Makalah Biofisika Kel 3

 

MAKALAH KALOR DAN ENERGI

Untuk Memenuhi Tugas Matakuliah Biofisika yang Dibina Oleh Ibu Novida Pratiwi, S.Si., M.Sc. dan Ibu Yessi Affriyenni, S.Pd, M.Sc.

Oleh: Febilia Dwi Anggraini

(170351616508) (170351616508)

Jasmine Amanda Putri

(170351616544) (170351616544)

M. Andrie Nur Hakim

(170351616606) (170351616606)

Rahma Sinta Puspitaning

(170351616577) (170351616577)

Offering A / Kelompok 3

UNIVERSITAS NEGERI MALANG FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM PROGRAM STUDI PENDIDIKAN IPA Agustus 2019

 

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Bidang biofisika ilmu biofisika yang mempelajari mengenai kajian tentang energi dan pertukaran massa antaranya organisme hidup atau abiotik dengan lingkungannya. lingkungannya. Pada umumnya reaksi biofisika pada organisme ssangat angat  bergantung dengan suhu antara organisme dan lingkungan sekitarnya, distribusi radian kalor laten, kapasitas kalor, dan resistansi (Contterill, 2002). Dalam biofisika dipelajari mengenai bagaimana penerapan onsepkonsep fisika pada interaksi antara makhluk hidup dengan lingkungan fisiknya, sehingga dalam konteks ini dipelajari mengenai kalor dan energi pada struktur dan fungsi hewan dan manusia (Campbell, 1977). Makhluk hidup membutuhkan energi untuk melakukan aktivitas hidupnya. Untuk mendapatkan energi, makhluk hidup memperolehnya dari sumber energi. Sumber energi dapat diperoleh dari makanan, dimana melalui makanan makhluk hidup menghasilkan energi berupa panas yang berperan dalam menghangatkan suhu tubuh. Makhluk hidup juga memperoleh energi dari cahaya matahari. Cahaya matahari dibutuhkan untuk menghangatkan tubuh makhluk hidup dan khusus untuk organisme autotrof, cahaya matahari dibutuhkan untuk proses fotosintesis. Dengan bantuan energi dari sinar matahari, organisme autotrof akan mengubah zat-zat anorganik menjadi senyawa kompleks yang merupakan sumber makananan dan nantinya akan menjadi sumber energi bagi organisme heterotrof. Tanpa energi, makhluk hidup tidak dapat

melakukan

aktivitas hidupnya karena apabila makhluk hidup tidak memiliki energi, maka tubuh makhluk hidup tidak akan memiliki tenaga te naga untuk berfungsi menjalankan kegiatan sehari-hari. Energi digunakan untuk menggerakkan otot yang ada sehingga makhluk hidup dapat bergerak. Dengan demikian, hal yang dilakukan sehari-hari seperti berjalan, menulis, duduk, dan lain sebagainya tidak akan dapat dilakukan tanpa adanya energi yang menggerakkan otot tubuh.

 

1.2 Rumusan Masalah 1.  Apa yang dimaksud dengan kalor dan energi? 2.  Bagaimana konsep bioenergetika ? 3.  Bagaimana hukum termodinamika ? 4.  Bagaimana proses aliran energi pada rantai makanan ? 1.3 Tujuan 1.  Untuk mengetahui pengertian kalor dan energi 2.  Untuk mengetahui konsep bioenergetika 3.  Untuk mengetahui hukum termodinamika 4.  Untuk mengetahui proses aliran energi pada rantai makanan

 

BAB II PEMBAHASAN

1.  Pengertia Pengertian n Kalor dan Energi

A.  Pengertian Kalor Kalor dapat diartikan sebagai energi panas yang tersimpan di dalam zat. Kalor terbentuk karena adanya jumlah energi yang dipindahkan dari suatu benda ke benda lain akibat perubahan suhu antara keduanya. Secara umum untuk mendeteksi adanya kalor yang ada  pada suatu benda yaitu dengan mengukur suhu benda tersebut. Jika suhunya tinggi maka kalor yang dikandung oleh benda sangat besar,  begitu juga sebaliknya sebaliknya jika suhunya rendah maka kalor yang yang dikandung sedikit. Bila dua benda memiliki suhu yang sama maka tak mungkin terjadi perpindahan energi termal (kalor) diantara kedaanya. Satuan kalor adalah Joule dan Kalori (Kkal), 1 kal = 4,2 joule. (Hamid

A,

2007)

Q = m.c. ∆T, dimana Q: kalor, m: massa, c: kapasitas kalor, T : beda suhu Kapasitas kalor adalah jumlah energi kalor yang dibutuhkan untuk menaikan suhu suatu zat sebanyak 1 C atau 1 K. Kapasitas kalor menunjukan konduktansi panas sebuah benda yang dipengaruhi oleh kerapatan molekul penyusun benda tersebut. Sedangkan istilah Kapasitas kalor spesifik (c) suatu zat adalah kapasitas kalor per satuan massa. Kalor dapat berpindah dari benda yang satu ke benda lainnya dengan cara konduksi, konveksi, dan atau radiasi.

