DASAR EKOLOGI PENGENDALIAN HAYATI PATOGEN TUMBUHAN

       Dalam hal ini secara umum dibahas tentang pengertian dasar ekologi dan kaitannya dengan berbagai aktivitas kegiatan pertanian yang dilakukan manusia pada suatu agroekosistem dan pengaruhnya terhadap keseimbangan biologi.  Secara rinci juga diuraikan tentang area buffered biology untuk menjaga keseimbangan alami suatu ekosistem.  Atribut parasit yang sukses juga digambarkan, kaitannya dengan aktivitasnya dalam menimbulkan penyakit pada tanaman inang sekaligus sebagai informasi untuk dapat berperannya agens hayati sebagai pengendali biologi.  Diharapkan setelah membaca bagian ini, para pembaca dapat mengerti sekaligus memahami dan dapat menjelaskan tentang bagaimana suatu agens hayati dapat berperan dalam mengendalikan aktivitas patogen sehingga insidensi penyakit dapat diminimalkan.

2.1  Pengertian Ekologi

Vickery (1984) dalam bukunya Ecology of Tropical Plants memberi batasan tentang Ekologi sebagai cabang biologi yang mempelajari tentang hubungan timbal balik secara menyeluruh antara makhluk hidup dengan semua unsur-unsur lingkungan di sekitarnya. Istilah Ekologi pertama sekali dikemukakan oleh Reiter pada tahun 1865 dengan menggabungkan dua kata yang berasal dari bahasa Yunani, oikos yang berarti rumah, dan logos yang berarti pengetahuan tentang. Berdasarkan bahasa Inggris, istilah Ecology berasal dari dua gabungan kata, eco- yang berarti lingkungan, alam, atau tempat tinggal alami,  sedangkan -logy berarti ilmu. Pada 1866, istilah Ekologi dikembangkan oleh Haeckle menjadi sebuah definisi yang formal dan paling banyak digunakan yaitu “Ekologi sebagai suatu keseluruhan pengetahuan yang berkaitan dengan hubungan-hubungan total antara makhluk hidup dengan lingkungannya baik yang bersifat organik maupun anorganik”. 

Ekologi sering juga disebut dengan istilah Biologi Lingkungan, karena ekologi memfokuskan bahasan tentang bagaimana faktor-faktor luar mempengaruhi aktivitas suatu organisme, dan bagaimana pula organisme itu mengantisipasi atau merespon keadaan lingkungannya. Lingkungan mengandung pengertian sebagai suatu kombinasi khusus dari  keadaan  luar (eksternal) yang mempengaruhi suatu organisme (baik fisik, kimia,  maupun   biologi).  Lingkungan  terdiri  dari  unsur-unsur  abiotik  dan  biotik.

*)   Elhakim, Bahan dalam proses editing untuk Pembuatan BUKU AJAR, Pengendalian Hayati Patogen Tumbuhan, Januari 2011

Unsur unsur anorganik (abiotik) adalah semua unsur yang bersifat non biologis (tidak hidup) meliputi air, tanah, udara, cahaya, temperatur, kelembapan, dan lain-lain.  Sedangkan Unsur-unsur biotik (makhluk hidup) atau organik adalah organisme yang mempengaruhi organisme lainnya di antaranya adalah manusia, hewan (predator, parasitoid, entomopatogen, Antagonis), dan tumbuhan.

Ekologi memang mempelajari interaksi antara organisme dengan lingkungannya dalam suatu habitat tertentu. Namun demikian, seringkali kita tidak dapat membedakan secara spesifik beda antara lingkungan dan habitat. Lingkungan mencakup semua faktor luar yang bersifat biologis, kimiawi maupun fisik yang langsung mempengaruhi semua aktifitas kehidupan, pertumbuhan, perkembangan, dan reproduksi organisme. Sedangkan habitat dalam arti luas adalah tempat terjadinya aktivitas atau ruang lingkup yang menjadi tempat di mana organisme beraktifitas bersama semua faktor-faktor lingkungannya. Dengan demikian, makna habitat lebih kepada bentang alam (lansdscape) yang mempunyai batas-batas wilayah tersendiri di dalam lapisan biosfir, yang mencakup atmosfir, hidrosfir, dan litosfir.

Semua organisme yang berinteraksi dengan seluruh unsur lingkungannya pada suatu lokasi tertentu disebut dengan ekosistem. Oleh karena itu, suatu ekosistem dapat berukuran sangat kecil dan dapat pula berukuran sangat besar yang berperan sebagai areal (lokasi) yang menjadi tempat sekelompok organisme tertentu mendapatkan makanannya dan melaksanakan aktivitas kehidupannya.

Dalam lingkungan alam terdapat unsur-unsur hayati dan unsur-unsur non-hayati. Antara unsur-unsur tersebut terbentuk hubungan timbal balik yang disebut sistem ekologi atau sering dinamakan ekosistem.  Menurut UU RI No. 23 tahun 1997, ekosistem adalah tatanan kesatuan secara utuh menyeluruh antara segenap unsur lingkungan hidup yang saling pengaruh mempengaruhi.  Dengan konsep ekosistem itu, kita memandang unsur-unsur dalam lingkungan hidup kita tidak secara tersendiri, melainkan secara terintegrasi sebagai komponen yang berkaitan dalam suatu sistem. Pendekatan ini disebut pendekatan ekosistem, atau pendekatan holistik, yang berlawanan dengan pendekatan analitik yang parsial. Hubungan fungsional antara komponen yang mengikat mereka dalam suatu kesatuan yang teratur merupakan perhatian utama pendekatan ekosistem.

