Jaring-jaring makanan

Jaring-jaring makananadalah hubungan yang kompleks darirantai-rantai makanandalam sebuahkomunitas ekologis, yang menunjukkan hubungan siapa yang mengonsumsi siapa. Nama lain untuk jaring-jaring makanan adalah sistem konsumen-sumber daya. Para ahli ekologi menggolongkan semua bentuk kehidupan dalam dua kelompok utama berdasarkantingkat trofikmereka, yang menunjukkan posisinya dalam jaring-jaring makanan yaituautotrofdanheterotrof.
Autotrof mampu mensintesissenyawa organik, termasukmineraldan gaskarbon dioksida, untuk mempertahankan hidup, tumbuh, berkembang, danbereproduksi.Proses-proses inimembutuhkanenergi, yang sebagian besar bersumber darisinar mataharimelaluifotosintesis, meskipun jumlah yang dapat diabaikan berasal dari bioelektrogenesis di rawa-rawa dan dari donor elektron mineral diventilasi hidrotermaldanmata air panas.
Perbedaan antara tingkat trofik tidaklah ketat, melainkan lebih merupakan spektrum, mulai dari autotrof lengkap, yang sepenuhnya bergantung pada karbon atmosfer, hingga miksotrof, sepertitumbuhan karnivoryang memperoleh bahan organik sebagian dari sumber non-atmosfer, dan akhirnya ke heterotrof lengkap, yang harus mengkonsumsi organisme lain untuk memperoleh bahan organik.
Hubungan dalam jaring-jaring makanan menggambarkan berbagai rantai makan, menunjukkan bagaimana heterotrof memperoleh bahan organik dengan mengonsumsi autotrof dan heterotrof lainnya. Jaring ini bertindak sebagai peta yang disederhanakan dari beragam strategi makan yang mengikat ekosistem menjadi jaringan pertukaran nutrisi yang terpadu. Hubungan makan dalam jaringan ini secara umum dapat dikategorikan menjadiherbivor,karnivor,pemakan bangkai(pebangkai), danparasitisme. Zat organik yang dicerna oleh heterotrof, sepertigula, berfungsi sebagai sumber energi. Baik autotrof maupun heterotrof sangat bervariasi dalam ukuran, mulai dari yang mikroskopis, sepertisianobakteria, hingga yang masif seperti kayu merah raksasa, serta dari organisme kecil sepertivirusdan bakteri bdellovibrio, hinggapaus biruyang sangat besar.
Jaring-jaring makanan merupakan representasi sederhana dari ekosistem yang sebenarnya, karena jaring-jaring ini memadatkan banyak spesies ke dalam spesies trofik, yaitu kelompok-kelompok yang memiliki predator dan mangsa yang sama di dalam jaring-jaring tersebut. Para ahli ekologi menggunakan model-model ini sebagai alat untuk analisis kuantitatif atau matematis terhadap dinamika dalam sistem trofik atau konsumen-sumber daya. Melalui model-model ini, mereka dapat mengukur, memeriksa, dan mengidentifikasi tren menyeluruh dalam struktur jaringan jaring-jaring makanan yang nyata.
Dalam mempelajari jaring-jaring makanan, para ahli ekologi telah menemukan pola-pola dalam struktur topologi yang tidak acak. Meskipun kualitas contoh yang dipublikasikan yang digunakan dalam meta-analisis dapat bervariasi dan terkadang terdapat kesenjangan, penelitian empiris tentang jaring-jaring komunitas terus berkembang. Penerapan teori jejaring pada jaring-jaring makanan telah mengungkapkan pola yang konsisten di berbagai jaring yang berbeda.Sebagai contoh, hukum penskalaan telah diusulkan untuk meramalkan bagaimana struktur interaksi mangsa-pemangsa dalam jaring-jaring makanan berkorelasi dengan tingkatkeanekaragaman spesies.