  Konveksi : transfer energi memakai media zat alir (fluida) gas



maupun cair, contoh contoh : darah & udara respirasi. Infeksi tertentu akan menghasilkan pirogen yang mempengaruhi thermostat di hipothalamus. Suhu inti tubuh naik dan tubuh berupaya untuk

 

memindahkan panas keluar melalui aliran darah dan udara respirasi, sehingga terjadilah demam.

  Konduksi : memakai media padat, harus ada kontak antar



molekul, contoh : transfer t ransfer melalui kulit dan otot. Tindakan mengkompress adalah upaya untuk menurunkan demam melalui mel alui konduksi. Bahan yang digunakan untuk mengkompress harus lebih dingin dari suhu tubuh.

  Radiasi memanfaatkan media gelombang elektromagnetdalam



mentransfer energi termal. Setiap benda di dalam sebuah rungan memancarkan radiasi, termasuk tubuh manusia. Transfer Tr ansfer kalor k alor melalui radiasi dapat diamati saat bermain api unggun atau siang hari saat matahari bersinar terang.

  Vaporasi adalah perubahan air menjadi uap, di saat inilah terjadi



 pelepasan kalor. Tubuh

yang

berkeringat

tidak

mengalami

 penurunan suhu sebelum keringat tersebut kering. Evaporasi sangat bergantung kelembapan udara semakin lembap udara, semakin tinggi kandungan air maka semakin sulit evaporasi terjadi.

 

 

B.  Pengertian Energi Energi adalah kekuatan yang dimiliki suatu benda sehingga mampu untuk melakukan kerja. Definisi energi muncul dari beberapa tokoh diantaranya : 1.  Robert L. Wolke : energi adalah kemampuan membuat sesuatu terjadi. 2.  Mikrajuddin : energi adalah kemampuan benda untuk melakukan usaha. 3.  Pardiyono : energi adalah suatu bentuk kekuatan yang dihasilkan atau dimiliki oleh suatu benda. 4.  Michael

J.

Moran

:

energi

adalah

sebuah

konsep

dasar

termodinamika dan merupakan salah satu aspek penting dalam analisis teknik. Tubuh manusia berinteraksi dengan benda lain di alam ini dalam  gaining and loosing. Posisi dan gerakan tubuh mempengaruhi keseimbangan energi tubuh. Pada posisi dan gerakan tertentu energi lebih besar dari kondisi lain.

 Stattic V s D yana nam mic A.  Kondisi : Sta Pada kondisi statis sebuah benda memiliki potensi energi tersimpan yang bergantung pada besar massa, gaya tarik gravitasi dan  perbedaan ketinggian. Energi yang tersimpan pada sebuah benda diam disebut dengan energi potensial (Ep). Pada tubuh manusia, Ep bersifat relative karena pengertian diam dapat dikenakan pada tubuh secara utuh, sebagian anggota gerak, organ tubuh atau bahkan molekul  penyusun tubuh tubuh manusia. Ep = m.g.h, dimana m: massa; g: gaya gravitasi; h: perbedaan ketinggian Pada kondisi tertentu tubuh kehilangan sebagian massanya, seperti saat berenang, terutama di air asin. Saat berenang tubuh mendapatkan gaya dorong yang arahnya berlawanan dengan gaya

 