Menurut pengertian, suatu sistem terdiri dari komponen-komponen yang bekerja secara teratur sebagai suatu kesatuan. Ekosistem terbentuk oleh komponen hidup dan tak hidup di suatu tempat yang berinteraksi membentuk suatu kesatuan yang teratur. Keteraturan itu terjadi oleh adanya arus materi dan energi yang terkendalikan oleh informasi antara komponen-komponen yang ada dalam ekosistem itu. Masing-masing komponen itu mempunyai fungsi atau relung (nieche) tersendiri. Selama masing-masing komponen itu melakukan fungsi dan bekerja sama dengan baik, maka keteraturan ekosistem itu pun terjaga.  Keteraturan ekosistem menunjukkan bahwa ekosistem tersebut berada dalam suatu keseimbangan tertentu. Keseimbangan itu tidaklah bersifat statis, melainkan dinamis, ia selalu berubah-ubah. Kadang-kadang perubahan itu besar, kadang-kadang kecil. Perubahan itu dapat terjadi secara alamiah seperti bencana alam, maupun sebagai akibat perbuatan manusia, seperti deforestasi atau karena kegiatan budidaya pertanian.

Berdasarkan tingkat kompleksitas interaksi yang terjadi antara organisme dengan lingkungannya, maka berdasarkan Gibson dan Gibson (2006), makhluk hidup  dapat diorganisasikan dari tingkat yang kecil hingga yang terbesar, yaitu sebagai berikut:

(1) organisme  (individu makhluk hidup),

(2) populasi (kelompok), dan

(3) komunitas (masyarakat).

Organisme adalah suatu individu makhluk hidup yang merupakan suatu unit terkecil dari ekosistem. Organisme merupakan unit fungsional yang paling fundamental dalam ekologi, karena setiap individu selalu mengadakan interaksi secara langsung dengan lingkungannya maupun antar individu itu sendiri. Apabila tingkat interaksi pada tingkat individu berubah, maka akan menyebabkan perubahan pula pada tingkat organisasi biologis yang lebih tinggi. Perubahan perilaku suatu individu akan mempengaruhi perilaku individu-individu dalam kelompoknya.

Populasi adalah Apabila kita membicarakan populasi, maka yang kita maksud adalah anggota-anggota dari spesies yang sama, yang satu sama lainnya saling berdekatan (berkerabat). Misalnya adalah sekelompok tanaman kelapa yang ada di suatu hutan desa, sekelompok parasit, ataupun sekelompok agens hayati.

Komunitas adalah kelompok populasi yang berada bersama-sama dalam tempat tertentu dan waktu tertentu. Misalnya populasi tanaman padi yang hidup di suatu persawahan. Kita dapat menggunakan komunitas untuk menunjukkan semua makhluk yang hidup di dalam suatu ekosistem, atau kita dapat pula membatasi perhatian hanya pada komunitas tumbuhan saja, komunitas serangga saja, atau komunitas agens hayati saja, dan lain-lain. 

Komunitas suatu organisme tertentu hidup dalam suatu habitat tertentu. Habitat dalam arti luas, berarti tempat dimana organisme berada, beserta dengan faktor-faktor lingkungannya.  Dengan demikian perkembangan, pertumbuhan dan reproduksi komunitas suatu mikroorganisme sangat ditentukan oleh berbagai faktor yang terdapat dalam habitatnya.

2.2  Keseimbangan Biologi

            Berbagai kemajuan yang telah berhasil dicapai di bahagian atas permukaan tanah sayangnya tidak diimbangi dengan kemajuan tentang berbagai aspek yang terdapat di dalam tanah.  Ekologi tanah sebagai media tumbuh berbagai jenis tanaman sampai saat ini masih menyimpan banyak misteri.  Sepanjang sejarah pemanfaatan jutaan bahkan triliunan hektar lahan untuk ditanami berbagai jenis tanaman ditemui banyak contoh tentang pengaruh interaksi yang bisa mempengaruhi keseimbangan biologi (khususnya yang terdapat di dalam tanah).  Dari banyak lahan dari berbagai lokasi telah dilaporkan berbagai fenomena yang terjadi antara lain; (a) mungkin saja insidensi penyakit tidak terjadi atau kalaupun ada dianggap tidak merugikan secara ekonomi pada suatu areal, sementara di areal yang lain yang relatif sama menjadi serius, (b) suatu patogen secara intensif dintroduksikan ke suatu areal, akan tetapi tidak bisa bertahan (menetap) apalagi berkembang, (c) suatu patogen tetap berada di dalam tanah tanpa menimbulkan insidensi penyakit, atau (d) insidensi penyakit terus mengalami penurunan  dengan melakukan penanaman tanaman secara monokultur dan terus menerus.

Berdasarkan uraian di atas, dipahami bahwa timbulnya suatu penyakit pada tanaman merupakan petunjuk atau mengindikasikan bahwa beberapa aspek keseimbangan hayati (keseimbangan biologi) pada suatu ekosistem menjadi terganggu, dan semakin besar terjadinya ketidakseimbangan, maka semakin parah (berat) kejadian suatu penyakit.

