FAKTOR PEMBATAS DAN HUKUM MINIMUM LIEBIG

 

Hukum minimum dari Justus Von Liebig(1840)

  • Pertumbuhan dan distribusi suatu spesies tergantung suatu faktor lingkungan yang paling kritis.
  • Validitas hukum ini telah ditunjukkan pada banyak bagian didunia ini,

Ada dua limitasi hukum ini :

  1. Semua organisme memiliki batas toleransi maksimal dan minimal
  2. Terdapat interaksi  antar faktor

Eksistensi dari keberhasilan suatu organisme atau kelompok organisme tergantung pada keadaan lingkungan yang sangat rumit. Suatu keadaan yang melampaui batas-batas toleransi disebut keadaan yang membatasi atau faktor pembatas. Faktor pembatas dapat mencapai nilai ekstrim maksimum maupun minimum dengan ukuran kritis. Faktor pembatas bervariasi dan berbeda untuk setiap tumbuhan maupun hewan dengan nilai ekstrim tertentu, sehingga terjadilah pengelompokan dan perkembangan serta penyebaran organisme tersebut.

 

 

Pentingnya Faktor-Faktor Fisik sebagai Faktor-Faktor Pembatas

  1. 1.  Temperatur
    Beberapa organisme dapat hidup pada temperatur yang rendah sekali. Sedangkan beberapa mikroorganisme, terutama bakteri dan algae dapat hidup dan berkembang pada musim-musim semi yang panas kira-kira 880 C dan untuk ganggang lainnya 800 C. Dibandingkan untuk toleransi ikan dan serangga 500 C.
    Organisme yang hidup di air pada umumnya mempunyai batas toleransi yang lebih sempit terhadap temperatur dari pada binatang yang hidup di darat, sehingga temperatur penting dan sering kali merupakan faktor pembatas. Temperatur, cahaya, kelembaban, air, pasang surut umumnya mengontrol kegiatan-kegiatan harian tumbuhan dan binatang. Temperatur berperanan dalam pengwilayahan dan sertifikasi di lingkungan perairan dan daratan. Organisme dipengaruhi oleh temperatur yang bervariasi yang cendrung tertekan, terhalang atau terhambat oleh temperatur yang tetap. Shelford (1929) menemui bahwa telur, larva atau pupa kupu-kupu berkembang 7 sampai 8 persen lebih cepat di bawah temperatur yang tetap. Organisme peka terhadap perubahan-perubahan temperatur, sehingga bersifat sebagai faktor pembatas.
    Tumbuhan dan binatang terutama komunitas sanggup mengkompensasi atau menyesuaikan terhadap temperatur.
    Semua proses-proses kimia dalam metabolisme termasuk proses-proses fisis seperti difusi, pengendapan pada pembentukan dinding sel tergantung pada temperatur serta dipercepat dengan kenaikan temperatur sampai optimum. Jika temperatur melampaui minimum, maka pernafasan dapat berhenti dan menyebabkan kematian. Pengaruh temperatur di dalam metabolisme, tidak hanya tentang lajunya tetapi juga mengenai produk yang dihasilkannya. Pengaruh temperatur tampak juga pada perkecambahan dan susunan jenis vegetasi. Perbedaan dalam penyesuaian temperatur mengakibatkan adanya zonasi yang horizontal dan vertikal.

    2. Cahaya
    Protoplasma yang terbuka langsung kena cahaya menyebabkan kematian cahaya adalah sumber energi, cahaya bukan hanya faktor yang vital, tetapi juga suatu pembatas pada kedua tingkat maksimum dan minimum. Oleh karena itu cahaya sebagai faktor pembatas dan pengontrol.. Energi yang tinggi dari radiasi gelombang pendek dan cahaya matahari  dapat berperan sebagai faktor-faktor pembatas.

3. Laju fotosintetis

Laju fotosintesis berbeda-beda dengan panjang gelombang yang berbeda. Intensitas cahaya mengontrol seluruh ekosistem melalui pengaruhnya pada produksi primer. Hubungan intensitas dengan proses fotosintetis pada kedua tumbuhan darat dan air mengikuti pola umum yang sama dari penambahan linier sampai optimum atau jenuh cahaya yang diikuti oleh pengurangan intensitas sinar matahari.

 

Berdasarkan kebutuhan cahaya dikenal:
– tumbuhan yang perlu cahaya penuh (light demanding)
– tumbuhan yang toleran dan setengah toleran.

