Makalah Pribadi

Pengantar Ke Falsafah Sains (PPS702)

Program Pasca Sarjana / S3

Institut Pertanian Bogor

November 2003

Dosen:

Prof. Dr. Ir. Rudy C. Tarumingkeng (penanggung jawab)

Prof. Dr. Ir. Zahrial Coto

MUTUALISME YANG INDAH antara SERANGGA DAN BUNGA

Oleh:

Juliet M. Eva Mamahit

A461030021

E-mail : eva_mamahit@yahoo.com

PENDAHULUAN

Entomologi merupakan salah satu cabang ilmu zoology yang mempelajari segala sesuatu mengenai serangga (entomon =serangga) dan logos = ilmu) (Hidayat dan Sosromarsono 2003). Sejalan dengan upaya untuk meningkatkan produksi pertanian di Indonesia, perhatian para ahli entomolog ternyata lebih terarah pada penelitian mengenai bagaimana mengendalikan serangga hama yang merusak pertanaman. Ternyata banyak spesies serangga yang dapat berguna bagi manusia yang kurang mendapat perhatian. Misalnya serangga penghasil madu seperti Apis cerana, serangga penghasil benang sutera seperti Bombix mori, serangga penghasil lak seperti Lacifer lacca serta serangga yang berperan dalam polinasi (penyerbukan) seperti lebah madu Apis spp.

Serangga yang berperan dalam polinasi ini disebut sebagai enthomophily (Gulland & Cranston 2000). Polinasi merupakan salah satu cara reproduksi sexual tanaman yang terdiri dari pemindahan polen dari anther ke stigma. Permasalahan pada beberapa tumbuhan berbunga yaitu tidak dapat melakukan polinasi sendiri. Polinasi dapat terjadi dengan bantuan angina atau serangga. Dalam perjalanan serangga mencari makanan, serangga membantu terjadinya polinasi pada bunga karena tanpa sengaja membawa polen yang melekat pada tubuhnya ke anther bunga lain.

Serangga berperan pada polinasi sekitar 400 jenis tanaman pertanian (Delaplane dan Meyer dan 2000) dan pada sekitar dua per tiga dari tanaman angiospermae (Schoonhoven dan van Loon 1998). Dari antara serangga yang berperan dalam polinasi sekitar 1200 tanaman angiospermae dipolinasi oleh Apis spp. (Gupta 2003).

Beberapa buah-buahan penting sangat tergantung dari serangga untuk polinasi, misalnya : apel, pir, kismis, kersen, jeruk, strawberi, blackberi, kranberi, rasberi, melon dan mentimun. Pada sayur-sayuran seperti : waluh, gambas , kol, bawang merah dan wortel, juga pada hasil kebun lainnya seperti : tembakau dan semanggi (Borror, Triplehorn dan Johnson 1992).

Kontribusi serangga pada tanaman yang dipolinasi sangat penting bagi sumber makanan manusia. Sekitar 30% makanan kita diperoleh dari tanaman yang dipolinasi oleh lebah. Di Indonesia nilai ekonomi hasil tanaman yang dipolinasi oleh serangga belum diketahui, tetapi di Amerika hasilnya cukup besar yaitu sekitar $ 19 bilyun (Borror, Triplehorn dan Johnson 1992).

Tingkat polinasi yang jelek tidak hanya mengurangi hasil tanaman tetapi dapat menurunkan kualitas tanaman seperti pada buah apel, melon, dan beberapa jenis buah lainnya. Dari percobaan pada buah-buahan yang dimasukkan sekawanan lebah dapat meningkatkan hasil buah sampai 44% (Schoonhoven dan van Loon 1998).

Serangga terutama lebah berperan dalam polinasi tanaman berbunga (angiospermae). Sebaliknya tanaman menyediakan polen atau nectar sebagai makanan serangga. Asosiasi antara bunga dan serangga polinator khususnya lebah merupakan contoh yang menarik dalam mutualisme tanaman dan hewan.

Mutualisme

Hubungan mutualistik antara dua kelompok organisme berguna untuk meningkatkan kebugaran. Menurut teori optimalisasi, organisme mencoba untuk memaksimumkan peluang kelangsungan hidupnya dan keberhasilan reproduksi oleh keseimbangan biaya dan keuntungan untuk setiap aktivitas atau fungsi.

