Ruang Lingkup Biologi dan Cabang-Cabang Ilmu Biologi

A. Tingkatan Objek yang Dipelajari dalam Biologi

Kehidupan di bumi dibentuk oleh struktur hierarki yang sangat teratur.Tingkatan organisasi kehidupan ini dimulai dari tingkat molekul, sel, jaringan, organ, sistem organ, individu, populasi, komunitas, sampai tingkat bioma.

1. Organisasi Fungsional Tingkat Molekul

Tingkatan materi terendah adalah proton, neutron, dan elektron.Partikel proton, neutron, dan elektron bergabung membentuk atom (contohnya atom hidrogen, karbon, nitrogen, dan oksigen). Atom-atom lalu berikatan membentuk molekul, contohnya molekul air, glukosa, protein, dan DNA. Molekul-molekul ini saling berikatan dan membentuk ikatan yang lebih kompleks penyusun organel pada sel. Oleh karena itu, dapat dikatakan bahwa molekul, atom, dan partikel subatomik merupakan organisasi fungsional tingkat biokimia (senyawa kimia penyusun makhluk hidup)

2. Organisasi Kehidupan Tingkat Sel
Berbagai jenis molekul saling berikatan dan membentuk organel.Organel adalah subunit sel dengan fungsi spesifik, contohnya ribosom sebagai tempat sintesis protein.
Sintesis protein merupakan proses penyusunan protein. Berbagai senyawa serta organel berinteraksi satu sama lain membentuk suatu kesatuan yang disebut sel.

a.

Gambar sel hewan dan sel tumbuhan. (a) Sel hewan dan (b) sel tumbuhan merupakan organisasi kehidupan tingkat sel.
Suatu sel tunggal memiliki karakteristik makhluk hidup.Setiap sel memiliki materi hereditas, melakukan aktivitas metabolisme, mampu tumbuh serta berkembang.Karena memiliki karakteristik yang dibutuhkan sebagai makhluk hidup, sel disebut sebagai satuan unit terkecil kehidupan.Ukuran sel sangat kecil sehingga untuk melihatnya dibutuhkan mikroskop.

3. Organisasi Kehidupan Tingkat Jaringan
Jaringan ditemukan pada organisme multiseluler (bersel banyak). Jaringan adalah kumpulan sel yang memiliki bentuk serta fungsi yang sama. Kelompok sel ini memiliki fungsi yang spesifik.Berikut ini contoh-contoh jaringan pada makhluk hidup.

a. Jaringan pada hewan
Jaringan pada hewan terdiri atas beberapa jenis. Jaringan-jaringan tersebut di antaranya adalah jaringan epitel , jaringan saraf, jaringan otot, dan jaringan darah.
Jaringan epitel terdiri atas sel-sel epitel yang saling berhubungan. Jaringan saraf terdiri atas sel saraf yang berfungsi menerima serta merespons rangsangan. Jaringan otot merupakan serat panjang yang memiliki fungsi sebagai alat gerak aktif.Adapun jaringan darah terdiri atas sel-sel darah.Sel-sel darah ini memiliki fungsi yang berbeda.Ada yang mengedarkan oksigen, zat-zat makanan, ada pula yang berfungsi sebagai antibodi atau sistem kekebalan tubuh.

b. Jaringan pada tumbuhan

Jaringan pada tumbuhan juga terdiri atas berbagai jenis.Jaringan yang terdapat pada tumbuhan di antaranya jaringan epidermis, jaringan pembuluh, jaringan penguat, dan jaringan meristem. Jaringan epidermis merupakan jaringan yang melapisi permukaan tumbuhan. Jaringan pembuluh terdiri atas xilem dan floem. Xilem berfungsi mengangkut air dan zat hara tanah dari akar ke daun, sedangkan floem berfungsi mengangkut hasil fotosintesis dari daun ke seluruh tubuh

Tumbuhan. Jaringan penguat pada tumbuhan terdiri atas sel-sel yang tebal dan kuat.Jaringan penguat ini berfungsi menyokong tubuh tumbuhan.Adapun jaringan meristem merupakan jaringan yang aktif membelah untuk menghasilkan sel-sel baru.