Jaring-jaring makanan bersifat teragregasi dan hanya menggambarkan sebagian kecil dari kompleksitas ekosistem yang sebenarnya. Misalnya, jumlah spesies di planet ini kemungkinan besar berjumlah 107, lebih dari 95% spesies ini terdiri dari mikroba dan invertebrata, dan relatif sedikit yang diberi nama atau diklasifikasikan olehahli taksonomi.Telah dipahami secara eksplisit bahwa sistem alam bersifat 'ceroboh' dan bahwa posisi trofik jaring makanan menyederhanakan kompleksitas sistem nyata yang terkadang terlalu menekankan banyak interaksi yang jarang terjadi. Sebagian besar penelitian berfokus pada pengaruh yang lebih besar di mana sebagian besar perpindahan energi terjadi.“Kekurangan dan permasalahan ini menimbulkan kekhawatiran, namun berdasarkan bukti yang ada saat ini, hal ini tidak menimbulkan kesulitan yang tidak dapat diatasi.
Jaring-jaring makanan dapat dikategorikan sebagai berikut:
Dalam kategori ini, jaring-jaring makanan dapat diatur lebih lanjut berdasarkan jenis ekosistem berbeda. Misalnya jaring-jaring makanan manusia, jaring-jaring makanan pertanian, jaring-jaring makanan detrital, jaring-jaring makanan laut,jaring-jaring makanan perairan, jaring-jaring makanan tanah,jaring-jaring makanan Arktik(atau kutub), jaring-jaring makanan daratan, danjaring-jaring makanan mikroba. Karakterisasi ini berasal dari konsep ekosistem, yang mengasumsikan bahwa fenomena yang diteliti (interaksi dan putaran umpan balik) cukup untuk menjelaskan pola dalam batas-batas, seperti tepi hutan, pulau, garis pantai, atau ciri-ciri pembeda lainnya.
Dalam jaringan makanan perusak, bagian tumbuhan dan hewan dipecah oleh pengurai, misalnya bakteri dan jamur, dan berpindah ke hewandetritivordan kemudiankarnivor.Seringkali ada hubungan antara jaring-jaring perusak dan jaring-jaring pengendalian. Jamur yang dihasilkan oleh pengurai di jaring-jaring perusak menjadi sumber makanan bagi rusa, tupai, dan tikus di jaring pengendalian. Contohnya terdapat padacacing tanahyang dimakanburung berkecetmerupakan detritivor yang memakan daun-daun yang membusuk.
Ahli ekologi mengumpulkan data tentang tingkat trofik dan jaring makanan untuk membuat model statistik dan menghitung parameter secara matematis, seperti yang digunakan dalam jenis analisis jaringan lainnya (misalnya teori grafik), untuk mempelajari pola dan sifat yang muncul di antara ekosistem. Terdapat beberapa dimensi ekologi berbeda yang dapat dipetakan untuk menciptakan jaring makanan yang lebih rumit, termasuk:komposisi spesies,kekayaan spesies,biomassa,produktivitasenergi dan nutrisi dan stabilitas.
Diagram jaring makanan yang menggambarkan komposisi spesies menunjukkan bagaimana perubahan pada suatu spesies dapat secara langsung dan tidak langsung mempengaruhi spesies lainnya.Studi mikrokosmosdigunakan untuk menyederhanakan penelitian jaring-jaring makanan menjadi unit semi-terisolasi seperti mata air kecil, batang kayu yang membusuk, dan eksperimen laboratorium menggunakan organisme yang berkembang biak dengan cepat, sepertidaphniayang memakanalgayang tumbuh di lingkungan terkendali dalam toples air.