gravitasi. Selain itu, kerapatan molekul air menentukan massa jenis air yang jauh lebih besar dari udara. Manusia yang tegak berdiri memiliki perbedaan Ep pada tiap organya. Hal ini disebabkan oleh perbedaan posisi ketinggian dari dasar, misalnya Ep otak jauh lebihbesar dibandingkan dengan Ep yang dimiliki patella. Sebaliknya bila manusia tidur terlentang, terlentan g, maka Ep tiap organ adalah sama karena tidak terdapat perbedaan ketinggian (Ep = 0). Dengan demikian manusia memiliki potensi yang lebih besar saat  berdiri daripada tidur. Energi potensial (Ep) juga dimiliki oleh benda yang memiliki kelenturan (elastisitas). Semakin kaku sebuah benda, semakin besar  potensi energi yang tersimpan dalam benda tersebut. Bila kita mampu memaksimalkan regangan pada benda yang memiliki kelenturan maka semkin besar energi potensialnya. Dengan demikian besar Ep pada  benda yang lentur tergantung pada konstanta konstanta kelenturan dan perbedaan  panjang akibat regangan. Ep = ½. k. x2, dimana k: konstanta kelenturan dan x: perbedaan panjang Tubuh manusia memiliki beberapa jaringan yang memiliki kelenturan (elastisitas), seperti : otot, kulit, dan tulang rawan. Sifat dari  jaringan tersebut adalah memiliki gaya gaya recoil, yaitu gaya yang yang memiliki kecenderungan kembali pada kondisi awal (seperti pegas). Gaya recoil sangat bergantung pada konstanta kelenturan dan besar regangan Gerakan yang menyebabkan perubahan posisi menandai kondisi dinamis. Kondisi dinamis tubuh manusia tidak hanya dipandang dari  perubahan posisi tubuh, namun juga dapat dipandang dari perubahan  posisi anggota gerak, organ tubuh atau bahkan molekul tubuh. Benda yang bergerak dan berubah posisinya memiliki energy ener gy kinetik (Ek). Ek  bergantung pada besar massa dan kecepatan gerak benda berpindah  posisi. Ek = ½ m v2 , dimana m: massa dan v: kecepatan gerakan.

 

Bentuk lain dari energi kinetik adalah energi alir darah dan energi termal tubuh. Ek yang muncul dari energi termal berasal dari tumbukan molekul gas yang bergerak tak beraturan akibat pemanasan.

B.  Proses : G aining ini ng V Vss Lo Loo osing

Tubuh manusia merupakan media bagi perubahan bentuk energi. Energi kimia berupa adenosine triphospat (ATP) dirubah menjadi energi potensial otot saat melepas salah satu ikatan fosfatnya. Tubuh yang bergerak tidak kehilangan energy  potensialnya, justru  besar energinya ditambah oleh energi kinetik yang muncul dari   kecepatan gerakan tersebut.  Tubuh akan selalu memperoleh dan kehilangan energi, karena tubuh manusia kontak dengan molekul dari benda lain di alam semesta. Dengan demikian energi di dalam tubuh manusia tidak bersifat absolut, namun relatif dan bergantung pada kondisi lingkungan sekitar. Selama  proses gaining dan loosing ini seimbang maka tubuh manusia akan selalu sehat. Keseimbangan tersebut diperlukan untuk menjaga besaran fisiologis tubuh, seperti suhu 37 derajat celcius.

Hukum Kekekalan Energi

Hukum kekekalan energi tidak mengenal awal dan akhir sebuah energi, bagaimana diciptakan dan ditiadakan. Hukum ini menjelaskan  bahwa energi akan selalu berubah dalam bentuk dan besaranya. Hal inilah yang menyebabkan berbagai persamaan energy selalu berakhir dengan bilangan konstan atau nol (0). Σ (Ep + Ek) = 0, P.V = C, ΔQ = ΔQ = 0 Perubahan energi dari suatu bentuk menjadi bentuk yang lain selalu sama besarnya antara awal proses dan akhir proses. Peningkatan salah satu bentuk atau komponen energi akan selalu disertai dengan  penurunan bentuk atau komponen lain dari energy tersebut. Dengan demikian ilmu Fisika tak pernah mengenal perubahan besar energi, karena selalu konstan setiap waktu.

 

  Ukuran Energi Tubuh

Besarnya energi tubuh ditentukan dalam berbagai besaran dan ukuran variabel. Sebagian besar buku Fisika menyatakan energi dalam satuan joule, namun ada pula yang menyatakan energi dalam skala kalori. Kesetaraan antara joule dan kalori ditunjukkan oleh besaran 1 kalori = 4,2 joule. Beberapa buku fisiologi dan biokimia menyatakan potensi energi tubuh dalam jumlah adenosine triphosphat (ATP).1 (ATP).1 ATP memiliki 2 ikatan berenergi tinggi yang bila terlepas akan membebaskan sejumah besar energi yang diubah dalam bentuk apapun. Jumlah ATP belum dapat diukur, namun gejala kurangnya ATP dapat diamati sebagai kelainan tubuh, seperti : muscle cramping. Alat dan metode pengukuran energi tubuh juga belum terstandarisasi. Hal ini menyulitkan di dalam penentuan potensi energi seorang manusia. Alat dan metode yang saat ini sering digunakan adalah kalorimetri melalui metode pemeriksaan