Contohnya : Kebutuhan akan cahaya tampak pada perkecambahan, sehingga dalam hutan tropik basah hampir tidak dijumpai rumput, karena graminae membutuhkan cahaya yang banyak. Cahaya menekan pertumbuhan vegetatif, karena membatasi hormon pertumbuhan (auxin). Sebaliknya cahaya menyokong alat-alat reproduksi pembungaan. Di daerah beriklim sedang dikenal:
– Tumbuhan hari panjang 14 – 16 lamanya siang.
– Tumbuhan hari pendek 10 – 14 jam lamanya siang.
Jadi ada dua kepentingan:
– Penyebaran secara buatan akan menghadapi kegagalan yaitu fotoperiodisitas dibatasi.
– Kalau tumbuhan hari panjang ditanam di tempat yang siangnya pendek akan menyebabkan pertumbuhan vegetatif yang luar biasa. Sebaliknya tumbuhan hari pendek ditanam di daerah harinya panjang, mengakibatkan pembungaan luar biasa.

4. Air
Air untuk fungsi fisiologis perlu bagi semua protoplasma. Dari sudut ekologis terutama sebagai faktor pembatas curah hujan sebagian besar ditentukan oleh geografi dan pola gerakan udara yang besar atau sistem iklim. Angin mengandung kelembaban bertiup dari laut menjatuhkan kelembabannya pada lereng-lereng yang menghadap ke laut. Penyebaran curah hujan sepanjang tahun merupakan faktor pembatas yang sangat penting untuk organisme.

 

 

 

 

 

 

 

 

HUKUM TOLERANSI

 

  Suatu faktor atau beberapa faktor dikatakan penting apabila pada waktu tertentu faktor atau faktor-faktor itu sangat mempengaruhi hidup dan perkembangan tumbuh-tumbuhan, karena terdapat dalam batas minimum, maksimum dan optimum menurut batas-batas toleransi dari tumbuhan tersebut. Konsep ini dikemukakan oleh Shelford (1913). Jadi tidak hanya terlalu sedikit saja sesuatu itu merupakan faktor pembatas, akan tetapi juga dalam keadaan terlalu banyak  faktor juga merupakan pembatasan misalnya faktor-faktor panas, sinar, dan air. jadi organisme memiliki maksimum dan minimum ekologi, dengan kisaran di antaranya merupakan batas-batas toleransi.

 

     Dengan kata lain, besar populasi dan penyebaran suatu jenis makhluk hidup dapat dikendalikan dengan faktor yang melampaui batas toleransi maksimum atau minimum dan mendekati batas toleransi maka makhluk hidup atau populasi itu akan berada dalam keadaan tertekan /stres sehingga apabila melampaui batas itu yaitu lebih rendah dari batas toleransi minimum atau lebih tinggi dari batas tolerensi maksimum maka makhluk itu akan mati dan populasinya akan punah dari sistem tersebut.

 

Telah kita ketahi bahwa bila suatu faktor pembatas dapat diatasi maka akan timbul faktor pembatas lain. Bila salah satu dari faktor lingkungan kita ubah perubahan ini akan memperngaruhi atau mengubah komponen-komponen lain. Contohnya, bila suhu udara dalam rumah kaca dinaikkan 10˚C maka udara di dalam rumah kaca mengandung lebih banyak uap air. tekanan uap air dari permukaan cairan dalam ruangan akan bertambah, akibatnya laju transpirasi penguapan akan meningkat. Hal ini juga akan meningkakan laju transpirasi sehingga absorpsi air akan niak pula. Kadar air tanah menjadi berkurang, lebih banyak udara masuk ke dalam tanah dan menyebabkan tanah menjadi semakin kering. Reaksi berantai  ini dapat berulang-ulang.

 

Walaupun pertumbuhan suatu individu atau sekelompok organisme dipengaruhi oleh faktor pembatas, namun tidak dapat disangkal bahwa lingkungan benar-benar merupakan suatu kumpulan dari macam-macam faktor yang saling berinteraksi. Yakni jika satu faktor berubah maka hampir semua faktor lainnya ikut berubah.

