Biologi
adalah
kajian ilmiah
tentang
kehidupan
dan makhluk
hidup
. Biologi merupakan salah satu cabang
ilmu alam
yang luas, mencakup beragam bidang dan prinsip-prinsip pemersatu yang menjelaskan struktur, fungsi, pertumbuhan,
asal mula
evolusi
, serta persebaran kehidupan. Inti dari biologi bertumpu pada lima tema mendasar:
sel
sebagai unit dasar kehidupan;
gen
dan
hereditas
sebagai dasar pewarisan sifat; evolusi sebagai penggerak
keanekaragaman hayati
; transformasi
energi
untuk menopang proses kehidupan; serta pemeliharaan kestabilan internal (
homeostasis
).
Biologi menelaah kehidupan pada berbagai
tingkatan organisasi biologis
, mulai dari
molekul
dan sel hingga organisme,
populasi
, dan
ekosistem
. Cabang-cabangnya meliputi
biologi molekuler
fisiologi
ekologi
biologi evolusi
biologi perkembangan
, serta
sistematika
, di antara banyak bidang lainnya. Setiap bidang menerapkan beragam metode untuk menyelidiki fenomena biologis, termasuk
pengamatan, eksperimen
, dan
pemodelan matematis
. Biologi modern berakar pada teori evolusi melalui
seleksi alam
yang pertama kali dirumuskan oleh
Charles Darwin
, serta pada pemahaman molekuler tentang gen yang tersandi dalam
DNA
. Penemuan
struktur DNA
dan kemajuan dalam
genetika molekuler
telah mengubah banyak bidang biologi, membuka jalan bagi penerapan di
kedokteran
pertanian
bioteknologi
, dan
ilmu lingkungan
Kehidupan di
Bumi
diyakini telah muncul lebih dari 3,7 miliar tahun yang lalu.
Kini, kehidupan mencakup keberagaman organisme yang luar biasa, mulai dari
arkea
dan
bakteri
bersel tunggal hingga
tumbuhan
jamur
, dan
hewan
multiseluler yang kompleks. Para
ahli biologi
mengklasifikasikan organisme berdasarkan kesamaan ciri dan hubungan evolusionernya, menggunakan kerangka
taksonomi
dan
filogenetik
. Organisme-organisme ini saling berinteraksi satu sama lain dan dengan lingkungannya di dalam ekosistem, tempat mereka memainkan peran penting dalam
aliran energi
dan
daur nutrien
. Sebagai disiplin ilmu yang senantiasa berkembang, biologi terus menyerap penemuan dan teknologi baru yang memperdalam pemahaman kita tentang kehidupan dan prosesnya, sekaligus berkontribusi pada solusi terhadap tantangan global seperti
penyakit
perubahan iklim
, dan
hilangnya keanekaragaman hayati
Gambar sel yang kini dikenal sebagai
sel Schwann
, dibuat oleh salah satu perintis
teori sel
Theodor Schwann
Akar tertua dari ilmu pengetahuan, termasuk bidang kedokteran, dapat ditelusuri kembali hingga era
Mesir Kuno
dan
Mesopotamia
sekitar tahun 3000 hingga 1200
SM
Sumbangan peradaban-peradaban tersebut membentuk dasar
filsafat alam
Yunani kuno.
10
11
12
Para filsuf
Yunani Kuno
, seperti
Aristoteles
(384–322 SM), memberikan sumbangan besar terhadap perkembangan pengetahuan biologis.
13
Ia menelaah sebab-sebab biologis dan keragaman kehidupan. Penerusnya,
Theophrastus
, memulai kajian ilmiah terhadap tumbuhan.
14
Para ilmuwan dari
dunia Islam pada Abad Pertengahan
juga berperan penting dalam pengembangan biologi. Di antara mereka ialah
al-Jahiz
(781–869),
Al-Dīnawarī
(828–896) yang menulis tentang botani,
15
dan
ar-Razi
(865–925) yang menulis tentang
anatomi
dan
fisiologi
. Bidang kedokteran sangat berkembang di tangan para
sarjana Islam
yang bekerja dalam tradisi filsafat Yunani, sementara kajian sejarah alam mereka sangat dipengaruhi oleh pemikiran Aristoteles.