Aplikasi analisis biaya keuntungan terhadap mutualisme serangga dan bunga ternyata bermanfaat dalam pengertian saling tergantung (Schoonhoven dan van Loon 1998). Menurut Gulland & Cranston (2000) interaksi antara tanaman berbunga dan serangga yang berperan dalam polinasi adalah mutualisme murni.

Banyak spesies tanaman yang berwarna dan berbentuk bunga, memerlukan serangga polinasi untuk mengoptimalkan produksi biji. Contohnya pada semanggi (Lotus corniculatus), tidak menghasilkan biji tanpa polinator. Kunjungan satu lebah hanya dapat memproduksi beberapa biji per bunga, tetapi untuk mencapai polinasi maksimum diperlukan 12-15 kali kunjungan. Pada bunga Sexifraga hirculus memerlukan banyak kali kunjungan untuk menjamin pembentukkan biji yang optimal. Bunga dapat berproduksi setelah kira-kira 200 kali dikunjungi polinator, dan meletakkan sekitar 350 polen pada stigmanya sehingga dapat menghasilkan sekitar 30 biji per bunga (Schoonhoven dan van Loon 1998).

Bagi serangga, bunga selalu dikunjungi untuk mendapatkan polen dan/atau nektar yang berperan sebagai sumber makanan. Nektar mengandung 10-70% gula, lipid, asam amino dan mineral. Polen terdiri dari 15-30% protein, lemak, vitamin dan unsur penting lainnya (Schoonhoven dan van Loon 1998).

Serangga yang berkunjung pada bunga (anthopylous) terdiri dari kelompok: kumbang (Coleoptera), lalat (Diptera), tabuhan, lebah dan semut (Hymenotera), thrips (Thysanoptera) dan ngengat, kupu-kupu (Lepidoptera). Diantara kelompok serangga tersebut, lebah merupakan kelompok polinator yang paling penting karena kemampuan lebah dalam mengumpulkan polen dan nektar dalam jumlah yang banyak untuk dikonsumsi bersama dalam koloninya. Diperkirakan lebah sebagai polinator berjumlah sekitar 20.000 spesies (Gulland & Cranston 2000).

Konstansi Bunga

Angiospermae dicirikan oleh perbedaan dari ukuran bunga, bentuk dan warna. Variasi yang menyolok ini menyebabkan Linnaeus mengklasifikasikan tanaman bunga-bungaan dalam Sistem Natural berdasarkan organ seksual. Keberhasilan evolusioner angiosperma yang luar biasa diperoleh dari adaptasi organ reproduksi terhadap polinasi serangga. Angiosperma pertama kemungkinan sudah terjadi entomophilous (polinasi oleh serangga) (Schoonhoven dan van Loon 1998).

Satu lebah madu sering membatasi kunjungannya pada satu spesies bunga dan mengabaikan bunga lain dari spesies tanaman lainnya. Kecenderungan spesialisasi ini disebut konstansi bunga (flower constancy). Misalnya Ficus smyrna dipolinasi hanya oleh lebah fikus Blastophaga psenes dan tanaman yucca hanya dipolinasi oleh kupu-kupu yucca (Tegetticula) (Borror, Triplehorn dan Johnson 1992). Tipe spesialisasi ini menyangkut proses belajar berdasarkan pada pengenalan bunga dari jarak jauh dan keahlian untuk mengumpulkan polen dan nectar dari bunga yang bentuknya berbeda.

Lebah dapat berasosiasi dengan cepat pada beberapa karakter bunga yang mengandung makanan yang menguntungkan. Bau dan warna merupakan karakter bunga yang mudah diingat Bau bunga-bungaan dapat dipelajari dalam satu kali percobaan dengan tingkat kepercayaan 93 – 100%, tetapi berbeda dengan warna membutuhkan 4 – 6 kali percobaan (Schoonhoven dan van Loon 1998).