2.  Konsep Bioenergetika Bioenergetika

Bioenergetika adalah studi tentang proses bagaimana sel menggunakan, menyimpan dan melepaskan energi. Komponen utama dalam bioenergetika adalah transformasi energi, atau konversi energi dari suatu bentuk ke bentuk energi yang lain. Organisme hidup tidak  berada dalam keseimbangan, melainkan membutuhkan masukan energi secara kontinyu. kontinyu. Jadi seluruh sel selalu mentransformasi energi. Sel memiliki jutaan reaksi metabolisme yang terjadi dalam tubuh. Metabolisme merupakan serangkaian reaksi enzimatis yang berurutan yang menghasilkan produk tertentu. Senyawa yang bereaksi, yaitu senyawa intermediet serta produknya disebut dengan metabolit. Serangkaian reaksi yang terdapat dalam metabolisma dikelompokkan menjadi 2 , yaitu:

 

1.  Katabolisma, atau reaksi penguraian. Dalam katabolisma senyawa metabolit kompleks diuraikan menjadi produk yang lebih sederhana dengan membebaskan energi. Energi yang dibebaskan selama proses ini disimpan dalam bentuk ATP dari ADP dan fosfat atau digunakan untuk mereduksi  NADP+ menjadi NADPH. Keduanya, ATP dan NADPH merupakan sumber energi utama

untuk digunakan dalam jalur anabolisme.

Karakteristik jalur penguraian adalah mengubah berbagai senyawa (karbohidrat, lipid, protein) menjadi senyawa intermedier inter medier umum.yang akan dimetabolisma lebih lanjut dalam jalur oksidatif pusat yang mengubahnya menjadi beberapa produk akhir. 2.  Anabolisma, jalur biosintesis. Jalur ini mempunyai proses kebalikannya. Beberapa macam metabolit, terutama piruvat, asetil CoA dan senyawa intermedier dalam siklus asam sitrat berfungsi sebagai senyawa awal untuk  biosintesis berbagai produk. (Styler,1996) Ada dua sistem penggunaan energi pada makluk hidup yaitu sistem nonbiologik dan biologik. Sistem nonbiologik dapat menggunakan energi  panas untuk melangsungkan melan gsungkan kerjanya. kerjan ya. Sedangkan sistem biologik bersifat isotermik dan menggunakan energi kimia untuk memberikan tenaga bagi  proses kehidupan. Kemudian,

Bioenergetika

atau

termodinamika

biokimia

memberikan prinsip dasar untuk menjelaskan mengapa sebagian reaksi dapat terjadi sedangkan sebagian yang lain tidak. Sejumlah sistem non  biologikdapat menggunakan energipanas untuk melaksanakan kerjanya, namun sistem biologipada hakekatnya bersifat isotermik dan memakai energi kimia untuk memberikan tenaga bagi proses kehidupan. Prinsip reaksi oksidasi reduksi yaitu reaksi pengeluaran dan  perolehan elektron elekt ron berlaku berla ku pada berbagai sistem si stem biokimia dan merupakan konsep penting yang melandasi pemahaman tentang sifat oksidasi  biologi.Ternyata banyak reaksi-reaksi oksidasi dalam sel hidup dapat

 

 berlangsung tanpa peran molekul oksigen. Mitokondria sebagai organella  pernapasan sel,dikatakan demikian karena didalamnya berlangsung sebagian besar peristiwa penangkapan energi yang berasal dari oksidasi dalam rantai pernapasan sel. Sistem Sist em dalam mitokondria yang merangkaikan respirasi dengan produksi ATP sebagai suatu zat antara berenergi tinggidikenaldengan

fosforilasi

oksidatif.

Fosforilasioksidatif

memungkinkan organisme aerob menangkap energibebas dengan proporsi yang lebih besar bila dibandingkandengan organisme anaerob. (Helvi,2004) 3.  Hukum Termodinamika