Perkembangan pesat biologi dimulai ketika
Anton van Leeuwenhoek
menyempurnakan
mikroskop
secara drastis. Saat itulah para ilmuwan menemukan
spermatozoa
bakteri
infusoria
, dan berbagai bentuk kehidupan mikroskopis lainnya. Penelitian
Jan Swammerdam
menumbuhkan minat baru terhadap
entomologi
serta memperkenalkan teknik
diseksi
dan
pewarnaan mikroskopis
yang inovatif.
16
Kemajuan dalam mikroskopi membawa pengaruh besar terhadap cara pandang biologis. Pada awal abad ke-19, para ahli biologi mulai menekankan pentingnya
sel
sebagai dasar kehidupan. Pada tahun 1838,
Matthias Jakob Schleiden
dan
Theodor Schwann
mengemukakan gagasan universal bahwa (1) unit dasar semua organisme adalah sel, dan (2) setiap sel memiliki semua ciri kehidupan. Meski mereka menolak gagasan bahwa (3) semua sel berasal dari pembelahan sel lain, mendukung teori
generasi spontan
, pandangan terakhir ini kemudian dibantah oleh
Robert Remak
dan
Rudolf Virchow
. Menjelang tahun 1860-an, ketiga prinsip tersebut diterima luas dan dirumuskan sebagai
teori sel
17
18
Sementara itu, bidang
taksonomi
dan klasifikasi menjadi pusat perhatian para ahli sejarah alam.
Carl Linnaeus
menerbitkan sistem
taksonomi
dasar bagi dunia alam pada tahun 1735, dan pada 1750-an ia memperkenalkan
penamaan ilmiah
bagi seluruh spesies yang ia deskripsikan.
19
Georges-Louis Leclerc, Comte de Buffon
memandang spesies sebagai kategori buatan dan bentuk kehidupan sebagai sesuatu yang lentur, bahkan mengisyaratkan kemungkinan adanya
nenek moyang bersama
20
Pada tahun 1842,
Charles Darwin
menulis sketsa awal
On the Origin of Species
21
Pemikiran evolusi yang serius bermula dari karya
Jean-Baptiste Lamarck
, yang pertama kali mengemukakan teori evolusi yang terstruktur.
22
Charles Darwin
, seorang
ahli sejarah alam
asal Inggris, menggabungkan pendekatan
biogeografi
dari
Alexander von Humboldt
, prinsip
geologi uniformitarian
dari
Charles Lyell
, gagasan
Thomas Malthus
tentang pertumbuhan populasi, serta keahliannya dalam morfologi dan pengamatan alam yang luas, untuk merumuskan teori evolusi yang lebih kokoh berdasarkan
seleksi alam
. Pemikiran dan bukti serupa secara independen juga dicapai oleh
Alfred Russel Wallace
23
24
Dasar bagi
genetika
modern diletakkan oleh
Gregor Mendel
pada tahun 1865.
25
Ia merumuskan prinsip-prinsip pewarisan sifat biologis.
26
Namun, arti penting penemuannya baru disadari pada awal abad ke-20, ketika teori evolusi disatukan dengan
genetika klasik
dalam
sintesis modern
yang menyatukan Darwinisme dengan genetika.
27
Pada 1940-an dan awal 1950-an, serangkaian
eksperimen Hershey–Chase
oleh
Alfred Hershey
dan
Martha Chase
menunjukkan bahwa
DNA
merupakan komponen utama
kromosom
yang membawa unit pewarisan sifat, atau
gen
. Fokus pada
organisme model
baru seperti
virus
dan
bakteri
, serta penemuan struktur heliks ganda DNA oleh
James Watson
dan
Francis Crick
pada tahun 1953, menandai awal era
genetika molekuler
. Sejak 1950-an, biologi berkembang pesat dalam ranah
biologi molekuler
Kode genetik
berhasil diuraikan oleh
Har Gobind Khorana
Robert W. Holley
, dan
Marshall Warren Nirenberg
setelah diketahui bahwa DNA mengandung
kodon
. Pada tahun 1990,
Proyek Genom Manusia
diluncurkan untuk memetakan keseluruhan
genom manusia
28
Menurut teori sel,
sel
merupakan satuan dasar
kehidupan
, dan semua kehidupan terdiri dari satu atau lebih atau produk sel yang
disekresikan
(seperti tempurung). Semua sel
terbelah
dari sel lain. Pada akhirnya, setiap sel di tubuh
organisme multiseluler
berasal dari satu sel di dalam
sel telur
yang terfertilisasi. Sel juga dianggap sebagai satuan dasar dalam proses patologis,
29
dan fenomena aliran energi terjadi di sel sebagai bagian dari proses
metabolisme
. Selain itu, sel mengandung satuan pewarisan yang diwariskan dari satu sel ke sel lain selama proses pembelahan sel.