Kehadiran suatu organisme hidup pada satu tempat dan waktu tertentu ditentukan oleh: (a) organisme tersebut memang telah berkembang sebelumnya atau boleh jadi diintroduksikan dari tempat lain, (b) kondisi lingkungan fisik sangat mendukung untuk kehidupannya, (c) hadirnya organisme lain yang berasosiasi dengannya (simbion, inang) dan mendukung perkembangannya, atau organisme lain (inang untuk parasitisme) tersedia untuk mendukung daya bertahan suatu organisme, dan (d) absennya atau terhambatnya suatu organisme (patogen, hama, antagonis) untuk merusak karena punahnya organisme tersebut.  Suatu organisme akan meningkat populasinya sampai terciptanya kondisi lingkungan biotik maupun abiotik yang tidak kondusif untuk dapat mengimbangi peningkatan laju perkembangannya.

2.3 Area Buffer Biologi

Dunia biologi merupakan suatu jaringan yang sangat luas dari populasi makhluk hidup yang mendiami suatu wilayah dalam keadaan kondisi yang sangat dinamis (dynamic equilibrium), yang merupakan refleksi dari perubahan lingkungan fisik dan kaitannya antara satu faktor dengan faktor lainnya.  Pada posisi keseimbangan ini, setiap individu dalam satu spesies mengikuti siklus perubahan biologinya secara normal, dengan kata lain tidak mempengaruhi dan tidak dipengaruhi oleh kondisi lainnya. 

Secara alami, setiap makhluk hidup termasuk patogen, dilingkungan asalnya populasinya berada dalam keadaan seimbang dengan populasi musuh alami dan organisme pesaing lainnya.  Faktor lingkungan biotik dan abiotik dalam keadaan tertentu dapat merubah keseimbangan tersebut.  Selama populasi patogen dan musuh alaminya ada dalam batas keseimbangan, maka peranannya sebagai patogen akan tidak berarti.  Sebaliknya apabila keseimbangan populasi terganggu, dan lingkungan tersebut lebih sesuai untuk perkembangan patogen, maka patogen tersebut dapat menjadi jenis yang merugikan. 

Oleh karena habitat mengandung sumber daya yang terbatas untuk mendukung kehidupan spesies yang terdapat di dalamnya, maka kompetisi tidak dapat dihindari. Keberhasilan suatu spesies tergantung pada kemampuannya bersaing dalam hal ruang, cahaya, air dan hara tanah. Sesungguhnya kemampuan memanfaatkan secara maksimal semua kondisi pada suatu niche oleh berbagai organisme yang terdapat dalam suatu ekosistem yang saling ketergantungan (interlocking ecosystem), dan kemampuan masing-masing organisme dalam mengintegrasikan semua faktor (baik makhluk hidup dan bukan makhluk hidup) dalam suatu lingkungan dapat berperan untuk menghambat suatu organisme pendatang (baru) untuk dapat bertahan dan berkembang.  Sistem yang demikian itu disebut dengan istilah biologically buffered atau area buffer biologi, dan menunjukkan terjadinya keseimbangan biologi (biological balance) atau garis kedinamisan (equilibrium position) diantara sesamanya yang berperan menciptakan suatu kondisi komunitas biotik yang dinamis atau stabil diantara sesama mereka, dan diantara mereka dengan kondisi lingkungan abiotik.  Fluktuasi kepadatan populasi dari tiap organisme dipertahankan dalam batas batas tertentu. 

                                                                                                    

2.4  Atribut Parasit yang Sukses

Suatu parasit harus mempunyai beberapa atribut yang dapat dipergunakan sebagai alat untuk keberhasilan suksesinya dalam menginfeksi tanaman.  Beberapa karakter (atribut) yang dimiliki oleh parasit seringkali memainkan peranan penting dalam kesuksesannya, namun tidak semua karakter tersebut merupakan kebutuhan esensial dalam hal kebutuhannya untuk setiap individu seandainya terdapat beberapa karakter pengganti.

1. Sejumlah Propagul harus diproduksi untuk memelihara populasi suatu organisme; karena tingginya mortalitas, hal tersebut berarti produksi harus dilakukan dalam jumlah berlebihan (jumlah besar). 

2.      Kapasitas bertahan suatu propagul harus cukup tingggi, artinya mereka harus bersifat sangat tahan terhadap antagonis dan terhadap kondisi lingkungan yang ekstrim.

3.      Propagul harus mampu untuk berkecambahn dan tumbuh dengan cepat.  Mikroorganisme tanah juga harus bersifat sebagai saprofit dan mampu untuk tumbuh dan bergerak diantara tanah sampai ditemukan kembali perakaran tanaman, atau mereka harus kembali pada kondisi dorman sampai terangsang kembali untuk berkecambah dengan kehadiran akar-akar tanaman di sekitarnya,

4.      Memproduksi antibiotik melalui perkecambahan propagul yang mampu menghambat patogen patogen lain.

5.      Dengan cepat mampu menginfeksi dan menginvasi inang, yang artinya propagul tidak memerlukan sumber energi yang besar, karena mampu mendapatkan suplai nutrisi yang dibutuhkan dengan cepat,