Energi adalah kapasitas atau kemampuan untuk melaksanakan kerja. Aktivititas kerja pada materi di dalam sel dapat terjadi karena gesekan atau karena proses gravitasi. Energi juga merupakan kemampuan kema mpuan untuk mendaur ulang suatu kumpulan materi (misalkan kotoran ternak menjadi kompos). Setiap materi yang berpindah atau bergerak memiliki bentuk energi yang disebut sebagai energi kinetik atau energi gerak(Styer,2000). Objek atau benda ( materi dalam sel ) bergerak melakukan kerja dengan cara menggerakan benda lain. Contohnya kontraksi otot pada kaki akan mendorong pedal sepeda. Cahaya juga merupakan bentuk energy kinetic yang dapat digunakan untuk melakukan kerja seperti proses fotosintesis pada tumbuhan hija. Panas atau energy termal merupakan energy kinetic yang dihasilkan dari proses pergerakan molekul secara acak aca k Suatu objek yang sedang diam dan tidak bergerak masih tetap memiliki energy yang merupakan kapasitas untuk melakukan mel akukan kerja. Energy yang tersimpan (energy potensial) adalah energy yang dimiliki oleh materi karena lokasi atau strukturnya, misalnya air dalam bendungan menyimpan energy karena ketinggiannya. Contoh lainnya adalah energy kimia yang tersimpan dalam molekul yaitu bentuk energy karena perbedaan struktur atom –  atom  –  atomnya(Styer,2000).  atomnya(Styer,2000).

 

Pengaturan konversi atau pemindahan energi mengikuti hokum termodinamika. Termodinamika adalah studi mengenai transformasi energy yang terjadi pada materi . 1.  Hukum I Termodinamika

Perubahan bentuk (transformasi energi) yang terjadi dalam suatu kumpulan materi disebut termodinamika. Sistem digunakan untuk menyatakan materi yang sedang dipelajari. Transformasi yang terjadi diluar sistem, energi dapat ditransfer atau dipindahkan ke sistem lainnya. Sebaliknya sistem yang terjadi hanya didalam materi disebut sistem tertutup. Energi dapat ditransfer dan ditransformasikan, akan tetapi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan disebut dengan hukum kekekalan energi atau Hukum Termodinamika 1, contoh cara mengubah cahaya menjadi energy kimia pada tumbuhan hijau (sebagai  pentransformasi energi), bukan sebagai produsen(Gabriel,1996). produsen(Gabriel,1996).

2.  Hukum II Termodinamika

Setiap transformasi energi dapat membuat jagat raya atau organel sel menjadi tidak teratur. Ukuran ketidakteraturan atau terjadinya proses pengacakan di jagat raya atau di dalam sel disebut dengan entropi entropi.. Semakin acak suatu kumpulan materi (di dalam sel) maka nilai entropinya semakin besar. Hukum Termodinamika 2  berbunyi setiap transfer atau transformasi energi akan meningkatkan entropi jagat raya. Pada banyak kasus bahwa peningkatan entropi   sangat jelas terlihat pada kerusakan fisik suatu struktur sistem, contoh  pada proses pelapukan materi terjadi peningkatan entropi di jagat raya. Contoh lain misalnya 25% energi kimia yang tersimpan dalam tangki  bahan bakar mobil mobil digunakan untuk menggerakkan mobil, sisanya 75% hilang sebagi panas yang tersebar di sekeliling mesin tersebut. Contoh lainnya adalah energi yang tersimpan dalam pakan atau makanan yang teserap

dalam

tubuh

hanya

sekitar

25%

sisanya  

 

25% digunakan dalam sel dan sebagian ikut terbuang (sisa metabolisme) yang dapat berupa CO2, H2O, dan bahan yang tidak dapat dicerna Jumlah energi bebas didalam suatu sistem (G), total energy dalam system itu (H) dan entropiya (S), dan Suhu mutlak (T). Hubungan energi dalam suatu sistem hidup yang dipengaruhi oleh suhu adalah sebagi berikut: G = H –  H –  TS  TS 

Suhu akan memperbesar entropi karena pemanasan. Hal ini karena suhu diguakan untuk mengukur intensitas gerak dalam molekul yang terletak dalam sel. Ketidakteraturan molekul di dalam sel ini akan menghasilkan panas yang berbeda. Tidak semua energy energ y yang tersimpan didalam sistem (H) dapat dimanfaatkan untuk melakukan kerja. Sehingga untuk menghitung kapasitas maksimum sistem dalam melakukan kerja maka membutuhkan pengurangan energy total akibat dari ketidakteraturannya didalam sistem. Pada setiap proses yang terjadi secara spontan maka energi bebas dalam system itu akan berkurang. Perubahan energi bebas ketika sistem bergerak dari suatu keadaan tertentu ke sutau keadaan yang berbeda digambarkan dengan  persamaan:. ∆G = Gakhir-Gawal Gakhir-Gawal dengan kata lain ∆G = ∆H∆H-T∆S. 