4. Organisasi Kehidupan Tingkat Organ dan Sistem Organ

Organ hanya ditemukan pada organisme multiseluler. Organ merupakan struktur yang terbentuk dari beberapa jenis jaringan yang bekerja sama untuk menjalankan fungsi tertentu. Misalnya, jaringan saraf dan jaringan ikat menyusun organ otak dan bekerja sama untuk melaksanakan fungsi koordinasi. Jaringan epidermis, jaringan tiang, dan jaringan bunga karang menyusun organ daun dan bekerja sama untuk melaksanakan fungsi fotosintesis, transpirasi, serta pertukaran gas. Contoh-contoh organ lainnya adalah organ jantung yang berperan untuk memompa darah; organ paru-paru untuk pertukaran oksigen dan karbon dioksida; organ telinga untuk mendengar; dan organ mata untuk melihat. Organ-organ pada tumbuhan, contohnya daun untuk pertukaran gas, bunga untuk perkembangbiakan, dan akar untuk menyerap air dan garam mineral. Organ-organ yang melakukan fungsi dan tugas saling berkait disebut sebagai sistem organ. Sebagai contoh, sistem pernapasan terbentuk dari kerja sama organ hidung, faring, laring, trakea, bronkus, dan paru-paru untuk menjalankan fungsi respirasi. Sistem pencernaan terbentuk dari kerja sama organ mulut, kerongkongan, lambung, usus, hati, dan pankreas. Sistem pencernaan berfungsi menjalankan pencernaan dan penyerapan sari-sari makanan. Sistem gerak untuk menyokong dan menggerakkan tubuh terdiri atas otot dan rangka. Sebutkan oleh Anda contoh sistem organ lainnya beserta nama organ-organ penyusunnya. Pada tumbuhan, pembagian organ-organ untuk yang melakukan kerja spesifik dalam sistem organ tertentu tidak terlihat dengan jelas.Sistem organ pada tumbuhan itu sendiri di antaranya adalah sistem pernapasan, transpirasi, dan transportasi.

5. Organisasi Kehidupan Tingkat Individu

Individu dapat berupa organisme bersel tunggal (uniseluler) atau bersel banyak (multiseluler) seperti pada. Bakteri dan protozoa adalah contoh organisme bersel tunggal.Satu bakteri dan satu protozoa dikatakan sebagai satu individu. Manusia, kucing, pohon kelapa, dan tanaman melati merupakan contoh organisme multiseluler. Seorang manusia, seekor kucing, sebatang pohon kelapa, dan setangkai tanaman melati juga dikatakan satu individu. Individu multiseluler terbentuk dari sistem organ-sistem organ yang bekerja sama dalam suatu kesatuan. Setiap sistem organ tidak dapat melaksanakan fungsinya sendiri-sendiri.Setiap sistem organ memiliki kebergantungan pada sistem organ yang lainnya.Contohnya pada manusia, sistem pernapasan, sistem peredaran darah, sistem pencernaan, sistem pengeluaran, sistem koordinasi, sistem gerak, dan sistem reproduksi memiliki saling kebergantungan. Sistem peredaran darah tidak akan berfungsi dengan baik jika terjadi gangguan pada sistem pernapasan. Karena untuk memompa darah, jantung membutuhkan energi yang didapat dari oksigen. Jika jantung tidak dapat bekerja secara optimal maka peredaran oksigen dan sari-sari makanan pada tubuh akan terganggu pula. Hal ini dapat berakibat fatal bagi tubuh secara keseluruhan.

6. Organisasi Kehidupan Tingkat Populasi

Individu-individu sejenis yang berkumpul di suatu tempat tertentu pada waktu yang sama membentuk tingkat organisasi kehidupan yang disebut sebagai populasi. Murid-murid yang berada di sekolahmu dinamakan sebagai populasi manusia, kumpulan rumput yang ada di halaman sekolah dinamakan populasi rumput, kumpulan belalang dinamakan populasi belalang, kumpulan cacing tanah dinamakan populasi cacing, dan kumpulan lebah dinamakan populasi lebah.