6.      Kemampuan untuk menghindar terhadap antagonis dengan berbagai cara berperan dalam meningkatkan sukses sebagai parasit.  Misalnya beberapa mampu tumbuh pada temperatur yang lebih rendah dari kebutuhan temperatur kebanyakan organisme lain.  Sementara yang lain mampu mempenetrasi dan bertahan pada kondisi tanah yang lebih dalam pada kondisi karbon dioksida yang tinggi (CO₂) dan kondisi kekurangan Oksigen (O₂).  Beberapa organisme mampu hidup di dalam tanah yang lebih kering dibandingkan dengan antagonis.  Sementara beberapa organisme dapat terhindar dari antagonis dengan kemampuannya terlebih dahulu mempenetrasi inang, atau dengan cara membentuk struktur struktur resisten sebagai respon terhadap kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan.  Sementara beberapa organisme lain mampu menyerang bagian tanaman di atas permukaan tanah, sehingga terhindar dari antagonis yang berada di dalam tanah.

7.      Kemampuan untuk bertahan dari antagonis dan tumbuh di dalam tanah sebagaimana yang dimiliki Rhizoctonia solani, dapat meningkatkan kesempatan untuk mengadakan kontak dengan inang.

8.      Kemampuan untuk menginvasi dan mengkolonisasi material organik dapat mempertinggi kesempatan untuk mengadakan infeksi ke tanaman inang.

9.      Kedelapan atribut atau karakter seperti tersebut di atas adalah mertupakan kemampuan suatu mikroorganisme dalam hubungannya dengan jaringan inang, dan dapat merupakan karakter suatu organisme untuk lebih awal berkembang.  Suatu parasit yang menginvasi inang harus mampu membunuh inang, mengambil nutrisi melalui kompetisi dan menyimpannya untuk kebutuhan sendiri, memproduksi antibiotik yang dapat menghambat kompetitor dan lain lain,

10.  Kemampuan untuk memparasitasi lebih dari satu spesies tanaman berperan dalam kesempatannya untuk bertahan hidup.

2.5 Tipe Interaksi Biologi

Organisme memperlihatkan berbagai tipe interaksi dalam kaitannya dengan proses untuk menciptakan keseimbangan biologi. Suatu mikroorganisme mungkin saja tidak memberikan pengaruh kepada yang lainnya, atau mungkin juga dia memberikan satu atau beberapa pengaruh berikut: (a) dia mungkin menstimulasi pertumbuhan dan perkembangan, (b) mengambat pertumbuhan dan perkembangan, (c) menstimulasi pembentukan striuktur istirahat, (d) menghambat pembentukan struktur istirahat, (e) merangsang terjadinya dormansi, atau (f) menyebabkan terjadinya lisis dengan organisme yang berasosiasi.

Dalam pengendalian hayati hama lebih banyak dilakukan oleh predator dan parasit yang lebih mobil dalam mencari mangsa serta beroperasi berdasarkan satu predator atau satu parasit terhadap satu atau banyak mangsa, sedangkan pada pengendalian hayati  (biokontrol  patogen), efek pengendalian terlaksana melalui mekanisme antibiotik, persaingan dan hiperparasit.  Dalam hal ini organisme antagonis bersifat pasif, tidak mobil, sehingga kontaknya dengan patogen umumnya terjadi secara kebetulan.  Selain itu aktivitas agen antagonis patogen dalam pengendalian lebih banyak dalam bentuk campuran kelompok dan bukan individual.  Oleh karena itu, pengaruh pengendaliannya relatif lambat dibandingkan dengan pengaruh bikokontrol hama, apalagi dibandingkan dengan pengendalian secara kimiawi.  Disamping itu, pengaruh biokontrol tidak membasmi patogen secara keseluruhan, akan tetapi hanya mengurangi kepadatan inokulum yang dapat menimbulkan infeksi.

Kejadian penyakit pada tanaman mengindikasikan bahwa beberapa aspek keseimbangan biologi tidak berada dalam posisi seimbang, dan semakin besar ketidakseimbangan maka semakin berat kejadian penyakit yang dapat muncul. Penyakit tanaman biasanya berkembang ketika satu atau beberapa kondisi ini terjadi: (a) patogen sangat virulen, dengan kepadatan inokulum yang tinggi, atau tidak seimbang populasinya dengan agen antagonis, (b) faktor lingkungan abiotik sangat kondusif bagi perkembangan patogen, dan tidak kondusif untuk tanaman inang dan antagonis atau untuk keduanya, (c) tanaman inang sangat rentan, ditanam terus menerus, peertumbuhan ektensif, atau keduanya, dan (d) agen antagonis tidak ada atau kalaupun ada populasinya rendah (karena kekurangan nutrisi atau  lingkungan tidak sesuai agar agen antagonis dapat berfungsi), atau dihambat perkembangannya oleh mikroorganisme lainnya, atau antibiotik yang diproduksi diabsorbsi ke dalam tanah atau mungkin juga menjadi tidak aktif karena pengaruh mikroorganisme lainnya.

Sebaliknya, tidak hadirnya penyakit berarti bahwa patogen tidak ada, tanaman inang bersifat sangat tahan (resisten), kondisi lingkungan fisik tidak kondusif pada waktu tertentu atau sepanjang waktu, atau agen antagonis mampu menghambat laju perkembangan infeksi oleh patogen.  Pengendalian hayati oleh karena itu berperan sebagai restorasi penghambatan keseimbangan penyakit di alam.