Banyak volatile yang diproduksi oleh bunga memegang peranan penting dalam spesifikasi. Unsur pokok dari aroma umumnya yaitu : monoterpen dan sesquiterpen, tetapi ada juga volatile aromatic phenol, alkohol sederhana, keton dan ester. Analisis kromatrografi menunjukkan bahwa bau bunga matahari adalah campuran dari 144 unsur pokok, tetapi hanya 28 unsur yang relevan sebagai volatile dari lebah madu yang ditunjukkan oleh sistem olfactory yang sangat sesuai bagi serangga. Seperti halnya adanya bau, bersama-sama dengan tactile dan rangsangan gustatory dapat membantu serangga untuk menemukan secara cepat polen dan nectar.

Lebah setelah hinggap pada bunga harus belajar bagaimana mengeksploitasi bunga dengan efisien yang meningkat kompleksitasnya. Perbedaan tipe bunga dengan nectar yang sering tersembunyi pada tempat yang sangat spesifik, memerlukan teknik penanganan yang berbeda dan lebah harus belajar memutuskan dimana tepatnya harus hinggap, dimana tepatnya nectar berada dan bagaimana mencapainya secepat mungkin. Seperti anggrek Angraecum sesquipedale memiliki tangkai bunga yang panjang sekitar 30 cm hanya dipolinasi oleh kupu-kupu gendut besar (hawk moths) yang mempunyai proboscis panjang mencapai 22 cm (Gulland & Cranston 2000).

Penemuan makanan oleh lebah lebih mudah pada bagian atas infloresensia dari umbelliferae, dengan pergerakan melingkar yang cepat, lebah mengumpulkan polen pada bunga yang berukuran kecil dengan menekan tubuhnya pada bagian permukaan. Prosedur yang lebih sulit pada bunga yang lebih kompleks, seperti pada Chelone alba (Scrophulariaceae), untuk mendapatkan jalan masuk ke nectar maka petal harus dipisahkan (Schoonhoven dan van Loon 1998).

Lebah yang berperan sebagai polinator

1. Lebah madu (Apis mellifora : Apoidea )

Lebah madu merupakan spesies lebah yang umumnya sebagai polinator yang selalu berada pada tanaman sepanjang musim dan tersebar hampir di seluruh dunia (Delaplane dan Meyer 2000). Lebah tersebut memiliki peralatan yang baik untuk mengumpulkan polen dan nektar dalam jumlah yang banyak karena lebah ditutupi rambut yang tebal, juga ada pengait kecil yang efektif menangkap dan memegang butiran polen pada saat serangga menyentuh anteridium bunga. Disamping memiliki daya dukung polen (pollen carrying capacity,) rambut tersebut dapat menjaga tubuh pada suhu tinggi sehingga serangga dapat aktif pada suhu udara rendah. Selama terbang lebah menyapu polen dengan tungkainya dan mengumpulkannya dalam kantong polen (pollen basket) yang terdapat pada tibia dari kedua tungkai belakang (Schoonhoven dan van Loon 1998).

Dengan alat ini, seekor lebah madu pekerja dapat membawa polen sebanyak 10-20 mg ke sarangnya. Satu koloni lebah berkisar 10.000 - 50.000 lebah dapat mengkonsumsi sekitar 20 kg pollen dan 60 kg madu per tahun. Polen dan nektar diperlukan oleh lebah untuk pertumbuhan dan reproduksi.

Gupta (2003) menyebutkan beberapa spesies lebah madu yang ditemukan di Indonesia serta penyebarannya terdiri dari : a) Apis javana Enderlein yang tersebar di Asia Tenggara dan Indonesia, b) A. cerana Fabricus yang tersebar di India, Birma, Rusia, Rusia, Cina, Ceylon, Pakistan, Nepal dan Indonesia, c) A. andreniformis Smith yang tersebar di Serawak, Kalimantan, Sumatera dan Jawa. d) A. vechti Maa yang terdapat di Sumatera, Jawa Kalimantan dan Serawak dan 5) A. nigrocincta Smith yang terdapat di Sulawesi, Kalimantan dan Mindanao.

2. Lebah gendut kebun (Bombus spp. : Apoidae)

Lebah ini merupakan lebah besar, berambut banyak dan banyak ditemukan pada daerah-daerah temperate. Seperti juga lebah madu, lebah gendut kebun juga telah diekspor ke beberapa negara seperti Australia, New Zealand, Filipina dan Afrika Selatan. Lebah ini juga bersifat generalis dan dapat berkunjung pada beragam tanaman berbunga dan pada tanaman sayur-sayuran penting terutama yang ditanam di rumahkaca. Morfologinya yang besar memungkinkan lebah ini membawa polen lebih banyak dibanding dengan lebah lainnya. Dari hasil penelitian lebah gendut kebun ini lebih efisien dalam polinasi kapas dibanding lebah madu (Delaplane dan Meyer 2000).