7. Organisasi Kehidupan Tingkat Komunitas

Umumnya di suatu tempat terdapat lebih dari satu macam populasi. Kumpulan populasi yang menempati area sama dan saling berhubungan disebut komunitas. Di dalam komunitas selalu ada interaksi, baik antaranggota spesies yang sama, maupun interaksi antarpopulasi yang berlainan. Iklim di suatu daerah yang berinteraksi dengan komponen biotik di dalamnya akan menghasilkan satuan komunitas yang besar, bahkan menghasilkan komunitas dominan suatu vegetasi. Hal tersebut dapat disebut bioma.

8. Organisasi Kehidupan Tingkat Ekosistem

Perhatikan kembali halaman sekolah Anda.Di manakah rerumputan menancapkan akarnya? Pada tanah, bukan? Dari mana rerumputan memperoleh karbon dioksida yang dibutuhkan untuk proses fotosintesisnya? Dari udara di sekelilingnya, bukan?Apakah syarat yang dibutuhkan selain ketersediaan karbon dioksida agar rerumputan dapat melakukan fotosintesis?Tentu sinar matahari dan air. Rerumputan juga membutuhkan senyawa anorganik yang didapatkan dari hasil penguraian, misalnya oleh cacing tanah, agar dapat melakukan fotosintesis dengan baik. Proses fotosintesis yang dilakukan rerumputan menghasilkan senyawa karbohidrat yang dibutuhkan makhluk hidup lainnya, misalnya oleh belalang. Belalang juga mendapatkan oksigen dari fotosintesis rerumputan tersebut.Dari keterangan di atas, Anda dapat menemukan suatu organisasi kehidupan yang menunjukkan saling keterkaitan, kebergantungan, dan hubungan timbal balik antarmakhluk hidup dan antarma khluk hidup dengan lingkungannya. Bentuk organisasi kehidupan ini dinamakan organisasi kehidupan tingkat ekosistem. Ekosistem merupakan unit fungsional yang mencakup organisme (biotik) dengan lingkungannya yang tidak hidup (abiotik) dalam hubungan saling memengaruhi dan berinteraksi.Komponen biotik ekosistem terdiri atas produsen (tumbuhan), konsumen, dan pengurai.Pada contoh tersebut, yang bertindak sebagai produsen adalah rumput, konsumennya adalah belalang, dan pengurainya adalah cacing tanah.Adapun komponen abiotik pada contoh tersebut adalah tanah, udara, sinar matahari, zat anorganik, dan air.Di dalam organisasi kehidupan tingkat ekosistem, kita juga dapat melihat adanya aliran energi dari organisme fotosintetik ke herbivora dan karnivora.Perhatikan kembali contoh di atas.Jelaskan bagaimana aliran energi yangterjadi pada ekosistem.

9. Organisasi Kehidupan Tingkat Bioma
Bioma adalah salah satu komunitas utama dunia yang diklasifikasikan berdasarkan vegetasi dominan dan ditandai oleh adaptasi organisme terhadap lingkungan suatu habitat tertentu.Contohnya, bioma tundra, bioma taiga, bioma gurun, bioma savana, bioma hutan hujan tropis, dan bioma hutan gugur.