Meskipun kompleksitas hubungan jaring-jaring makanan yang sebenarnya sulit untuk diuraikan, para ahli ekologi telah menemukan bahwa model matematika pada jaringan merupakan alat yang sangat berharga untuk memperoleh wawasan tentang struktur, stabilitas, dan hukum perilaku jaring-jaring makanan relatif terhadap hasil yang dapat diamati. "Teori jaring-jaring makanan berpusat pada gagasan keterhubungan."Rumus kuantitatif menyederhanakan kompleksitas struktur jaring makanan. Jumlah tautan trofik (tL), misalnya, diubah menjadi nilai keterhubungan:
dimana, S(S-1)/2 adalah jumlah maksimum koneksi biner di antara spesies S."Koneksi (C) adalah pecahan dari seluruh kemungkinan keterkaitan yang terwujud (L/S2) dan mewakili ukuran standar kompleksitas jaring makanan..." Jarak (d) antara setiap pasangan spesies dalam suatu jaring dirata-ratakan untuk menghitung jarak rata-rata antara semua node dalam jaringan (D) dan dikalikan dengan jumlah total tautan (L) untuk mendapatkan kepadatan tautan (LD), yang dipengaruhi oleh variabel yang bergantung pada skala seperti spesies kekayaan. Rumus ini adalah dasar untuk membandingkan dan menyelidiki sifat pola non-acak dalam struktur jaringan jaring makanan di antara berbagai jenis ekosistem.
Hukum penskalaan, kompleksitas, kekacauan, dan korelasi pola adalah ciri-ciri umum yang dikaitkan dengan struktur jaring makanan.
Jaring-jaring makanan sangatlah kompleks. Kompleksitas adalah istilah yang menunjukkan ketidakmampuan mental dalam memahami semua kemungkinan efek tingkat tinggi dalam jaring-jaring makanan. Terkadang dalam terminologi jaring-jaring makanan, kompleksitas didefinisikan sebagai hasil kali jumlah spesies dan keterhubungan.,meskipun terdapat kritik terhadap definisi ini dan metode lain yang diusulkan untuk mengukur kompleksitas jaringan.Konektivitas adalah "bagian dari semua kemungkinan tautan yang diwujudkan dalam suatu jaringan".Konsep-konsep ini diturunkan dan distimulasi melalui anggapan bahwa kompleksitas mengarah pada stabilitas jaring-jaring makanan, seperti peningkatan jumlah tingkat trofik di ekosistem yang lebih kaya spesies. Hipotesis ini ditentang melalui model matematika yang menyatakan sebaliknya, namun penelitian selanjutnya menunjukkan bahwa premis tersebut berlaku dalam sistem nyata.
Pada berbagai tingkat hierarki kehidupan seperti stabilitas jaring-jaring makanan, "struktur keseluruhan yang sama tetap dipertahankan meskipun ada aliran dan perubahan komponen yang berkelanjutan. Semakin jauh suatu ekosistem kehidupan berayun dari keseimbangan, semakin besar kompleksitasnya.Kompleksitas memiliki banyak arti dalam ilmu kehidupan dan ruang publik sehingga membingungkan penerapannya sebagai istilah yang tepat untuk tujuan analitis dalam sains.Biokompleksitas didefinisikan oleh "sifat yang muncul dari interaksi interaksi perilaku, biologis, fisik, dan sosial yang mempengaruhi, menopang, atau dimodifikasi oleh organisme hidup, termasuk manusia.
Beberapa konsep telah muncul dari studi kompleksitas jaring-jaring makanan. Kompleksitas menjelaskan banyak prinsip yang berkaitan dengan pengaturan mandiri, tidak sejalannya, interaksi, umpan balik sibernetik, diskontinuitas, kemunculan, dan stabilitas dalam jaring-jaring makanan. Misalnya padaNestednessyang didefinisikan sebagai "pola interaksi di mana para spesialis berinteraksi dengan spesies yang membentuk subkumpulan sempurna dari spesies yang berinteraksi dengan para generalis",—yaitu, pola makan spesies yang paling terspesialisasi adalah bagian dari pola makan spesies berikutnya yang lebih umum, dan pola makannya merupakan bagian dari pola makan berikutnya yang lebih umum, dan seterusnya.