3. Lebah alkali (Nomia melanderi : Halictidae) merupakan polinator pada lucerne dan bawang yang berguna dalam produksi biji. Lebah ini soliter dan secara alami hanya terdapat di pegunungan Rocky Amerika Utara (Delaplane dan Meyer 2000). Rust (2003) menyatakan bahwa lebah ini penting dalam polinasi pada alfafa sehingga dibuat sarang-sarang buatan untuk perkembangan lebah.

4. Lebah kebun Mason (Osmia spp. : Megachilidae) sebagai polinator yang efektif pada apel dan buah-buahan di perkebunan. Spesies yang ada di Amerika Utara yaitu “blue orchad bee” ( O. lignaria) (Delaplane dan Meyer 2000).

5. Lebah buah ara ( Blastophaga psenes ( L.)), sebagai polinator khusus buah ara (fig) di San Pedro dan pada musim dingin di dalam buah caprifig. Penggunaan lebah ini adalah contoh yang paling tua mengenai polinasi serangga yang dimanipulasi manusia. Sistem ini dikenal sebagai caprification ( Condit dan Enderud 1956).

pencarian makanan oleh polinator

Serangga polinator membutuhkan makanan berupa polen atau nectar dalam jumlah yang cukup dan berkualitas. Pencarian makanan oleh serangga polinator dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti : jarak minimum ke sumber makanan, morfologi bunga , suhu dan isyarat makanan.

Jarak. Lebah madu secara normalnya mencari makanan meliputi daerah yang luas di sekitar sarang koloninya. Studi pada suatu koloni lebah dalam hutan yang sedang terjadi pergantian daun menunjukkan bahwa pada umumnya lebah dapat mencari makanan melintasi jarak 600 – 800 m, tetapi banyak individu hanya terbang beberapa kilometer dari sarang. Sekitar 50% dari koloni melakukan aktifitas pencarian makanan antara radius 6 km². Daerah sumber makanan dari koloni ini dapat lebih dari 100 km² (Schoonhoven dan van Loon 1998).

Bunga pada jarak tiga km dari koloni dapat menyediakan sekitar 3,4 kali lebih banyak nectar dibandingkan dengan bunga yang berada didekat koloninya sehingga pencarian makanan menarik bagi lebah (Schoonhoven dan van Loon 1998).

Morfologi bunga. Morfologi bunga berpengaruh terhadap waktu yang diperlukan oleh polinator untuk menemukan dan mengoleksi nectar atau polen. Bunga yang kuncupnya terbuka (open-cup flowers) memerlukan penanganan lebih mudah dan nectar dapat diperoleh dari setiap posisi pada bunga.

Berbeda dengan bunga yang kompleks, seperti “monkshood” (Aconitum spp.), model penanganan lebih kompleks bagi polinator sebab lokasi nektar lebih sulit terjangkau. Untuk mengimbangi bunga, polinator meningkatkan investasi waktu dan berusaha mendapatkan nektar lebih banyak dan bermanfaat.

Disepakati bahwa teori pencarian makanan optimal oleh serangga dimulai pada sumber nektar terbanyak. Lebah mengikuti arah pencarian makanan yang dimulai dari bagian bawah dan kemudian ke bagian atas bunga. Hal ini disebabkan bunga pada bagian bawah menyediakan lebih banyak nectar dibandingkan dengan bunga bagian atas. Strategi pembungaan tanaman ternyata disesuaikan dengan perilaku pollinator (Schoonhoven dan van Loon 1998)

Adanya isyarat dari tanaman sangat penting untuk efisiensi bagi polinator dalam polinasi bunga. Banyak tanaman memberikan petunjuk yang tepat melalui perubahan warna bunga dan mengeluarkan bau. Misalnya bunga warna orange dari Lotus scaparius (papilionaceae) berubah warna menjadi kuning setelah dipolinasi, dan pada beberapa spesies bunga lain berubah menjadi ultraviolet setelah polinasi.