B. Cabang-cabang ilmu dalam biologi dan kaitannya dengan pengembangan karir di masa depan
Cabang-cabang Biologi

Anatomi : Cabang biologi yang mempelajari tentang struktur tubuh makluk hidup
Botani : Cabang biologi yang mempelajari tentang tumbuhan dan kehidupannya
Ekologi : Cabang biologi yang mempelajari tentang hubungan timbal balik antara makluk hidup dengan lingkungannya
Evolusi : Cabang biologi yang mempelajari tentang perkembangan makluk hidup dari bentuk sederhana sampai yang lebih kompleks
Fisiologi : Cabang biologi yang mempelajari tentang proses dan kegiatan yang terjadi di dalam tubuh makluk hidup
Genetika : Cabang biologi yang mempelajari tentang pewarisan sifat
Histologi : Cabang biologi yang mempelajari tentang susunan dan fungsi jaringan tubuh
Imunologi : Cabang biologi yang mempelajari tentang kekebalan tubuh
Mikrobiologi : Cabang biologi yang mempelajari tentang kehidupan organisme
Morfologi : Cabang biologi yang mempelajari tentang susunan dan bentuk luar tubuh
Organologi : Cabang biologi yang mempelajari tentang organ atau alat-alat tubuh
Paleontologi : Cabang biologi yang mempelajari tentang perikehidupan makluk hidup di masa lampau dilihat dari fosil-fosilnya
Parasitologi : Cabang biologi yang mempelajari tentang kehidupan parasit beserta pengaruhnya
Patologi : Cabang biologi yang mempelajari tentang perihal penyakit
Sitologi : Cabang biologi yang mempelajari tentang susunan dan fungsi bagian-bagian sel
Virologi : Cabang biologi yang mempelajari tentang perikehidupan virus dan pengaruhnya
Zoologi : Cabang biologi yang mempelajari tentang hewan dan kehidupan hewan

C. Manfaat mempelajari biologi bagi diri sendiri dan lingkungan, serta masa depan peradaban bangsa
Manfaat Biologi

Biologi sebagai Ilmu Murni.
Manfaat bidang Pertanian
Manfaat bidang Proteksi Tanaman Pertanian
Biologi dalam Kesehatan
Biologi dalam Kedokteran.
Biologi dalam Farmasi (obat-obatan).
Biologi dalam Kaitannya dengan Ekologi
Biologi dalam Bidang Perikanan
Biologi dalam Bidang Industri.
Biologi dalam Pengembangan Bioteknogi
Biologi dalam Pengembangan Energi
Biologi dalam bidang Peternakan
Biologi dalam bidang Pengaturan Makanan bagi Kesehatan Tubuh
Biologi dalam Bidang Kemajuan Nuklir.
Biologi dalam Riset Ilmiah.
Biologi untuk Angkasa.
Biologi sebagai Kuliner
Biologi sebagai Herbal Obat.
Biologi dalam Kehidupan Sosial
Biologi sebagai Pertahanan Negara

D. Metode Ilmiah

Metode ilmiah merupakan suatu prosedur (urutan langkah) yang harus dilakukan untuk melakukan suatu proyek ilmiah (science project). Secara umum metode ilmiah meliputi langkah-langkah berikut:

1. Observasi Awal
Setelah topik yang akan diteliti dalam proyek ilmiah ditentukan, langkah pertama untuk melakukan proyek ilmiah adalah melakukan observasi awal untuk mengumpulkan informasi segala sesuatu yang berhubungan dengan topik tersebut melalui pengalaman, berbagai sumber ilmu pengetahuan, berkonsultasi dengan ahli yang sesuai.
a. Gunakan semua referensi: buku, jurnal, majalah, koran, internet, interview, dll.
b. Kumpulkan informasi dari ahli: instruktur, peneliti, insinyur, dll.
c. Lakukan eksplorasi lain yang berhubungan dengan topik.

2. Mengidentifikasi Masalah

Permasalahan merupakan pertanyaan ilmiah yang harus diselesaikan. Permasalahan dinyatakan dalam pertanyaan terbuka yaitu pertanyaan dengan jawaban berupa suatu pernyataan, bukan jawaban ya atau tidak. Sebagai contoh: Bagaimana cara menyimpan energi surya di rumah?

a. Batasi permasalahan seperlunya agar tidak terlalu luas.
b. Pilih permasalahan yang penting dan menarik untuk diteliti.
c. Pilih permasalahan yang dapat diselesaikan secara eksperimen.

3. Merumuskan atau Menyatakan Hipotesis
4. Melakukan Eksperimen
5. Menyimpulkan Hasil Eksperimen

E. Keselamatan Kerja

1. Prinsip Keselamatan Kerja, secara umum