Sebagian besar sel berukuran sangat kecil, dengan diameter berkisar antara 1 hingga 100 mikrometer, sehingga hanya dapat diamati menggunakan
mikroskop cahaya
atau
mikroskop elektron
. Secara umum, terdapat dua jenis sel:
sel eukariotik
, yang memiliki inti sel, dan
sel prokariotik
, yang tidak memiliki inti sel. Organisme prokariotik merupakan organisme uniseluler seperti bakteri, sedangkan organisme eukariotik dapat berupa uniseluler maupun multiseluler. Pada organisme multiseluler, setiap sel dalam tubuhnya pada akhirnya berasal dari satu sel tunggal yang terdapat dalam
zigot
hasil fertilisasi.
30
Seleksi alam
suatu populasi.
Salah satu konsep penting dalam biologi adalah konsep bahwa kehidupan berubah melalui mekanisme evolusi, dan bahwa semua organisme punya
nenek moyang bersama
. Berdasarkan teori evolusi, semua organisme di
bumi
, baik yang masih hidup maupun yang sudah punah, berasal dari satu nenek moyang atau
lungkang gen
bersama. Nenek moyang bersama terakhir diyakini muncul sekitar 3,5 miliar tahun yang lalu.
31
Ahli biologi biasanya memandang keseragaman
kode genetik
sebagai bukti yang mendukung teori nenek moyang bersama semua
bakteri
archaea
, dan
eukariot
32
Walaupun diperkenalkan dalam kamus ilmiah oleh
Jean-Baptiste de Lamarck
pada tahun 1809,
33
evolusi baru dikukuhkan sebagai teori ilmiah lima puluh tahun kemudian oleh
Charles Darwin
dengan menjelaskan mekanisme pendorongnya:
seleksi alam
34
35
Alfred Russel Wallace
juga diakui sebagai salah satu penemu evolusi karena ia membantu penelitian, dan percobaan yang terkait dengan konsep ini).
36
Darwin menjelaskan bahwa spesies, dan ras berkembang melalui proses
seleksi alam
, dan
seleksi buatan
atau
pengembangbiakan selektif
37
Hanyutan genetik
dianggap sebagai mekanisme tambahan dalam
sintesis modern
teori evolusi.
38
Evolusi kini digunakan untuk menjelaskan keanekaragaman kehidupan di Bumi.
Sejarah evolusioner
spesies
, dan hubungan genealogisnya dengan spesies lain disebut
filogeni
. Informasi tentang filogeni dihasilkan dari berbagai macam pendekatan, seperti perbandingan
rangkaian ADN
yang dilakukan dalam bidang
biologi molekuler
atau
genomika
, dan perbandingan
fosil
dalam bidang
paleontologi
39
Untuk memperkirakan jangka waktu terjadinya evolusi, ilmuwan juga menggunakan berbagai metode, seperti
penanggalan radiokarbon
40
Ahli biologi menganalisis hubungan evolusioner dengan metode
filogenetika
fenetika
, dan
kladistika
Persegi Punnett
yang menggambarkan persilangan antara dua tanaman kacang yang
heterozigot
untuk warna ungu (B) dan putih (b).
Gen
adalah satuan pewarisan utama semua organisme. Gen merupakan bagian dari
ADN
yang memengaruhi bentuk atau fungsi organisme. Semua organisme, dari bakteri hingga hewan, memiliki mekanisme yang men
translasi
ADN menjadi
protein
. Sel men
transkripsi
ADN menjadi
asam ribonukleat
(ARN), dan
ribosom
kemudian mentranslasi ARN menjadi protein, sebuah rangkaian
asam amino
Kode translasi
semua organisme pada dasarnya sama. Misalnya, rangkaian ADN yang menyandikan
insulin
dalam tubuh manusia juga menyandikan insulin ketika dimasukkan ke organisme lain seperti tumbuhan.