Suhu. Lebah madu dapat aktif tergantung pada musim, antara 10ºC dan 16ºC. Lebah dapat mencari makanan pada suhu dingin sebab mereka endothermic (menggunakan energi panas) dan dapat terbang dengan suhu toraks minimum 30ºC. Lebah ini memelihara suhu tubuh tinggi dengan menghasilkan panas dari metabolisme terbangnya, dan jika tidak terbang mereka menggerakkan otot terbang.

Pencarian makanan pada suhu rendah membutuhkan energi yang tinggi. Lebah gendut kebun mengoleksi makanan pada temperature 5ºC, menghabiskan energi dua atau tiga kali lebih banyak dibandingkan dengan temperatur 26ºC untuk menjaga temperatur toraks pada 30ºC atau lebih .

Meningkatkan suhu diperlukan untuk fungsi normal otot terbang. Dalam menjaga temperatur tubuh tetap tinggi, lebah memiliki aktivitas yang luar biasa dari enzim fructose-1,6-diphosphatase, yang dapat menimbulkan panas dari hidrolisis ATP. Aktivitas enzim pada beberapa lebah gendut kebun sekitar 40 kali dari lebah madu, sehingga pada dasarnya lebah gendut kebun dapat mencari makanan pada suhu lebih rendah daripada lebah madu (Schoonhoven dan van Loon 1998)

Isyarat makanan. Lebah madu yang kembali dari perjalanan mencari makan akan mengkomunikasikan secara rinci tentang lokasi dan kualitas dari sumber makanan kepada anggota lain dalam koloni dengan tarian lebah yang terkenal.

Jalan masuk dapat melalui udara dengan mencium jejak dan volatile feromon yang ditinggalkan pada waktu kunjungan pertama. Lebah madu dan lebah gendut kebun dalam mengoleksi nectar dapat meninggalkan jejak bau. Lebah dapat juga meninggalkan pesan yang memberi petunjuk bahwa ada sumber yang berguna untuk dikunjungi.

Feromon ini juga disekresi oleh tarsi dan ditemukan pada lebah gendut kebun yang terdiri dari campuran alkanes dan alkenes. Dengan mengenal kombinasi feromon yang ditinggalkan oleh lebah spesiesnya sendiri dan lebah spesies lain maka lebah dengan mudah memilih bunga yang produktif (Schoonhoven dan van Loon 1998).

KESIMPULAN

Tanaman berbunga membutuhkan serangga seperti lebah untuk polinasi. Serangga mengumpulkan makanan berupa polen dan nectar dari tanaman. Interaksi antara tanaman dan bunga menciptakan suatu hubungan yang indah yang saling menguntungkan satu dengan lainnya. Mutualisme antara tanaman dan polinator, sama dengan dua bentuk hubungan saling ketergantungan dalam sistem interaksi dari : (1) tanaman untuk polinator dan (2) polinator untuk bunga.

DAFTAR PUSTAKA

Condit dan Enderud 1956 dalam Tree Fruits & Nuts and Exotic Tree Fruits & Nuts. http: // bee.airoot com/beeculture/chap5/fig.htm tanggal kunjungan 28-10-2003.

Delaplane K. S and D. F. Mayer. 2000. Crop Polination by Bees. CABI Publishing. New York.

Faegry, K. L. vander Pijl. 1971. The Principles of Pollination Ecology. Second Edition. Pergamon Press. Jerman.

Gulland P.J. and P. S. Cranston. 2000. The Insect. An Outline of Entomology. Second Edition. Blackwell Science Ltd. USA.

Gupta, R. K. 2003. Genus Apis Linnaeus dalam http//www.geocities.com /beesInd.2/apis.htm. tanggal 7-11-2003.

Hidayat, P dan S. Sosromarsono. 2003. Pengantar Entomologi. Fakultas Pertanian IPB. Bogor.

Rust. R. W. 2003. Rebuilding Artificial Nestingside for Alkali Bees Nomia melanderi. http:essa.confex.com/esa/2001/techprogram/paper-3448.htm.

Schoonhoven, L. M, T. J Jermy and J. A. van Loon. 1998. Insect Plant Biology. From Physiologi to Evolution. Chapman & Hall. London.

Schowalter, T. D. 2000. Insect Ecology. An Ecosystem Approach. Academic Press, USA.