2.6  Manusia Perusak Keseimbangan

Di daerah tropis bercocok tanam telah berlangsung beribu-ribu tahun yang lalu dan oleh sebab itu sukar ditentukan pengaruh campur tangan manusia pada vegetasi alamiah. Akan tetapi pada waktu itu pengaruhnya sangat kecil oleh karena penduduk yang masih sangat sedikit dan kurangnya peralatan mesin-mesin canggih. Pada waktu tercapai keseimbangan antara manusia dan alam maka gangguan terhadap alam hanya sedikit terjadi, yaitu sampai dengan abad ke-18. Namun, selama 100 tahun terakhir aktivitas manusia telah mengganggu dan merusak vegetasi tropis. Peningkatan jumlah penduduk pada mengakibatkan pemanfaatan lahan yang lebih banyak untuk dibudidayakan atau digunakan untuk tempat hewan merumput. Banyaknya kegiatan yang dilakukan telah menimbulkan pengaruh perusakan vegetasi alamiah karena areal yang luas telah dibersihkan agar dapat dijadikan perkebunan-perkebunan karet, sawit, tebu, kapas, tembakau, teh, kopi dan sebagainya.

Tebang dan bakar atau perladangan berpindah-pindah dilakukan di seluruh daerah tropis dan telah menjadi metoda berusahatani selama ribuan tahun yang lalu. Suatu daerah yang cocok untuk ditumbuhi tanaman pangan untuk seluruh anggota keluarga atau suatu perkampungan dibersihkan dari semak belukar dan pohon-pohon kecil. Pohon besar dan palma sering ditinggalkan untuk keperluan perlindungan, air nira, atau keperluan-keperluan religius. Area yang telah ditebang kemudian dibakar, diolah dan ditanami.

Abu yang dihasilkan dari pembakaran sisa-sisa tanaman menyediakan cukup unsur hara selama 2-5 tahun penanaman, setelah itu lahan menjadi tidak produktif dan kemudian ditinggalkan dan dibiarkan tidak ditanami, kemudian dibuka lahan lain dan ditanami. Pada masa lalu dimana desa-desa terpencar-pencar dan penduduknya sedikit, lahan-lahan tersebut dibiarkan tidak ditanami selama 10 - 15 tahun. Selama waktu ditinggalkan itu akan terbentuk hutan sekunder. Akan tetapi sekarang ini, terdapat banyak daerah yang tidak cocok untuk mendukung peningkatan penduduk, dan waktu bera (tidak ditanami) sangat berkurang. Keadaan ini mencegah pembentukan hutan sekunder dan ditambah dengan meningkatnya frekuensi pembakaran, spesies yang tidak tahan api tidak muncul lagi. Oleh karena vegetasi tidak cukup waktu untuk membentuk cadangan hara maka abu sisa pembakaran mengandung lebih sedikit konsentrasi mineral-mineral dan oleh sebab itu terjadi penurunan kesuburan lahan. Bahkan lahan tersebut akan didominasi oleh rumput-rumputan yang keras dan nilai nutrisinya rendah untuk kebutuhan lemak. Sebagai contoh di Asia terdapat lahan yang sangat luas ditutupi oleh rumput alang-alang (Imperata sp) sebagai akibat dari penanaman yang berlebihan. Walaupun alang-alang tahan terhadap kekeringan, mampu bertahan terhadap kondisi ekstrim dan kebakaran, namun alang-alang memiliki nilai gizi yang rendah bagi ternak.

Seringnya menghilangkan vegetasi alamiah juga merubah iklim mikro dan bahkan bermuara pada erosi tanah. Walaupun peladangan berpindah dominan di daerah tropis, jenis peladangan menetap juga banyak terdapat. Lahan padi sawah di Asia banyak terdapat di daerah dataran rendah yang dapat diairi atau diberi irigasi. Pengairan dapat memperbaharui kesuburan tanah oleh karena itu lahan jangan dibiarkan untuk tidak ditanami dalam jangka waktu yang lama.

Pemeliharaan tanaman dimulai sejak manusia berhenti menjadi pengumpul dan pemburu dan mulai mengusahakan tanah peladangan. Serealia dan kacang-kacangan merupakan dua jenis tanaman pertanian yang paling awal dikenal sehingga asal-usul tumbuhan liarnya tidak diketahui lagi. Manusia telah melakukan penyebaran banyak spesies tanaman di permukaan bumi ini. Manusia telah mengintroduksi tanaman jagung, padi, tebu, tembakau, pisang, jeruk, nenas, kelapa dan karet ke seluruh daerah tropis. Tanaman hias telah dibudidayakan manusia pada tempat-tempat yang jauh dari daerah asalnya. Bougeinvillea dan bunga ros tanaman tropis dan semi tropis yang ada dimana-mana dan bahkan bunga ros temperate dapat ditemui di banyak kebun-kebun daerah tropis.

Manusia tidak hanya dengan sengaja menghasilkan spesies dan varietas baru tanaman tetapi juga telah membantu evolusi alamiah dengan mengubah lingkungannya. Pada lingkungan yang stabil, evolusi sangat lambat berjalan karena sangat sedikit mengalami  perubahan, akan tetapi dalam lingkungan yang selalu berubah menyebabkan berbagai spesies melakukan adaptasi. Hal ini dapat mendorong terjadinya evolusi yang menghasilkan berbagai spesies baru. Namun demikian, campur tangan manusia terhadap habitat tanaman juga mengakibatkan hilangnya spesies yang tidak mampu beradaptasi.