41
ADN biasanya berbentuk
kromosom
linear dalam
eukariota
, dan kromosom lingkaran dalam
prokariota
. Kromosom adalah struktur yang terdiri dari ADN, dan
histon
. Rangkaian kromosom dalam sel, dan satuan pewarisan lain yang dapat ditemui dalam
mitokondria
kloroplas
, dan tempat lain secara kolektif disebut
genom
. Dalam eukariota, ADN genomik terletak di
nukleus sel
, bersama dengan sejumlah
mitokondria
, dan
kloroplas
. Dalam prokariota, ADN ada di dalam
sitoplasma
yang disebut
nukleoid
42
Informasi genetik dalam sebuah genom disimpan dalam gen, dan himpunan informasi tersebut dalam suatu organisme disebut
genotip
43
Hipotalamus
mengeluarkan
CRH
, yang membuat
kelenjar pituitari
mengeluarkan
ACTH
. Kemudian, ACTH membuat korteks adrenal mengeluarkan
glukokortikoid
, seperti
kortisol
. Glukokortikoid kemudian mengurangi laju sekresi hipotalamus dan kelenjar pituitari bila jumlah glukokortikoid yang dikeluarkan sudah cukup.
44
Homeostasis adalah kemampuan suatu
sistem terbuka
dalam meregulasi stabilitas lingkungan dengan melakukan penyesuaian
keseimbangan dinamika
yang diatur oleh mekanisme regulasi yang terkait. Semua
organisme
hidup, baik
uniseluler
maupun
multiseluler
, mengalami homeostasis.
45
Untuk menjaga keseimbangan dinamika, dan melakukan fungsi tertentu secara efektif, suatu sistem harus melacak, dan menanggapi gangguan. Setelah melacak gangguan, sistem biologis biasanya menanggapi melalui proses
umpan balik negatif
. Artinya, sistem tersebut menstabilkan keadaan dengan mengurangi atau meningkatkan aktivitas suatu organ atau sistem. Contohnya adalah pelepasan
glukagon
ketika kadar gula dalam tubuh terlalu rendah.
Skema yang menggambarkan pemrosesan energi dalam tubuh manusia.
Keberlangsungan suatu organisme bergantung pada masukan
energi
secara terus menerus. Reaksi kimia yang membentuk struktur, dan fungsi tertentu dapat mengambil energi dari suatu substansi yang menjadi makanannya untuk membantu membentuk, dan mempertahankan sel baru. Dalam proses ini,
molekul
bahan kimia yang menjadi makanan memainkan dua peran; pertama, makanan tersebut mengandung energi yang dapat diubah untuk mendukung reaksi kimia biologis; kedua, makanan tersebut mengembangkan struktur molekuler baru.
Organisme yang berperan dalam menghantarkan energi ke suatu ekosistem disebut
autotrof
. Hampir semua organisme autotrof memperoleh energi dari matahari.
46
Tumbuhan, dan
fototrof
lainnya menggunakan energi matahari melalui proses
fotosintesis
yang mengubah bahan baku menjadi molekul organik, seperti
ATP
, yang dapat dipecahkan ikatannya untuk menghasilkan energi.
47
Namun, beberapa
ekosistem
hanya bergantung pada
kemotrof
yang mendapatkan energi dari
metana
sulfida
, atau sumber energi non-matahari lainnya.
48
Beberapa energi yang diperoleh digunakan untuk menghasilkan
biomassa
yang dapat mempertahankan
kehidupan
, dan mendukung pertumbuhan, dan perkembangan. Kebanyakan sisa energi hanya menjadi panas, dan molekul buangan. Proses penting yang mengubah energi yang terperangkap dalam substansi kimia menjadi energi yang berguna untuk kehidupan disebut
metabolisme
49
dan
respirasi sel
50
Skema
sel
hewan yang menggambarkan berbagai
organel
dan struktur.
Biologi molekuler
mempelajari biologi dalam tingkatan
molekul
51
Bidang ini bersentuhan dengan bidang biologi lainnya, terutama
genetika
dan
biokimia
. Biologi molekuler mencoba memahami interaksi antara berbagai sistem sel, termasuk hubungan antar ADN, ARN, dan sintesis protein. Selain itu, bidang ini juga membelajari bagaimana interaksi tersebut diatur.
Biologi sel
adalah ilmu yang terkait dengan properti struktural dan
fisiologis
sel, termasuk perilaku, interaksi, dan lingkungan. Hal ini dilakukan dalam tingkatan mikroskopik, dan molekuler untuk mempelajari organisme bersel satu seperti
bakteri
serta sel dalam organisme multiseluler seperti
manusia
. Pemahaman akan fungsi dan struktur sel berperan penting dalam ilmu biologi. Kemiripan dan pebedaan antara berbagai jenis sel juga sangat terkait dengan bidang biologi molekuler.