Jaring-jaring makanan sebagaijaringanmenunjukkan sifat struktural dan hukum matematika serupa yang telah digunakan untuk menggambarkan sistem kompleks lainnya, sepertijaringan dunia minidanjaringan tanpa skala. Atribut dunia mini mengacu pada banyaknyanodeyang terhubung secara longgar, pengelompokan beberapa node yang padat dan non-acak (yaitu,spesies trofik atau kuncidalam ekologi), dan panjang jalur yang kecil dibandingkan dengan kisi biasa.
Jaring-jaring makanan juga rumit dalam hal perubahan skala, musiman, dan geografis. Komponen jaring-jaring makanan, termasuk organisme dan nutrisi mineral, melintasi ambang batas ekosistem. Hal ini memunculkan konsep atau bidang studi yang dikenal sebagaisubsidi lintas batas."Hal ini menyebabkan anomali, seperti perhitungan jaring-jaring makanan yang menentukan bahwa suatu ekosistem dapat mendukung setengah dari karnivora teratas, tanpa menentukan tujuan akhir yang mana."Meskipun demikian, perbedaan nyata dalam struktur dan fungsi telah diidentifikasi ketika membandingkan berbagai jenis ekologi. jaring-jaring makanan, seperti jaring-jaring makanan daratan vs. perairan.
Jaring-jaring makanan berfungsi sebagai kerangka kerja untuk membantu para ahli ekologi mengatur jaringan interaksi yang kompleks antar spesies yang diamati di alam di seluruh dunia. Salah satu deskripsi paling awal tentang rantai makanan dijelaskan oleh seorang sarjanaAfro-Arababad pertengahanbernamaAl Jahiz: "Singkatnya, semua hewan tidak dapat hidup tanpa makanan, begitu pula hewan pemburu tidak dapat melarikan diri dari perburuan pada gilirannya."
Penggambaran grafis paling awal dari jaring makanan dibuat olehLorenzo Cameranopada tahun 1880, diikuti secara independen oleh Pierce dan rekannya pada tahun 1912 danVictor Shelfordpada tahun 1913.Dua jaring-jaring makanan tentangikan haringdipopulerkan olehVictor Summerhayes,Charles EltondanAlister Hardypada tahun 1923 dan 1924. Charles Elton kemudian mempelopori konsep siklus makanan, rantai makanan dan porsi makanan dalam buku klasiknya tahun 1927 “Animal Ecology"; dimana Elton menggantikan istilah siklus makanan dengan 'jaring-jaring makanan' dalam buku teks ekologi berikutnya.Setelah penggunaan jaring-jaring makanan oleh Charles Elton dalam sintesisnya pada tahun 1927,jaring-jaring makanan menjadi konsep sentral dalam bidang ekologi.
Eltonmengatur spesies ke dalam kelompok fungsional, yang saat ini menjadi dasarsistem klasifikasi trofikdalam makalah klasik dan penting dariRaymond Lindemanpada tahun 1942 tentang dinamika trofik.Teori jaring-jaring makanan mempunyai pijakan sejarah dalam tulisanCharles Darwindan terminologinya, termasuk "bank yang terjerat", "jaring-jaring kehidupan", "jaring-jaring hubungan yang kompleks", dan mengacu pada proses penguraian oleh cacing tanah yang diistilahkan dengan "pergerakan lanjutan partikel-partikel bumi". Bahkan pada tahun 1768, John Bruckner menggambarkan alam sebagai “satu jaringan kehidupan yang berkelanjutan”.
Minat mempelajari jaring-jaring makanan meningkat setelah studi eksperimental dan deskriptifRobert Painemengenai pantai pasang surutyangmenunjukkan bahwa kompleksitas jaring makanan adalah kunci untuk menjaga keanekaragaman spesies dan stabilitas ekologi. Banyak ahliekologi teoretis, termasukSir Robert MaydanStuart Pimm, terdorong oleh penemuan ini dan penemuan lainnya untuk menguji sifat matematis jaring-jaring makanan.