 

Di dalam hukum toleransi Shelford dikatakan bahwa besar populasi dan penyebaran suatu jenis makhluk hidup dapat dikendalikan dengan faktor yang melampaui batas toleransi maksimum atau minimum dan mendekati batas toleransi maka populasi atau makhluk hidup itu akan berada dalam keadaan tertekan (stress), sehingga apabila melampaui batas itu yaitu lebih rendah dari batas toleransi minimum atau lebih tinggi dari batas toleransi maksimum, maka makhluk hidup itu akan mati dan populasinya akan punah dari sistem tersebut. Untuk menyatakan derajat toleransi sering dipakai istilah steno untuk sempit dan euri untuk luas. Cahaya, temperatur dan air secara ekologis merupakan faktor lingkungan yang penting untuk daratan, sedangkan cahaya, temperatur dan kadar garam merupakan faktor lingkungan yang penting untuk lautan. Semua faktor fisik alami tidak hanya merupakan faktor pembatas dalam arti yang merugikan akan tetapi juga merupakan faktor pengatur dalam arti yang menguntungkan sehingga komunitas selalu dalam keadaan keseimbangan atau homeostatis.

 

 Beberapa perinsip Hukum Toleransi dapat dinyatakan sebagai berikut:
– Suatu organisme mempunyai toleransi yang besar terhadap satu faktor dan kecil terhadap faktor lainnya.
– Organisme yang mempunyai toleransi yang besar terhadap semua faktor memiliki daerah penyebaran yang luas.
– Bila satu faktor lingkungan tidak optimum untuk suatu jenis organisme, mak toleransi berkurang terhadap faktor-faktor lingkungan lainnya. Misalnya Penman (1956) melaporkan bahwa, bila tanah dengan kandungan Nitrogen yang terbatas maka daya tahan rumput terhadap kekeringan berkurang.
– Dalam banyak hal, interaksi populasi seperti kompetisi, predator, parasit dan lainnya mencegah organisme dari pengambilan keuntungan terhadap kondisi lingkungan fisik yang optimum.
– Pembiakan merupakan masa yang kritis bila faktor-faktor lingkungan menjadi terbatas. Keadaan reproduktif seperti: biji, telur, embrio, kecambah, dan larva pada umumnya mempunyai batas toleransi yang sempit.

Derajat toleransi dalam ekologi memakai awalan-awalan steno yang berarti sempit dan eury yang berarti luas, misalnya:
– Stenotermal – eurytermal berhubungan dengan tempratur
– Stenohydric – euryhydric berhubungan dengan air
– Stenohaline – euryhaline berhubungan dengan garam
– Stenophagic – euryphagic berhubungan dengan makanan
– Stenoecious – euryecious berhubungan dengan seleksi habitat.

Suatu organisme mempunyai toleransi yang besar terhadap suatu faktor yang konstan, maka faktor itu tidak merupakan pembatas. Sebaliknya bila mempunyai toleransi tertentu terhadap suatu faktor yang bervariasi dalam lingkungan, dapat menjadi faktor yang membatasi. Sebagai contoh oksigen yang tersedia cukup banyak dan tetap serta siap untuk digunakan dalam lingkungan daratan sehingga jarang membatasi organisme daratan. Pada pihak lain, oksigen jarang dan sangat bervariasi dalam air sehingga merupakan faktor pembatas pada organisme perairan. Keadaan lingkungan yang ekstrim mengurangi batas toleransi.
Suatu contoh konsep faktor pembatas dengan membandingkan telur-telur ikan trout dan telur-telur kodok. Telur-telur ikan trout berkembang antara 00 C dan 12 0 C dengan optimum 4 0C sedangkan telur-telur kodok antara 0 0C dan 30 0C dengan optimum 22 0C. Jadi telur-telur ikan trout adalah stenothermal dan telur-telur kodok eurythermal. Titik-titik minimum, optimum dan maksimum berdekatan untuk jenis-jenis yang stenotermal. Sehingga perbedaan tempratur yang kecil menyebabkan efek yang kecil pada jenis eurythermal. Jenis-jenis yang stenotermal ada yang bersifat toleransi tempratur rendah (oligothermal) dan adapula yang toleransi tempratur tinggi (polythermal).

 

 

 

 

 

 

Faktor penentu pertumbuhan tanaman

 “Growth is defined as the progressive development of an organism”

Setiap syarat tumbuh dapat membatasi hasil. Aturan minimum dari Liebig berlaku unsur hara, tetapi dapat pula diterapkan bagi syarat tumbuh yang lainnya. Pertumbuhan tanaman dibatasi oleh keberadaan hara yang paling terbatas jumlahnya, tanpa memperhatikan besarnya sediaan hara yang lainnya. Tugas petani adalah mengidentifikasi semua faktor pembatas hasil, dan menghilangkan atau meminimalkannya sehingga usahanya menguntungkan.