Anatomi
mempelajari struktur makroskopik seperti organ dan sistem organ,
52
sementara
genetika
merupakan ilmu
gen
pewarisan
, dan variasi dalam
organisme
53
54
Gen menyandikan informasi yang penting untuk mensintesiskan protein, yang kemudian membentuk
fenotip
organisme. Dalam penelitian modern, genetika juga menyelidiki fungsi gen tertentu, dan menganalisis
interaksi genetik
. Di dalam tubuh organisme, informasi genetik biasanya ada di dalam
kromosom
, di dalam struktur kimia molekul ADN tertentu.
Biologi perkembangan
mempelajari proses pertumbuhan, dan perkembangan organisme. Bidang ini berasal dari
embriologi
, dan menyelidiki kuasa genetik atas
pertumbuhan sel
diferensiasi sel
, dan
morfogenesis
, yang merupakan proses yang menghasilkan jaringan, organ, dan anatomi. Organisme yang biasanya menjadi
model
dalam bidang ini meliputi cacing
Caenorhabditis elegans
55
lalat buah
Drosophila melanogaster
56
ikan zebra
Danio rerio
57
tikus
Mus musculus
58
dan tumbuhan
Arabidopsis thaliana
59
60
Organisme-organisme tersebut dipelajari untuk memahami fenomena biologi tertentu, dengan harapan penemuan pada organisme tersebut dapat menambah pengetahuan tentang cara kerja organisme lain.
61
Fisiologi
adalah cabang ilmu yang secara khusus meneliti berbagai aktivitas fungsional dalam tubuh makhluk hidup untuk menjaga kelangsungan hidupnya. Oleh karena itu, cakupan fisiologi sangat luas, mencakup berbagai proses seperti
respirasi
metabolisme
pencernaan
, regulasi, koordinasi,
reproduksi
adaptasi
, dan
evolusi
. Sebagai ilmu yang berfokus pada fungsi makhluk hidup, fisiologi bertujuan untuk menganalisis, memahami, dan memperoleh wawasan yang lebih mendalam mengenai berbagai proses yang terjadi dalam tubuh. Keanekaragaman makhluk hidup di bumi, mulai dari organisme
uniseluler
hingga
multiseluler
dengan lebih dari satu juta spesies, menunjukkan bahwa setiap spesies memiliki karakteristik unik.
62
Keanekaragaman ini juga terlihat dalam berbagai tingkatan organisasi biologis, mulai dari
populasi
, individu, organ, jaringan, sel, organel, hingga tingkat atom. Setiap tingkatan memiliki aktivitas spesifik yang memerlukan pendekatan tersendiri untuk dipahami, menjadikan fisiologi sebagai bidang yang kompleks. Seiring dengan perkembangan zaman, konsep dan metode dalam fisiologi terus mengalami perubahan.
62
Fisiologi berkembang pesat berkat kemajuan teknologi dan peralatan sejak tahun 1940-an. Perkembangan ini memungkinkan ilmuwan untuk melakukan isolasi, observasi, identifikasi, serta eksperimen pada sel tunggal, bagian sel, atau makromolekul. Akibatnya, pemahaman mengenai prinsip-prinsip dasar fisiologi menjadi lebih maju dibandingkan sebelumnya. Selain itu, kemajuan dalam analisis dan rekayasa, termasuk dalam bidang sistem komunikasi, komputer, dan alat matematis, turut meningkatkan kemampuan manusia dalam mempelajari sistem biologis pada tubuh hewan.
62
Penelitian evolusioner terkait dengan asal-usul dan nenek moyang
spesies
dan juga perubahannya seiring berjalannya waktu. Bidang ini juga meliputi ilmuwan dari berbagai bidang yang terkait dengan taksonomi. Contohnya adalah ilmuwan yang berspesialisasi dalam organisme tertentu seperti
mamalogi
ornitologi
botani
dan
herpetologi
. Organisme-organisme tersebut digunakan untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan evolusi yang umum.