Terdapat suatu hubungan penting antara energi bebas dan kesetimbangan, termasuk kesetimbangan kimia dalam sel. Energi bebas meningkat ketika suatu reaksi bergerak menjauhi kesetimbangan. Untuk reaksi yang berada pada kesetimbangan, maka perubahan energi adalah sama dengan nol karena tidak ada perubahan neto (bersih) dalm system. Terdapat suatu hubungan penting antara energi bebas dan kesetimbangan, termasuk kesetimbangan kimia dalam sel. Energi bebas meningkat ketika suatu reaksi bergerak menjauhi kesetimbangan. Untuk reaksi yang berada pada kesetimbangan, maka perubahan energi adalah sama dengan nol karena tidak ada perubahan neto (bersih) dalm system. s ystem. Reaksi

Eksergonik

dan

Endergonik

dalam

metabolisme.

Berdasarkan perubahan energi bebasnya, reaksi kimiawi dapat

 

dikelompokkan sebagai reaksi eksergonik (yang artinya “mengeluarkan energi”) atau reaksi endergonik (yang artinya “memasukkan energi”). Suatu rekasi eksergonik berlangsung dengan mengeluarkan energi  bebas. Karena campuran kimiawi kehilangan energi ene rgi bebas, ∆G adalah ad alah negatif untuk suatu reaksi eksergonik. Dengan kata lain, reaksi- reaksi eksergonik adalah yang terjadi secara spontan. Besarnya ∆G untuk suatu reaksi eksergonik adalah jumlah keja maksimum yang dapat dilakukan oleh reaksi itu. contoh reaksi kesuluruhan respirasi seluler sebagai  berikut: C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O  H2O  ∆G = -686 kkal/mol (-2870 kJ/mol)

Untuk setiap mol (180 g) glukosa yang dirombak melalui respirasi, dihasilkan 686 kilokalori atau (2870 kilojoule) energi yang biasa digubakan untuk melakukan kerja, Karena energi harus kekal, produk kimiawi hasil respirasi menyimpan lebih sedikir 686 kkal energi bebas dibandingkan

reaktan.,

hasilnya

adalah

sebah

proses

yang

menghabiskan energi dengan menyerap sebagian besar energi bebas yang tersimpan dalam molekul gula(Gabriel,1996).

3.  Hukum II Termodinamika

Hukum III termodinamika meyatakan bahwa ketika suatu sistem mencapai temperatur nol absolute, maka semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum. Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nl absolute bernilai nol (Tipler, 1991). Hukum III Termodinamika juga berperan dalam dalam metabolime. Jika tubuh semakin banyak terpapar sinar matahari maka metabolisme akan semakin tinggi. Sehingga hal ini berakibat pada proses penuaan dimana proses penuaan akan menjadi lebih cepat terutama pada bagian atau anggota tubuh yasng lebih sering atau lebih banyak terpapar sinar matahari seperti kulit dan rambut.

 

4.  Proses Aliran Energi Pada Rantai Makanan

Interaksi antara organisme dengan lingkungan dapat terjadi karena adanya aliran energi. Aliran energi adalah jalur satu arah dari  perubahan energi pada suatu ekosistem. Proses aliran energi antar organisme dapat terjadi karena adanya proses makan dan dimakan. Proses makan dan dimakan terjadi antara satu kelompok organisme dengan kelompok organisme lainnya (Endah, 2000). Dalam proses makan dan dimakan terjadi proses perpindahan ataupun aliran energi. Pada awalnya energi matahari mengalir ke tumbuhan hijau dan digunakan untuk proses fotosintesis. Hasil fotosintesis disimpan sebagai cadangan makanan, dan dimakan oleh konsumen. Energi akan berpindah dari konsumen yang satu dengan yang lainnya, jika konsumen puncak mati maka akan diuraikan oleh  bakteri dan jamur menjadi unsur-unsur mineral yang diserap oleh tumbuhan tersebut kembali. Pada proses perpindahan energi dari satu trofik ketingkat trofik lainnya selalu ada energi yang hilang. Sehingga dapat dikatakan bahwa aliran energi merupakan rangkaian urutan  pemindahan bentuk energi satu ke bentuk energi yang lain dimulai dari sinar matahari lalu ke produsen, konsumen, sampai ke pengurai di dalam tanah. Organisme memerlukan energi untuk mendukung kelangsungan hidupnya, antara lain untuk proses pertumbuhan dan perkembangan, reproduksi, bergerak, dan metabolisme yang ada dalam tubuh (Beny, 2001). Rata-rata sekitar 10 persen dari produksi energi bersih bersi h 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 nonpredatory 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 efisi en dari pada sumber makanan berkualitas rendah. Rendahnya transfer energi antara tingkat trofik membuat pengurai umumnya lebih penting dari pada 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 ini menunjukkan aliran energi (panah gelap) dan nutrisi (panah terang) melalui ekosistem (Beny,2001).