Pada dasarnya terdapat dua tipe manusia dalam aktivitasnya berkaitan dengan pemanfaatan suatu lahan yang digunakannya sebagai suatu Ekosistem Pertanian (EP) atau Agroekosistem (AE).  Tipe pertama adalah, manusia yang dalam mengelola lahan pertanian tidak memperhatikan kelestarian alam, sering mengeksploitir ekosistem, dan dalam mengelola lahan hanya bertujuan untuk mencari keuntungan yang sebesar-besarnya.  Tipe kedua adalah, manusia selalu memperhatikan keserasian alam, selalu bertindak secara bijaksana, dan dalam mengelola lahan (bagian dari ekosistem) selalu memperhatikan komponen lain selain komunitas yang diusahakannya.

Ekosistem adalah tatanan kesatuan secara utuh dan menyeluruh antara segenap unsur lingkungan yang saling mempengaruhi, ekosistem merupakan hubungan timbal balik yang kompleks  antara organisme dan lingkungannya baik yang hidup maupun yang tidak hidup (tanah, air, udara, atau kimia-fisik) yang secara bersama-sama membentuk suatu sistem ekologi. 

Agroekosistem atau ekosistem pertanian (EP) merupakan sistem kerumahtanggaan tanaman budidaya.  EP merupakan suatu ekosistem yang diciptakan dan dipelihara untuk memenuhi kebutuhan manusia (antropogenik), dan ia merupakan unit dasar untuk studi PHT.  Perbedaan yang mendasar antara EP dengan ekosistem alami terletak pada:

(1)   kekontinuan; EP tidak memiliki kekontinuan temporal, umumnya bervariasi dari beberapa bulan sampai beberapa tahun

(2)   Pemilihan vegetasi;  pada EP, tanaman dipilih oleh manusia dan penanamannya diawali di atas lahan yang terbebas dari vegetasi lainnya

(3)   Keragaman spesies; EP umumnya monokultur (keragaman spesies rendah)

(4)   Keragaman Intraspesies; pada EP, stadia tanaman dan varietas yang ditanam relatif seragam (keragaman intraspesies rendah)

(5)   Masukan dan keluaran; EP dicirikan oleh masukan (pemupukan, irigasi, pestisida, masukan teknologi lainnya, dll) serta keluaran (pemanenan) yang tinggi

(6)   Hama/patogen; pada EP sering mengalami ledakan (epidemi) atau out break hama/patogen, karena sering terjadi perubahan sehingga keseimbangan biologi terganggu (bila terjadi perubahan pola bercocok tanam) misalnya pemupukan, pengairan, penggunaan varietas tertentu, dan lain-lain.

            Karena berbagai aktivitas yang dilakukan manusia berperan penting dalam mempengaruhi epidemiologi penyakit, baik secara langsung maupun tidak langsung.  Dalam sistem usaha tani hari, petani menggunakan kombinasi pemupukan, pestisida, dan sistem pengolahan tanah dalam kegiatan budidaya tanaman; bahkan seringkali diikuti dengan pemanfaatan varietas tanaman dengan spesifikasi tertentu, kesemuanya bertujuan untuk dapat meningkatkan produksi. 

Peningkatan mutu tanaman pertanian melalui jalan pemuliaan dengan menghasilkan varitas yang berproduksi tinggi telah dan akan terus menjadi salah satu cara yang lebih baik dan lebih murah untuk meningkatkan produksi tanaman.  Betapapun, hal ini telah mencapai sukses besar secara luar biasa dalam meningkatkan produksi bahan makanan, yang disebut “revolusi hijau”.

Peningkatan penggunaan pupuk dan jumlah pupuk, khususnya nitrogen, untuk meningkatkan hasil yang lebih tinggi umumnya dianggap dapat meningkatkan serangan patogen, seperti penyakit tepung, karat, dan fire blight yang disebabkan oleh patogen-patogenyang menyukai jaringan yang lunak (sukulen), dan menurunkan kejadian penyakit yang disebabkan oleh patogen yang menyerang jaringan tua (senesen).  Akan tetapi, sekarang ini diketahui bahwa pada umumnya bentuk nitrogen (nitrat atau ammonium) yang tersedia bagi inang atau patogen yang mempengaruhi tingkat serangan atau ketahanan terhadap patogen tertentu, bukannya jumlah nitrogen.  Pada salah satu kasus, mungkin peningkatan pemupukan mempengaruhi kerentanan tumbuhan terhadap patogen, dan hal tersebut harus diperhatikan dalam usaha meningkatkan produktivitas melalui pemupukan.

2.7 Rangkuman

Ekologi dapat didefinisikan sebagai suatu keseluruhan pengetahuan yang berkaitan dengan hubungan-hubungan secara total antara makhluk hidup dengan lingkungannya, baik yang bersifat organik maupun anorganik. Ekologi sering juga disebut dengan istilah Biologi Lingkungan, karena ekologi memfokuskan bahasan tentang bagaimana faktor-faktor luar mempengaruhi aktivitas kehidupan suatu organisme, dan bagaimana pula organisme itu mengantisipasi atau merespon keadaan lingkungannya. Lingkungan mengandung pengertian sebagai suatu kombinasi khusus dari  keadaan  luar (eksternal) yang mempengaruhi suatu organisme (baik fisik, kimia,  maupun   biologi).