Biologi evolusioner sebagian didasarkan dari
paleontologi
(yang menggunakan catatan
fosil
untuk menjawab pertanyaan tentang cara dan tempo evolusi),
63
dan sebagian lagi dari
genetika populasi
64
dan teori evolusioner. Pada tahun 1980-an,
biologi perkembangan
memasuki kembali bidang biologi evolusioner setelah sebelumnya dikeluarkan dari
sintesis modern
akibat penelitian
biologi perkembangan evolusioner
65
Bidang lain yang terkait, dan sering dianggap sebagai bagian dari biologi evolusioner adalah
filogenetika
sistematika
dan
taksonomi
Pohon filogenetik
semua kehidupan berdasarkan data
gen
rRNA
, yang menunjukkan perpisahan antara tiga domain
bakteri
arkea
, dan
eukariota
seperti yang dideskripsikan oleh
Carl Woese
. Pohon yang dibentuk berdasarkan gen lain juga sangat mirip, meskipun mungkin penempatan percabangan berbeda-beda akibat evolusi rRNA yang cepat. Hubungan pasti antara ketiga domain tersebut masih diperdebatkan.
Peristiwa
spesiasi
menghasilkan hubungan antar spesies yang dapat distrukturisasi seperti pohon.
Sistematika
mempelajari hubungan tersebut, perbedaan, kemiripan antara spesies, dan sekelompok spesies.
66
Namun, sistematika sudah menjadi bidang penelitian yang aktif jauh sebelum pemikiran evolusi menyebar luas.
67
Secara tradisional, kehidupan dibagi menjadi lima kingdom:
Monera
Protista
Fungi
Plantae
Animalia
68
Namun, banyak ilmuwan yang menganggap sistem lima kingdom ini sudah ketinggalan zaman. Sistem klasifikasi modern biasanya dimulai dengan
sistem tiga domain
Archaea
(awalnya Archaebacteria);
Bacteria
(awalnya Eubacteria), dan
Eukaryota
(termasuk
protista
fungi
tumbuhan
, dan
hewan
69
Domain tersebut didasarkan pada keberadaan nuklei pada sel dan perbedaan komposisi kimia bagian luar sel.
69
Hierarki delapan tingkatan taksonomi dalam
klasifikasi biologi
. Diagram ini menggunakan format 3
domain
/ 6
kingdom
Selain itu, setiap kingdom dibagi hingga pada tingkatan spesies. Urutannya adalah:
Domain
Kingdom
Filum
Kelas
Ordo
Famili
Genus
Spesies
Di luar kategori ini terdapat sejumlah
parasit
intraseluler yang ada “di tepi kehidupan",
70
yang berarti banyak ilmuwan yang tidak mengklasifikasikan struktur tersebut sebagai kehidupan karena ketiadaan satu atau lebih fungsi atau ciri kehidupan (contohnya ketiadaan aktivitas
metabolisme
). Struktur tersebut diklasifikasikan sebagai
virus
viroid
prion
, atau
satelit
Nama ilmiah organisme berasal dari genus dan spesiesnya. Misalnya, nama ilmiah spesies manusia adalah
Homo sapiens
Homo
adalah genusnya dan
sapiens
adalah spesiesnya. Ketika menulis nama ilmiah suatu organisme, huruf pertama harus ditulis dengan menggunakan huruf besar, dan selebihnya dalam huruf kecil. Selain itu, nama ilmiah dapat dimiringkan atau digarisbawahi.
71
72
Sistem klasifikasi yang banyak digunakan saat ini adalah
taksonomi Linnaeus
. Sistem ini meliputi tingkatan dan
tatanama binomial
. Cara penamaan organisme diatur oleh persetujuan internasional seperti
International Code of Botanical Nomenclature
(ICBN),
International Code of Zoological Nomenclature
(ICZN), dan
International Code of Nomenclature of Bacteria
(ICNB). Klasifikasi
virus
viroid
prion
, dan agen sub-viral ditentukan oleh
International Committee on Taxonomy of Viruses
(ICTV) dan sistemnya disebut International Code of Viral Classification and Nomenclature (ICVCN).
73
74
75
76
Sebuah usulan yang disebut
BioCode
diterbitkan pada tahun 1997 dengan maksud untuk menstandardisasi tata nama di tiga bidang tersebut, namun usulan ini masih belum diterapkan.
77
BioCode tidak banyak diperhatikan semenjak tahun 1997; rencana penerapannya pada tahun 1 Januari 2000 tidak banyak disadari. Revisi BioCode yang tidak mengganti kode yang ada dan hanya menyediakan konteks pemersatu diusulkan pada tahun 2011.
