sebaliknya, tanaman darat memerlukan waktu bertahun-tahun untuk mencapai kematangan, sehingga atom karbon rata-rata menghabiskan waktu tinggal lebih lama di tingkat produsen utama di darat daripada yang dilakukannya dalam ekosistem laut. Selain itu, biaya pergerakan umumnya lebih tinggi bagi organisme terestrial dibandingkan dengan yang ada di lingkungan perairan.
Cara termudah untuk menggambarkan aliran energi melalui ekosistem adalah dengan rantai makanan di mana energi berpindah dari satu tingkat trofik ke depan, tanpa anjak dalam hubungan yang lebih kompleks antara spesies individu. Beberapa ekosistem yang sangat sederhana dapat terdiri dari rantai makanan dengan hanya beberapa tingkat trofik. Misalnya, ekosistem terpencil angin yang menyapu Taylor di Lembah Antartika sebagian besar terdiri dari bakteri dan ganggang yang umunya dimakan oleh cacing nematoda, bagaimanapun, produsen dan konsumen yang terhubung dalam jaring makanan yang rumit pada beberapa konsumen makan di beberapa tingkat trofik.
Sebuah konsekuensi penting dari kehilangan energi antara tingkat trofik adalah bahwa kontaminan mengumpulkan pada hewan jaringan-proses yang disebut bioakumulasi. Saat kontaminan bioakumulasi berada pada jaring makanan, organisme di tingkat trofik yang lebih tinggi dapat terancam bahkan jika polutan dimasukkan ke lingkungan dalam jumlah yang sangat kecil.
Insektisida DDT, yang banyak digunakan di Amerika Serikat dari tahun 1940 hingga 1960-an, adalah kasus terkenal dari bioakumulasi. DDT menumpuk pada elang sampai raptor lainnya ke tingkat yang cukup tinggi untuk mempengaruhi reproduksi mereka, menyebabkan burung bertelur dengan cangkang yang tipis sehingga mudah pecah di sarang mereka. Untungnya, populasi telah pulih selama beberapa dekade sejak pestisida ini dilarang di Amerika Serikat. Namun, masalah tetap ada di beberapa negara berkembang di mana pestisida yang menyebabkan bioakumulasi beracun masih digunakan.
Bioakumulasi dapat mengancam manusia maupun hewan. Sebagai contoh, di Amerika Serikat banyak lembaga federal dan negara saat ini memperingatkan konsumen untuk menghindari atau membatasi konsumsi ikan predator besar yang mengandung kadar merkuri yang tinggi, seperti hiu, ikan todak, tilefish, dan king mackerel, untuk menghindari risiko kerusakan saraf dan cacat lahir.
Bentuk bentuk aliran energi dalam ekosistem
Energi terbesar yang terdapat di ekosistem yaitu cahaya matahari. Cahaya matahari akan dimanfaatkan oleh produsen di ekosistem yang berupa tumbuhan hijau yang dapat melakukan fotosintesis misalnya padi di sawah.
Fotosintesis akan merubah energi cahaya menjadi energi kimia berupa makanan. Kemudian tumbuhan akan dimakan oleh konsumen primer yang merupakan hewan herbivora misalnya belalang, kemudian energi kimia pada akan berpindah dari tumbuhan padi ke konsumen primer belalang.
Namun, tidak semua energi dari tumbuhan dapat diserap oleh konsumen primer, karena ada bagian tumbuhan akan dibuang dalam bentuk ekskresi dan defekasi sehingga akan ada energi yang dibuang. Konsumen primer belalang akan dimangsa oleh konsumen sekunder di dalam ekosistem berupa karnivora misalnya katak. Kemudian energi yang ada di dalam belalang akan berpindah ke katak.
Sama halnya pada setiap perpindahan energi, tidak semua energi dari konsumen primer dapat diserap oleh konsumen sekunder, karena ada bagian yang akan dibuang dalam bentuk ekskresi dan defekasi sehingga akan ada energi yang dibuang.
Konsumen sekunder akan dimangsa oleh konsumen tersier di dalam ekosistem dalam urutan rantai makanan dan seterusnya, sehingga energi juga akan ikut berpindah sesuai dengan alur rantai makanan tersebut.