Habitat dalam arti luas adalah tempat terjadinya aktivitas atau ruang lingkup yang menjadi tempat di mana organisme beraktifitas bersama semua faktor-faktor lingkungannya. Dengan demikian, makna habitat lebih kepada bentang alam (lansdscape) yang mempunyai batas-batas wilayah tersendiri di dalam lapisan biosfir, yang mencakup atmosfir, hidrosfir, dan litosfir.

Semua organisme yang berinteraksi dengan seluruh unsur lingkungannya pada suatu lokasi tertentu disebut dengan ekosistem. Oleh karena itu, suatu ekosistem dapat berukuran sangat kecil dan dapat pula berukuran sangat besar yang berperan sebagai areal (lokasi) yang menjadi tempat sekelompok organisme tertentu mendapatkan makanannya dan melaksanakan aktivitas kehidupannya.

Berdasarkan tingkat kompleksitas interaksi yang terjadi antara organisme dengan lingkungannya, maka makhluk hidup dapat diorganisasikan dari tingkat yang kecil hingga yang terbesar, yaitu  organisme suatu individu makhluk hidup yang merupakan suatu unit terkecil dari ekosistem, populasi yaitu kelompok yang merupakan gabungan dari individu-individu yang memiliki kesamaan genetik dan berada bersama-sama dalam suatu tempat dan waktu yang sama, dan komunitas merupakan kelompok populasi yang berada bersama-sama dalam tempat tertentu dan waktu tertentu.

Kehadiran suatu organisme hidup pada satu tempat dan waktu tertentu ditentukan oleh: (a) organisme tersebut memang telah berkembang sebelumnya atau boleh jadi diintroduksikan dari tempat lain, (b) kondisi lingkungan fisik sangat mendukung untuk kehidupannya, (c) hadirnya organisme lain yang berasosiasi dengannya (simbion, inang) dan mendukung perkembangannya, atau organisme lain (inang untuk parasitisme) tersedia untuk mendukung daya bertahan suatu organisme, dan (d) absennya atau terhambatnya suatu organisme (patogen, hama, antagonis) untuk merusak karena punahnya organisme tersebut.  Suatu organisme akan meningkat populasinya sampai terciptanya kondisi lingkungan biotik maupun abiotik yang tidak kondusif untuk dapat mengimbangi peningkatan laju perkembangannya.

Sesungguhnya kemampuan memanfaatkan secara maksimal semua kondisi pada suatu niche oleh berbagai organisme yang terdapat dalam suatu ekosistem yang saling ketergantungan (interlocking ecosystem), dan kemampuan masing-masing organisme dalam mengintegrasikan semua faktor (baik makhluk hidup dan bukan makhluk hidup) dalam suatu lingkungan dapat berperan untuk menghambat suatu organisme pendatang (baru) untuk dapat bertahan dan berkembang.  Sistem yang demikian itu disebut dengan istilah biologically buffered atau area buffer biologi, dan menunjukkan terjadinya keseimbangan biologi (biological balance) atau garis kedinamisan (equilibrium position) diantara sesamanya yang berperan menciptakan suatu kondisi komunitas biotik yang dinamis atau stabil diantara sesama mereka, dan diantara mereka dengan kondisi lingkungan abiotik.  Fluktuasi kepadatan populasi dari tiap organisme dipertahankan dalam batas batas tertentu. 

Suatu parasit harus mempunyai beberapa atribut yang dapat dipergunakan sebagai alat untuk keberhasilan suksesinya dalam menginfeksi tanaman.  Beberapa karakter (atribut) yang dimiliki oleh parasit seringkali memainkan peranan penting dalam kesuksesannya, namun tidak semua karakter tersebut merupakan kebutuhan esensial dalam hal kebutuhannya untuk setiap individu seandainya terdapat beberapa karakter pengganti.

Suatu parasit harus mempunyai beberapa atribut yang dapat dipergunakan sebagai alat untuk keberhasilan suksesinya dalam menginfeksi tanaman.  Beberapa karakter (atribut) yang dimiliki oleh parasit seringkali memainkan peranan penting dalam kesuksesannya, namun tidak semua karakter tersebut merupakan kebutuhan esensial dalam hal kebutuhannya untuk setiap individu seandainya terdapat beberapa karakter pengganti.

Suatu parasit harus mempunyai beberapa atribut yang dapat dipergunakan sebagai alat untuk keberhasilan suksesinya dalam menginfeksi tanaman.  Beberapa karakter (atribut) yang dimiliki oleh parasit seringkali memainkan peranan penting dalam kesuksesannya, namun tidak semua karakter tersebut merupakan kebutuhan esensial dalam hal kebutuhannya untuk setiap individu seandainya terdapat beberapa karakter pengganti.

Organisme memperlihatkan berbagai tipe interaksi dalam kaitannya dengan proses untuk menciptakan keseimbangan biologi. Suatu mikroorganisme mungkin saja tidak memberikan pengaruh kepada yang lainnya, atau mungkin juga dia memberikan satu atau beberapa pengaruh berikut: (a) dia mungkin menstimulasi pertumbuhan dan perkembangan, (b) mengambat pertumbuhan dan perkembangan, (c) menstimulasi pembentukan striuktur istirahat, (d) menghambat pembentukan struktur istirahat, (e) merangsang terjadinya dormansi, atau (f) menyebabkan terjadinya lisis dengan organisme yang berasosiasi.