78
79
80
Namun,
International Botanical Congress
pada tahun 2011 menolak mempertimbangkan usulan BioCode.
ICVCN
berada di luar ranah BioCode karena BioCode tidak meliputi klasifikasi virus.
Simbiosis
mutualisme
antara
ikan badut
dari genus
Amphiprion
dengan
anemon laut
. Ikan badut melindungi anemon dari ikan pemakan anemon, dan sebagai gantinya tentakel anemon melindungi ikan badut dari predatornya.
Ekologi
mempelajari persebaran, berlimpahnya kehidupan, dan interaksi antara organisme dengan lingkungannya.
81
Habitat
suatu organisme dapat dideskripsikan sebagai
faktor abiotik
lokal seperti
iklim
, di samping keberadaan organisme dan
faktor biotik
lainnya.
82
Sistem biologis cukup sulit dipelajari karena ada sangat banyak interaksi yang mungkin terjadi antara organisme dengan lingkungan, bahkan dalam skala kecil.
Bakteri
di dalam gradien gula memberikan tanggapan terhadap lingkungan sama seperti seekor singa yang sedang mencari makanan di
Sabana
Afrika
. Spesies apapun juga dapat menunjukkan berbagai macam
perilaku
, seperti
kerjasama
agresi
parasitisme
, atau
mutualisme
. Masalah menjadi semakin rumit ketika dua atau lebih spesies berinteraksi dalam suatu
ekosistem
Sistem ekologi dipelajari dalam beberapa tingkatan yang berbeda, dari individu hingga
populasi
ekosistem
, dan
biosfer
. Istilah
biologi populasi
sering digunakan bergantian dengan
ekologi populasi
, meskipun istilah
biologi populasi
lebih sering digunakan ketika mempelajari
penyakit
virus
, dan
mikrob
, sementara ekologi populasi lebih sering dipakai ketika mempelajari tumbuhan dan hewan. Ekologi juga mengacu pada berbagai subdisiplin yang ada.
Etologi
menyelidiki
perilaku
hewan (terutama hewan sosial seperti
primata
dan
canid
), dan kadang-kadang dianggap sebagai cabang
zoologi
. Etolog juga mempelajari
evolusi
perilaku dan mencoba memahami perilaku dalam konteks
seleksi alam
. Salah satu etolog modern pertama adalah
Charles Darwin
, karena bukunya yang berjudul
The Expression of the Emotions in Man and Animals
memengaruhi etolog-etolog penerusnya.
83
Biogeografi
terkait dengan persebaran organisme di
Bumi
84
dan memusatkan perhatian pada topik seperti
tektonika lempeng
perubahan iklim
persebaran
migrasi
, dan
kladistika
Ekosistem
merupakan komunitas makhluk hidup (
biotik
) yang berinteraksi dengan komponen tak hidup (
abiotik
) di lingkungan mereka, seperti air, cahaya, radiasi, suhu, kelembapan, atmosfer, tingkat keasaman, dan tanah. Komponen biotik dan abiotik ini saling terhubung melalui siklus nutrisi dan
aliran energi
85
Energi dari matahari masuk ke ekosistem melalui proses
fotosintesis
dan tersimpan dalam jaringan tanaman. Hewan memperoleh energi dengan mengonsumsi tumbuhan maupun sesama hewan, sehingga energi dan materi terus berpindah dalam ekosistem. Hewan juga memengaruhi jumlah
biomassa
tanaman dan
mikroba
yang tersedia. Sementara itu,
pengurai
berperan dalam mendekomposisi materi organik mati, melepaskan karbon ke
atmosfer
, serta mendaur ulang nutrisi sehingga dapat digunakan kembali oleh tanaman dan mikroorganisme lainnya.
85
86
Populasi
merujuk pada sekelompok individu dari spesies yang sama yang tinggal di suatu wilayah dan berkembang biak dari generasi ke generasi. Ukuran populasi dapat diperkirakan dengan mengalikan
kepadatan populasi
dengan luas atau volume habitatnya. Kapasitas daya dukung suatu lingkungan adalah jumlah maksimum individu dari suatu spesies yang dapat bertahan hidup dalam lingkungan tersebut berdasarkan ketersediaan sumber daya seperti makanan, habitat, dan air. Kapasitas ini dapat berubah seiring dengan kondisi lingkungan, misalnya ketersediaan
sumber daya
dan biaya pemeliharaannya. Dalam populasi manusia, perkembangan teknologi seperti
Revolusi Hijau
telah meningkatkan kapasitas daya dukung Bumi, sehingga banyak prediksi tentang penurunan populasi manusia, termasuk oleh
Thomas Malthus
pada abad ke-18.