Faktor penentu pertumbuhan tanaman dapat dipilahkan menjadi 2 bagian yaitu:  Genetik (dakhili=internal) dan Lingkungan (khariji=eksternal).

  1. 1.     Faktor Genetik

Perbaikan genetik dengan munculnya hibrida, varitas atau galur telah menunjukkan adanya peningkatan hasil panen pada tanaman jagung, gandum atau komoditas lainnya.Tanaman dengan hasil panen tinggi (high yielding) mengambil hara lebih banyak dibandingkan tanaman biasa. Tanaman demikian bersifat menguras hara. Jika ditanam pada tanah yang memiliki ketersediaan hara terbatas, maka hasil panen akan lebih rendah dibandingkan tanaman biasa.

Pada masa lampau dilakukan pemilihan varitas tanaman untuk berbagai tingkat kesuburan tanah yang berbeda. Sekarang hal tersebut tidak dikerjakan lagi, karena pada tanah yang  tidak subur dapat ditambahkan pupuk. Meski demikian tetap dilakukan upaya pemilihan tanaman misalnya: tahan terhadap pH rendah atau keracunan Al, atau terhadap kondisi garaman, atau tahan terhadap kekeringan.

 

 

  1. 2.     Faktor lingkungan

“Environment is defined as the aggregate of all the external conditions and  influences affecting the life and development of the organism.”

Yang termasuk dalam faktor lingkungan adalah : Temperatur, Lengas, Sinar matahari, Susunan udara, Struktur tanah, Reaksi tanah, Biotik, Penyediaan hara dan Senyawa penghambat pertumbuhan.

  1. Temperatur: Temperatur merupakan ukuran intentitas panas.  Kisaran temperatur secara umum untuk makluk hidup: -35 0C  –  +75 0C; Tanaman pertanian : 25 – 40 0C. Temperatur ini mempengaruhi: fotosintesis, respirasi, permeabilitas dinding sel, penyerapan air dan hara, transpirasi, aktivitas ensim dan koagulasi protein.
  2. Lengas tanah : kadarnya dalam tanah sangat bervariasi: Jenuh air (saturated)– kapasitas lapangan (field capacity) – layu permanen (wilting point). Fungsi lengas antara lain sebagai : pelarut, media transportasi, bahan dasar H2O.
  3. Sinar matahari: aspek yang terkait dengan pertumbuhan adalah: proses fotosintesis, lama penyinaran dan periode tumbuh.
  4. Udara: diperlukan untuk respirasi dan sebagai bahan dasar CO2 dalam proses  fotosintesis.
  5. Struktur tanah : mempengaruhi ruang tumbuh akar dan imbangan udara-lengas.
  6. Reaksi tanah: berkaitan dengan ketersediaan hara, unsur meracun dan kehidupan mikrobia.
  7. Biotik: antagonisme atau sinergisme, jasad pengganggu: hama,  penyakit, gulma
  8. Penyediaan hara: mineral, tekstur, struktur, pH, bahan organik tanah, pemupukan, pengolahan tanah.  Perakaran tanaman dapat  dangkal, dalam, atau menyebar.
  9. Senyawa penghambat pertumbuhan: adanya limbah atau bahan beracun.

Seiring dengan bertambahnya populasi manusia menurut deret ukur sedangkan produksi pertanian mengikuti deret hitung, maka terjadi pergeseran. Cadangan hara dalam tanah mulai menipis, neraca hara turun menjadi defisit. Untuk mempertahankan produktivitas lahan, manusia memberikan abu sisa pembakaran atau kotoran binatang.

 

Jadi dapat dikatakan bahwa pertumbuhan organisme yang baik dapat tercapai bila faktor lingkungan yang mempengaruhi pertumbuhan berimbang dan menguntungkan. Bila salah satu faktor lingkungan tidak seimbang dengan faktor lingkungan lain, faktor ini dapat menekan atau kadang-kadang menghentikan pertumbuhan organisme. Faktor lingkungan yang paling tidak optimum akan menentukan tingkat produktivitas organisme. Prinsip ini disebut sebagai prinsip faktor pembatas. Justus Von Liebig adalah salah seorang pioner dalam hal mempelajari pengaruh macam-macam faktor terhadap pertumbuhan organisme, dalam hal ini adalah tanaman. Liebig menemukan pada tanaman percobaannya bahwa pertumbuhan tanaman akan terbatas karena terbatasnya unsur hara yang diperlukan dalam jumlah kecil dan ketersediaan di alam hanya sedikit.

 

Sumber :

 

About these ads

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s