Pada setiap tingkat trofik, energi yang dilepaskan ke lingkungan dalam bentuk bentuk panas panas dapat mencapai mencapai 90%. Jadi, hanya hanya 10% dari energi itu yang digunakan untuk kegiatan hidupnya. Karena itu, semakin jauh energi itu dari sumbernya akan semakin kecil alirannya. Hal ini disebabkan karena adanya energi yang  beralih dalam bentuk panas tubuh seperti s eperti diuraikan tadi. Di dalam ekosistem terjadi pemborosan energi, juga tampak bahwa energi itu mengalir dari luar (matahari) ke dalam ekosistem dalam satu alur. Energi tidak dapat berdaur ulang dan tidak dapat kembali lagi ke matahari. Salah satu sifat yang penting adalah energi dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lain. Perubahan bentuk energi itu dikenal sebagai transformasi energi. Makhluk hidup mampu melakukan

 

transformasi energi. Misalnya, dari energi gula diubah menjadi lemak dan protein, yang kemudian disimpan di dalam jaringan tubuh, atau diubah menjadi energi gerak (Soerya, 1994). Rantai makanan adalah perpindahan materi dan energi dari suatu mahkluk hidup ke mahkluk hidup lain dalam proses makan dan dimakan dengan satu arah. Tiap tingkatan dari rantai makanan disebut taraf trofik/tingkat trofik. Pada setiap tahap pemindahan energi, 80% –  80% –   90% 90% energi potensial hilang sebagai panas, karena itu langkah-langkah dalam rantai makanan terbatas 4-5 langkah saja. Dengan perkataan lain, semakin pendek rantai makanan semakin  besar pula energi yang tersedia (Andhi, 1998). Setiap kelompok organisme yang memiliki sumber makanan tertentu disebut dengan tingkat trofik. Macam-macam tingkat trofik yaitu produsen, konsumen, dan decomposer (Kimball, 1999). a.  Produsen Seluruh organisme yang dapat mengolah makanan sendiri melalui proses fotosistesis disebut organisme autotrof. Organisme yang dapat mengolah sendiri makanannya melalui fotosistesis dalam suatu ekosistem disebut produsen (Emanuel, 1997).  b.  Konsumen Organisme

yang

tidak

dapat

mengolah

sendiri

makanannya disebut organisme heterotrof konsumen. Konsumen dalam ekosistem dapat di golongkan golongkan beberapa tingkat tingkat : konsumen konsumen tingkat

I/primer

(kelompok

herbivora),

konsumen

tingkat

II/sekunder, konsumen tingkat III/tersier (Emanuel, 1997). c.  Dekomposer atau Detritivora Beberapa cara

organisme

mendapatkan

energinya

dengan

memakan detritus atau materi organik dari organisme lain.

Detritivora yaitu organisme yang memakan detritus. Organisme detritivora antara lain yaitu cacing tanah, kutu kayu, kepiting, dan siput (Kimball, 1999).

 

 

Rantai makanan dimulai dari organisme autotrof dengan mengubah energi cahaya dari matahari menjadi energi kimia. Energi kimia ini akan diteruskan pada konsumen konsumen tingkat tingkat pertama atau primer, tingkat kedua atau sekunder, dan seterusnya sampai kelompok organisme pengurai atau dekomposer. Rantai makanan sendiri memiliki menurut para ilmuan dibagi menjadi tiga rantai pokok, yaitu : 1.  Rantai Pemangsa (Rantai Makanan Tipe Perumput) Landasan utama dari Rantai Pemangsa adalah tumbuhan hijau sebagai produsen. Rantai pemangsa dimulai dari hewan yang bersifat herbivora sebagai konsumen I, dilanjutkan dengan hewan karnivora yang memangsa herbivora sebagai konsumen ke-2 dan berakhir pada hewan pemangsa karnivora maupun herbivora sebagai konsumen ke-3.