87
Tingkatan trofik
Komunitas ekologi
terdiri dari populasi berbagai spesies yang hidup dalam suatu wilayah pada waktu yang sama. Dalam komunitas ini, terjadi interaksi biologis yang memengaruhi satu sama lain, baik antarindividu dalam spesies yang sama (interaksi intraspesifik) maupun antarindividu dari spesies yang berbeda (interaksi interspesifik). Interaksi ini dapat bersifat jangka pendek, seperti penyerbukan dan predasi, atau jangka panjang yang dapat memengaruhi evolusi spesies yang terlibat. Interaksi jangka panjang disebut
simbiosis
, yang mencakup berbagai bentuk hubungan, mulai dari
mutualisme
(menguntungkan kedua pihak) hingga kompetisi (merugikan kedua pihak).
88
Setiap spesies berperan sebagai konsumen, sumber daya, atau keduanya dalam interaksi konsumen-sumber daya yang membentuk rantai atau jaringan makanan. Dalam jaringan makanan, terdapat tingkatan trofik, dengan produsen primer (
autotrof
) seperti tumbuhan dan alga sebagai dasar rantai makanan. Organisme ini mengubah energi dan bahan anorganik menjadi senyawa organik yang dapat digunakan oleh organisme lain. Konsumen primer (herbivora) memakan produsen, sedangkan konsumen sekunder (
karnivora
) memangsa
herbivora
. Konsumen tersier dan seterusnya berada di tingkat yang lebih tinggi.
Omnivora
dapat berperan di berbagai tingkat trofik. Sementara itu, dekomposer mendaur ulang energi dengan menguraikan limbah dan organisme yang telah mati. Hanya sekitar 10% energi dari satu tingkat trofik yang berpindah ke tingkat berikutnya, sementara sisanya hilang dalam bentuk panas dan material organik yang tidak dikonsumsi.
87
Siklus karbon
Dalam ekosistem global atau
biosfer
, materi terdapat dalam berbagai bentuk yang dapat dikategorikan sebagai biotik atau abiotik serta dapat diakses atau tidak tergantung pada bentuk dan lokasinya. Misalnya, materi dari autotrof darat bersifat biotik dan dapat dimanfaatkan oleh organisme lain, sementara materi dalam batuan dan mineral bersifat abiotik dan tidak dapat langsung diakses. Siklus biogeokimia merupakan jalur pergerakan unsur-unsur tertentu melalui kompartemen biotik (biosfer) dan abiotik (
litosfer
atmosfer
, dan
hidrosfer
) di Bumi. Siklus ini mencakup perputaran unsur nitrogen, karbon, dan air, yang memainkan peran penting dalam keseimbangan ekosistem.
89
Biologi konservasi
adalah cabang ilmu yang berfokus pada pelestarian keanekaragaman hayati dengan tujuan melindungi spesies, habitat, dan ekosistem dari tingkat kepunahan yang tinggi serta hilangnya interaksi biologis.
90
91
Bidang ini mempelajari faktor-faktor yang memengaruhi pemeliharaan, kehilangan, dan pemulihan keanekaragaman hayati serta upaya mempertahankan proses evolusi yang menjaga keragaman genetik, populasi, spesies, dan ekosistem.
92
93
94
Kekhawatiran terhadap kepunahan berasal dari perkiraan bahwa hingga 50% spesies di planet ini bisa hilang dalam 50 tahun ke depan, yang dapat berdampak pada meningkatnya kemiskinan, kelaparan, dan perubahan besar dalam jalur evolusi kehidupan di Bumi. Keanekaragaman hayati berperan dalam menjaga fungsi ekosistem yang menyediakan berbagai layanan ekologi bagi manusia. Para ahli biologi konservasi meneliti tren kehilangan keanekaragaman hayati, kepunahan spesies, serta dampaknya terhadap kesejahteraan manusia. Organisasi serta individu di seluruh dunia telah mengambil langkah-langkah konservasi melalui program penelitian, pemantauan, dan edukasi yang mencakup skala lokal hingga global untuk menghadapi krisis keanekaragaman hayati saat ini.
92
93
94
95