Kejadian penyakit pada tanaman mengindikasikan bahwa beberapa aspek keseimbangan biologi tidak berada dalam posisi seimbang, dan semakin besar ketidakseimbangan maka semakin berat kejadian penyakit yang dapat muncul. Penyakit tanaman biasanya berkembang ketika satu atau beberapa kondisi ini terjadi: (a) patogen sangat virulen, dengan kepadatan inokulum yang tinggi, atau tidak seimbang populasinya dengan agen antagonis, (b) faktor lingkungan abiotik sangat kondusif bagi perkembangan patogen, dan tidak kondusif untuk tanaman inang dan antagonis atau untuk keduanya, (c) tanaman inang sangat rentan, ditanam terus menerus, peertumbuhan ektensif, atau keduanya, dan (d) agen antagonis tidak ada atau kalaupun ada populasinya rendah (karena kekurangan nutrisi atau  lingkungan tidak sesuai agar agen antagonis dapat berfungsi), atau dihambat perkembangannya oleh mikroorganisme lainnya, atau antibiotik yang diproduksi diabsorbsi ke dalam tanah atau mungkin juga menjadi tidak aktif karena pengaruh mikroorganisme lainnya.

Sebaliknya, tidak hadirnya penyakit berarti bahwa patogen tidak ada, tanaman inang bersifat sangat tahan (resisten), kondisi lingkungan fisik tidak kondusif pada waktu tertentu atau sepanjang waktu, atau agen antagonis mampu menghambat laju perkembangan infeksi oleh patogen.  Pengendalian hayati oleh karena itu berperan sebagai restorasi penghambatan keseimbangan penyakit di alam.

Kejadian penyakit pada tanaman mengindikasikan bahwa beberapa aspek keseimbangan biologi tidak berada dalam posisi seimbang, dan semakin besar ketidakseimbangan maka semakin berat kejadian penyakit yang dapat muncul. Penyakit tanaman biasanya berkembang ketika satu atau beberapa kondisi ini terjadi: (a) patogen sangat virulen, dengan kepadatan inokulum yang tinggi, atau tidak seimbang populasinya dengan agen antagonis, (b) faktor lingkungan abiotik sangat kondusif bagi perkembangan patogen, dan tidak kondusif untuk tanaman inang dan antagonis atau untuk keduanya, (c) tanaman inang sangat rentan, ditanam terus menerus, peertumbuhan ektensif, atau keduanya, dan (d) agen antagonis tidak ada atau kalaupun ada populasinya rendah (karena kekurangan nutrisi atau  lingkungan tidak sesuai agar agen antagonis dapat berfungsi), atau dihambat perkembangannya oleh mikroorganisme lainnya, atau antibiotik yang diproduksi diabsorbsi ke dalam tanah atau mungkin juga menjadi tidak aktif karena pengaruh mikroorganisme lainnya.

Sebaliknya, tidak hadirnya penyakit berarti bahwa patogen tidak ada, tanaman inang bersifat sangat tahan (resisten), kondisi lingkungan fisik tidak kondusif pada waktu tertentu atau sepanjang waktu, atau agen antagonis mampu menghambat laju perkembangan infeksi oleh patogen.  Pengendalian hayati oleh karena itu berperan sebagai restorasi penghambatan keseimbangan penyakit di alam.

Karena berbagai aktivitas yang dilakukan manusia berperan penting dalam mempengaruhi epidemiologi penyakit, baik secara langsung maupun tidak langsung.  Dalam sistem usaha tani hari, petani menggunakan kombinasi pemupukan, pestisida, dan sistem pengolahan tanah dalam kegiatan budidaya tanaman; bahkan seringkali diikuti dengan pemanfaatan varietas tanaman dengan spesifikasi tertentu, kesemuanya bertujuan untuk dapat meningkatkan produksi.  Agroekosistem atau ekosistem pertanian (EP) yang merupakan sistem kerumahtanggaan tanaman budidaya merupakan suatu ekosistem yang diciptakan dan dipelihara untuk memenuhi kebutuhan manusia (antropogenik). Karena merupakan ekosistem yang diciptakan manusia maka beberapa hal berikut merupakan ciri yang terdapat pada EP, antara lain: kekontinuan (tidak memiliki kekontinuan temporal, umumnya bervariasi dari beberapa bulan sampai beberapa tahun); Pemilihan vegetasi (tanaman dipilih oleh manusia dan penanamannya diawali di atas lahan yang terbebas dari vegetasi lainnya); Keragaman spesies (umumnya monokultur sehingga keragaman spesies rendah); Keragaman Intraspesies (stadia tanaman dan varietas yang ditanam relatif seragam atau keragaman intraspesies rendah); Masukan dan keluaran (dicirikan oleh masukan berupa pemupukan, irigasi, pestisida, dan masukan teknologi lainnya, serta keluaran berupa pemanenan yang tinggi); Hama/patogen (sering mengalami ledakan atau epidemi atau out break hama/patogen, karena sering terjadi perubahan sehingga keseimbangan biologi terganggu atau bila terjadi perubahan pola bercocok tanam misalnya pemupukan, pengairan, penggunaan varietas tertentu, dan lain-lain.