Contohnya : Padi → Tikus → Ular Sawah → Elang Padi sebagai produsen ( trofik I ), tikus sebagai konsumen I ( trofik t rofik II ) dan ular sawah sebagai konsumen II ( trofik III I II ). 2.  Rantai Parasit (Rantai Makanan Tipe Parasit) Rantai parasit dimulai dari organisme besar hingga organisme yang hidup sebagai parasit. Contoh organisme parasit antara lain cacing,

 

 bakteri, dan benalu. Contohnya : Tanaman Mangga → Benalu → Ulat → Burung Pemakan Ulat 3.  Rantai Saprofit (Rantai Makanan Tipe Detritus) Rantai saprofit dimulai dari organisme mati ke jasad pengurai. Misalnya jamur dan bakteri. Rantai-rantai di atas tidak berdiri sendiri tapi saling berkaitan satu dengan lainnya sehingga membentuk jaring jaring makanan Contohnya : Seresah →  Cacing Tanah →  Ayam →  →  Musang (Emanuel, 1997).

Contoh Rantai Makanan

Berdasarkan rantai makanan tersebut padi berperan sebagai  produsen, tikus berperan sebagai konsumen konsumen I, ular berperan sebagai konsumen II, dan elang berperan sebagai konsumen III. Dari rantai makanan tersebut dapat kita gambarkan peristiwa yang akan terjadi  jika salah satu s atu komponen dalam rantai rant ai makanan tersebut t ersebut tidak ti dak ada atau hilang. Misalkan pada rantai makanan di atas konsumen I (tikus) tidak ada atau hilang, maka konsumen II (ular) akan terganggu keseimbangannya karena tidak mendapatkan makanan. Sebaliknya produsen (padi) akan melimpah karena tidak ada yang memakannya. Siklus dalam rantai makanan dapat berjalan seimbang apabila semua komponen tersedia. Apabila salah satu komponen, misalnya konsumen I tidak ada, maka akan terjadi ketimpangan

 

dalam urutan makan dan dimakan dalam rantai makanan tersebut. Agar rantai makanan dapat berjalan terus menerus maka jumlah  produsen harus lebih banyak dari pada konsumen I. Jumlah konsumen I harus lebih banyak dari pada jumlah konsumen II dan seterusnya. Kumpulan dari beberapa rantai makanan akan membentuk jaring-jaring makanan (Andhi,1998).

 

BAB III PENUTUP

3.1 Kesimpulan

  Kalor adalah sebagai energi panas yang tersimpan di dalam



zat. Dan energi adalah Energi adalah kekuatan yang dimiliki suatu benda sehingga mampu untuk melakukan kerja

  Bioenergetika adalah studi tentang proses bagaimana sel



menggunakan, menyimpan dan melepaskan energi

 



3.2  Saran

 

DAFTAR PUSTAKA

Andhi, Moch. 1998. Rantai 1998. Rantai Makanan Ekosistem Ekosistem.. Surabaya: Universitas Airlangga Press. Beny, D. 2001. Aliran 2001. Aliran energi dan Daur Biogeokimia I . Jakarta: PT. Gramedia. Campbell. 1977. An 1977. An Introduction to Evironmental Evironmental Biophysics. Biophysics. New York: Spingers-Verlag. Cotterill, R. 2002. Biophysics: 2002. Biophysics: An Introduction. Introduction. New York: John Willey & Sons Inc. David Ahmad, A. 2007. Kalor dan Termodinamika. Yogyakarta: Universitas Negeri Yogyakarta Emanuel, A.P.,1997. Biologi A.P.,1997. Biologi.. Jakarta: PT. Galaxy Puspa Mega. Endah, Lestari. 2000. Energi 2000. Energi dalam Ekosistem. Ekosistem. Jakarta: UI Press. Gabriel,J.F. 1996. Fisika 1996. Fisika Kedokteran.: Jakarta. EGC. Helvi, Mardiani,2004, Bioenergetika dan Ioenergetika dan fosforilasi oksidatifFakultas Kedokteran Universitas Sumatera Utara, Sumatera.

Kimball. 1999. Biologi 1999. Biologi Jilid 3. 3. Jakarta: Erlangga. Lubert, Styer.2000. Biokomia Styer.2000. Biokomia.. Vol I. Edisi 4. Penerbit Buku Kedokteran :Jakarta .EGC. Soerya. 1994. Piramida 1994. Piramida Ekologi. Ekologi. Bandung: PT. Gerda Perkasa Bandung. Stryer L, 1996, Biokimia, Edisi IV, Penerjemah: Sadikin dkk (Tim Penerjemah Bagian Bagian Biokimia FKUI), Jakarta: EGC Tipler. 1991. Fisika 1991. Fisika untuk Sains dan Teknik Edisi Edisi Ketiga Jilid 1. Jakarta: 1. Jakarta: Erlangga.